Первые сверхзвуковые стратеги советской авиации

Советские тяжелые бомбардировщики последние тридцать лет находились “в тени” межконтинентальных баллистических ракет, составляющих основу стратегической триады страны. После принятия на вооружение в начале 50-х годов Ту-95, М-4 и 3М до конца 80-х в СССР не вошел в строй ни один самолет этого класса. Лишь в последнее время машины этого класса пополнили Ту-160. Свернули производство более современного 3М в пользу Т-95МС. Однако и в течении упомянутого тридцатилетия советские тяжелые бомбардировщики продолжали развиваться: проводились интереснейшие исследования, прорабатывались оригинальные проекты.

Монополистом в классе средних сверхзвуковых бомбардировщиков на долгие годы стало ОКБ А.Н.Туполева. Однако созданный им Ту-22 не только не смог вытеснить дозвуковой Ту-16, но и составить ему серьезную конкуренцию. Лишь в середине 70-х годов на вооружение поступил действительно сверхзвуковой средний бомбардировщик Ту-22М, получивший название “Бэкфайр“.

Раздел мира на сферы влияния сверхдержав привел к тому, что создание стратегического наступательного оружия, способного поражать цели непосредственно на территории вероятного противника, стало основным приоритетом стратегии СССР и США. Поиском подходящего носителя для межконтинентальной доставки ядерного заряда занимались лучшие умы по обе стороны океана. В СССР такие работы велись по трем основным направлениям:

• ОКБ С.П.Королева и М.К.Янгеля разрабатывали стратегические баллистические ракеты (Р-7 и Р-9 в первом и Р-16 во втором);
• ОКБ С.А.Лавочкина и В.М.Мясищева – беспилотные межконтинентальные самолеты-снаряды (Ла-350 “Буря” и М-40 “Буран”);
• третьим направлением – стратегическими бомбардировщиками – занимались ОКБ В.М.Мясищева, А.Н.Туполева и Р.Л.Бартини, а в конце 50-х годов и “фирмы” П.В.Цыбина и Г.М.Бериева.

Работы ОКБ В.М.Мясищева

  Наибольших успехов добилось ОКБ-23, руководимое Владимиром Михайловичем Мясищевым. После нескольких лет вынужденного перерыва 24 марта 1951 г. оно возобновило работу специально для создания стратегического бомбардировщика М-25. Позже его переименовали в М-4 (код НАТО “Бизон“).

С 1955 г. самолет выпускался серийно на авиазаводе №23 в Москве, а коллектив ОКБ приступил к созданию сверхзвуковой машины.

Первые проекты сверхзвуковых самолетов В.Мясищева принадлежали к так называемому “семейству 30“:

Проекты М-30 и М-31 были скорее средними бомбардировщиками со взлетной массой менее 100 т.

В той же весовой категории создавался и М-33, выполненный по схема “бесхвостка“. М-32 и М-34 были тяжелыми бомбардировщиками, но не имели межконтинентального радиуса действия. Так, М-32 имел расчетную дальность 8000 км, скорость 1350 км/час и взлетную массу около 180 т. М-34 обладал дальностью 8700 км и максимальной скоростью 1850 км/ч.

    Затем возникли проекты семейства “50”, одним из которых стал знаменитый М-50. Ведущим конструктором машины назначили Георгия Назарова. Расчетная скорость полета самолета должна была составить 1950 км/ч, а практический потолок – 16500м. Габариты машины: длина 59,2 м, размах крыла – 32,5 м, высота – 10,7 м.

Варианты М-50

М-50 перед первым вылетом.

Отличительной чертой М-50 стало то, что на нем буквально все – от двигателей до покрышек колес – делалось вновь. Наиболее важными особенностями аэродинамической компоновки М-50 стало тонкое треугольное крыло (относительная толщина – в пределах 3,5 – 3,7%) с изломом по передней кромке и цельноповоротное горизонтальное оперение. Новым был и подход к проектированию фюзеляжа, собранного из крупногабаритных панельных элементов.

