Список статей

Николай ЯКУБОВИЧ

Впереди планеты всей

О первой попытке создания стратегического сверхзвукового бомбардировщика

История М-50 началась в 1950-е годы, когда понятие сверхзвуковой самолет не укладывалось в сознание обывателя, а пилотов таких машин относили к категории героев. Журналисты и писатели «рисовали» в своих, воспаленных воображением, головах фантастические картины будущего и лишь инженеры, почувствовав перспективу, осознавали всю сложность сверхзвукового полета.

Задача создания дальнего сверхзвукового самолета, безусловно, была труднейшая, но когда-то и кому-то ее предстояло решить. Неудивительно, что буквально через несколько лет после организации ОКБ-23, пожалуй, самой молодой организации МАПа не только по срокам своего существования, но и по возрасту ее сотрудников, родилась идея подобной боевой машины.

Но время летательных аппаратов, похожих на современные Ту-144 или Ту-160, еще не пришло и неудивительно, что конструкторы сначала пошли по более сложному пути — созданию двухступенчатого летательного аппарата.

Помните, в фильме «Барьер неизвестности», мотив которого был навеян событиями и взглядами начала 1950-х, маленький гипотетический самолет, подвешенный под казавшийся гигантом Ту-16, стартовал на большой высоте и преодолевал невидимые препятствия. Эта идея и была положена в первый вариант проекта «50».

Предложение по созданию подобной машины, одобренное в Госкомитете по авиационной технике и заказчиком, не залежалось и в правительстве. В июле 1954-го вышло постановление Совмина, позволившее развернуть широкомасштабные работы по «Разъемному дальнему бомбардировщику», состоявшему из ударного самолета и носителя с четырьмя ТРД. Справедливости ради, отмечу, что подобная идея среди советских авиационных специалистов была столь популярна, что ее разработкой занимались и другие ОКБ.

Согласно заданию, «50-й» должен был развивать скорость до 1 800 км/ч при крейсерской — 1 500…1 600 км/ч на высотах 14…15 км. Практическая дальность системы с бомбовой нагрузкой 5 000 кг оценивалась в 13 000 км. Около года ушло на подготовку эскизного проекта, но летом 1955-го направление работ по теме «50» резко изменилось. Теперь требовался «чистый» дальний бомбардировщик с повышенной крейсерской скоростью, рассчитанный под четыре двухконтурных двигателя НК-6 или ТРД ВД-9. Мартовским 1956-го постановлением правительства предусматривалась уже установка ТРД М16-17.

ОКБ-23 прилагало все усилия для выбора оптимальной аэродинамической компоновки самолета. В аэродинамических трубах ЦАГИ испытали 39 различных моделей, и чаша весов схемы «утка» явно перевешивала.

Схема «утка» у аэродинамиков считается одной из самых сложных и поэтому на ее предварительную отработку ОКБ-23 затратило около года. Это огромный период споров, изготовления моделей, очередей в аэродинамические трубы и, наконец, анализа полученных материалов. Казалось, окончательный облик машины созрел, но конструкторы остановились на классической схеме с треугольным в плане крылом относительной толщиной 3,5%.

Причина здесь не в каких-то традициях или инерционности мышления, а в нежелании руководства ЦАГИ заниматься этой проблемой. Это не моя придумка, об этом свидетельствуют документы. По предложению В. А. Федотова, одно время возглавлявшего фирму, и Ю. Е. Ильенко, два двигателя разместили на пилонах под крылом, а два — на концах крыла.

При создании новой машины всегда встает много вопросов, для ответа на которые необходимо проведение научно-исследовательских работ. Создатели М-50, не имея аналогов, пытались совместить, казалось бы, несовместимое. При высоких удельных расходах турбореактивных двигателей тех лет требовалось обеспечить не только высокую сверхзвуковую скорость, но и огромную дальность.

Чтобы замыслы стали реальностью, конструкторы приняли решение сократить экипаж до двух человек, оставив летчика и штурмана, размещавшихся в кабине с бронезащитой. Рабочие места экипажа находились друг за другом, по схеме тандем, причем посадка и катапультирование (по моде тех лет) осуществлялись через люки в нижней части фюзеляжа.

Для решения всех задач, возникавших в полете, необходимо было полностью автоматизировать самолет и его управление, возложив, фактически, на двух человек контроль за полетом. В качестве резервного использовалось гидромеханическое управление, в котором поступательные перемещения штурвальной колонки и педалей превращались во вращательные и передавались через высокооборотные валы, приводившиеся в действие от гидромотора к исполнительным механизмам рулей и элеронов. В случае необходимости, предусматривался переход на ручное управление на любом этапе или режиме полета.

Для управления двигателями, видимо, впервые в мире использовалась электродистанционная система с трехкратным резервированием.

Сделать ставку на автоматику означало, что при существовавшей элементной базе все выгоды от нее сведутся на нет массой оборудования и источников электропитания. Чтобы выбраться из заколдованного круга, перед радиоэлектронной промышленностью поставили задачу ускорить работы по миниатюризации оборудования. Самолетчики в свою очередь предложили применить на летательном аппарате вместо традиционных источников постоянного тока генераторы переменного трехфазного тока.

