Авиация и космонавтика 2002 05-06

По вопросу решения высотной проблемы силовой установки была проведена целая серия совещаний с разработчиками двигателей, рассмотрена вся гамма возможных традиционных известных вариантов повышения высотности как самих двигателей, так и их систем. Однако нужного приемлемого решения и самолетчики, и моторостроители долго не находили. Результатом этих поисков стало весьма неординарное решение проблемы. Учитывая реальный уровень разработок в СССР по высотным моторным агрегатам, решено было устанавливать на борт автономный агрегат, состоящий из пятого двигателя того же типа, спаренного со специальным нагнетателем, питающим в полете через систему воздухопроводов основные двигатели. Система получила название – Агрегат центрального наддува (АЦН).

Для самолета ТБ-7 первоначально были определены микулинские серийные двигатели АМ-34РН (М-34РН), затем перешли на АМ-34ФРН с максимальной взлетной мощностью 1120 л.с. с винтами изменяемого шага, соответственно для АЦН выбрали двигатель того же типа. Первый в нашей стране подобный агрегат АЦН-1 разрабатывали в МАИ. Этой системой в МАИ занималась группа С.А.Трескина и Г.С.Скубачевского. В ЦИАМ практически одновременно шли работы над вариантом системы под обозначением АЦН-2. Вскоре все работы по теме были сосредоточены в ЦИАМ. В октябре 1934 года ЦИАМ предоставил в ЦАГИ характеристики силовой установки ТБ-7 с системой центрального наддува. Первоначально АЦН-1 предполагалось использовать при очередной модификации ТБ-3 4М-34ФРН, но идея была признана, применительно к быстро устаревавшему ТБ-3, бесперспективной, и АЦН-1 решено было ставить на ТБ-7. После длительных проработок было определено место размещения АЦН на самолете. Агрегат достаточно логично и удобно размещался в верхней части фюзеляжа, непосредственно над центропланом, опираясь на верхние пояса лонжеронов. При такой компоновке наиболее удобно размещались трассы воздушных трубопроводов к основным двигателям. Место для АЦН было идеальным, но АЦН-1 с его громоздким АМ-34 (все-таки рассчитывали ставить на ТБ-3) не позволял разместить его в выбранном месте. Пришлось отказаться от унификации с основными двигателями и перейти в АЦН на более компактный двигатель М-100 (в перспективе на его модификации М-100А и М-103), который вместе с нагнетателем хорошо вписывался в обводы самолета. Разработку специального нагнетателя, а также спаривание его с М-100 было поручено ЦИАМ, где над новым агрегатом центрального наддува, получившим обозначение АЦН-2, работала группа под руководством Б.М.Стечкина, А.А.Микулина, К.В.Минкнера и др.

Компоновочная схема ТБ-7, выполненная лично Л.Л.Кербером

В ходе работ, кроме выбора базового двигателя для АЦН, немало сложностей вызвали проблемы компоновки систем АЦН на самолете, в частности прокладка внутри самолета воздухопроводов диаметром около 200 мм от АЦН к основным двигателям.

Проблемы с высотностью самолета были не единственными, с которыми пришлось столкнуться создателям нового самолета. Получить хорошие аэродинамические характеристики и соответственно требуемые скорости полета и дальность невозможно было без существенного улучшения и облагораживания аэродинамических форм самолета, решения проблем местной аэродинамики. Прежде всего отказались от достаточно угловатых, рубленных форм, которыми обладали первые туполевские "бомбовозы" ТБ-1 и ТБ-3, перейдя к более обтекаемым формам с развитыми зализами между основными агрегатами самолета, а также от применения гофрированной обшивки, применив гладкую частично работающую, выбрали для крыла новый скоростной профиль. Правда, в отличие от более поздних самолетов, гладкая обшивка крыла АНТ-42 принимала лишь сдвигающие силы, а весь изгибающий момент крыла воспринимался целиком одними лонжеронами, а имевшиеся продольные стрингеры были разрезаны на нервюрах и служили лишь подкреплением обшивки для сохранения формы крыла. Как и на ТБ-3, крыло было разделено на три основные части – центроплан и две отъемные консоли. Силовой- набор крыла выполнялся из двух трубчатых ферменных лонжеронов и ряда ферменных нервюр, воспринимавших всю нагрузку от изгиба крыла. Пояса лонжеронов центроплана, а также корневые трубы поясов лонжеронов консолей выполнялись из высокопрочной хромансилевой стали. К поясам лонжеронов обшивка крепилась не непосредственно, а через промежуточные профилированные ленты, прикрепленные к поясам посредством полых стальных пистонов, установленных снаружи трубы. Концы пистонов, находящихся внутри трубы, имели крестообразные прорези и внутренние утолщения. В отверстия пистонов забивались стержни с заточенными на конус концами, которые разгибали концы пистонов, обеспечивая их плотную посадку Такими же пистонами закреплялись все силовые узлы, надетые на пояса, а также продольные соединения труб. С позиций последующих этапов развития авиационных конструкций все это было весьма нетехнологично и трудоемко, но на начало 30-х годов, учитывая уровень развития отечественной технологии самолетостроения, все это было достаточно приемлемо.

Вообще, вся конструкция будущего ТБ-7 стала как бы переходной к самолетостроительным технологиям более высокого уровня. Это был последний тяжелый самолет с трубчатыми лонжеронами, унаследованными от конструкций самолетов предыдущего поколения, с закрытыми профилями, внутренней клепкой, ручной выколоткой и т.д. Все это было дань прошлому. Через несколько лет наступило время новых технологий.

По внешнему виду новый самолет отличался от своих предшественников, прежде всего, более высоким аэродинамическим совершенством.

Поскольку единственным и наиболее удобным местом для размещения и обслуживания АЦН оказалась верхняя часть фюзеляжа над центропланом, то мотогондола агрегата значительно выступала за обводы фюзеляжа. Естественно, было вполне логично вписать в эти обводы и фонарь пилотов. Для этого пришлось расположить пилотов в тандем, друг за другом, установив их сидения на специальной полке на уровне верхнего пояса переднего лонжерона центроплана. Нижняя часть фюзеляжа, находившаяся под центропланом, в районе бомбоотсека, оставалась более широкой и соответствующей основному сечению фюзеляжа для того, чтобы в ней разместилось требуемое количество бомбовой нагрузки. В результате фюзеляж в своей средней части имел в сечении грушеобразную форму. Продолжение мотогондолы АЦН переходило в обтекатель средней верхней стрелковой установки.

Далее, до самого хвоста, фюзеляж имел форму овала и заканчивался хвостовой стрелковой башней. В пилотском отсеке, под полкой пилотов у левого борта помещался радист, а по правому – бортмеханик, позади которого оборудовалось запасное место для штурмана-бомбардира. Передняя часть фюзеляжа в сечении имела овальную форму, носовая часть которой заканчивалась сферической стрелковой башней, вращавшейся вокруг вертикальной оси. Позади башни находилось рабочее место штурмана-бомбардира. Оно располагалось в отдельной небольшой застекленной гондоле, выступавшей вниз за обводы фюзеляжа и получившей в просторечье и даже в некоторых официальных документах название "борода". Подобное размещение штурмана-бомбардира создавало ему хороший обзор, дававший возможность быстрее находить цель и вести прицельное бомбометание.