В конструкции шасси повторили принцип, проверенный на М-4 и 3М – тандемная схема с раздвижной передней опорой. Весьма оригинально решалась проблема торможения на пробеге – с помощью гидропривода из фюзеляжа выдвигались четыре похожие на лыжи стальные балки. При их трении о бетон образовывались целые снопы искр, но такой способ торможения оказался очень эффективным.

На М-50 впервые в СССР использовалась автоматическая система регулирования положения центра тяжести в полете путем перекачки топлива между фюзеляжными и крыльевыми группами кессон-баков. Необходимость в этом возникла потому, что при переходе на сверхзвуковую скорость изменяется характер обтекания крыла, приводя к появлению пикирующего момента.

• Также впервые в отечественной практике за счет использования достижений электроники экипаж тяжелого бомбардировщика удалось сократить до двух человек.

Проблематичным оказалось создание силовой установки. Так как самолет должен был совершать длительный полет на сверхзвуковой скорости, требовались двигатели с тягой без форсажа не менее 17000 кгс. Наиболее подходящим оказался двигатель, разработанный в ОКБ П.Б. Зубца. Его двигатели “16-17” обещали иметь удельный расход топлива не более 1,1-1,12 кг/даНч при полете со скоростью соответствующей М=1,8, и статическую тягу 166,7 кН (17000кгс).

Одним из первых серьезных исследований стал поиск оптимального размещения двигателей. Требовалось обеспечить наилучшее расположение воздухозаборников, минимизировать аэродинамическое сопротивление и максимально упростить конструкцию.

27 октября 1959 года, пилотируемый Николаем Иосифовичем Горяйновым прототип М-50 поднялся в воздух. Так как на момент начала испытаний двигатели конструкции Зубца еще не были доведены, то на прототип установили четыре менее мощных мотора ВД-7 (по 9750 кгс) конструкции Добрынина. Для увеличения тяги до 14000 кгс два подкрыльевых двигателя оборудовали форсажными камерами. Однако это не помогло: М-50 так и не преодолел скорости звука “упершись” в М=0,99. Кроме этой неудачи и одной мелкой аварии прочие испытания проходили гладко. На западе, после эффектного показа над аэродромом в Тушино, в сопровождении двух МиГ-21, самолет произвел впечатление, ему присвоили код НАТО Bounder и даже поговаривали о серийном производстве. Но в это время, осенью 1960 г., В.М.Мясищева назначили начальником ЦАГИ, а ОКБ-23 расформировали. Коллектив переподчинили В.Н.Челомею, создававшему космическую технику, а М-50 впоследствии передали в музей в Монино. Повсеместное увлечение баллистическими ракетами, казалось “поставило точку” на стратегической авиации.

Но до расформирования ОКБ работы по бомбардировщикам шли полным ходом. Сразу же после М-50 началось проектирование его модификации М-52, на которой подкрыльевые мотогондолы устанавливались под значительным углом к плоскости крыла, а внешние имели несколько иные пилоны. На М-52 установили дополнительное горизонтальное оперение на вершине киля, провели внутренние доработки. Предполагалось установить систему дозаправки топливом в воздухе. Вооружение состояло из четырех ракет класса “воздух-земля”. Первый экземпляр М-52, оснащенный двигателями “16-17”, был построен, однако не испытывался и пошел на слом.

Лишь на бумаге и в моделях существовал проект М-54. От М-50 он отличался крылом с небольшой стреловидностью по задней кромке. На нем также анализировались различные варианты расположения мотогондол.

Варианты М-56. В 1960 г. окончилось проектирование стратегического бомбардировщика М-56, с крейсерской скоростью в пределах М=2,5-3,25, дальностью до 10000 км и взлетным весом около 250 т. Он имел аэродинамическую компановку “утка” с двумя вертикальными оперениями. Но это не была привычная “утка“. На дозвуковых скоростях переднее горизонтальное оперение было свободноориентируемым и не влияло на характеристики устойчивости. При переходе на сверхзвуковую скорость горизонтальное оперение фиксировалось. Тем самым обеспечивалось продольная устойчивость машины при изменении распределения аэродинамических сил на крыле. Это решение позволило отказаться от сложной системы перекачки топлива.

