МиГ-21 (по кодификации NATO: Fishbed) — советский лёгкий сверхзвуковой фронтовой истребитель второго и третьего поколений, разработанный ОКБ Микояна и Гуревича, во второй половине 1950-х годов.
Первый «МиГ» с треугольным крылом. Самый распространённый сверхзвуковой самолёт в истории, также самый массовый истребитель 3-го поколения. В процессе серийного производства неоднократно модернизировался и модифицировался в направлении повышения лётно-технических характеристик и развития функциональных возможностей (учебно-тренировочный, перехватчик, разведчик). МиГ-21 и его различные модификации применялся во множестве военных и вооружённых конфликтов.
Разработка
Проектированием, постройкой, испытаниями и доводкой МиГ-21 руководил А. Г. Брунов, вначале имея статус заместителя главного конструктора. С марта 1957 года, согласно приказу Министра авиационной промышленности СССР П. В. Дементьева, Анатолий Брунов был назначен главным конструктором по самолётам-истребителям; в этом качестве он и в дальнейшем руководил разработкой МиГ-21 и его модификацийБрунов Анатолий Григорьевич на сайте «Герои страны».
При проектировании самолёта предусматривалось, что эпоха ближних манёвренных боёв уходит в прошлое и основным видом воздушного боя будет сближение самолётов на огромной скорости и поражение цели с первого залпа ракет или пушек. По этой же концепции создавались и самолёты вероятного противника — F-104 американской фирмы «Lockheed» и французский «Мираж-3С».
Первым в семействе самолётов типа МиГ-21 должен был стать Е-1 со стреловидным крылом, но его разработка была прекращена из-за невысоких характеристик двигателя АМ-5. Первым прототипом стал самолёт Е-2, оснащённый ТРД АМ-9Б, со стреловидным (по передней кромке 57°) крылом, в принципе мало отличавшийся от МиГ-19. Но на самолёте стоял всего один двигатель и круглый носовой воздухозаборник с центральным регулируемым конусом, передвигая который можно было регулировать количество поступающего в двигатель воздуха. Постройка опытной машины была закончена в декабре 1954 года и Е-2 был отправлен в ЛИИ, где 14 февраля 1955 года состоялся его первый полёт. Опытный самолёт достиг скорости в 1700 км/ч, при этом обнаружилась неприятная особенность крыла большой стреловидности — на больших углах атаки самолёт самопроизвольно задирал нос до полной потери несущих свойств крыла и сваливался в штопор. Для предотвращения этого явления на крыло установили большие аэродинамические гребни, препятствующие перетеканию воздушного потока от корня к законцовкам. Также на самолёт поставили более мощный двигатель, в результате чего скорость увеличилась до 1900 км/ч. Тем не менее, в ОКБ велись работы над прототипом с треугольным крылом под обозначением Е-4. Новое крыло сохранило стреловидность в 57° по передней кромке и обеспечивало машине хорошую манёвренность. Фюзеляж и хвостовое оперение были аналогичны Е-2. Первый полёт машины состоялся 16 июня 1955 года.
Также самолёт прошёл ряд доработок: уменьшили размах элеронов, одновременно увеличив углы их отклонения, изменили угол поперечного V стабилизатора, сняли два больших гребня, установив вместо них по три небольшие перегородки сверху каждой плоскости. Размах крыла был уменьшен на 600 мм. Самолёт приобрёл черты известного нам МиГ-21. Одновременно с испытаниями и доводками Е-4 строится второй прототип с треугольным крылом (Е-5) под перспективный двигатель АМ-11.
В это же время была построена небольшая партия из 15 машин (получивших индекс Е-2А) со стреловидным крылом, рассчитанных на установку двигателя АМ-11, для всесторонних сравнительных испытаний (треугольного и стреловидного крыла). Фюзеляж Е-2А представлял собой гибрид конструкции Е-2 и Е-5. Крыло по типу было близко к крылу на Е-2, но без автоматических предкрылков и с большими перегородками. Первый полёт Е-2А состоялся 17 февраля 1956 года.