На самолете появился, выражаясь современным языком, пилотажно-навигационный комплекс. В состав оборудования входили три радиостанции: связная «Планета», командная — РСИУ-3М и аварийная — «Кедр-С». Кроме этого, на борту имелись переговорное устройство СПУ-6, радиовысотомеры больших и малых высот РВ-5 и РВ-25, запросчик-ответчик СРЗО-2, станция защиты хвоста «Сирена-2» и многое другое.

Будущий М-50 рассчитывался для полетов в диапазоне скоростей от посадочной 270 км/ч до 2 000 км/ч на высотах до 16 000 м на дальность (с дозаправкой в полете) до 15 000 км. Максимальный взлетный вес самолета при старте с ускорителями достигал 253 000 кг, из которых на долю горючего приходилось 170 000 кг. В полете могло выполняться не менее двух дозаправок, первая из которых планировалась на удалении 2 000 км от аэродрома вылета. При этом на всех режимах требовалось обеспечить устойчивый и управляемый полет. В результате появилось цельноповоротное хвостовое оперение.

Кто знаком с аэродинамикой, тот знает, что при переходе от дозвуковых скоростей к сверхзвуковым центр давления аэродинамических сил крыла смещается в сторону хвоста. Этот эффект, нередко приводивший к катастрофам первых реактивных самолетов, заставил искать новые пути сохранения требуемого запаса продольной устойчивости.

Так появилось предложение изменять, в зависимости от режима полета, положение центра тяжести самолета путем перекачки топлива из одной группы баков в другую. Это техническое решение, примененное впервые на М-50, впоследствии нашло широкое применение на сверхзвуковых машинах, в том числе на Ту-144 и «Конкорде».

«Работая над проектом М-50, — рассказывал Л. Л. Селяков, — решая сложные задачи создания полностью автоматических систем управления полетом на практически «нейтральном» самолете, я настаивал на несовместимости больших, громоздких рычагов управления, какой является ставшая традиционной штурвальная колонка с полностью автоматической системой. Я предлагал создать управляющий блок с рукояткой по типу уже существующей «строевой» ручки автопилота, при помощи которой штурман доворачивает самолет к цели.

Требования же ЦАГИ о необходимости строгого соблюдения нормативов по усилиям и ходам на единицу перегрузки при создании автоматических систем управления совершенно не нужны и вредны. К сожалению, ЦАГИ взял верх, Мясищев и Роднянский меня не поддержали, и систему АБСУ-50 выполнили с классическими рычагами и требуемыми усилиями…

Создание первой в СССР автоматической бортовой системы управления, включающей устройство выдерживания заданного запаса продольной устойчивости путем отслеживания за смещением аэродинамического фокуса положения центра тяжести (система перекачки топлива, предложенная Л. З. Минкиным) с учетом мгновенного изменения центровки (при сбросе спецгрузов), деформации планера, изменения скорости и высоты полета, оказалась сложнейшим делом.

Первоначально предполагалось, что площадь управляемого стабилизатора не превысит 5% от площади крыла. Считалось, что раз запас устойчивости мал, то и потребные управляющие моменты будут малы. Всё надеялись на систему перекачки топлива в полете.

Однако вскоре выяснилось, что в случае отказа устройства искусственной центровки самолет на ряде режимов попадает в область неустойчивости. Посадка «пятидесятки» в этом случае явилась определяющей, и площадь горизонтального оперения увеличили в два раза.

Использование цельноповоротного киля способствовало уменьшению его площади, веса, аэродинамического сопротивления и улучшения поведения машины на взлетно-посадочных режимах с боковым ветром.»

Несмотря на все меры, принятые для снижения массы планера, производственники не уложились в заданные лимиты, что привело к росту веса конструкции на 18 000 кг. Немного помогло применение впервые в отечественной практике цельнотянутых, с последующим фрезерованием, панелей обшивки. Технология изготовления многих элементов только осваивалась и неудивительно, что некоторые из них весом четыре тонны приходилось изготавливать из заготовок весом 40 т. Все эти издержки утяжеляли машину.

На М-50 отказались от вкладных баков и топливо заливалось в герметизированные отсеки фюзеляжа и крыла. Использовались и проверенные ранее технические решения. Это — велосипедное шасси со вздыбливающейся передней тележкой, позволявшей выполнять отрыв на углах атаки больших, чем в начале разбега, щелевые закрылки и многое другое, ранее опробованное на М-4 и 3М. Для сокращения пробега после посадки предусмотрели тормозные лыжи.

Первоначально самолет создавался, как средство доставки авиационных бомб, но уже в ходе проектирования на нем пытались подвесить крылатые ракеты, в частности, разрабатывавшуюся в ОКБ планирующую ракету «45Б». В 1958-м А. Д. Надирадзе предложил запускать с М-50 баллистические ракеты.

