История создания и развития семейства самолетов Ту-22, часть 3

Продолжение

В начале 1958 г. новый самолет «105» еще в не полностью законченном виде был перевезен в ЖЛИ и ДБ.

В начале лета того же года, после окончательной сборки и доукомплектования самолета, начались доводочные работы, наземные испытания и первые рулежки.

Новый самолет ОКБ А.Н.Туполева резко отличался от всего того, что выходило из стен этого КБ. Длинный, вытянутый вперед фюзеляж, далеко оттянутое назад стреловидное крыло и необычно скомпонованные мощные двигатели – все говорило о незаурядных скоростных качествах самолета.

Экипаж самолета, состоявший из трех человек (летчик, штурман и стрелок-радист), располагался в передней герметической кабине, летчик в ее верхней части, за ним стрелок-радист, расположенный лицом против полета, в нижней части кабины находилось рабочее место штурмана. Впервые на бомбардировщике штурман самолета был практически лишен возможности визуального обзора, в его распоряжении было лишь небольшое остекление вниз-вбок, и он работал только по приборам (по индикаторам РЛС типа «Рубин-1» и оптическому прицелу типа ОПБ-15).

Экипаж самолета располагался на катапультируемых креслах. Катапультирование, из условий большого размаха вертикального оперения, осуществлялось вниз, что ограничивало высоту минимального аварийного покидания самолета в полете. Для самолета «105» было разработано специализированное катапультируемое кресло типа К-22.

В герметической кабине и негерметичном техническом отсеке за ней находилось основное оборудование самолета, здесь же монтировался аэрофотоаппарат типа АФА-34-ОК для контроля за результатами бомбометания и попутной фоторазведки.

В нижнюю часть отсека, занятого оборудованием, убиралась передняя стойка шасси со спаренными колесами типоразмера 1000x280. За отсеком находился топливный фюзеляжный бак №1, за ним бак №2. Далее, в районе центроплана крыла в фюзеляже, сверху находился топливный бак №3, под центропланом – бак №5. Центроплан и часть ОЧК были заняты топливными баками (баки №4). За центропланом находился большой грузоотсек (бомбоот- сек) с системой бомбового вооружения, рассчитанный на подвеску бомб большого калибра. В задней части фюзеляжа находились топливные баки №№6, 7, 8 и 9. Нижняя часть фюзеляжа предохранялась на взлетах и посадках специальной предохранительной пятой, отклонявшейся на взлетно-посадочных режимах.

В хвостовой части фюзеляжа находился контейнер с тормозным парашютом, хвостовая часть фюзеляжа заканчивалась стекателями двигателей и дистанционной кормовой оборонительной пушечной установкой.

Кормовая пушечная установка состояла из двух пушек калибра 23 мм (тип 261 П), с боезапасом по 250 патронов на ствол.

Над задней и хвостовой частями фюзеляжа устанавливался киль большой площади с рулем направления. По площади руль направления приблизительно составлял 40% от общей площади вертикального оперения, руль оборудовался триммером. Управляемый стабилизатор, с рулем высоты, крепился в районе хвостовой части фюзеляжа, стабилизатор имел значительное положительное поперечное V.

По бокам нижней части киля на усиленных пилонах, с небольшим утоплением в фюзеляж устанавливались мотогондолы с двигателями ВД-7М с форсажными камерами. На самолете «105», в отличие от дальнейших вариантов опытной и серийных машин, на воздухозаборниках отсутствовали сдвижные кольца подпитки двигателей. Над двигателями в нижней части киля под радиопрозрачным обтекателем устанавливалась антенна радиолокационного стрелкового прицела типа ПРС-2 («Аргон-2»). На вершине киля монтировался телевизионный прицел типа ТСП-1. Дистанционное управление КДУ по индикаторам ПРС -2 и ТСП-1 вел стрелок-радист.

Кормовая пушечная установка на первой машине отсутствовала

Летчик-испытатель Ю.Т.Алашеев

Крыло стреловидностью по передней кромке 55 град (по линии хорд около 52 град.) выполнялось аэродинамически чистым с мощным наплывом по размаху в корневой его части, куда убирались основные стойки шасси с четырехколесными тележками шасси с типоразмерами колес 1 100x330. На верхней поверхности крыла на 3/4 по размаху устанавливались аэродинамические гребни.

