Wundefwaffe

Проектирование, испытания и производство

 

Опыт войны в Корее в 1950-1951 гг. показал, что американские поршневые бомбардировщики Б-29 оказались практически беззащитными и понесли огромные потери от реак­тивных истребителей МиГ-15. Ко­мандование ВВС США вынуждено было перевести эти дальние тяжелые бомбардировщики в Корее исключи­тельно на ночную работу. Больше того, ВВС США исходя из корейско­го опыта были вынуждены отказать­ся от дальнейшего развития и серий­ной постройки «сверхбомбардировщи­ков» «Конвэр» Б-36 с шестью порш­невыми двигателями из-за того, что тяжелая авиация с поршневыми дви­гателями к 1950-1951 гг. оказалась чрезвычайно уязвимой для реактивных истребителей, обладавших почти дву­кратным превосходством в скорости над тяжелыми бомбардировщиками.

Подобные же выводы были сделаны и в СССР. Решений задачи уменьшения уязвимости дальних стратегических бомбардировщиков от истребительной авиации против­ника было принципиально два. Пер­вое заключалось в уменьшении уяз­вимости уже существовавших страте­гических самолетов Ту-85 с поршне­выми двигателями путем их исполь­зования в сложных метеоусловиях и ночью, а так же путем усовершен­ствования их бортового оборони­тельного вооружения (автоматиза­ции прицеливания, обеспечение веде­ния огня в условиях отсутствие ви­зуальной видимости). При этом ост­ро вставал вопрос о новых более эф­фективных средствах автономной навигации, в том числе астрономи­ческой и радиоастрономической. Од­нако, несмотря на все перечисленные выше мероприятия, этот путь не гаран­тировал коренного уменьшения уязви­мости дальних стратегических бомбар­дировщиков при наличии современ­ных радиотехнических средств обнару­жения самолетов и всепогодных ис­требителей перехватчиков.

Второе решение состояло в резком увеличении скоростей и вы­сот полета при сохранявшихся тре­бованиях к величинам боевой нагруз­ки и дальности полета. Это решение со­стояло в применении в тяжелом само­летостроении турбореактивных и тур­бовинтовых двигателей (ТДР и ТВД) и новых аэродинамических схем.

С гордостью за советскую авиационную мысль надо сказать, что внедрение в советскую бомбар­дировочную авиацию реактивного двигателя началось значительно раньше, чем в поршневой авиации дальнего действия наметился кризис 1950-1951 гг. Еще в конце 1946г. кон­структорским коллективам, возглав­ляемым А.Н.Туполевым (ОКБ-156) С.В.Ильюшиным (ОКБ-240) были поручены работы над реактивным бомбардировщиком ближнего дей­ствия. Соревнование этих КБ закон­чилось победой Ильюшина - в 1949 году был принят на вооружение и за­пущен в массовое производство сразу на трех крупнейших авиационных заводах его очень удачный фронто­вой реактивный бомбардировщик Ил-28. После этого успеха ему же было поручено задание на проекти­рование дальнего реактивного бом­бардировщика - Ил-46.

Работы по данной тематике давно велись и в ОКБ-156, но теперь Туполеву необходимо было созда­вать самолет с более высокими так­тико-техническими характеристика­ми чем у соперника.

Проектирование реактивной машины, предназначенной для заме­ны дальнего поршневого бомбарди­ровщика Ту-4, было развернуто в ОКБ А.Н. Туполева еще в 1948 г. Первоначально они носили инициа­тивный характер и опирались на предварительные теоретические ис­следования, проведенные в ОКБ и ЦАГИ, по формированию облика тяжелых боевых самолетов с ТРД и стреловидными крыльями большого удлинения. Так в начале 1948 г. в бри­гаде проектов туполевской фирмы завершили прикладную работу «Ис­следование летных характеристик тяжелых реактивных самолетов со стреловидным крылом», в которой рассматривались возможные вариан­ты решения задачи создания реактив­ного бомбардировщика со скорос­тью, приближающейся к 1000 км/ч, и бомбовой нагрузкой 6000 кг, имею­щего вооружение и экипаж как у са­молета Ту-4. Следующим шагом ста­ла работа ОКБ по исследованию вли­яния площади и удлинения крыла на летные характеристики самолета со стреловидным крылом, завершенная в феврале 1949 г. В ней рассматрива­лись гипотетические проекты тяже­лых самолетов взлетной массой до 35 т, площадью крыла в диапазоне от 60 до 120 м2 и различными значениями удлинения крыла. Изучалось влияние этих параметров и их сочетаний на дальность полета, длину разбега, ско­ростные и другие летные характери­стики самолета. Параллельно шли практические работы по исследова­нию стреловидных крыльев примени­тельно к тяжелым реактивным само­летам.

