«80», «85»

Осенним ноябрьским днем 1952 г. с аэродрома летно-исследова- тельского института (ЛИИ) в Жуковском поднялся в первый полет прототип первого советского межконтинентального стратегического бомбардировщика с турбовинтовыми двигателями – самолет «95», созданный в ОКБ А.Н. Туполева.

Этот полет как бы подвел черту под тем научно-техническим соревнованием, развернувшимся между СССР и США в области создания стратегического авиационного носителя ядерного оружия.

Высокий уровень, достигнутый советской авиапромышленностью и смежными отраслями к концу 40-х годов, во многом обязан эпопее с освоением Ту-4. Но Ту-4 является лишь копией В-29, запущенного в США в серию на четыре года раньше. Имея дальность около 6000 км, с европейской части СССР он мог решать боевые задачи лишь в пределах Европы, Северной Африки, Ближнего и Среднего Востока. Американцы за эти годы не стояли на месте. Фирма «Боинг» модернизировала В-29, несколько увеличив размеры и установив двигатели так называемого комбинированного типа (турбопоршневые), сочетавшие обычный поршневой мотор, работавшую на тот же вал турбину, вращаемую выхлопными газами, и реактивное сопло для того, что бы «выжать» из сопла все, что возможно. Мощность такого мотора (американцы называли этот тип «компаундом») составляла 3500 п. с. Модернизированный В-29 под маркой В-50 поступил на вооружение ВВС США и строился серийно до 1950 г. Он имел дальность до 12 200 км и располагал системой дозаправки в воздухе. В марте 1949 г. группа В-50А впервые совершила кругосветный беспосадочный перелет (с четырьмя дозаправками). Одновременно фирма «Боинг» предложила проект В-54, развивавший концепцию В-29 в сторону дальнейшего увеличения взлетной массы (до 104 т) и дальности полета (до 15 000 км при скорости 700 км/ч). Проект принят не был, так как уже серийно строился шестимоторный бомбардировщик Конвэр В-36, не уступавший по характеристикам В-54 и имевший грузоподъемность более 30 т. Советскому Союзу требовался новый стратегический бомбардировщик, способный достичь целей на территории США и вернуться обратно. Актуальность этого во многом объяснялась подготовкой советской атомной бомбы (ее взорвали в 1949 г.). Первым шагом в решении этой задачи стал проект «80», работа над которым началась в марте 1948 г. Это была глубокая переделка Ту-4, при которой были устранены недостатки в компоновке, доставшиеся в «наследство» от В-29, улучшена аэродинамика и усилено вооружение.

Радист сидел теперь в передней кабине, что упрощало взаимодействие членов экипажа. Оба штурмана (в экипаж входили раздельно бомбардир и навигатор) размещались теперь в носу самолета, что обеспечивало обоим хороший обзор. Новая ступенчатая компоновка более заостренной носовой части, удлиненной на 3 м, во многом исправила недостатки обзора из пилотской кабины Ту-4.

Много внимания уделили усовершенствованию аэродинамики самолета. Модель всех четырех гондол «80» уменьшилась на 1,9 м2 по сравнению с Ту-4. Передняя верхняя башня теперь могла полностью убираться, а верхняя и нижняя установки были утоплены в фюзеляж за счет незначительного уменьшения углов обстрела. Боковые блистеры прицельных постов сделали вместо круглых эллиптическими и тоже утопили в фюзеляж, сделав «лыски» на бортах средней гермокабины. Антенну РЛС «Кобальт» разместили не снизу в выдвижном кожухе, а под передней кабиной в обтекателе с минимальным аэродинамическим сопротивлением. Проведенные исследования показали, что получившийся при этом не круговой, а «лепестковый» обзор вполне допустим в боевой обстановке. Впоследствии такие обтекатели стали стандартными для целого ряда самолетов ОКБ.

