Авиация и время 2003 05

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.

Соблюдая строжайшую экономию веса, конструкторы не поскупились на мощное вооружение. Номенклатура наступательного, кроме ядерных боеприпасов, включала обычные бомбы калибром от 500 до 9000 кг, морские мины, торпеды и управляемые бомбы УАБ-2000Ф. Максимальная бомбовая нагрузка составила 24 т, что в 2 раза превышало возможности Ту-95. Оборонительное вооружение, состоявшее из трех двуствольных дистанционно управляемых пушечных установок, имело сферический обстрел, в то время как у Ту-95 была мертвая зона в нижней части передней полусферы. Следует отметить, что американцы оснастили В-52 вообще одной кормовой пулеметной установкой, т.к. считали, что вероятность успешной атаки скоростного бомбардировщика в переднюю полусферу близка к нулю.

На расчетных скоростях нагрузки на органы управления «эмки» уже превышали физические возможности человека. В те времена не было единого мнения по поводу методов решения этой проблемы. Туполев видел выход в улучшении традиционной механической системы управления путем снижения сопротивления трения и оптимизации кинематических параметров. В результате получилась относительно легкая, простая, дешевая и надежная система, которая нашла применение на Ту-16. Но у него максимальные скорости, а значит и нагрузки на рулевые поверхности были меньше, чем у реактивного бомбардировщика Мясищева, для которого следовало создать систему другого типа.

В Германии в годы войны была разработана система управления, включавшая гидромоторы, которую применили на построенном немецкими специалистами в СССР самолете «150». Мясищев тщательно изучил ее, но счел слишком сложной, недостаточно надежной и трудной в доводке. Оставалось сделать выбор в пользу гидравлического бустера. При его использовании летчик управлял золотниками бустера посредством легких тяг, а нагрузки на штурвале и педалях имитировались пружинными механизмами.

Для бомбардировщика «М» были предусмотрены катапультные кресла всех членов экипажа. В то время проектирование таких кресел возлагалось на разработчика самолета, создало свое кресло и ОКБ-23. Все члены экипажа катапультировались вниз.

В ходе создания самолета были построены полноразмерные макеты передней и кормовой кабин, бомбардировщика в целом, а также множество стендов, в т.ч. гидросистемы и шасси, силовой установки, системы управления. Для отработки самых сложных решений использовались летающие лаборатории, в которые переоборудовали три Ту-4: Ту-4ШР – для испытаний шасси, Ту-4ДР – для испытаний двигателя АМ-03, Ту-4УР – для системы управления и катапультных кресел. Отработка агрегатов силовой установки, а также элементов вооружения, в т.ч. бомбардировочных радиолокационного и оптического прицелов, средств навигации и связи, проводилась на нескольких самолетах-лабораториях в специализированных организациях. В ЦАГИ шли прочностные испытания отдельных панелей и агрегатов самолета, а также статэкземпляра машины (заводской №4100002).

Первый опытный самолет «М» (зав. №4300001) был заложен 15 мая 1952 г. и при работе в три смены закончен уже осенью. В Филях полоса заводского аородрома была небольшой, поэтому его разобрали на агрегаты, перевезли на аэродром ЛИИ в Жуковском, где снова собрали. На машине не были установлены тормозной парашют, большая часть вооружения, отсутствовал механизм «вздыбливания». После цикла наземных испытаний самолет подготовили к первому полету, который состоялся 20 января 1953 г. Опытным бомбардировщиком управлял экипаж летчика- испытателя Ф.Ф.Опадчего (второй пилот А.Н.Грацианский, штурман А.И.Помазунов, радист И.И.Рыхлов, бортинженер Г.А.Нефедов, ведущие инженеры И.Н.Квитко и А.И.Никонов). Конкурировавшая с самолетом «М» туполевская машина «95-1» к тому времени уже проходила свой путь испытаний, поднявшись в воздух 12 ноября 1952 г.