В 1949-1951 гг. в ОКБ-156 про­рабатывались проекты дальних ре­активных бомбардировщиков «86» и «87» которые по компоновке повто­ряли самолет «82» (стреловидное крыло - 340 по передней кромке и оперение - 400, два реактивных дви­гателя РД-45Ф или ВК-1), но имели значительно большие размеры и мас­су на них предполагалось установка двигателя конструкции Микулина (АМ-02 с тягой 4780 кгс) или А. Люльки (ТР-3 с тягой кгс). Скорость каждого бомбардировщика должна была достигать -1050 - 1000 км/ч, дальность - 4000 км, а бомбовая на­грузка от 2000 до 6000 кг. Их взлет­ная масса находилась в пределах 30-40 т. В работе находился также про­ект самолета «491» - модернизация самолетов «86» и «87», направленная на дальнейшее увеличение скорости полета. В этом проекте предусматри­валось крыло с углом стреловиднос­ти по передней кромке 45°. Расчетная максимальная скорость этого само­лета на высоте 10 000 м соответство­вала М=0,98, т. е. машина могла рас­сматриваться как трансзвуковая.

Изыскания по этим темам в конечном итоге вылились в новый проект с шифром «88». К этому вре­мени под руководством А. Микулина был создан ТРД типа АМ-3 с тя­гой 8750 кгс. Однако облик самолета сложился не сразу: сложную задачу определения размеров самолета, его аэродинамической и конструктивной компоновки удалось решить путем проведения большого числа парамет­рических исследований, модельных экспериментов и натурных испытаний, выполненных совместно с ЦАГИ.

В 1950 г., руководством ОКБ перед бригадой проектов, была по­ставлена задача выбрать такие зна­чения площади крыла, массы самоле­та и тяги двигателей, при которых самолет имел бы следующие летные и тактические данные: бомбовая на­грузка -нормальная - 6000 кг макси­мальная - 12 000 кг; вооружение - по проекту самолета «86»; экипаж -шесть человек; максимальная ско­рость на уровне земли - 950 км/ч; практический потолок -12 000 -13 000 м; дальность полета с нормальной бомбовой нагрузкой - 7500 км; раз­бег без ускорителей - 1800м; разбег с ускорителем - 1000м; пробег - 900 м; время набора 10 000 м - 23 мин.

Работы по проекту получили по ОКБ шифр «494» (четвертый про­ект 1949 г.). Именно с этого проекта начинается та прямая, которая и при­вела к созданию опытного самолета «88», а затем серийного Ту-16.

В основном заявленным дан­ным, кроме дальности полета и бом­бовой нагрузки, удовлетворил само­лет «86», поэтому первоначально по­иски по проекту «494» опирались на материалы, полученные при проекти­ровании «86»-й машины, при сохра­нении общих компоновочных реше­ний этого самолета. Рассматривались следующие варианты силовой уста­новки:

- два двигателя AM РД-03 со статической тягой по 8200 кгс;

- четыре двигателя ТР-3А -5000 кгс;

- четыре двухконтурных дви­гателя ТР-5 - 5000 кгс.

Все варианты проекта «494» были геометрически подобны исход­ному самолету «86». Крыло имело угол стреловидности 36°. В проекте предусматривалось несколько вари­антов размещения силовой установ­ки и основного шасси. Двигатели AM РД-03 предлагалось установить в од­ной гондоле с шасси или подвесить на подкрыльевых пилонах, а шасси расположить в отдельных гондолах (в дальнейшем такая компоновка была применена на целой серии туполевских самолетов).