Выход на большие скорости полета потребовал внедрения на самолете «105» системы управления с применением необратимых гидроусилителей (бустеров). Как резервная (на случай отказов в системе гидравлического питания или отказа бустеров) в каналах управления была оставлена обычная безбустерная система управления с жесткой проводкой. Этой безбустерной резервной системой управления летчик мог пользоваться до приборных скоростей порядка 550-600 км/ч. Часть систем и агрегатов органов управления приводилась с помощью электроприводов. Для имитации усилий на колонке и педалях управления при бустерном управлении, на самолете ввели систему пружинных загружателей, автоматически менявших усилия для летчика пропорционально изменениям нагрузок на рулях самолета.

Одновременно во многих КБ МАП и смежных министерств шла упорная работа по созданию новейших образцов оборудования и систем вооружения для самолета «105». Эти работы зачастую шли параллельно с постройкой первого опытного самолета. Поэтому многие агрегаты или не были готовы к моменту первого полета, и самолет выходил на испытания без них, или вместо них временно стояли серийные образцы, которые необходимо было заменять по мере готовности на новые, специально спроектированные для самолета «105».

Например, приказом МАП от 22 января 1957 г ОКБ-1 34 предписывалось изготовить новые образцы пушечных башен в комплексе с телеприцелом, увязанным с малогабаритным вычислителем и прицельной РЛС «Аргон-2». Массогабаритный макет башни должен был быть передан ОКБ-156 к 1 мая 1957 г. первый опытный экземпляр должен был быть передан на ЗИ в июне 1957 г., второй экземпляр необходимо было передать ОКБ-156 для опытного самолета в сентябре, третий опытный экземпляр должен был поступить на ГИ в январе 1958 г. Реально же на первой машине был установлен недоведенный промежуточный двухпушечный вариант установки. Окончательный однопушечный вариант был готов лишь только к началу серийного производства Ту-22 в конце 1959 г. Такое положение было по многим системам самолета и его оборудованию.

В ходе работ по программе создания нового бомбардировщика основная ставка была сделана на самолет «105». Работы по его более скоростному варианту – самолету «106» – шли с прицелом на более далекую перспективу.

Основной проблемой проекта «106» было создание двигателя НК-6 и на его базе эффективной силовой установки. Предвидя огромное количество проблем с НК-6, было принято решение специально для летных доводок и испытаний переоборудовать опытный самолет Ту-95/2 с НК-12 под летающую лабораторию для испытаний НК-6. Впоследствии на этой летающей лаборатории были отработаны многие мощные отечественные ТРД, в том числе для таких самолетов ОКБ-156, как Ту-144 и Ту-22М.

Опытный самолет «105» на испытательной базе

Согласно Приказа МАП от 29.06.57 г. ОКБ-156 должно было выпустить чертежи на Ту-95ЛЛ к 15.12.57 г., завод №18 должен был переоборудовать Ту-95/2 в Ту-95ЛЛ к 15.04.58 г. Первый НК-6 для испытаний на Ту-95ЛЛ должен был быть готов к 1.03.58 г. Кроме этих мероприятий предполагалось для испытаний и доводок НК-6 на сверхзвуковых режимах переоборудовать одну из первых машин «105», причем при переоборудовании на самолете должен был заменяться только один двигатель, второй оставался штатным, типа ВД-7М.

К моменту, когда самолет был наконец готов к первым испытательным полетам, его судьба была решена. Ему суждено было стать лишь первой ступенькой к более совершенному самолету «105А» (Ту-22), над которым ОКБ усиленно работало все последнее время.

Формально работы по самолету «1 05» и проекту «1 06» на его базе были прекращены в соответствии с постановлением Совета Министров СССР от 17 апреля 1 958 года и приказом ГКАТ от 28 апреля того же года, в которых ОКБ задавалось проектирование Ту-22 на базе Ту-1 05, и в котором последним пунктом определялась дальнейшая судьба опытного самолета «105»:

«…Прекратить работы по самолетам Ту-105 и Ту-106, разрешив ГКАТ закончить летные испытания самолета Ту-105, и использовать его для экспериментальных работ в ОКБ-156 и ЛИИ».

