История создания и развития семейства самолетов Ту-22. Часть 6

Окончание

На серийном заводе продолжалось производство самолета Ту-22, как уже говорилось выше, начиная с 1 960 г. в серии находились все основные модификации самолета: Ту-22А, Ту-22Р, Ту- 22К, Ту-22П и Ту-22У. Серийное производство самолета типа Ту- 22 продолжалось на заводе №22 до декабря 1 969 г., всего было построено 31 1 самолетов этого типа. Выпуск по годам и модификациям распределялся следующим образом:

Самолеты Ту-22 были выпущены в 64 сериях: в 1-ой серии – 2 машины, во 2-ой – 3 машины, в последней 64 серии – 1 машина, в остальных сериях по 5 машин. В составе с 1 -ой по 7-ую серию были машины всех модификаций: Ту-22А, Ту-22Р, Ту-22К, Ту-22П, Ту-22У. Начиная с 7-ой серии по 32-ую серию практически все выпущенные машины были модификации Ту-22Р. Начиная с 29-ой серии по 62-ую серию выпуск был смешанный, включая все модификации, с превалированием Ту-22К. Последние три серии – 62-ая, 63-ия и 64-ая состояли из Ту-22У ( кроме самолета № 6201, который был последним серийным Ту-22К). Начиная с 30-ой серии все серийные самолеты типа Ту-22 выпускались с системой дозаправки топливом в воздухе в полете типа «Конус», соответственно самолеты получили обозначения: Ту-22РД Ту-22КД, Ту-22ПД Ту-22УД. После прекращения серийного выпуска самолетов типа Ту-22 на Казанском заводе №22 (ныне КАПО им. Горбунова) его в серии сменил новый ракетоносец-бомбардировщик Ту-22М. Приведенные данные несколько отличаются от данных приводимых заводом № 22 – 5 машин – 1959 год, 8 – 1960 год, 2 (Ту-22А), 30 (Ту-22Р) – 1962 г, 3 (Ту-22У), 32 (Ту-22Р) – 1963 г, 5 (Ту-22У), 43 (Ту- 22 Р, Ту-22КЗА (Ту-22КД). По данным завода № 22 стоимость одного Ту-22 в варианте бомбардировщика составляла 10 млн. рублей в ценах 60-х годов.

Несмотря на то, что первые самолеты типа Ту-22 начали по ступать в эксплуатацию в 1961 г., а затем попали в руки строевых летчиков в конце 1962 г., работы по совершенствованию Ту-22 как типа летательного аппарата продолжались.

В самом начале испытаний и эксплуатации самолета экипажи Ту-22 столкнулись при полетах на больших числах М с эффектом реверса элеронов, связанного с относительно малой жесткостью стреловидного крыла большого удлинения. Было введено ограничение по максимальному числу М=1,4. Из-за реверса элеронов в апреле 1962 года была потеряна машина Ту-22А № 203, пилотировавшаяся летчиком-испытателем ЛИИ Аксеновым. При выполнении полета на сверхзвуке самолет вышел за ограничение по реверсу и разбился, погиб командир корабля. Штурман и радист удачно катапультировались.

Первый серийный Ту-22К. Заводские испытания

Ракетоносец Ту-22КД

Замена двигателей на разведчике Ту-22Р

Для исключения этого неприятного явления и снятия ограничения по числу М, ОКБ-156 в короткий срок разработало и внедрило в серию (и для самолетов, находившихся в строевых частях) необходимые конструктивные мероприятия.

Начиная с 1965 г. на самолетах Ту-22 в канале управления по крену была внедрена система элерон-закрылков. На дозвуковых скоростях в качестве элементов управления по крену использовались обычные внешние элероны, при переходе на сверхзвук в качестве органов управления использовались внешние секции закрылков (элерон-закрылки), при этом элероны блокировались в нейтральном положении. Под новую систему управления по крену был переоборудован один из серийных Ту-22, который получил обозначение Ту-22 «Эталон». В нем, помимо введения элерон-закрылка, была усилена конструкция крыла, был введен двухщелевой внутренний закрылок, устанавливался усиленный руль направления, а также были проведены другие конструктивные улучшения по планеру и по системе управления, внедрявшиеся на основании опыта эксплуатации.

