Авиация и космонавтика 2006 02

В соответствии с выработанной методикой облик будущего Ту-160 формировался методами машинного проектирования. В первую очередь осуществлялся выбор главных параметров компоновки – взлетная масса, площадь крыла, тяга двигателей. Затем по ходу возникновения конкретных текущих задач, принятая методика дополнялась новыми математическими моделями и логическими связями, что позволило использовать ее на других этапах проектирования. В результате удалось сформировать в целом единую многоуровневую систему комплексной оптимизации параметров аэродинамической компоновки от стадии технических предложений до начала рабочего проектирования.

Как отмечалось выше, в ходе проектирования были приняты к проработке две альтернативные схемы: схема с крылом изменяемой стреловидности и нормальным расположением горизонтального оперения и схема "бесхвостка", с крылом малого удлинения. Из предварительных оценок разработчики могли сделать вывод, что первая схема обладала существенными преимуществами на дозвуковых и взлетно-посадочных режимах, вторая схема имела лучшие сверхзвуковые характеристики. Обе компоновки имели одинаковые силовые установки, с подкры- льевым размещением мотогондол.

Для обоих вариантов были проведены соответствующие расчеты основных параметров. В схеме с изменяемой стреловидностью крыла обеспечивалось выполнение заданных требований при полете по дозвуковым профилям, в то же время сильно "не добирал" режим со сверхзвуковым участком. В схеме "бесхвостка" выполнение требований заказчика обеспечивалось только для одного комбинированного профиля со сверхзвуковым участком. Дальности полета для этого варианта получались по дозвуковым профилям ниже заданных, хотя достаточно близкими к их оговоренному нижнему уровню. При этом разница дальностей между всеми заданными режимами для компоновки "бесхвостка" получалась существенно меньше, чем для компоновки с изменяемой стреловидностью крыла, что давало ей некоторые перспективы в случае освоения нашей авиационной промышленностью технологий создания двигателей изменяемого цикла (ДИЦ), над которыми в 70-е годы вели работы как в СССР, так и за рубежом.

В результате анализа преимуществ и недостатков рассмотренных схем, а также с учетом "туманных" перспектив и серьезного технического риска, связанного с поблемой создания реальных образцов ТРД по программе ДИЦ, для дальнейшей проработки была принята схема с изменяемой стреловидностью крыла и нормальным размещением горизонтального оперения.

Основные предпосылки для такого решения ОКБ, помимо вышеизложенного, были следующие:

– в схеме с изменяемой стреловидностью крыла обеспечивалось выполнение дозвуковых характеристик по верхнему пределу тактико-технических требований, при взлетной массе на 30% меньше взлетной массы самолета по схеме "бесхвостка", причем в последнем случае эти режимы соответствовали лишь только нижнему уровню требований;

– значительное возможное улучшение характеристик в схеме "бесхвостка" могло обеспечиваться применением двигателей типа ДИЦ, что было связано с повышенным техническим риском и могло поставить всю программу Ту-160 на грань срыва, что отнюдь не входило в планы разработчиков этого перспективного стратегического ударного авиационного комплекса;

Модель В-1 в аэродинамической трубе. Материалы по В-1, опубликованные в открытой печати, внимательно изучались разработчиками Ту-160

– исследование особенностей применения самолета подобного типа и класса показали, что на тот период наиболее эффективным режимом преодоления зоны ПВО является полет с большой дозвуковой скоростью на малых и предельно малых высотах, в этом случае некоторое преимущество было также за первой схемой при положении крыла в максимальной стреловидности, это также согласовывалось в то время с принятой американцами концепцией В-1А и В-1В (в дальнейшем стало ясно, что соваться в зону сильной современной ПВО в любом виде "стратегам" лучше не стоит, а расправляться с целями лучше всего пуская крылатые ракеты вне досягаемости активных средств ПВО противника);

– наличие некоторых резервов дальности полета на основных режимах по сравнению с уровнем задания в схеме с изменяемой стреловидностью крыла обеспечивало компенсации разного рода отклонений от первоначальных исходных данных, заданных заказчиком, которые могли возникать в процессе практической реализации проекта, что давало некоторую свободу маневра как разработчикам, так и заказчикам.

После выбора варианта основной аэродинамической компоновки для самолета Ту-160 в ОКБ начались работы по ее совершенстванию. Таким образом, к моменту начала рабочего проектирования, а затем опытного и серийного производства для Ту-160 был отработан ряд мероприятий, позволивших получить высокоэффективный пилотируемый летательный аппарат тяжелого класса.

К основным достижениям ОКБ можно отнести:

– рассмотренное выше сравнение и анализ различных схем и обликов ЛА, обеспечивающих заданные такти- ко-техничекие требования, при этом осознанно была выбрана схема изменяемой стреловидности;

– исследованы варианты крыльев, отличавшихся геометрическими параметрами и размещением на них элементов силовой установки;

– в консолях крыла впервые в отечественной практике был реализован закон линейного распределения относительной толщины вдоль размаха, что позволило увеличить аэродинамическое качество;

– разработано формообразование срединной поверхности крыла, что в сочетании с поворотной консолью обеспечило высокий уровень аэродинамического качества на дозвуковых и сверхзвуковых скоростях;

– приняты организационные и технологические меры по улучшению качества внешней поверхности, позволившие снизить вдвое вредное сопротивление самолета по сравнению с Ту-22М;

– при помощи метода определения скользящей части крыла разработаны рекомендации по модификации срединной поверхности консоли, получено экспериментальное подтверждение положительного эффекта;

– разработана конструкция оригинального крыльевого узла минимизации аэродинамических потерь, возникающих за счет возникновения щелей между неподвижными и подвижными частями крыла (поворотные членящиеся крыльевые "гребни");

– на стадии предэскизного проектирования были проведены экспериментальные исследования параметров поворотной консоли, что позволило более тщательно оценить обводы основной несущей поверхности,

В ходе изучения различных компоновок в варианте с изменяемой стреловидностью прорабатывались различные варианты размещения двигателей силовой установки (пакетное размещение под крылом, индивидуальные мотогондолы с осесимметричными воздухозаборниками, размещение двигателей внутри корневой части крыла и т.д.).