После всего комплекса наземных испытаний и доводок самолет был готов к первому полету. На самолет «105» был назначен экипаж в составе летчика-испытателя Ю.Т.Алашеева, штурмана-испытателя И.В.Гавриленко и стрелка-радиста К.А.Щербакова. 21 июня 1958 г. самолет «105» совершил первый полет.

До 24 июля 1958 года самолет сделал четыре испытательных полета. С 24 июля 1958 года по 12 января 1959 года (6 месяцев) самолет стоял из-за отсутствия новых ВД-7М. После получения и монтажа новых двигателей самолет «105» 20 февраля 1 959 года совершил пятый полет. Затем было еще пять полетов.

В ходе испытаний в облетах самолета участвовали летчики-испытатели ОКБ Н.Н.Харитонов, В.Ф.Ковалев и др., которым вскоре пришлось взять на себя основную тяжесть по летной доводке и испытаниям первых серийных самолетов Ту-22.

Редкие кадры кинохроники – первый опытный самолет на взлете

Из-за ряда серьезных недостатков, выявленных в ходе первых полетов, в частности по силовой установке и системе управления, решено было снять самолет с испытаний и более к полетам не допускать. Непосредственной причиной прекращения полетов на самолете «105» стала вынужденная посадка с невыпущенной передней стойкой, при этом самолет был поврежден и более не восстанавливался.

В дальнейшем самолет «105» был передан в качестве учебного пособия в ШМАС на аэродром Бада на Дальнем Востоке, где еще в конце 80-х годов можно было видеть остатки его фюзеляжа с крылом. Однако главной причиной прекращения испытательных полетов и дальнейших работ по самолету стало то, что в ОКБ-156 в это время шла усиленная работа над вторым улучшенным прототипом – опытным самолетом «105А», который стал, после ряда серьезных доработок, фактически предсерийным образцом для серии Ту-22.

В ходе проведенных в 1958-1959 годах десяти полетов самолет «105» летал только на дозвуковых режимах, поэтому о полных летных характеристиках самолета можно судить лишь по сохранившимся материалам эскизного проекта и некоторым выпискам из материалов, подготовленных к первому вылету.

На основании этих материалов данные самолета «105» были следующие:

размах крыла 23,745 м

длина самолета 41,921 м

высота самолета на стоянке 10,995 м

площадь крыла 1 66,6 кв. м

диаметр фюзеляжа 2,5 м

размах горизонтального оперения 10,0 м

площадь горизонтального оперения 40,0 кв. м

площадь вертикального оперения 28,93 кв. м

колея шасси 7,98 м

максимальная полетная масса 90000 кг

нормальная полетная масса 67500 кг

бомбовая нагрузка

нормальная 3000 кг

максимальная 9000 кг

максимальная скорость полета при массе 67500 кг и на высоте 11000 м 1450 км/ч

практическая дальность полета 5800 км

практический потолок

на максимальном бесфорсажном режиме работы двигателей 11250 м

на форсажном режиме 13600 м

длина разбега 2250 м

длина пробега 1420 м

Еще в ходе работ по самолету «105» в ОКБ А.Н.Туполева начались поиски путей по его дальнейшему совершенствованию. Первоначально, как обычно, речь шла по не очень принципиальным изменениям по второму опытному экземпляру – «дублеру» самолета Ту-105 с двигателями ВД-7М.

В целях максимального облегчения самолета решено было ввести новые ограничения по скорости: максимальный скоростной напор q макс = 3500 кг/кв.м (Уинд =850 км/ч) до высот 8500-9000 м; сверхмаксимальный скоростной напор Ямакс маскс = 4 2 0 0 кг/кв.м ^инд =935 км/ч). Соответственно вводились новые ограничения по режимам работы ВД-7М и по скорости набора высоты. Устанавливалось новое значение по максимальной взлетной массе – 85000 кг, исходя из получения практической дальности полета 6000 км при значениях приборной скорости 490-1000 км/ч.

В 1956-1957 годах была проведена большая работа совместно с НИИ-1 7 по поиску путей совершенствования бортового радиоэлектронного оборудования Ту-105 («Исследования возможности создания комплексного радиотехнического оборудования стратегических и дальних бомбардировщиков» – тема «Комплекс-1»).

