В августе 1921 г. в Ленинграде было создано Особое техническое бюро по военным изобретениям (сокращенно Остехбюро, или ОТБ). Эта организация, которой руководил В.И. Бекаури, занималась широким спектром задач, имевших отношение к новым видам вооружений. Среди прочего, там проектировали авиационные мины и торпеды. Их опытные образцы надо было испытывать, для чего использовали импортные - английские и немецкие - самолеты. Однако возможности этих машин не вполне отвечали предъявляемым требованиям, в первую очередь по грузоподъемности.
В то же время принятие на вооружение советской авиации специальных средств для поражения кораблей считалось очень актуальным. Это должно было скомпенсировать слабость еще не оправившегося от революции и Гражданской войны флота. По инициативе главкома РККА С.С. Каменева и управляющего делами Совнаркома Н.П. Горбунова (оба они входили в правительственную комиссию по работе ОТБ) бюро поручили проработать вопрос о создании самолета, способного нести торпеду или две мины и имеющего дальность в несколько сот километров. Но в Остехбюро своих самолетостроителей не было. Машину пришлось заказывать на стороне.
Сначала заказ попытались разместить в Англии, где торпедоносцы уже строили серийно, хотя и меньшей грузоподъемности. Англичане ответили согласием, но запросили полмиллиона рублей (в валюте) и определили срок в полтора года. Денег таких не нашлось, да и срок ОТБ не устраивал.
С апреля 1924 г. руководство ОТБ стало искать подрядчика для постройки самолета специально под его требования. Сначала речь шла о модификации проектировавшегося на московском заводе "Дукс" бомбардировщика Б-1. Когда оказалось, что это невозможно, начались переговоры о создании совершенно новой машины. 9 июля того же года Бекаури предложил ЦАГИ сделать предварительные расчеты по проекту самолета "для сбрасывания предмета весом 960 кг". К самой машине предъявлялся минимум требований: скорость не менее 165 км/ч и полная нагрузка в 2000 кг. Это давало конструкторам широчайшее поле для фантазии. Они могли делать что угодно и как угодно - заказчику важен был результат.
В ЦАГИ непосредственным проектированием самолетов занималось подразделение под названием АГОС (аббревиатура от слов: авиация, гидроавиация, опытное строительство), которым руководил А.Н. Туполев. Туполевцы до этого торпедоносцев не строили, но за расчеты взялись. Уже в октябре заказчику представили предварительный проект самолета АНТ-4. Это был двухмоторный цельнометаллический свободнонесущий моноплан с гофрированной обшивкой.
Основу конструкции составляли фермы из дюралюминиевых и стальных труб, принимавшие на себя основную нагрузку. Гофрированная обшивка обеспечивала прочность и жесткость на кручение. Подобный подход уже применяли инженеры немецкой фирмы "Юнкерc". Но конструктивно АНТ-4 существенно отличался от строившихся "Юнкере" машин (в частности, унифицированных пассажирского G.24 и боевого К.ЗО). Во-первых, туполевский самолет сразу задумывался как военный. Отсюда - выбор двухмоторной компоновки, позволявшей разместить в носу фюзеляжа бомбардира с прицелом. У немцев основными являлись пассажирский и грузовой варианты, для которых главным была надежность. Бомбардировщик К.ЗО выпускался шведским филиалом в небольших количествах. Поэтому "юнкерc" сделали трехмоторным; при отказе одного двигателя он мог лететь на двух остальных.
Немцы каркас крыла выполнили в виде пространственной фермы с диагональными раскосами, в углах которых проходили трубчатые пояса. На АНТ-4 сделали плоские ферменные лонжероны и редко расставили нервюры, освободив место для топливных баков. Места в крыле получилось много, поскольку профиль был очень толстым. Профиль ЦАГИ обеспечивал большую подъемную силу при небольших скоростях полета.
Обшивка выполнялась листами с "волной ЦАГИ", более крутой, чем "гофр Юнкерса". Это повышало прочность на 5 - 7%, а жесткость - почти на четверть.
По расчетам конструкторов АНТ-4 с двумя моторами Бристоль "Юпитер" по 400 л.с. мог лететь со скоростью до 190 км/ч и имел радиус действия 750 км. Самолет нес одну мину весом до 960 кг. Туполев брался "родить" машину через девять месяцев и просил за работу 200 тысяч рублей - в два раза меньше англичан.