На базе М-56 прорабатывался его пассажирский вариант М-55, в подвариантах М-55А, М-55Б, М-55В, отличавшихся габаритом и числом двигателей. Первый из них был рассчитан на 40 пассажиров, второй – на 85, а третий – на 120. М-55А имел два двигателя, М-55Б – четыре, а М-55В – шесть.

Под шифром М-60 разрабатывался самолет с ядерной силовой установкой, которую проектировало ОКБ А.М.Люльки. Эта машина не вышла за стадию проекта.

Существовал еще один почти невероятный проект – стратегический бомбардировщик – летающая лодка

М-70. Этот самолет приводнившись в заданной точке океана, мог пополнить запас топлива от всплывшей подводной лодки и продолжить путь.

В 1967 году военные, осознав, что свертывание авиапрограммы было преждевременной, выдвинули следующие требования:

• дальность 11000-13000 км при полете с дозвуковой скоростью на малой высоте;
• та же дальность при полете со скоростью 3200-3500 км/ч на высоте свыше 18000м;
• дальность 16000-18000 км при полете со скоростью 800-900 км/ч на высоте 10000м.

В ответ в 1967-68 г. появился проект М-20. Существовало несколько его вариантов: один по схеме “утка” с треугольным крылом, второй – “утка” с крылом изменяемой геометрии, третий внешне походил на Ту-160, были и иные варианты. Основным конкурентом М-20 стал Т-4МС разработки ОКБ П.О.Сухого.

В ходе конкурса выяснилось, что удовлетворить всем тактико-техническим требованиям невозможно. ВВС пересмотрели их и на новом этапе борьба разгорелась между мясищевским М-18 и туполевским Ту-160, а ОКБ Сухого свернуло работы по стратегической авиации.

Работы ОКБ Г.М.Бериева

ОКБ вышло с проектом тяжелой летающей лодки ЛЛ-600 с крылом треугольной формы расположенных по схеме “летающее крыло“. Предполагалось оснастить его восемью реактивными двигателями. Взлетная масса монстра планировалась 1000 т, а скорость – 900 км/ч. Параллельно разрабатывался пассажирский вариант на 2000 человек.

Работы ОКБ Р.Л. Бартини «Непонятый гений советской авиации»

Проект Р.Л.Бартини, представленный в 1955 г., планировал создание сверхзвуковой летающей лодки-бомбардировщика средней дальности А-55:

Гидросамолет имел возможность пополнять запасы топлива в океане, в непосредственной близости от берегов противника, с надводных кораблей и подводных лодок.

Кроме того, для гидросамолетов не требовались огромные аэродромы со сверхпрочными многокилометровыми бетонными ВПП, являвшимися отличными мишенями для ударных средств противника.

Первоначально проект был отклонен, т.к. заявленные характеристики посчитали нереальными. Помогло обращение в С.П. Королеву, который помог обосновать проект экспериментально. Были изготовлены и продуты десятки моделей с различными вариантами крыла. Для продолжения работы над проектом Р.Л.Бартини в апреле 1957 г. был откомандирован из СИБНИА в ОКБС  МАП (Москва). К работе по стратегическому А-57 привлекаются коллективы ЦАГИ и ЦИАМ. Были исследованы режимы взлета самолета с воды и возможности длительного пребывания его на плаву.

Самолет А-57 представлял собой стратегическую комплексную систему, включающую сам гидросамолет-амфибию, способный взлетать и садиться на водную поверхность, а также на снег и лед (это допускало возможность использовать аэродромы передового базирования, размещенные в Арктике на дрейфующих льдинах), и тяжелый управляемый реактивный снаряд РСС, создававшийся в ОКБ П.В.Цыбина и располагавшийся на самолете-носителе. Самолет предполагалось выполнить по схеме «бесхвостка» с ярко выраженной интегральной компоновкой (собственно фюзеляж практически отсутствовал).