С целью расширения тактических возможностей Ту-105 и оптимизации массы БРЭО предлагалось: снять радиовысотомер РВ-25, передав функции измерения высоты бомбоприцелу «Рубин-1; заменить две станции «Сире- на-2» на одну «Сирена-3»; улучшить характеристики прицела «Рубин-1» (стабилизация точки прицеливания, снижение уровня боковых «лепестков»); увеличить углы обзора ПРЛС «Аргон-2» до 48 градусов, одновременно снизив время перевода станции с режима поиска к режиму сопровождения до 10 сек. В дальнейшем «Рубин-1» предполагалось заменить на более совершенную модификацию «Рубин-2», а «Аргон-2» – на более помехоустойчивую моноимпульс- ну ПРЛС; установить на борту единую бомбардировочно-навигационную систему.

В рамках темы были проанализированы необходимые комплектации самолета-бомбардировщика, самолета-носителя и самолета-радиоэлектронного сопровождения на базе Ту- 105 средствами обороны: системами активных и пассивных радиоэлектронных помех, бортовыми стрелково-пушечнымим установками, пассивными ракетами класса «воздух-поверхность», противорадиолокационными ракетами с набором элементов для создания пассивных помех и т.д. Прорабатывался вопрос по созданию ударного самолета, оборудованного максимально возможным комплектом средств обороны – универсального самолета, несущего на борту и средства поражения, и мощные средства обороны.

В конце 1 957 года по результатам первого этапа НИР «Комплекс-1» был выпущен Акт, на основании которого на базе Ту-105 началось проектирование самолетов будущего семейства Ту-22, состоявшего из нескольких специализированных машин, объединенных единой конструкцией базового самолета (бомбардировщик, разведчик, постановщик помех, самолет-ракетоносец и т.д). В частности в Акте отмечалось следующее:

Возможно именно на этом совещании в кабинете А.Н.Туполева обсуждались вопросы создания самолета «105А»

Компоновка самолета «105А» (документ из архива музея ОАО «Туполев»)

« 1. При выполнении НИР был проведен:

…б) анализ оборонительных возможностей бомбардировщиков, подтвердивший, что в силу необходимости использование значительного состава оборонительных средств, как огневых, так и противорадиолокационных – создание универсального самолета, допускающего размещение требуемых средств защиты одновременно с бомбовой нагрузкой, практически невозможно.

Исходя из чего при использовании бомбардировщиков рассматриваемых классов показана необходимость:

1) действия бомбардировщиков в составе организованной группы с вытекающей отсюда специализацией оборудования самолетов (линейный бомбардировщик, постановщик помех, разведчик);

2) перехода к возможно более широкому использованию дальнего поражения (200-400 км и 2000-4000 км), позволяющему носителю не заходить за основные линии ПВО вероятного противника;…

… исходя из технической невозможности создания универсального самолета, на ближайший период развития становится необходимой и оправданной специализация оборудования самолетов (линейный бомбардировщик и постановщик помех).

…. Методы обороны линейных бомбардировщиков или самолетов-носителей, использующих средства поражения с дальностью действия 200-400 км, должны включать как огневые, так и противорадиолокационные средства защиты, хотя следует ожидать, что эффектив

ность известных в данное время самолетных средств радиолокационного противодействия (особенно дальнего обнаружения и наведения истребителей) будет в значительной мере снижена»

Исходя из представленных материалов для Ту- 105 в варианте бомбардировщика рекомендовался следующий состав средств бортовой обороны: станции активных помех индивидуальной защиты (станции типа «В» или «Роза»); станция оповещения об облучении радиолокационными средствами типа «Сирена-2»; устройство выброса пассивных радиолокационных помех типа «Автомат-2», кормовая стрелково-пушечная установка с радиолокационным прицелом.

В период работ над вторым экземпляром Ту- 105 в ОКБ постоянно поступала информация о работах американцев по В-58. Американцы опережали нас по срокам создания самолета приблизительно на 1 -2 года, но самое неприятное было то, что информация по летным характеристикам В-58, которая ложилась на стол разработчиков нашего самолета, требовала значительного улучшения летных характеристик туполевской машины, особенно по скорости, по дальности и по системе ударного вооружения.

В начале 1958 года С.М.Егер записал в свою рабочую тетрадь следующую информацию по В-58:

« Экипаж – 3 человека: летчик, штурман и оператор оборонительного вооружения, находящиеся в герметических кабинах, расположенных друг за другом и соединенных между собой туннелем.