Анализ различных вариантов самолета по проекту «494» показал, что вариант с двумя АМРД-03 имеет лучшие перспективы, чем остальные, за счет меньшего сопротивления и массы силовой установки.

Заданные летно-тактические характеристики могли быть достиг­нуты при следующих минимальных параметрах самолета:

- взлетная масса 70-80 т;

- площадь крыла 150-170 м2;

- суммарная тяга двигателей 14 000-16 000 кгс.

Принимая во внимание суще­ственный теоретический и экспери­ментальный задел накопленный в ОКБ-156, Правительство с подачи руководства ВВС выдало ОКБ Тупо­лева официальное задание на новый дальний бомбардировщик и у него появился шанс взять реванш за неуда­чу в негласной конкурентной борьбе с ОКБ-240 когда при создании фрон­тового реактивного бомбардировщика, победителем стал Ил-28. 10 июня 1950 г. вышло Постановление Совета Министров СССР №2474-974, а через 4 дня - и приказ МАП №444, согласно которым ОКБ-156 поруча­лось спроектировать и построить дальний бомбардировщик с двумя двигателями ТР-3 или ТР-5 (другое название АЛ-5) и характеристиками, близкими к тем, которые получило ОКБ в ходе предварительных прора­боток. Опытный самолет требова­лось построить в двух экземплярах и предъявить первый прототип на Го­сударственные испытания в декабре 1951 г. В постановлении оговарива­лась также возможность установки более мощных АМ-03. Однако в тот момент руководство страны смотре­ло на АМ-03 как на рискованную за­тею, а дальний бомбардировщик ну­жен был срочно, поэтому первона­чально ставку делали на АЛ-5 как имеющий большую степень готовно­сти, тем более такие же двигатели предназначались и для конкурента туполевской машины - самолета Ил-46. Но к августу 1951 г. двигатели АМ-03 уже стали реальностью, по­этому все усилия ОКБ были переори­ентированы на двухдвигательный вариант с микулинским АМ-03, раз­вивавшим тягу 8000 кгс (впрочем, как резервный вариант, на случай неуда­чи с двигателем АМ-3, некоторое вре­мя прорабатывался и проект «90-88» под четыре ТРД ТР-ЗФ с тягой око­ло 5000 кгс - два двигателя в корне крыла и два - под крылом).

Огромная работа по совер­шенствованию аэродинамической схемы нового самолета была прове­дена в бригаде общих видов, в кото­рой активное участие принимал сам А.Н Туполев. Аэродинамическая компоновка центральной части пла­нера (фюзеляж-крыло-воздухозаборник-двигатель-шасси) разрабатыва­лась в соответствии с «правилом пло­щадей» (активное внедрение которо­го в мировую авиационную практи­ку началось лишь несколько лет спу­стя). Особенностью конкретной ком­поновки самолета «88» было предель­ное поджатие двигателей к фюзеля­жу и их размещение за максимальной толщиной корневой части крыла. Основные каналы воздухозаборни­ков двигателей пронизывали крыло самолета, для чего в корневой зоне 1 -го и 2-го лонжеронов были установ­лены рамы. Дополнительные каналы воздухозаборников, расположенные ниже под крылом были максималь­но прижаты к фюзеляжу.

Такая компоновка позволяла решить проблему интерференции в стыке крыла с фюзеляжем. Кроме того, «пограничное» расположение двигателей между крылом и фюзеля­жем позволило создать так называе­мый «активный зализ»: реактивная струя двигателей подсасывала воз­дух, обтекающий и крыло, и фюзе­ляж, и тем самым улучшалось обте­кание в этой напряженной аэродина­мической зоне самолета.