• «Самобалансирующееся» крыло (балансировка достигалась круткой по размаху) с минимальным суммарным волновым и индуктивным сопротивлением, имеющее переменную стреловидность по передней кромке, имело в центре сверхкритический выпуклый вниз профиль, а на концах – выпуклый вверх.
•  Колесное шасси отсутствовало, взлет и посадка на лед и воду выполнялись с использованием убирающейся под центральную часть самолета гидролыжи. Для взлета с обычного аэродрома предполагалось использовать сбрасываемые после отрыва от земли колесные тележки.
• Экипаж самолета составлял три человека.
• А-57 должен был нести оборудование, необходимое для автономной эксплуатации в океане или на арктической льдине: имелось необходимое шкиперское оборудование, сквозной проход вдоль всей лодки, гальюн для экипажа.

Все операции по первоочередному техническому обслуживанию бомбардировщика выполнялись в пределах обводов крыла и вертикального оперения, т. е. самолет можно было обслуживать на плаву.

Лодка-носитель имела следующие ЛТХ:

• Сверху на А-57 крепился самолет-снаряд РСС.
• Помимо этого А-57 сам мог нести трехтонную термоядерную бомбу (изделие “6”).

По тем временам оборудование летающей лодки представлялось верхом совершенства:

• радар СВР-1,
• системы постановки активных помех “Роза” и “Веник”,
• станция пассивных помех ТРС-45,
• навигационный комплекс “Ветер“, комплекс связи “Планета“. Для связи с подводной лодкой-танкером планировалась установка гидроакустического комплекса “Охотск“.

Работы ОКБ А.Н.Туполева

После создания Ту-95 в ОКБ велись исследования по созданию сверхзвукового самолета подобного класса. Но к этому времени у руководителя СССР Н.С. Хрущева сложилось вполне определенное мнение о роли и судьбе бомбардировщиков, а переубеждать его было делом не только бесполезным, но и опасным. Задача, по мнению Туполева, состояла всего лишь в “заполнении места” в период гонений на авиацию. На переломе 50-х и 60-х годов ОКБ Туполева создало проект “135” с предполагаемым взлетным весом 205 т и крейсерской скоростью 2200 км/ч.

Внешне самолет напоминал мясищевский М-56 или американский ХВ-70, имея аэродинамическую схему “утка” с треугольным крылом.

Силовая установка состояла из четырех двигателей НК-6 тягой по 22500 кгс. Рассматривался и пассажирский вариант этой машины. Именно он лег в основу первых проработок Ту-144.

Появление “сотки “ОКБ П.О.Сухого

Характеристики нового стратегического бомбардировщика, разрабатываемого в СССР на конкурсной основе в начале 60-х годов, были определены Научно-исследовательским институтом авиационных систем в Москве на основании анализа задач, для выполнения которых предназначался такой самолет. Принципиальной особенностью последних стал акцент на уничтожение направленных против СССР нестратегических ударных средств, прежде всего – американских авианосцев.

Атака на авианосец должна была выполняться без захода в зону его ПВО. Исходя из такого задания,

• дальность бомбардировщика была определена в 4000 км,
• радиус действия – в 2000 км плюс 1500 км дальности пуска ракет “воздух-корабль”.

Ввиду необходимости минимизации времени реакции от поступления команды до нанесения удара максимальная скорость самолета задавалась величиной М=3, а крейсерская – М=2,8. Вместе с тем к самолету было предьявлено требование базироваться не только на бетонных, но и на грунтовых ВПП.

В объявленном конкурсе приняли участие три конструкторских бюро:

• ОКБ-156 А.Н.Туполева,
• ОКБ-51 П.О.Сухого
• ОКБ-115 А.С.Яковлева.