Испытания самолета «105А» (Ту-22) показали: для того чтобы полностью выполнить заданные требования по основным летно-техническим характеристикам, необходимо на самолете установить новые двигатели с увеличенной тягой. Было предложено установить на Ту-22 улучшенные ТРД типа РД-7МР (в серии – РД-7М2), применение которых, согласно расчетам, позволяло выйти на уровень заданных требований:

Первый опытный самолет Ту-22У

Серийный Ту-22УД

Серийный Ту-22ПД

К моменту проведения работ по «Эталону» ОКБ-36 сумело существенно модернизировать двигатель типа ВД-7М, создав на его базе модификацию РД-7М2 со взлетной максимальной форсажной тягой 1 6500 кг, максимальной бесфорсажной тягой 1 1000 кг и со значительно улучшенными эксплуатационными данными, особенно по характеристикам надежности (всего было выпущено около 120 самолетов с двигателями РД-7М2).

Внедрение РД-7М2 позволило увеличить максимальную взлетную массу самолета до 92000 кг. и увеличить тяговооруженность, особенно на взлетных режимах, при нормальных взлетных массах.

При установке на Ту-22 двигателя РД-7М2 вместо ВД-7М дорабатывались гондолы двигателей, дорабатывались многие системы силовой установки самолета. В частности заменялась система запуска двигателей с электрической от стартер-генераторов на запуск от турбостартеров.

Внедрение на Ту-22 двигателя РД-7М2 позволило получить на самолете максимальную скорость 1600 км/ч (М=1, 7) и значительно повысить надежность авиационного и авиационно-ракетного комплексов на базе Ту-22. К началу 80-х годов практически все самолеты Ту- 22Р (Ту-22РД), Ту-22П (Ту-22ПД) и Ту-22К (Ту-22КД), Ту-22У (Ту-22УД) летали с двигателями РД-7М2.

Для крыла самолетов Ту-22 был свойственен так называемый шассийно-крыльевой флаттер, связанный с жестким размещением основных стоек шасси в крыльевых гондолах. С самолета № 3504 ввели упругую (мягкую) подвеску основных стоек шасси (на гидравлических демпферах), что позволило изменить частоту собственных колебаний системы крыло-шасси и увеличить критическую скорость флаттера системы в 1, 5 раза. Это мероприятие позволило снять противофлаттерные грузы с консолей крыла самолета. Доработки по исключению шассийно-крыльевого флаттера были также включены в программу работ по «Эталону».

Доработка выпущенного парка самолетов Ту-22 под «Эталон» была достаточно сложной и трудоемкой и продолжалась до начала 80-х годов, поэтому в частях еще долго можно было встретить недоработанные машины с ограничениями по числу М и с двигателями ВД-7М2.

Самолеты первых серий, несмотря на принятые меры, все же имели склонность к раскачке по тангажу. Более детальные исследования и летные эксперименты показали следующее. С ростом скорости полета под действием скоростного напора крыло самолета Ту-22 закручивалось, и угол атаки его концевых сечений уменьшался (крыло самолета и так имело коническую крутку по размаху, равную минус 4 град. ). Равнодействующая подъемной силы крыла на больших скоростях перемещалась вперед уменьшая запас статической устойчивости, и самолет становился нейтральным по тангажу. Проблему пытались решить установив в систему продольного управления демпфер гашения колебаний, одновременно в систему управления ввели автомат балансировки, облегчавший пилотирование самолета на трансзвуковых режимах полета. Однако система управления все еще требовала дальнейших усовершенствований. Это подтвердили летные испытания самолетов с доработанной системой управления.

Компоновка Ту-22У (документ из архива музея ОАО «Туполев»)

Серийный разведчик Ту-22РДМ

Компоновка Ту-22КП (документ из архива музея ОАО «Туполев»)

В одном из полетов ведущему летчику-испытателю самолета Ту-22 с 1 960 по 1 968 гг. В. П. Борисову была поставлена задача определить достаточность мощности гидроусилителя в канале управления стабилизатором на больших скоростях полета. Ему предписывалось на высоте 4500 м при приборной скорости 1050 км/ч (М=0, 89) резко отклонить цельноповоротное горизонтальное оперение на 3 град, и вернуть его в исходное положение с максимальной скоростью перекладки.