Для самолета «88» было выб­рано крыло переменной стреловид­ности: по средней части крыла - 37° и по отъемной части крыла 35°, что способствовало лучшей работе эле­ронов и закрылков. Крыло было спроектировано по двухлонжеронной схеме, причем стенки лонжеро­нов, верхняя и нижняя панели крыла между лонжеронами, образовывали мощный основной силовой элемент крыла - кессон. Такая схема была раз­витием схемы крыла самолета Ту-2, но кессон в этом случае был большим по своим относительным размерам, что сделало ненужным третий лонжерон.

К конструктивным и компо­новочным особенностям проектиру­емого самолета, относится и органи­зация большого грузового (бомбово­го) отсека в фюзеляже за задним лон­жероном центроплана, благодаря чему сбрасываемые грузы располага­лись близко к центру масс самолета, а сам грузоотсек не нарушал силовой схемы крыла. Жесткость фюзеляжа в районе бомболюка достигалась мощ­ными продольными балками.

Экипаж размещался в двух герметических кабинах с обеспечени­ем катапультирования всех членов экипажа. В задней (кормовой) герме­тической кабине, в отличие от всех других самолетов, размещались два стрелка, что обеспечивало их лучшее взаимодействие при обороне. Само­лет получил комплекс мощного обо­ронительного стрелково-пушечного вооружения. Он состоял из трех дис­танционно управляемых подвижных установок со спаренными 23-мм пуш­ками, передней установки с одной такой пушкой, а также четырех оп­тических прицельных постов и авто­матического кормового радиоприце­ла. В качестве последнего предпола­галось использовать перспективную РЛС «Топаз» с большой дальностью обнаружения или РЛС «Аргон» с меньшей дальностью, но уже подго­товленную к серийному производ­ству. Учитывая дефицит времени, выбор был сделан в пользу станции «Аргон». Этот состав вооружения обеспечивал оборону самолета на уровне, значительно превосходящем самолеты аналогичного назначения. Для самолета создавался новый бом­бардировочный радиолокационный прицел РПБ-4, являющийся дальней­шим развитием прицела «Рубидий» и имевший синхронную связь с прице­лом ОПБ-11Р.

Оригинальной была и схема шасси с двумя четырехколесными те­лежками основных опор, поворачи­вающимися при уборке на 180 гр от­носительно земли. В передней опоре шасси впервые в СССР в качестве гасящего колебания элемента, уменьшавшего опасность возникнове­ния «шимми», применили спаренные колеса на одной общей оси. В итоге обеспечивалась возможность эксплуа­тации самолета, как с бетонных, так и с грунтовых и снежных аэродромов. Предусматривалось применение тор­мозного парашюта в качестве аварий­ного средства при посадке самолета.

Поскольку считалось, что ядерные бомбы станут основным оружием самолета «88», перед его создателями поставили задачу обес­печения безопасности самолетов при взрывах атомных боеприпасов. Это в основном касалось вопросов дина­мики полета и прочности: не разру­шит ли ударная волна бомбардиров­щик, не раздавит ли его повышенное давление за фронтом ударной волны, не нарушится ли устойчивость маши­ны, необходимо ли экипажу вмеши­ваться в управление самолетом? Осо­бого внимания потребовало изуче­ние воздействия теплового излучения на дюралевые сплавы. В результате к середине 1950-х гг. удалось разра­ботать и внедрить ряд эффективных мер по защите самолетов-носителей от поражающих факторов ядерного взрыва как в полете, так и на местах базирования.

На случай неудачи с двигате­лями АМ-03 прорабатывался резервный вариант (проект 90/88) под че­тыре двигателя ТР-ЗФ с тягой по 5000 кгс ( два двигателя в корне крыла и два - под крылом).

В случае успеха «88-й» должен был заменить уже устаревший к тому времени дальний бомбардировщик Ту-4, став носителем ядерного и обычного оружия. Новая ударная машина имеющая скорость около 1000 км/час должна была поступить на вооружение как советских ВВС, так и ВМФ. В перспективе планиро­валось оснастить эти самолеты но­вым типом вооружения - управляемыми снарядами класса «воздух-зем­ля», работы над которыми шли в ОКБ А.И.Микояна, что должно было резко повысить устойчивость само­лета-носителя к средствам ПВО веро­ятного противника.