Туполев представил проект “135”. Яковлев предложил проект самолета Як-33, представлявшего собой высокоплан с треугольным крылом, классическим оперением и двигателями, распологавшимися под крыльями. Основным конструкционным материалом предполагалась жаропрочная сталь.

Одновременно два моторостроительных ОКБ предложили свои двигатели:

• С.Туманский – Р-15 (разрабатываемый в тот период для МиГ-25)
• П.Колесов – Р-36-41 (этот двигатель и получил предпочтение).

Управляемую противокорабельную ракету Х-45 создавал коллектив А.Березняка.

В ОКБ П.О.Сухого первые общие виды самолета, обозначенного Т-4, в декабре 1961 г. выполнил Александр Поляков. Вскоре ведущим конструктором проекта назначили Олега Самойловича, а весной 1962 г. координацию работ по этой тематике возложили на главного конструктора Наума Чернякова. Шифр Т-4 был секретным, и для официальной переписки приняли название “изделие 100″. Эта цифра появилась потому, что ориентировочная масса первого варианта Т-4 составляла около 100 т.

 Комиссия отклонила проекты Туполева и Яковлева, сосредоточив свое внимание на Т-4. В действительности реально создавать самолет никто не собирался. Министр авиационной промышленности П.В.Дементьев вызвал О.П.Сухого и сказал буквально следующее: “Мавр сделал свое дело. Мавр может уходить”.

Однако Сухой занял иную позицию: имея заключение конкурсной комиссии, он не собирался сдаваться и добился выделения необходимых средств на создание самолета.

Т-4 “Сотка”

Первый вариант Т-4 имел аэродинамическую компоновку “утка” с треугольным крылом и оперением. Четыре двигателя размещались в пакетах по два под крыльями. Однако в виду большого лобового сопротивления этот вариант отклонили. Весьма многообещающим казалось интегральное сочленение крыла и фюзеляжа. Работы в этом направлении продвинулись так далеко, что в июле 1962 г. был построен полномасштабный макет самолета. Этот вариант также имел аэродинамическую компоновку “утка“, но крыло имело переменную стреловидность. Против такого варианта выступил ЦАГИ, т.к. возникли сомнения в устойчивой работе воздухозаборников при полетах на больших скоростях (воздухозаборники по конфигурации очень напоминали воздухозаборники американского F-105, но располагались не горизонтально, а вертикально).

Форма крыла “изделия 100“ отрабатывалась на переделанном истребителе Су-9, обозначенном “100 Л-1“. В период 1967-69 гг. испытано восемь конфигураций крыла.
Т-4 “100”.

• Размах крыла 22,7 м
• Длина 44,5 м
• Высота 11,95 м
• Взлетная масса 135000 кг
• Потолок 23000 м
• Максимальная скорость 3200 км/ч
• Крейсерская скорость 3000 км/ч
• Максимальная дальность 7000 км

Наибольшие усилия исследователей были направлены на уменьшение чрезмерно большого балансировочного сопротивления самолета при полете со сверхзвуковой скоростью. В результате на дозвуковых скоростях был принят нулевой запас продольной статической устойчивости, не превышающий 5% – при числе М=3. Однако в момент перехода на сверхзвуковую скорость запас продольной устойчивости возрастал до 12-14%. Решение пытались найти, разработав различные способы управлением передним горизонтальным оперением, но безуспешно.

• Новым словом в авиастроении стала кабина без обзора в крейсерском полете – пилотирование осуществлялось только по приборам. Для обеспечения обзора на взлете и посадке носовая часть фюзеляжа отклонялась вниз.

В декабре 1965 г. был утвержден окончательный, 33-й по счету вариант самолета, и тогда же появилось Постановление правительства по постройке машины. Для этого отводился пятилетний срок.

На “изделии 100” устанавливался наиболее передовой на то время комплекс оборудования и вооружения.