Остехбюро эти предложения устроили. Эскизный проект утвердили. Бекаури начал добиваться соответствующих ассигнований. В октябре - ноябре 1924 г. согласовали требования по оборудованию машины. 10 ноября документы были утверждены ВСНХ, который перевел ЦАГИ 40 тысяч аванса. Официальный отсчет срока окончания работ исчислялся с 11 ноября.
Но возникла проблема с двигателями. "Юпитеров" в наличии не имелось. В марте 1925 г. в СССР в небольшом количестве поступили английские моторы Нэпир "Лайон" мощностью 450 л.с. В отличие от "Юпитера", они имели водяное охлаждение. Мотор считался перспективным и одно время его собирались скопировать и строить в СССР, так же как американский "Либерти". Так, "Лайон" выбрали на замену "Юпитеру", что было зафиксировано в соглашении о порядке финансирования постройки "самолета специального назначения".
В этом документе указывались основные требования к машине, которую 8 августа 1925 г. необходимо было выставить на Центральном аэродроме на Ходынке. ОТБ оплачивало самолет, моторы и оборудование к нему, а также приобретало для ЦАГИ помещение для постройки АНТ-4. Интересно, что в тексте соглашения машина именовалась "самолетом типа бомбовоз", а пункт 7 разрешал АГОС разместить на ней (не в ущерб заданию ОТБ) вооружение и оборудование бомбардировщика согласно техническим требованиям ВВС РККА. Тем самым у Туполева появлялась возможность сразу "убить двух зайцев": создав АНТ-4 за деньги Остехбюро, он получал одновременно прототип бомбардировщика, который можно было потом продать военным.
Дальновидность такого подхода выявилась очень быстро. Уже в апреле 1925 г. Управление ВВС (УВВС), ознакомившись с проектом АНТ-4, предложило разрабатывать его далее как легкий бомбардировщик с бомбовой нагрузкой 600 кг и представило свои требования к нему. Обязательным считались вооружение из трех пулеметов (два спереди и один сзади), наличие радиостанции и фотоаппарата. В ЦАГИ решили приспособить таким образом второй экземпляр АНТ-4, "дублер". Остехбюро, для которого основным заказчиком оставались военные, согласилось с взаимной увязкой заданий.
К концу весны в АГОС уже вовсю шла работа по выпуску рабочих чертежей. Общее руководство осуществлял А.Н. Туполев, носовой частью фюзеляжа занимался А.А. Архангельский, остальным фюзеляжем - А.И. Путилов, крылом - В.М. Петляков и В.Н. Беляев, оперением - Н.С. Некрасов. Винтомоторную группу разрабатывала группа во главе с И.И. Погосским, за шасси отвечал Н.И. Петров. Управление самолета проектировали А.А. Бойков и И.В. Четвериков. Работы велись очень интенсивно; Путилов посадил чертить даже кладовщика Ильина.
В ходе проектирования самолет претерпел некоторые изменения. Первоначально фюзеляж для повышения жесткости должен был иметь треугольное сечение, так же как у предыдущих туполевских машин - АНТ-2 и АНТ-3 (Р-3). Но проведенные в ЦАГИ исследования показали, что в сочетании с нижним расположением крыла это дает слишком большое аэродинамическое сопротивление. Поэтому перешли к сечению в виде сужающейся книзу трапеции. На деньги Остехбюро приобрели дом на Вознесенской улице (ныне улица Радио) в Москве. На первом этаже поставили станки, на втором собирали крупные узлы, на третьем вели заготовительные операции. Постройка опытного АНТ-4 фактически шла параллельно с проектированием.
Основным материалом являлся кольчугалюминий, советский аналог немецкого дюралюминия, выпускавшийся на заводе в Кольчугино. Из него делались трубы и гофрированный лист.
Исходя из технологических требований, самолет членился на узлы. Фюзеляж состоял из трех секций, средняя выполнялась зацело с центропланом, к которому по поясам лонжеронов коническими болтами крепились две консоли. Крыло - многолонжеронное, с редко расставленными нервюрами. Обшивка, толщина которой постепенно уменьшалась к концам консолей, подкреплялась легкими стрингерами.
Основные стойки шасси выполнили в виде трехгранных пирамид, так что нижняя часть фюзеляжа оставалась свободной, позволяя подвесить мину или торпеду. Стойки амортизировались резиновыми шнурами. В хвостовой части фюзеляжа располагался костыль.
Два мотора "Лайон" устанавливались на передней кромке крыла. Вода и масло охлаждались в модных тогда цилиндрических радиаторах Ламблена. Бензин находился в семи баках в крыле и фюзеляже. Из расходных бачков он поступал к моторам самотеком (считалось, что так надежнее), а туда перекачивался из основных баков ручным насосом. Деревянные винты диаметром 3,15 м спроектировали и изготовили в ЦАГИ.