Работы по проектированию и постройке «88-го» шли в очень быст­ром темпе, с взаимной корректиров­кой как «живой» конструкции, так и чертежей. В апреле 1951 года на за­воде № 156 началась постройка пер­вого опытного экземпляра машины, одновременно строился и экземпляр для статических испытаний. Обе машины были закончены к концу 1951 года, а 25 января летный экземпляр бомбардировщика «88», получивший название Ту-16 был перевезен в Жу­ковский для дальнейших доводок и начала испытаний. Начались гонки двигателей, отработка уже установ­ленного и монтаж еще поступавшего оборудования. 27 апреля 1952 г. эки­паж летчика-испытателя Н. Рыбко поднял Ту-16 в воздух - первый по­лет длился всего 12 минут. Получен­ная при испытаниях максимальная скорость превышала указанную в техническом задании, составляя 1020 км/час, однако машина не показала необходимую дальность, хуже чем требовалось были и взлетно-посадоч­ные характеристики. Причиной это­го являлось сильное перетяжеление конструкции. Масса пустого самоле­та достигала 41050 кг, вместо расчет­ных 35750 кг. И это притом, что от­сутствовала часть вооружения и обо­рудования.

Тем не менее, было принято решение о передаче опытной маши­ны на Государственные испытания параллельно с разработкой мер для снижения ее веса и развертыванием серийного производства. 10 июля 1952 г. вышло Постановление Совми­на №3193-1214, а на следующий день - приказ МАП №804 закрепляющие такое положение вещей. Подобную ситуацию никак нельзя назвать нор­мальной, но дело происходило в пос­ледние, возможно самые суровые годы сталинского режима и очевид­но никто не хотел отвечать за срыв сроков производства нового страте­гического бомбардировщика.

13 ноября 1952 г. бомбарди­ровщик «88/1» был принят ГК НИИ ВВС на аэродроме ЛИИ в Жуковс­ком, где через день совершил первый полет по программе Госиспытаний. Шли они, в общем, успешно, одно­временно с ними была организована и подготовка его производства в Ка­зани на заводе №22, которое должно было начаться с июля 1953 г.

В ОКБ-156 развернулось про­ектирование облегченного варианта самолета, весовую культуру которо­го контролировал сам Туполев. При его проектировании, речь шла о практически новом конструктивном исполнении многих элементов само­лета. Работа велась по трем основ­ным направлениям. Во-первых, об­легчили несиловые элементы. Во-вто­рых, резко уменьшили число соеди­нений и крепежа. В-третьих, было принято совместное с заказчиком ре­шение ввести ограничение скорости полета на высотах до 6250 м (счита­лось, что воевать Ту-16 придется на больших высотах), что позволило снизить расчетный скоростной на­пор. В результате к ноябрю 1952 г. массу пустого самолета удалось сни­зить до 36490 кг. Но к тому времени на серийный завод уже были переда­ны рабочие чертежи «тяжелого» ва­рианта, полным ходом шла подго­товка его производства. Передача в серию чертежей облегченного само­лета и изготовление новой оснастки грозили срывом сроков начала се­рийного производства со всеми вы­текающими последствиями. В этой непростой ситуации Туполев, зару­чившись поддержкой руководства МАП, принял смелое решение о за­пуске в серию именно облегченного варианта Ту-16. При этом были при­няты меры для сокращения задерж­ки выхода первых серийных бомбар­дировщиков. Все чертежи с учетом корректировок передали на завод № 22 к концу 1952 г., а реальный срок выпуска первого серийного Ту-16 сдвинулся с июля на октябрь 1953 г.