Е-5 (в отличие от Е-4), помимо двигателя АМ-11, был оснащён крылом с укороченными законцовками и тремя перегородками на каждой консоли. Доработки внесли в конструкцию хвостового оперения, фюзеляжа, а также установили третий тормозной щиток. Первый полёт Е-5 состоялся 9 января 1956 года, и он был запущен в малую серию (10 машин) на заводе в Тбилиси.
Сравнительные испытания Е-2А и Е-5 оказались в пользу последнего, поэтому дальнейшее развитие получила концепция треугольного крыла, для чего был построен очередной экспериментальный самолёт, получивший индекс Е-6. КБ Туманского создало новый вариант двигателя АМ-11 (в дальнейшем двигатель был переименован в РД-11, затем в Р-11) — Р-11Ф-300 с форсажной камерой. В 1958 году были построены три Е-6, а первый полёт новой машины состоялся 20 мая. Последний из трёх самолётов был прототипом серийного МиГ-21. Помимо силовой установки, он отличался улучшенной аэродинамикой носовой части фюзеляжа, смещённым вниз стабилизатором, килем увеличенной площади, единственным подфюзеляжным гребнем, новыми тормозными щитками и усиленным переплётом фонаря кабины. Хотя первый Е-6/1 был потерян в катастрофе, оставшиеся две машины сумели успешно завершить программу испытаний. Более того, Е-6/3, оснащённый ТРД Р-11Ф-300 с увеличенной тягой, установил ряд рекордов. На доработанном самолёте, получившем обозначение Е-66, лётчик-испытатель Георгий Мосолов установил 31 октября 1959 года абсолютный рекорд скорости на дистанции 15/25 км — 2388 км/ч, а 16 октября 1960 года был установлен рекорд скорости на дистанции 100 км — 2146 км/ч.
Конструкция Данный раздел написан с использованием информации из следующей литературы: «Самолёты типов 75, 50бис и 50». Техническое описание в пяти книгах: книга 1 «Лётно-технические характеристики»; книга 2 «Вооружение»; книга 3 «Планер и системы»; книга 4 часть 1 «Электрооборудование»; книга 4 часть 2 «Приборное оборудование. Кислородное оборудование. Системы и приборы электронной автоматики»; книга 5 «Радиоэлектронное оборудование». Изд. № 11/95р-П4 «ДСП». «Самолёт 75Б» Техническое описание. Книга 3 «Планер и системы». «Самолёт МиГ-21Ф-13». Техническое описание. Книга 3 «Конструкция». Под руководством ГК Микояна А. И. 1961 год «Самолёт МиГ-21ПФМ. Конструкция и лётная эксплуатация». Учебное пособие для лётчиков и курсантов. Армавирское высшее военное авиационное краснознаменное училище лётчиков ПВО. Армавир — 1975. Для служебного пользования.
В процессе серийного производства машина постоянно совершенствовалась, изменялась конструкция и состав оборудования. Также было разработано и построено много различных модификаций, имеющих существенное отличие от базового МиГ-21Ф, и уж тем более от прототипа Е-6.
Самолёт построен по среднепланной схеме с треугольным крылом и цельноповоротным управляемым стреловидным стабилизатором.
Конструкция самолёта цельнометаллическая, выполнена с применением алюминиевых сплавов Д16, В-25, М25Т4, АК-4-1 и магниевого сплава ВМ-65-1. В высоконагруженных зонах и узлах использовались стали 30ХГСА и 30ХГСНА. В хвостовой части фюзеляжа установлен двигатель, внутри фюзеляжа проходит воздушный канал.
Планер
Фюзеляж представляет собой сигарообразное тело овального сечения со срезанными передним и задним концами. Для установки, снятия и осмотра двигателя при регламентных работах имеется эксплуатационный разъём, делящий фюзеляж на носовую и хвостовую части. Поперечный силовой набор носовой части фюзеляжа состоит из 28 (или 29) шпангоутов, из которых шпангоуты № 2, 6, 11, 13, 16, 16А, 20, 22, 25 и 28 являются силовыми. Продольный набор скомпонован из лонжеронов и балок с небольшим количеством стрингеров, что компенсируется применением обшивки со значительными толщинами. Сборка носовой части фюзеляжа — панельная.