Пилотское место было только одно. Установка стрелкового и бомбового вооружения не предусматривалась. Для постройки АНТ-4 многое пришлось закупать за границей. В частности, в Англии, кроме двигателей, приобрели полуоси шасси, колеса и резину к ним. Приборы ставились английские, французские и немецкие. Дом на улице Радио совсем не годился на роль сборочного цеха. Чтобы вынести на улицу центроплан, пришлось разобрать стену и сделать помост до уровня второго этажа.
Тем не менее, опытный образец АНТ-4 действительно построили за девять месяцев. Машина была готова 11 августа 1925 г., а 25-го состоялась ее приемка комиссией с участием представителей Остехбюро. Но на Центральный аэродром, носивший тогда имя Троцкого, самолет доставили только к 30 октября, где продолжали вести мелкие доделки и регулировку.
Первый полет состоялся 26 ноября; "аппарат специального назначения" пилотировал А.И. Томашевский. Моторы работали плохо - недобирали обороты. Низкий уровень бензина в расходных баках не обеспечивал необходимого давления. Машина пробыла в воздухе всего 7 минут. Из-за отсутствия балласта (кроме пилота и горючего на борту больше ничего не было) нос самолета все время старался задраться вверх. Тем не менее, в своем отзыве Томашевский написал: "Машина очень устойчива и управляется хорошо". Пилот отрицательно отозвался лишь об управлении элеронами, нагрузка от которого была слишком велика.
После первого полета начались доработки: сменили расходные баки; смонтировали пневматические самопуски (стартеры), значительно облегчившие заводку двигателей в холодную погоду; изменили передаточное отношение в приводе управления элеронами. Поскольку выпал снег, машину переставили на лыжи. Специальных лыж для АНТ-4 не проектировали, приспособили немецкие от бомбардировщика ЮГ-1 (так у нас именовался импортный К.30).
Второй полет состоялся 15 февраля 1926 г. За штурвалом опять был Томашевский. Моторы работали хорошо. Пилот набрал высоту и сделал по развороту вправо и влево с креном 15 - 20°. Он потом вспоминал: "...я почувствовал себя, что как будто летаю на этой машине несколько лет". Уверившись в возможностях самолета, пилот выполнял круги, затем попробовал лететь с убранным газом одного мотора, а через 35 минут сел. В своем отзыве он указал: "...самолет АНТ-4 по летным качествам, а также мягкости и гибкости управления им, является одним их первых самолетов последнего времени".
По окончании заводских испытаний начались сдаточные, с участием представителей Научно-опытного аэродрома (НОА, предшественника НИИ ВВС) и Остехбюро. Они заняли всего один день - 26 марта. На самолете летали А.И. Томашевский и Н.И. Морозов. Все было хорошо, только показатели скороподъемности немного подкачали, и не удалось достигнуть заданного потолка.
После еще одной доработки АНТ-4 выставили на государственные испытания. Они велись с 11 июня по 2 июля 1926 г.; всего налетали 42 часа. Доводка мотоустановки и управления позволила достигнуть максимальной скорости 196,5 км/ч., потолок поднялся, скороподъемность улучшилась. Отметили хорошую управляемость, легкость взлета и посадки. Машина продемонстрировала отличную устойчивость, пилот мог ненадолго бросить управление даже при выполнении разворота. На высоте 400 - 500 м самолет спокойно летел на одном моторе без снижения.
В своем отзыве Морозов, представлявший ОТБ, был более критичен, нежели Томашевский, но также одобрил машину, хотя и составил список из 10 существенных недостатков.
Сверх программы испытаний Томашевский выполнил два рекордных полета на продолжительность: с нагрузками 1075 кг (10 июля) и 2054 кг (2 июля). В первом случае АНТ-4 пробыл в воздухе 4 ч 15 мин, во втором - 12 ч 4 мин. Поскольку СССР не входил тогда в международную федерацию, за границей их не признали. Однако председатель ВСНХ Ф.Э. Дзержинский направил в ЦАГИ поздравительную телеграмму, в которой, в частности, говорилось: "Рекорды вашего самолета АНТ-4 выдвигают советское авиастроение в ряды последних достижений мировой техники".
10 июля 1926 г. первый опытный образец АНТ-4 официально сдали Остехбюро. Позднее его использовали для экспериментов с авиационными минами и торпедами.