При выполнении этой операции самолет успел достигнуть 80% разрушающей перегрузки, что было в эксплуатации крайне опасно. Для предотвращения возможности выхода самолета на подобные режимы системщики ОКБ-156 решили догружать штурвал летчика усилием в 25-27 кг, установив автомат дополнительных усилий (АДУ), включавшийся в работу при определенных перемещениях штурвала.

Разработчики системы управления полагали, что подключать этот автомат на виражах и разворотах не целесообразно, так как расходы штурвала на этих режимах значительно больше, чем в прямолинейном полете. В. П. Борисов высказал сомнение в этом и настоял на проведении контрольного полета. На скорости 880 км/ч он энергично ввел самолет в вираж с креном 60 град. При этом резко (до плюс 2, 8 д) возросла вертикальная перегрузка. Для предотвращения ее дальнейшего роста летчик отдал штурвал от себя Перегрузка мгновенно стала отрицательной, дойдя до минус 1, 7д. Штурвал вновь был взят на себя, и перегрузка вновь стала положительной и равной плюс 4д!

Уже на земле, по данным КЗА, выяснилось, что в системе имеется запаздывание по исполнению на действия летчика на 0, 3 с после отклонения им штурвала на изменение знака перегрузки. Налицо была прогрессирующая раскачка, и при ее развитии самолет в доли секунды мог разрушиться.

В. П. Борисов нашел единственный правильный выход, установив штурвал в нейтральное положение. Раскачка быстро прекратилась, экипаж и самолет остались целыми.

В дальнейшем, на основании этого испытательного полета, система была доработана, и полетные пружинные загружатели уже не отключались при выполнении виражей и разворотов. Дальнейшие эксперименты с системой управления Ту- 22, поток информации, не всегда положительной, приходивший из строевых частей по поведению системы на различных режимах полета, потребовал ввести в канал продольного управления гидравлический ограничитель.

Штанга и конус (документ из архива музея ОАО «Туполев»)

Доработки по системе управления закончились установкой 3-х канального демпфера тангажа (в серии с 1966 г. с самолета №4501) и двухканального демпфера сухого трения (в серии с 1 968 г. с самолета №5903).

Еще с одной проблемой, связанной с работой системы управления самолета Ту-22, столкнулись летчики-испытатели и строевые летчики при полетах на сверхзвуковых скоростях.

На этих режимах из-за неравномерного нагрева обшивки фюзеляж деформировался, что приводило к самопроизвольному перемещению тяг управления гидроусилителями. В результате рулевые поверхности отклонялись, вызывая большие кренящие и разворачивающие моменты, которые необходимо было парировать летчику на этих режимах.

Весь комплекс проблем, связанных с системой управления Ту-22, стал прекрасной школой для специалистов ОКБ А. Н. Туполева и позволил в дальнейшем более безболезненно проектировать и доводить системы управления последующих тяжелых сверхзвуковых самолетов как военного, так и гражданского назначения.

Большая работа при создании Ту-22 была проведена по внедрению на самолет системы дозаправки топливом в полете. Подобная доработка требовалась для увеличения реальной дальности полета, особенно это было актуально для самолетов ракетоносцев с их более низким значением аэродинамического качества, особенно с подвешенной ракетой.

Кроме того, начиная с самолетов 29-ой серии, с Ту-22 был снят фюзеляжный бак №1, соответственно общее количество топлива сократилось. Все это потребовало экстренных мер по увеличению дальности полета самолета Ту-22. Для самолета была выбрана система дозаправки «Конус». В качестве самолетов-заправщиков предназначались самолеты 3МН, 3МС и Ту- 16Н. При использовании в качестве самолета-заправщика Ту- 16Н, самолеты Ту-22 с системой дозаправки имели следующие расчетные данные:

дальность полета

с одной попутной дозаправкой 7200 км

с двумя попутными дозаправками 8000 км

с двумя дозаправками, одна попутная, одна встречная 8500 км

приборная скорость при дозаправке 600 км/ч

высота полета при дозаправке 8000 м производительность системы 1 600-1 800 л/мин

максимальное количество перекачиваемого топлива 15800 кг

На самолетах с системой дозаправки топливом в полете устанавливалась в носовой части фюзеляжа штанга с топливоприемником, который был связан с топливной системой самолета. При заправке в полете топливоприемник выстреливался с помощью пневматической системы, расцеп осуществлялся механически.