Поперечный набор хвостовой части — это 13 шпангоутов, из которых шпангоуты № 34, 35А и 36 — силовые, а продольный набор составляют стрингеры.
На фюзеляже установлены два передних тормозных щитка с углом отклонения 25° и один задний с углом отклонения 40°. В хвостовой части фюзеляжа имеется ниша для тормозного парашюта, выпускаемого в момент касания поверхности ВПП главными колёсами шасси. Противопомпажные автоматические створки находятся с обеих сторон фюзеляжа между 2-м и 3-м шпангоутами, а между 9-м и 10-м шпангоутами — створки воздушной подпитки двигателя, открывающиеся на земле и при взлёте. Между шпангоутами 2 и 6 в верхней части фюзеляжа располагается отсек радиоаппаратуры и электрооборудования. Нижняя панель отсека служит нишей установки и уборки передней стойки шасси.
Крыло треугольной в плане формы (с обрезанными законцовками) набрано из симметричных профилей ЦАГИ-С-9С относительной толщиной 5 % и состоит из двух однолонжеронных консолей с передней и задней стрингерными стенками. Поперечное «V» составляет −2 градуса. В каждой консоли располагается по два топливных бака (в носовой и средней частях) и силовой набор из нервюр и стрингеров. На крыле имеются элероны общей площадью 0,88 м2, а для улучшения взлётно-посадочных характеристик — закрылки со скользящей осью вращения, общей площадью 1,87 м2 и полным углом отклонения — 24°30′ . Аэродинамические гребни высотой 7 % от местной хорды крыла улучшают продольную устойчивость на больших углах атаки (первоначально по три гребня, начиная с МиГ-21Ф — по одному на каждой плоскости). Кроме отсеков для топлива в корневых частях крыла находились кислородные баллоны. На консолях также смонтированы посадочные фары и узлы подвески вооружения. Консоли крепятся к фюзеляжу в пяти точках.
Горизонтальное оперение стреловидностью 55 градусов и подвижной площадью 3,94 м2 набрано из симметричных профилей NASА-6А с относительной толщиной 6 %. Каждая половина стабилизатора крепится к стальной балке круглого сечения. Балки стабилизатора вращаются в радиально упорных подшипниках, установленных на шпангоуте № 35А, и игольчатых подшипниках, установленных на шпангоуте № 36 с обеих сторон фюзеляжа. Вертикальное оперение стреловидностью 60°, состоящее из киля и руля поворота, набрано из профилей С-11 с относительной толщиной 6 %. Снизу фюзеляжа для повышения путевой устойчивости установлен подфюзеляжный гребень.
Шасси — трёхопорное с носовым колесом. Колея шасси — 2,692 м, база — 4,87 м. Передняя стойка с колесом КТ-38 (на более поздних модификациях самолёта — КТ-102) размером шины 500×180 мм, убирается против потока в носовую нишу фюзеляжа. Основные опоры с колёсами КТ-82М (на поздних модификациях КТ-90Д) с размером шин 660×200 мм убираются в нишу крыла (стойка с амортизатором и гидроцилиндром) и фюзеляжа, между шпангоутами № 16 — № 20 (колёса), при этом колёса разворачиваются относительно стоек на 87°. Уборка и выпуск шасси осуществляются гидросистемой, аварийный выпуск — аварийной воздушной системой. Все колёса шасси — тормозные. Тормоза колёс основных стоек — дисковые, тормоз переднего — барабанный двухкамерный. Управление поворотом переднего колеса от педалей путевого управления.
Гермокабина самолёта находится между шпангоутами № 6 и № 11, под которой находится аккумуляторный отсек. Воздух в кабину поступает от компрессора двигателя по трубопроводам через электрокран — распределитель воздуха к крану питания кабины, из которого направляется в коллекторы обдува подъёмной части фонаря и ног лётчика. Отбираемый от двигателя горячий воздух охлаждается в воздухо-воздушном радиаторе, затем в турбохолодильнике. Температура воздуха в кабине поддерживается терморегулятором ТРТВК-45М.