На аэродинамику повлияли и другие конструктивные изменения, внесенные в планер «80». Уменьшили угол поперечного V крыла (с 4°30' до 1°43'), удлинили его носок (для сохранения профиля увеличили толщину крыла путем надстройки на верхнюю панель), увеличили размах закрылков, спроектировали новые законцовки крыла и стабилизатора, новые замки на стыках фюзеляжа с центропланом и стабилизатором, новый киль увеличенной площади, увеличили площадь триммеров рулей. Мотоустановка теперь состояла из четырех доработанных моторов АШ-73ТКФН (взлетная мощность 2720 л. е., номинальная – 2360 л. е.), которые за счет внедрения непосредственного впрыска стали более экономичны. Сочетание улучшенной аэродинамики, усовершенствованных двигателей, увеличенного объема бензобаков и новых винтов АВ-16У позволило поднять дальность до 8200 км, то есть на 30-35% больше, чем у Ту-4.

Бомбардировщик Ту-85

Значительно усилили оборонительное и наступательное вооружение самолета. Все пушки Б-20 калибра 20 мм заменили на 23 мм НС-23, существенно увеличив секундный залп каждой башни. Бомбоотсеки были удлинены: передний на 380 мм, задний – на 400 мм. Это позволило увеличить калибр бомб, пригодных для внутренней подвески. Предусматривалось размещение в средней части фюзеляжа под центропланом бомбы ФАБ-9000 по типу подвески «Грэнд Слэм» весом 10 т на «Ланкастере».

Изменилось и оборудование бомбардировщика. В частности, появилась новая противообледенительная система. Пневматические антиобледенители типа «Гудрич» заменили новыми, более эффективными и более удобными в эксплуатации, тепловыми. Горячий воздух для них брали от специальных керосиновых печей. Подобные антиобледенители в дальнейшем стали типичны для самолетов ОКБ, изменился только источник подачи горячего воздуха. Официальное решение о переделке одного ТУ-4 в самолет «80» приняли в июле 1948 г. Предполагалось в июле 1949 г. передать его на государственные испытания. В конце ноября 1948 г. закончили эскизный проект, в начале следующего года перешли к рабочим чертежам. Макет самолета «80» был представлен комиссии одновременно с эскизным проектом, но из-за обилия замечаний он был окончательно принят лишь к концу 1949 г. К этому времени уже давно был готов опытный «80», который начали строить еще 15 ноября 1948 г. Его завершили в июле 1949 г. и привезли на аэродром в Измайлово для стыковки и доводки.

Но в сентябре сочли, что «80» уже не удовлетворяет современным требованиям (в частности, по дальности) и на государственные испытания передаваться не будет. 1 декабря самолет, пилотируемый Ф.Ф. Опадчим, совершил свой первый полет длительностью 23 минут, после чего был передан ЛИИ для опытных работ. В ЛИИ на нем летал А.А. Ефимов. Совершили всего 30 полетов общей продолжительностью 29 часов 5 минут. За это время испытали флюгерно-реверсивные винты АВ-16У и систему заполнения топливных баков нейтральным газом. Интенсивные работы провели в 1951 г.: на самолете «80» замеряли упругие деформации крыла, фюзеляжа и горизонтального оперения в полете. Эту задачу решали путем установки на фюзеляже и киле фотокинопулеметов С-13 (от истребителя), нацеленных на различные элементы конструкции. Деформации определялись по сравнению снимков, сделанных в полете и на земле.

Самолету «80» был свойственен крупный недостаток. По сравнению с Ту-4 его центровка сместилась вперед, а плечи органов управления остались примерно теми же. В качестве компенсации увеличили рулевые поверхности. Но этого оказалось недостаточно, поэтому самолет летал с грузом в 900 кг, размещенным в хвосте фюзеляжа.

Схема самолета «80»

Были также замечания по оборудованию и бомбовому вооружению. «80» закончил свою историю на полигоне, где его использовали в качестве мишени. Перед перегонкой на полигон, кто- то, видимо с целью экономии, снял центровочный груз, и летчики чуть не попали в аварию. Работа по самолету «80» не стала пустой тратой времени, она органично перешла в работу по новому бомбардировщику «85» с дальностью 11 000-13 000 км, постановление о создании которого вышло 16 сентября 1949 г. Фактически же работы по нему начались уже в августе, и данные, записанные в постановлении, отражали уже сделанные в ОКБ прикидки. На заводские испытания «85» должен был выйти в декабре 1950 г.

К концу 1949 г. закончили эскизный проект. Параллельно к этому времени ВВС окончательно сформировали свои требования к машине. Используя общую компоновку «80», ОКБ тем не менее практически создало новый самолет.