Все самолеты с этой системой получили в обозначении дополнительный индекс «Д» («дальний»), иногда пользовались обозначением аналогичным с заправляемыми Ту- 16 – «ЗА» («заправляемый»).

Первыми под заправку в 1962 г. были переоборудованы самолеты Ту-22Р №№801 и 901, а затем Ту-22Р №№2004, 2005 и 2805. В течение нескольких лет система отрабатывалась и доводилась в ходе летных испытаний, включавших многократные контакты с самолетами-заправщиками.

С 1965 г. (начиная с самолета Ту-22РД № 3001) все серийные самолеты пошли в эксплуатацию с системой дозаправки. К концу срока активной эксплуатации (вторая половина 80-х) годов со многих Ту-22 заправочные штанги с топливоприемниками были сняты, так как основное количество самолетов-заправщиков для Ту-22 было снято с эксплуатации по выработке ресурса.

Всего за годы серийного производства было выпущено 176 самолетов Ту-22 с системой дозаправки топливом в полете. По модификациям этот выпуск распределялся следующим образом:

Тип самолета Ту-22РД Ту-22КД Ту-22ПД Ту-22УД

с дозаправкой 31 72 40 33

общий выпуск 127 76 47 46

Одновременно с системой дозаправки топливом в полете все серийные Ту-22 стали оснащаться системой централизованной заправки топливом на земле.

Старая система заправки через заправочные горловины с помощью раздаточных пистолетов от топливозаправщика была достаточно сложна и продолжительна, что значительно увеличивало время подготовки к вылету и вызывало серьезные нарекания технического состава ВВС. Необходимо было с помощью раздаточных пистолетов за одну заправку залить в Ту-22 более 40 тонн топлива.

С 1 964 г. на всех серийных машинах начала устанавливаться закрытая система заправки под давлением с заправочной горловиной централизованной заправки. Ту-22 стал первым отечественным тяжелым самолетом с такой системой, которая имела значительно лучшие эксплуатационные характеристики, кроме того, подобная система была куда более пожаробезопасной.

Опытный самолет «105»

Ту-22Б

Ту-22УД

Ту-22РД

Ту-22ПД

Ту-22РДК

Ту-22РДМ

Ту-22КД поздних серий

Ту-22КД поздних серий

Ту-22КД в сопровождении истребителей МиГ-21 на параде 1967 года

Все вышеперечисленные проблемы с самолетом затянули сроки и усложнили ход заводских и государственных испытаний, проходивших сначала в Жуковском, а затем на аэродроме ГК НИИ ВВС в Ахтубинске. Там в течение пяти лет испытывали и доводили последовательно все модификации Ту-22.

Первым успешно прошел весь комплекс испытаний Ту-22Р, за ним Ту-22У и Ту-22П. Тяжелее всего и ОКБ, и заказчику достались доводки и испытания Ту-22К в составе АРК К-22. Окончательно все проблемы с комплексом К-22 были решены лишь в начале 70-х годов. Огромная заслуга в доводке всех модификаций Ту-22 принадлежит летчикам-испытателям и инженерно-техническому персоналу ГК НИИ ВВС.

В Ахтубинске в первой половине 60-х годов постоянно находилось на испытаниях до трех самолетов типа Ту-22. Основную работу в ГК НИИ ВВС вели экипажи летчиков-испытателей С. Л. Тимонина, Ю. М. Сухова (впоследствии ставшего фирменным летчиком-испытателем ОКБ А. Н. Туполева и поднявшего в первый полет пассажирский самолет Ту-154) и В. И. Кузнецова (последний за испытания Ту-22К на больших углах атаки 21. 10. 65 г. получил звание Героя Советского Союза). В Государственных испытаниях семейства самолетов Ту-22 приняло большое количество военных летчиков-испытателей и авиационных