Верхняя и нижняя обшивка крыла самолета изготовлена из панелей толщиною 1 6 мм, состоящих из двух листов с заполнителем между ними. Панели крепятся болтовыми соединениями к продольным и поперечным стенкам силового набора крыла. Заполнитель панелей изготовлен из пластин алюминиевого сплава, в которых имеются полости, заполненные легкой пластмассой с целью герметизации. Верхний и нижний листы панелей приклеиваются к заполнителю.

Сергей Михайлович Егер

Общий вид самолета «105А» (документ из архива музея ОАО «Туполев»)

Остекление фонарей кабин произведено клееным стеклом с промежуточным слоем из кремниевого стекла и выдерживает температуру 127 град. С, при внутреннем давлении 0,56 кг/кв.см.

Поверхности управления самолета – элероны и руль поворота – приводятся в действие от гидроусилителей с давлением 210 кг/кв.см. В проводку от ручки к органам управления самолетом включены элементы , изменяющие передаточное число в зависимости от перегрузки, причем наибольшая перегрузка при максимальных отклонениях ручки управления составляет 2, однако возможны кратковременные превышения этой перегрузки на 20-30%, расчетная перегрузка – 3.

Силовая установка самолета состоит из четырех ТРД с системой дожигания топлива. Максимальная статическая тяга каждого двигателя с дожиганием составляет 7250 кг.

Оборонительное вооружение самолета американцами еще не определено. Рассматривались варианты вооружения автоматической пушкой для стрельбы 38-мм неуправляемыми реактивными снарядами и 6-ти ствольной 20-мм пушкой Т-212. Под фюзеляжем самолета может быть подвешена одна из нагрузок следующих типов: сбрасываемый топливный бак, контейнер с разведывательной аппаратурой, контейнер с аппаратурой радиопротиводействия, неуправляемая бомба, управляемый снаряд класса «воздух-земля».

К настоящему времени в аэродинамических трубах и в полете испытано до 50 контейнеров различной формы. Некоторые из этих контейнеров имеют длину до 15 м и диаметр 2,4 м.

Для применения с В-58 разрабатывается управляемый снаряд класса «воздух-земля», получивший название «Хорнет». Снаряд имеет схему «утка» с управляемыми стабилизирующими поверхностями на носовой части корпуса. Боковое управление снарядом осуществляется за счет крена. На снаряде установлен ЖРД. После отделения от самолета снаряд за счет работы собственного двигателя должен набрать высоту 36 км и разогнаться до М=4. После выключения двигателя он планирует на цель под углом 7,5 градусов к горизонту, а его скорость уменьшается у цели до М=2. Максимальная дальность достигает 220 км.

Основные данные бомбардировщика В-58:

Максимальная скорость полета 2100 км/ч (М=2)

Крейсерская скорость полета 1000 км/ч

Практический потолок более 21000 м

Максимальная дальность полета 7000-8000 км

Взлетный вес 75000 кг

Длина самолета 29,5 м

Размах крыла 17,4 м

Площадь крыла 133 кв.м

Максимальное аэродинамическое качество при М=2 6,0

В настоящее время выдано задание на производство 31 самолета, из них в 1957 году построено 7 бомбардировщиков, которые проходят всесторонние летные испытания.» При улучшении базовой конструкции самолета «105» основная ставка была сделана на совершенствование аэродинамической схемы самолета с целью получения заявленных летных характеристик, а в перспективе – с получением новых более мощных двигателей, значительного улучшения их. Основным инструментом совершенствования аэродинамики самолета должно было стать использование в аэродинамической компоновке самолета «правила площадей». Первые работы в этом направлении ОКБ проводило совместно с ЦАГИ в конце 40-х начале 50-х годов, во многом использовались германские трофейные материалы и работы компоновщиков ОКБ по «обжатию» фюзеляжей и мотогондол на самолетах Ту-2, «77», Ту-14 и Ту-1 6, давшие положительный практический эффект на больших скоростях. Одновременно на основании опыта проектирования первого самолета «105» в новой машине дорабатывались или полностью переделывались многие элементы конструкции самолета. Постепенно в ходе проектирования на кульманах конструкторов ОКБ прорисовывался самолет, во многом отличавшийся от своего прототипа – самолета «105».