Для достижения необходимой дальности конструкторы внедрили новое крыло и новую силовую установку. Работы по крылу велись совместно с ЦАГИ. В новом крыле большого удлинения (при размахе 56 м оно имело удлинение 11,2) применили ламинизированные профили ЦАГИ-С-3 и ЦАГИ-С-5. Полученные результаты ставили крыло самолета «85» по аэродинамическому качеству в первый ряд среди машин с прямым крылом.

Была создана новая конструкция закрылков с прямым рельсом. Особенностью их был большой прирост подъемной силы на малых углах отклонения, что позволило значительно улучшить взлетные характеристики бомбардировщика.

В то время реактивные двигатели значительно проигрывали по экономичности поршневым, поэтому для дальнего бомбардировщика сочли, подобно американцам, более выгодным использовать турбопоршневые моторы. Для «85» требовались двигатели со взлетной мощностью порядка 4300-4500 л. с. и удельным расходом топлива 160-180 г/л. с. ч. Только в этом случае удалось бы обеспечить заявленные данные самолета.

Конструкторы могли выбирать из двух типов, имевшихся в СССР: АШ-2К и ВД-4К. Первый создали в КБ А.Д. Швецова на базе мотора воздушного охлаждения АШ-2ТК. Он был 28- цилиндровым, звездообразным, четырехрядным и являлся тогда самым мощным в нашей стране – 4700 л. с. Однако не- доведенность этих моторов привела к тому, что после нескольких первых полетов их заменили на менее мощные, но более надежные ВД-4К жидкостного охлаждения.

История двигателя ВД-4К не совсем обычна, поэтому хотелось бы рассказать о ней подробнее. Дело в том, что создавать его начали не в КБ, а на одной из кафедр Московского авиационного института. В декабре 1938 г. тогдашний нарком авиапромышленности М.М. Каганович предложил заведующему кафедрой «Конструкция двигателей» Г.С. Скубачевскому заняться проектированием нового мотора. Основные параметры, которые обычно выбираются на основании длительного анализа тенденций развития самолетостроения, состояния техники за рубежом, не очень грамотный Каганович задал, попросту умножив на два данные мотора М-105. Отсюда получилось, что новый двигатель должен был развивать 2100-2300 л. с. на высоте 8000 м.

Скубачевский с группой студентов и аспирантов проработал три варианта компановки 24-цилиндрового двигателя: Х-образный, Н-образный и своебразную четырехрядную звезду с шестью цилиндрами в каждом ряду. Последний получился самым удачным: диаметр составлял всего 1065 мм, как у М-11. Предполагалось, что для повышения высотности будет использован трехскоростной центробежный нагнетатель, а КПД силовой установки поднимут винты противовращения.

В июле 1939 г. появилось постановление правительства о проектировании двигателя, получившего название М-250. При МАИ из студентов, аспирантов и сотрудников ЦИАМ создали специальное КБ-2. Привлекли и преподавателей с различных кафедр института. КБ-2 руководил сперва В.И. Тарасов, затем Г.С. Скубачевский. Проект был готов в срок – к 1 апреля 1940 г. Принимала его Государственная комиссия во главе с начальником НИИ ВВС А.И. Филиным, которая решила изготовить опытный образец на заводе № 16 в Воронеже. Из-за загрузки завода серийным производством мотор собрали только в июне 1941 г. Первый запуск провели 22 июня, сразу же после известной речи Молотова. Испытания прошли успешно. М-250 развивал взлетную мощность 2500 л. с.

Однако с началом войны КБ-2 расформировали, а доводку нового двигателя поручили заводу № 16, затем из-за приближения фронта – Уфимскому заводу и, наконец, в 1942 г. – Рыбинскому, где главным конструктором назначили В.А. Добрынина. В 1944-45 гг. изготовили опытную партию М-250. Сложная кинематическая схема привела к проблемам с балансировкой подвижных частей: возникали сильные крутильные колебания.