специалистов испытательного центра в Ахтубинске (Ю. М. Тарасов, Э. В. Голенкин, Н. К. Полетаев, В. А., Мезенцев, В. П. Петриков, Ю. А. Новиков, В. Д. Мазнев, А. И. Моисеев, И. И. Аргасцев, Д. Г. Деменко и т. д. ). Испытания, особенно, как отмечалось выше, самолета-ракетоносца Ту-22К, проходили с большими сложностями и требовали от всего персонала испытателей большого умения и мужества. Заслуженный летчик-испытатель СССР А. Я. Никонов, привлеченный к испытаниям, вспоминал:

«… испытания ракетоносцев проходили очень тяжело как собственно по самолету, так и по пускам ракет. На сверхзвуке из-за неравномерного нагрева обшивки фюзеляж деформировался, что приводило к перемещению тяг управления бустерами. В результате рулевые поверхности отклонялись, вызывая большие кренящие и разворачивающие моменты. Для их парирования, к примеру, штурвал приходилось поворачивать иногда на 90 град. В таких условиях не то что производить пуски – летать нельзя!»

В ходе Государственных испытаний столкнулись с ненадежной работой автопилота, отказами в системе управления. Так, 9 сентября 1 966 г. потерпел катастрофу Ту-22К №3102 (экипаж летчика-испытателя В. Ф. Чернова). В испытательном полете из-за отказа в канале продольного управления началась раскачка, справиться с которой летчик уже не смог. В результате погибли командир корабля и оператор, штурман спасся.

Еще один экипаж испытателей в ГК НИИ ВВС 22 апреля погиб на самолете Ту-22РД (Ту-22РЗА) № 3304 (летчик-испытатель В. Корчагин, штурман – Г. Пронин, оператор – А. Санников). Причиной катастрофы стал отказ одного из генераторов переменного тока СГС-30-8 и последующий пожар на двигателе. Все это дополнилось отказом системы сигнализации о пожаре. После тревожного сообщения «Горишь!», поступившего от летчика из отряда космонавтов, невдалеке «крутившего пилотаж» на МиГ-15, командир корабля попросил помощи у наземных служб, так как увидеть двигатели из-за особенностей конструкции самолета экипаж не мог.

С КП распорядились снизиться и пройти над командной вышкой, что и погубило экипаж. Увидев дым, руководитель полетов приказал набрать 2000 м и катапультироваться, но было уже поздно – самолет упал, не успев набрать безопасной для катапультирования высоты.

Из-за затяжки испытаний сложилась своеобразная ситуация: самолет в Казани строился серийно, поступал в войсковые части, а на вооружение принят не был. На основании продолжавшихся испытаний шла нескончаемая череда доработок, в основном по системе управления. Всего было выполнено на летавших машинах и в серийной постройке 8 комплексов доработок, включавших десятки работ по различным системам. Наконец к концу 1968 г. было принято решение принять на вооружение самолеты Ту-22Р, Ту-22К, Ту-22П и Ту-22У, а доводки АРК К-22 продолжить (самолеты Ту-22К, Ту-22П, Ту-22Р были приняты на вооружение согласно Постановлению Совета Министров СССР от 20. 12. 68 г. и Приказа МАП от 3 1. 1 2. 68 г. Комплекс К-22 был принят на вооружение через два годасогласно Постановления Совета Министров СССР от 9. 02. 71 и Приказа МАП от 28. 02. 71 г. ).

Модель одного из первых вариантов Ту-22М

К этому времени усилия ОКБ, летчиков-испытателей МАП и ВВС дали свои плоды: самолеты Ту-22 по системе управления стали приемлемы для строевых летчиков ДА. Например, летчик-испытатель А. Я. Никонов, переведенный в 1 969 г. из ГК НИИ ВВС на завод № 22, где он облетывал последние серии Ту-22 (Ту-22УД) с усовершенствованной системой управления, отзывался о них с большой теплотой, а ему было с чем сравнивать – он выполнил в течение нескольких лет на различных Ту-22 192 полета и провел в воздухе на данном типе 374 часа.