Рабочее проектирование нового сверхзвукового бомбардировщика, получившего по ОКБ шифр «самолет 105А», началось в августе 1 957 г.

Первоначальный проект аэродинамической компоновки предусматривал лишь обжатие фюзеляжа на участке крыло-фюзеляж, компоновка и форма крыла в плане оставались практичеки без изменений. В ходе проектирования с целью максимального использования эффекта «правила площадей» и получения дополнительных свободных объемов крыла под топливо, крыло было также полностью перепроектировано: отказались от наплыва-утолщения в его корневой части, в котором в первом варианте размещались основные стойки шасси. ОКБ вернулось к крыльевым шассийным гондолам-обтекателям, постановка которых, в данном случае, отвечала «правилу площадей», выполняя функции тел вытеснения. По передней кромке крыла в его корневой части ввели небольшой наплыв, улучшавший при полетах в трансзвуковой зоне характеристики устойчивости и управляемости самолета.

Модель самолета «106» с двигателями НК-10

Модель самолета «105А» с двигателями ВД-7М

Конструктивные улучшения должны были дать значительную экономию массы пустого самолета (41 300 кг для самолета «105А», против 47000 кг самолета «105». Расчеты, сделанные в январе-феврале 1958 года для самолета «105А» (официальный шифр Ту-22) с крылом площадью 145,6 кв.м в варианте компоновки крыла еще без крыльевых гондол с двигателями ВД-7М, НК-6 и НК-1 0, дал следующие результаты:

Тип двигателей ВД-7М '" НК-6 НК-10

Взлетная масса, кг 85000 84000 -

Масса топлива, кг 40000 40000 -

Максимальная скорость полета на высоте 1 1000 м, км/ч 1530 1900 2050

Длина разбега, м 2250 1600 1600

Практическая дальность полета

при М=0,9 (950 км/ч), км 5850 5700 5800

при М = 1,2 (1300 км/ч), км 2400 3050 3900

при М = 1,5 (1500 км/ч), км 1800 2640 3200

На этот период ОКБ-276 обещало дать двигатель НК-6 с максимальной взлетной тягой 22000 кгс, при удельном расходе топлива 1,7 кг/кгс ч и тягой 12000 кгс на высоте 11000 м при скорости 1400 км/ч, с удельным расходом топлива 1,6 кг/кгс ч, при сухой массе двигателя 3200 кг.

Вариант с двигателями НК-10 появился в проработках ОКБ в 1 957 году, после того как ОКБ-276 предоставило ОКБ-156 материалы по нему. Проект НК-10 был развитием НК-6 и должен был иметь максимальную взлетную тягу 26000 кгс, при удельном расходе топлива 1,5 кг/кгс ч., на высоте 14000 м при скорости 2500 км/ч – 20000 кгс и 1,83 кг/кгс ч и на высоте 11000 м при скорости 2500 км/ч – 15500 кгс и 1,42 кг/кгс ч., сухая масса НК-10 составляла 3400 кг. Эти первые прикидки по самолету «1 05А» с НК -10 стали отправными для работ по проекту однорежимного ударного самолета, рассчитанного на крейсерский длительный полет со скоростями, соответствующими М = 2,5-3,0, вскоре выделившимися в отдельную тему и получившую обозначение по ОКБ – самолет «125» (Ту-125).

Проблему увеличения дальности полета, помимо повышения аэродинамического качества на крейсерском дозвуковом режиме и улучшения экономичности двигателей, можно было решить за счет введения системы дозаправки топливом в полете. При этом в случае заправки от Ту-16 дальности полета на М=0,9 получались следующие: при одной заправке на прямом пути – 7400-7800 км; при одной заправке на обратном пути – 7800-8200 км; при двух заправках на прямом и обратном пути- 10000-10500 км.

В случае заправки от Ту-95: при двух дозаправках на прямом и обратном пути дальность получалась 1400015000 км. При условии полета на М=0,9 до первой дозаправки и после второй дозаправки и при полете (1800-1900 км) на М = 1,3 между дозаправками – 10200-10800 км.

Продолжение следует

А.А. Щербаков

Герой Советского Союза Заслуженный лётчик-испытатель Кандидат технических наук