ХАРАКТЕРИСТИКИ БОМБАРДИРОВЩИКОВ «80» И «85»

Тип самолета «80» «85»

Год выпуска 1949 1951

Экипаж, чел. 11 12

Размах крыла, м 43,45 56,00

Длина самолета, м 34,32 39,31

Площадь крыла, м 2 167,00 273,90

Масса пустого, кг – 54 711

Нормальная взлетная масса, кг – 76 000

Максимальная взлетная масса, кг 51 500 107 292

Масса топлива и масла, кг – 48 600

Тип двигателя АШ-73ТКФН ВД4К

Мощность двигателя, л. е.:

максимальная 4 х 2000 4 х 3800

взлетная 4 х 2400 4x4300

Максимальная скорость, км/ч:

у земли 428 545

на высоте 10 000 м 545 638

Посадочная скорость, км/ч – 185

Практический потолок, м – 11 700

Практическая дальность, км 7000 12 000

Длина разбега, м 1200 1640

Длина пробега, м 505 1500

В 1946 г. Добрынин получил задание на проектирование двигателя со взлетной мощностью 3500 л. с. В нем он использовал схему и ряд агрегатов М-250, устранив многие недостатки последнего. Кроме приводного нагнетателя, новый мотор, названный ВД-ЗТК, теперь имел два турбокомпрессора, существенно поднявших высотные характеристики. В октябре 1948 г. ВД-ЗТК прошел государственные стендовые испытания, а в 1950 г. – летные на Ty-4JIJI. Однако серийно ВД-ЗТК не строился, так как к этому времени и его мощность сочли недостаточной.

В сентябре 1949 г. было выдано задание уже на мотор со взлетной мощностью 4300 л. с. и удельным расходом топлива 165 г/л. с. ч., то есть как раз под параметры самолета «85». Для достижения этой цели конструкторам пришлось выжать все резервы: между рядами цилиндров поставили три импульсных турбины, турбокомпрессоры оснастили регулируемыми соплами. Мотор форсировали по наддуву и оборотам, смонтировали систему впрыска водоспиртовой смеси, разработали сложнейшую схему регулирования всех агрегатов силовой установки. Первый образец ВД-4К изготовили в январе 1950 г., а в середине 1951 г. он успешно прошел государственные испытания.

Таким образом, «85» получил силовую установку, полностью соответствовавшую замыслам конструкторов самолета. Моторы вращали огромные четырехло- пастные флюгерно-реверсивные винты АВ-48. Конструкция фюзеляжа в целом повторяла «80», но все габариты были увеличены. Шасси трехопорное: все стойки несли спаренные колеса. Передние тормозов не имели, а на основных стойках все колеса были тормозные. На всякий случай предусмотрели и хвостовую опору в виде пяты. Выпускались колеса с электроприводом или аварийно-ручными лебедками.

Интересно, что управление самолетом сохранили жесткого типа (с системой тросов и качалок), без гидроусилителей. Триммеры и закрылки приводились в действие электромеханизмами. Для предотвращения обледенения в полете носки крыла и хвостового оперения, лобовые части моторных капотов у воздухозаборников, стекла кабины экипажа обогревались электричеством. Винты имели жидкостную про- тивообледенительную систему. «85» должен был иметь самое современное из имевшегося тогда в нашей стране оборудования: радиостанции 1РСБ-70, РСБ-Д и РСИУ-3, переговорное устройство СПУ-14, радиовысотомеры РВ-2 и РВ-10, радиокомпас АРК-5, самолетную часть навигационной системы «Меридиан», систему слепой посадки «Материк», панорамную РЛС «Рубидий» М-85, сопряженную через приставку «Цезий» с оптическим бомбардировочным прицелом ОПБ-5СР.

Для контроля результатов бомбометания и плановой аэрофотосъемки «85» мог нести фотоаппарат АФА-8А.40, а также АФА-33.50, АФА-33.75 или АФА-33.100, а для ночной съемки – НАФА-ЗС/50.

Было построено два опытных самолета «85». Первый из них поднялся в воздух 9 января 1951 г. Испытания в целом подтвердили расчетные характеристики бомбардировщика. Было принято решение о внедрении его в серийное производство, но в 1951 г. все работы по программе прекратились: война в Корее со всей очевидностью продемонстрировала бесперспективность развития стратегических бомбардировщиков с поршневыми двигателями. Все усилия ОКБ А.Н. Туполева были переориентированы на создание более скоростного и высотного турбовинтового самолета «95», в конструкции которого предполагалось реализовать многие технические решения, впервые отработанные на бомбардировщике «85».