Большой объем летных испытаний позволил дать объективную летную оценку самолету как летательному аппарату и на основании летного эксперимента выдать необходимые рекомендации строевым летчикам. Благодаря напряженной работе летчиков-испытателей, полетам строевых пилотов и постоянной работе ОКБ А. Н. Туполева и завода № 22 по совершенствованию самолета, он стал приемлемым для эксплуатации. Ниже приводятся рекомендации и оценка самолета для различных критических режимов полета, которые были получены в ходе испытаний и доводок:

«Ту-22 во всем эксплуатационном диапазоне высот и скоростей полета, масс и центровок устойчив по перегрузке и по скорости. Однако при проходе трансзвуковой зоны в диапазоне чисел М=0, 95-1, 05 имеется небольшая неустойчивость по скорости.

При полете на числах равных и больших М=1, 1 проявляется обратная реакция самолета по крену на отклонение руля направления, а на числах больших М=1, 4 – валежка самолета.

Валежка на этих режимах устраняется отклонением элерон-закрылков и руля направления в сторону валежки так, чтобы полет проходил без скольжения.

На некоторых режимах полета у самолета возникают незначительные боковые колебания (примерно одно колебание за 2 е. ). При возникновении боковых колебаний летчик должен изменить режим полета (по скорости, высоте) до прекращения колебаний.

При увеличении углов атаки выше допустимых, появляется тряска, валежка, небольшой подхват и неустойчивость по скорости.

При выполнении маневра с перегрузкой пу = 1,2 – 1,8 на числах М=0,8-1,25 на высотах более 1 2000 м появляется тряска самолета. При этом срабатывает АДУ и сигнализация

АУ-АСП. При дальнейшем увеличении перегрузки начинается покачивание с крыла на крыло, крены при этом достигают 10-15 град.

На дозвуковых скоростях при пу =2, 1 наблюдается незначительный подхват самолета, свидетельствующий о начале неустойчивости по перегрузке.

При полете на малых скоростях резко проявляется реакция самолета на изменение режима работы двигателей, поэтому при выходе самолета на режим тряски для увеличения скорости и уменьшения углов атаки следует отдать штурвал от себя и увеличить режим работы двигателей до МБФР.

При полете на дозвуковых скоростях более 650 км/ч уменьшаются расходы штурвала на единицу перегрузки. Во избежание превышания значения п у(макс. экспл. ) на маневрах необходимо пилотировать самолет небольшими перемещениями колонки штурвала.

На больших скоростях полета при выходе самолета на перегрузки, близкие к п у (макс. экспл. )' особенно на виражах с кренами 45-50 град., раздвижные тяги демпфера тангажа становятся на упор и запас продольной устойчивости резко уменьшается, поэтому пилотировать самолет необходимо небольшими движениями штурвала.

На М=0, 95-1, 05 самолет неустойчив по скорости, поэтому указанный диапазон скоростей является переходным и маневры на этом режиме с пу более 1 выполнять запрещается.

При полете на дозвуковой скорости из-за различной степени охлаждения обшивки фюзеляжа и продольных тяг управления элеронами, проходящих по фюзеляжу, при сбалансированном положении самолета происходит самопроизвольное отклонение штурвала вправо на угол до 10 град.

При полете на сверхзвуковой скорости и на больших высотах в результате более интенсивного нагрева обшивки фюзеляжа, чем тяг управления элеронами, происходит обратное явление, т. е. с нарастанием скорости в установившемся горизонтальном полете штурвал возвращается в нейтральное положение, а далее может отклоняться влево на угол до 6 град.

В полете из-за различной степени охлаждения обшивки фюзеляжа и тяг управления стабилизатором, а также из-за упругой деформации колонки штурвала и проводки системы управления, вызываемой прикладываемыми к штурвалу усилиями, возможно различие в угле отклонения стабилизатора по указателю положения стабилизатора и рисками на колонке штурвала. »

Реально большая часть необходимых новаций по Ту-22, сделавших эту машину «вменяемой» боевой единицей, была выработана в ходе испытаний, доводок и эксплуатации в 60-е годы. Еще долго выпущенные серийные машины, находившиеся в строю, дорабатывались по тем рекомендациям, которые были выработаны в эти годы. Далее началась нормальная служба в частях Дальней авиации, авиации ВМФ, а также в ВВС ряда зарубежных стран. Появилось несколько новых модификаций базовых моделей, прорабатывались варианты развития типа этого самолета, которые в конце концов привели к созданию Ту-22М.

Геннадий СЕРОВ