В этот период конструкция «дублера» была доработана с учетом замечаний, полученных в ходе испы­таний самолета «88/1». В частности, носовую часть фюзеляжа для повы­шения удобства экипажа и лучшего размещения оборудования удлинили на 0,2 м, в отъемных частях крыла установили топливные баки, при этом общая емкость топливной сис­темы увеличилась с 38200 л до 43900 л, установили подвижные пушечные установки ДТ-В7, ДТ-Н7С и ДК-7 с пушками ТКБ-495А, а затем с ТКБ-495АМ (АМ-23), установили опти­ческие прицельные станции ПС-48М, радиолокационный прицел «Аргон», опытный образец радиолокационно­го прицела «Рубидий-ММ-2», а вме­сто оптического бомбардировочного прицела ОПБ-10С - векторно-синхронный прицел типа ОПБ-Пр, мо­дернизированный автопилот АП-5-2М и т.д. Постройку «дублера» (са­молет «88/2») закончили на заводе №156 в самом начале 1953 г., а на летно-испытательную базу машину пе­ревезли 13 февраля. Заводские испытания, начавшиеся 14-го марта ус­пешно завершились 12 сентября. 16 сентября 1953 г. самолет «88/2» был предъявлен на Контрольные Госу­дарственные испытания длившиеся до 10 апреля 1954г. Получив положи­тельную оценку, согласно Постанов­лению Совмина СССР №1034-443 от 28 мая 1954 г.Ту-16 был рекомендо­ван для принятия на вооружение.

Первоначально серийное производство Ту-16 наладили на казанс­ком авиазаводе № 22. Первый серий­ный бомбардировщик здесь был вы­пущен 29 октября 1953 г, а до конца года заказчику сдали еще один само­лет. В следующем году в Казани из­готовили уже 70 таких машин. Со­гласно Постановлению Совмина СССР о расширении производства Ту-16 для его серийного производ­ства был привлечен и авиазавод № 1 в Куйбышеве. Летом 1954 г. там на­чали выпускать первые бомбардиров­щики, при этом большую поддержку ему оказывали КБ-156 и завод №22. Так, из 10 машин, выпущенных в Куй­бышеве в 1954 г., три были собраны из агрегатов, поставленных из Казани.

Третьим предприятием, под­ключенным к производству Ту-16, стал воронежский авиазавод №64. Головной самолет в Воронеже был выпущен в мае 1955 г.

В общей сложности на трех заводах (без учета двух опытных ма­шин и экземпляра для статиспытаний) было построено 1507 экземпля­ров Ту-16 различных модификаций. Первые серийные самолеты начали поступать в строевые части в начале 1954 г., а 1 мая того же года девятка Ту-16 прошла над Красной площа­дью. В НАТО самолет получил кодо­вое наименование «Бэджер» («Бар­сук»). После этого Ту-16 начал быстро заменять в строевых частях дальние бомбардировщики Ту-4, став носите­лем ядерного и обычного оружия на средних (или, как тогда формулирова­лось, евростратегических) дальностях.

Серийный выпуск Ту-16 был прекращен в 1962 г. Но самолеты это­го типа состояли на вооружении ВВС и ВМФ России до 1993 г.

С 1958 г. начались поставки самолета Ту-16 в Китай, одновремен­но с помощью советских специалис­тов в этой стране проводились работы по освоению серийного производ­ства бомбардировщиков, получив­ших обозначение Н-6. В 1960-х годах Ту-16 поставлялись также ВВС Егип­та и Ирака.

По своим характеристикам и компоновке Ту-16 оказался настоль­ко удачным, что это позволило без особых проблем создать на его осно­ве первый советский многоместный реактивный авиалайнер Ту-104. 17 июля 1955 г. летчик-испытатель Ю. Алашеев поднял в воздух опытный экземпляр Ту-104, а со следующего года началось серийное производ­ство машины на Харьковском авиа­заводе.

Ту-16 - необычное явление не только в советском, но и в мировом самолетостроении. Пожалуй, только американский бомбардировщик В-52 и отечественный Ту-95 могут срав­ниться с ним по долголетию. В тече­ние 40 лет было создано около 50 модификаций Ту-16. Многие элемен­ты его конструкции стали классичес­кими для тяжелых боевых машин. Ту-16 послужил базой для отработки новых отечественных авиационных материалов, в частности легких вы­сокопрочных сплавов, средств защи­ты от коррозии, а также для созда­ния целого класса советских крыла­тых ракет и авиационных ударных комплексов.