Авиация и время 2003 05

Новому КБ досталась приличная производственная база. Завод №23 вошел в авиапромышленность СССР в декабре 1922 г. как концессия фирмы «Юнкерс» и стал пионером отечественного цельнометаллического самолетостроения. В 1948 г. на предприятии начали строить тяжелые поршневые бомбардировщики Ту-4, а затем заложили головную серию реактивных Ту-14. Завод был укомплектован опытными кадрами и неплохо оснащен, в т.ч. получил большую партию оборудования, вывезенного из Германии.

Создаваемый самолет получил заводское обозначение «изделие М» (тема №25, в переписке также встречалось обозначение «СДБ» – скоростной дальний бомбардировщик). Время на эскизное проектирование было отпущено минимальное, что не позволяло заниматься длительной проработкой альтернативных вариантов компоновки, а задачу предстояло решить чрезвычайно сложную. Следует признать, что сразу справиться с ней Мясищеву (впрочем, как и Туполеву, и фирме «Боинг», которая как раз в то время занималась В-52) не удалось. И все же при создании первого варианта машины был сделан целый ряд принципиальных шагов, весьма смелых и неординарных, без которых этот проект вообще бы не состоялся. Попробуем проанализировать важнейшие.

Просмотрев различные варианты силовой установки, Мясищев пришел к выводу, что единственно приемлемыми являются двигатели АМ-03 конструкции Микулина тягой по 8700 кгс. Они были большими и тяжелыми, со значительным расходом топлива, однако обеспечивали тягу, достаточную для использования лишь четырех мотоустановок, и избавляли от перехода к чрезмерно сложной многомоторной компоновке по типу В-36 или В-52. Но и этих двигателей поначалу казалось мало, поэтому для самолета стали проектировать стартовые ракетные ускорители и даже гигантское рельсовое катапультное устройство, оставшиеся невостребованными.

Теперь об аэродинамике. Наиболее перспективным тогда считалось использование крыла стреловидностью 35°. Магическая цифра «35», встречавшаяся на большинстве машин того периода, имела довольно банальное объяснение – она была выведена в процессе кропотливой отработки самолетов МиГ-15 и Ту-16. Для этого пришлось затратить большое количество «трубочасов» во время экспериментов в аэродинамических трубах ЦАГИ, что стало очень дорогим удовольствием. Но расчеты показали: сопротивление такого крыла слишком велико и не позволяет получить заданную скорость. Тогда Мясищев принял весьма нелегкое решение: увеличить стреловидность, рискуя проиграть во взлетно-посадочных качествах.

Опытный самолет «М» уходит в небо. Механизма ««вздыбливания» на передней опоре шасси еще нет

Опытный самолет «ДМ» во время заводских испытаний

Для уменьшения массы конструкции предпочтительной считалась силовая установка с двигателями на крыле, удаленными от фюзеляжа так, чтобы их вес, действуя против подъемной силы, «разгружал» крыло, которое можно сделать легче. Но тогда мотогондолы увеличили бы лобовое сопротивление, а возросшая площадь омываемой поверхности вызывала рост сопротивления трения. Учитывая это, на новом самолете двигатели вписали в толстые «корни» крыла, и они почти не выступали за обвод. Мало того, реактивные струи ускоряли течение потока за крылом вблизи фюзеляжа и играли роль зализов, улучшая обтекание самолета в этом сложном месте.

Стреловидное крыло имеет плохие срывные характеристики. С этой проблемой можно бороться различными методами, в том числе устанавливая аэродинамические гребни, применяя на крыле разные профили. Крыло самолета «М», кроме этих решений, получило значительную геометрическую крутку. Его концевые зоны имели гораздо меньший угол установки, чем корневые, и при выходе на большие углы атаки продолжали «нести», когда у корня уже начинался срыв. В результате самолет должен был переходить на Меньший угол, а также не терять управляемости по крену, т.к. элероны продолжали нормально работать.

В середине 1940-х гг. в США впервые в мировой практике на тяжелом самолете В-47 была применена безопасно деформируемая конструкция крыла. Оно стало гораздо более легким, сохранив при этом прочность. Удачный опыт получил применение и на межконтинентальном В-52. Из зарубежных авиационных журналов это было известно, и, несмотря на острую критику со стороны некоторых видных специалистов ЦАГИ и ВИАМ, Мясищев пошел по тому же пути. Расчеты показали, что в полете концы крыла будут колебаться с амплитудой до 2 м, а позже, на статических испытаниях, их отклонили от нейтрали на целых 5 м!

В конструкции самолета впервые на тяжелом бомбардировщике был применен ряд новых материалов, и прежде всего, высокопрочные алюминиевые сплавы В-65 и В-95. Они при том же удельном весе, что и Д16Т, имели повышенную прочность, но большую жесткость и, как следствие, худшие усталостные характеристики. За типовой полет продолжительностью 15 часов самолет мог накопить более 2500 циклов нагружения («махов» крыла). На некоторых самолетах, созданных с применением этих сплавов, усталостное разрушение узлов стало причиной тяжелейших катастроф, Мясищеву же удалось сделать машину с достаточным ресурсом, что было в дальнейшем подтверждено практикой.

Весьма сложной проблемой оказалось создание шасси самолета «М». После проработки нескольких вариантов выбор был сделан в пользу малоизученной в то время велосипедной схемы с двумя основными опорами, оснащенными четырехколесными тележками. Для обеспечения устойчивости при движении по аэродрому использовались небольшие поддерживающие опоры на законцовках крыла. Главной причиной такого решения стали компоновочные соображения, а также существенный выигрыш в весе по сравнению с традиционным терхопорным шасси. Ранее в СССР такая схема использовалась на опытном истребителе Алексеева И-211, который успешно летал, но испытания показали, что самолету трудно поднять нос во время взлета. Можно было сразу задать взлетный угол, применив стойки разной высоты, но при этом увеличивалась длина разбега из-за роста сопротивления. Выход нашли в оригинальном решении. Самолет начинал разбег со стояночным углом, при нарастании скорости подъемная сила крыла постепенно компенсировала вес, давление в специальном гидроцилиндре носовой опоры выжимало шток, который поворачивал тележку так, что земли касалась только задняя пара колес (так называемый механизм «вздыбливания»). Нос самолета приподнимался, создавался взлетный угол, и машина отрывалась от полосы практически без вмешательства летчика.