• Самолет имел астроинерционную навигационную систему с выводом текущего положения бомбардировщика на карту, проецируемую на экран в кабине пилотов.
• Вооружение Т-4 состояло из двух ракет Х-45 с дальностью пуска в 1500 км.
• Для ведения разведки имелись РЛС бокового обзора, инфракрасные датчики и фотоаппаратура.

Благодаря высокой автоматизации процессов управления самолетом экипаж бомбардировщика состоял всего из двух человек.

Положение Т-4 изначально было весьма шатким – такой самолет реально не требовался. Те же задачи и с не меньшей эффективностью могла решить менее сложная машина, как например туполевский “проект 145“, знаменитый позже Ту-22М “Бэкфайр”.

В октябре 1974 года после 10 успешных вылетов полеты прекратились. В 1982 г. самолет был передан в музей Монино.

“Двухсотка”

В 1967 году военные вновь “вспомнили” о стратегической авиации. Был объявлен новый конкурс на многоцелевой межконтинентальный ударно-разведывательный самолет. Толчком послужило решение США разрабатывать проект AMSA (Advanced Manned Strategic Aircraft = передовой пилотируемый стратегический самолет) – будущий В-1.

В ОКБ Сухого новый самолет получил название Т-4МС. Машина получила шифр – “изделие 200” – по аналогии с “соткой” из-за взлетной массы, приближавшейся к 200 т.

Новый бомбардировщик имел несущий фюзеляж, из контуров которого выступали лишь мотогондолы, носовая часть фюзеляжа, поворотные консоли крыла и двухкилевое ВО. Такая компоновка позволила достичь высоких показателей аэродинамического качества, а большие объемы фюзеляжа – обеспечить необходимые запас топлива и оптимально расположить оборудование

Система управления самолетом — электродистанционная, с четырехкратным резервированием, обеспечивающая искусственную устойчивость при собственной статической неустойчивости 2 — 3%.                                        Поворотные консоли крыла могли изменять стреловидность от 30 до 72 градусов.

Машину предполагалось оснастить четырьмя двигателями НК-101 тягой по 20 тс, с изменяемой, в зависимости от режима полета, степенью двухконтурности (главный конструктор П.А.Колесов),расположенные в двух мотогондолах, подвешенных под несущим корпусом.

Несмотря на потенциально высокий технический уровень, Т-4МС так и остался на бумаге.

По результатам испытаний моделей самолета в аэродинамических трубах ЦАГИ были получены очень высокие значения максимального аэродинамического качества:

• 17,5 на М = 0,8 (крыло развернуто)
• 7,3 на М = 3,0 (крыло сложено).

В конструкции самолета широко использовались композиционные материалы и высокопрочные титановые сплавы, что позволяло при нормальном весе боевой нагрузки 9 т, размещаемой в двух отсеках вооружения, получить весовую отдачу по топливу, равную 62%.

• Экипаж состоял из летчика, штурмана-оператора и бортинженера, которые находились в кабине, не имевшей традиционного фонаря. Обзор вперед был возможен только при отклоненной вниз (режимы взлета, посадки и полета на малой высоте) носовой части несущего корпуса. Это конструкторское решение было заимствовано с самолета Т-4, проходившего испытания в 1972-1973 гг.

 

Т-4МС

• Размах крыла 40,8 м
• Длина 41,7 м
• Высота 8,0 м
• Взлетная масса 170 000 кг
• Потолок 24000 м
• Максимальная скорость 3200 км/ч
• Максимальная дальность 11000 км
• Максимальная дальность при скорости 3000 км/ч 7500 км

Итоги конкурса подводились в 1971 г. По заключениям специалистов МАП и ВВС лучшим был признан проект ОКБ П.О.Сухого. Однако в силу большой загрузки ОКБ (в это время на различных стадиях разработки находились самолеты Су-24, Су-25, Су-27) проектирование стратегического многоцелевого самолета было поручено ОКБ А.Н.Туполева. Этим самолетом стал Ту-160.