Авиация и космонавтика 2004 09

Испытательные полеты Ту-98 (начало испытаний в 1 956 году), а затем и испытания «105» и первых Ту-22, подтвердили многие опасения, которые возникали на начальных этапах проектирования. Чисто академические споры в ЦАГИ на тему «треугольник» или «стрела» вылились в проблемы при освоении Ту-22. Потребовались серьезные доработки по крылу, по системе управления и т.д., прежде чем эти машины стали приемлемыми для летной эксплуатации в строевых частях ВВС.

К ноябрю 1954 года было подготовлено несколько вариантов аэродинамических компоновок нового самолета. В их основе лежали попытки использовать удачную отработанную схему Ту-16, с коррективами на сверхзвуковые режимы полета самолета «105». По предложению ОКБ и в соответствии с рекомендациям ЦАГИ, компоновка самолета была изменена: двигатели были перемещены в хвостовую часть фюзеляжа и установлены над ним. Основной причиной столь неординарного решения было желание получить сравнительно простые воздухозаборники и возможность более простого перехода к самолету «106» с более мощными и крупными двигателями. Сказались сложности с компоновкой и организацией нормальной работы двигателей на Ту-98 с длинными каналами воздухозаборников, и с проблемами по их входным устройствам.

Проблемы были не только на этапе проектирования Ту-98. Самое неприятное, что проблемы с обеспечением нормальной работы ТРД на всех режимах полета, в том числе и на сверхзвуковом, полностью проявились и на заводских испытаниях, став одной из причин того, почему этот первенец тяжелой сверхзвуковой авиации не удалось в первоначальном варианте довести до серии и до эксплуатации (в дальнейшем, после устранения всех «детских болезней» Ту-98 в переработанном варианте стал базой для серийного сверхзвукового барражирующего истребителя-перехватчика Ту-128).

Решение по силовой установке Ту-105, казалось бы такое простое и компромиссное, которое удовлетворяло всех: и ОКБ, и ЦАГИ, и МАП, и ВВС (можно простой модернизацией по двигателям в пределах отработанного и освоенного типа получить новую машину с такими скоростными характеристиками, которые не уступали бы американскому В-58), впоследствии подверглось жесточайшей критике на испытаниях и в эксплуатации. Многое, казавшееся очевидным и разумным, пришлось пересмотреть и от многого отказаться. Перехода на более мощные двигатели не произошло. Идея унификации «умерла», а проблемы с нормальной организацией работы ТРД во всем диапазоне режимов полета самолета остались. Возникло влияние изменения режимов работы ТРД на характеристики управляемости и устойчивости. И, когда ОКБ А.Н.Туполева в середине 60-х годов вышло с первыми проектами модернизации Ту-22 в новый многорежимный Ту-145 (Ту-22М) с сохранением верхней «простой» схемы размещения двигателей, ЦАГИ выступило категорически против. В результате, туполевцем пришлось пойти на переход к схеме размещения двигателей в хвостовой части фюзеляжа с применением длинных боковых воздухозаборников.

Первые изыскания по новой теме в ОКБ-156 начались еще летом 1954 г. Они как раз и легли в основу Постановления СМ СССР по самолету «105». К ноябрю того же года было подготовлено несколько вариантов аэродинамических компоновок нового самолета. Как отмечалось выше, в их основе лежали попытки использовать отработанную схему самолета Ту-16, но с учетом сверхзвуковых режимов полета самолета «105». «Чистое» без шассийных обтекателей крыло с углом стреловидности порядка 50-55 град, по линии хорд сравнительно большого удлинения, рекомендованное ЦАГИ для первого поколения советских сверхзвуковых тяжелых машин. Двигатели с форсажными камерами, расположенными по бортам фюзеляжа, заостренная носовая часть фюзеляжа. Нерегулируемые боковые воздухозаборники и длинные воздушные каналы двигателей над центропланом (по типу самолета «98») или встроенные в корневую часть крыла (по типу Ту-16). Схемы расположения крыла относительно фюзеляжа в различных вариантах проекта охватывали практически все комбинации: низкоплан, среднеплан и высокоплан. Были попытки компоновать самолет в соответствии с входившим тогда в практику «правилом площадей». В одном из вариантов проекта предусматривалось небольшое обжатие, согласно правила площадей, внешнего контура мотогондол на участке сопряжения «крыло-фюзеляж».

Общий вид раннего варианта самолета «105» с двигателями ВД-7М

С момента начала рабочего проектирования самолета «105», все поисковые работы по новому проекту сосредоточились в руках С.М.Егера, ставшего к этому времени со своим Отделом технических проектов, основным центром, где велись компоновочные работы по новым проектам ОКБ А.Н.Туполева, постепенно сменив в этой ипостаси бригаду Б.М.Кондоского.

На базе предварительных проработок было сделано несколько продувочных моделей первоначального варианта самолета «105», которые были переданы в ЦАГИ для исследований и выбора оптимального варианта. Там одновременно шли исследования и по фронтовому Ту-98, также представленному в нескольких вариантах.

В конце 1954 г. ЦАГИ провел продувки самолета «1 05» и выдал рекомендации по дальнейшему проектированию самолета. Облик исходной аэродинамической компоновки самолета начал постепенно меняться. Главным было новое расположение двигателей. Мотогондолы двигателей были перенесены в хвостовую часть фюзеляжа и заняли место над ним на мощном пилоне у корня вертикального оперения. Сами мотогондолы, с целью обжатия миделя, максимально были приближены к фюзеляжу. С целью исключения взаимного влияния между двигателями по входным трактам, между обоими воздухозаборниками мотогондол вводился разделительный отсекатель воздушного потока (небольшой фор- киль), переходивший в киль. Принятая компоновка силовой установки позволила выбрать наиболее простой тип воздухозаборников осесимметричного типа, без специальной организации потока на входе. Воздухозаборники были оптимизированы на дозвуковые, трансзвуковые и небольшие сверхзвуковые режимы полета. Они выбирались и рассчитывались без применения каких-либо сложных технических средств обеспечения работы на сверхзвуке до скоростей, соответствующих числу М = 1,5-1,7.

Выбранное расположение двигателей уменьшало вероятность попадания в них посторонних предметов. Наряду с положительными моментами подобная схема имела ряд отрицательных моментов. Прежде всего, увеличивалась масса пустого самолета (по некоторым оценкам на 10-15%) за счет усиления конструкции хвостовой части самолета и неизбежного удлинения передней части фюзеляжа.