Особое внимание уделялось двигателям. Ведь от них, в значительной степени, зависело, достигнет ли самолет заданной скорости и проектной дальности. Очень важно было, чтобы удельный расход горючего на крейсерском режиме не превышал 1,12 кг/кгс·ч. Только в этом случае удавалось получить заданную дальность.

М-50 первоначально рассчитывался под четыре турбовентиляторных НК-6 или ТРД ВД-9А, а затем очередным постановлением Совмина их заменили на двигатели П. Ф. Зубца М16-17(РД16-17). К началу 1961-го НК-6 был самым мощным советским ТРДДФ. При сухом весе 3 500 кг он первоначально рассчитывался на форсажную тягу 22 000 кгс. Высоким характеристикам в немалой степени способствовало повышение температуры газов перед турбиной до 1130°К. В ноябре 1960-го на стенде получили тягу 22 400 кгс при удельном расходе топлива на форсаже 1,72 кг/кгс·ч. Однако вскоре выяснилось, что для обеспечения 50-часового ресурса необходимо снизить форсажную тягу до 19 000 кг, а максимальную — до 13 000 кг.

В декабре 1955-го заказчику предъявили эскизный проект машины, а к маю следующего года построили макет. Почти месяц работала макетная комиссия. Ее председателем был маршал авиации В. А. Судец. Результаты работы комиссии оказались для конструкторов неожиданны. В своем заключении она отмечала, в частности: «…получение заданной (…) дальности 11 000…12 000 км на крейсерской скорости 1 700…1 800 км/ч без дозаправки топливом в полете не обеспечено.

Заданная максимальная практическая дальность (…) с двумя дозаправками топливом в воздухе обеспечивается в пределах 14 000…14 500 км, при этом выполнение дозаправки на дозвуковой скорости и наличие на самолете подвесных баков приводит к необходимости выполнять полет на начальной дистанции 3 000 км не только на относительно малой скорости, но и на высотах, не превосходящих 8 000 м, что является неприемлемым, так как в этих условиях самолет может быть относительно легко перехвачен средствами ПВО противника…

Заданная постановлением Совмина СССР длина разбега самолета 3 000 м без применения стартовых ускорителей не выполняется… Для эксплуатации самолета с существующих аэродромов необходимо обеспечить длину разбега со стартовыми ускорителями не более 2 500 м. Предлагаемые ОКБ-23 МАП другие способы взлета самолета: точечный старт, взлет с гидротележки — представляют интерес для ВВС, как более экономичные и обеспечивающие лучшее боевое рассосредоточение самолетов стратегической авиации. Указанные новые способы взлета требуют детальной конструктивной проработки и проверки летными испытаниями.

Требования ВВС по обороне самолета ОКБ-23 МАП не выполнены…

Таким образом (…) макет самолета «50» не может быть одобрен.»

В связи с этим в МАПе состоялось совещание с участием специалистов различных НИИ. По его результатам в феврале 1956-го П. В. Дементьев писал Главкому ВВС П. Ф. Жигареву:

«В результате обмена мнениями МАП не может согласиться с отклонением эскизного проекта и макета этого самолета, так как создание дальнего сверхзвукового бомбардировщика с крейсерской скоростью 1 700…1 800 км/ч является новой необычайной задачей… С этой точки зрения и следует подходить к рассмотрению основных требований к самолету «50».

Технически совершенно ясно, что задача получения большой дальности на сверхзвуковых скоростях бомбардировщика весом 265 т решается за счет увеличения длины разбега. Поэтому при установлении взлетной дистанции 3 000 м для этого самолета имелось в виду обязательное применение ускорителей.

Мы считаем, что для М-50 принцип обороны должен быть коренным образом изменен, так как установка обычного вооружения приводит только к увеличению веса самолета, ухудшению его аэродинамики, а следовательно, уменьшению дальности полета, поэтому оборонительная система самолета должна состоять из радиопротиводействия для отражения атак истребителей и ракет…

Расчетная дальность самолета «50» без дозаправки топливом (…) действительно ниже заданной (…), но общая — при двух заправках обеспечивает заданные 14 000…15 000 км…

Прошу Вас пересмотреть заключение ВВС по эскизному проекту (…), так как иных путей создания такого самолета в эти сроки МАП не находит.»

Осенью макет все-таки утвердили, однако двигатели так и не появились. Чтобы не терять времени на опытный экземпляр, получивший индекс М-50А, установили пока ТРД ВД-7 тягой по 11 000 кгс. «Гонка» двигателей и наземная отработка всех систем самолета началась летом 1959-го на заводском аэродроме, а осенью М-50А перевезли на доводочную базу ОКБ.

В 1958-м принимается решение об освобождении ОКБ-23 от предъявления М-50 на госиспытания и об использовании двух строящихся М-50 с двигателями ВД-7 и М16-17 для отработки будущего М-52. Примерно в это же время предлагается проект «танкера» на базе «пятидесятки», предназначенного для дозаправки топливом в полете боевой машины на сверхзвуковой скорости и высотах не менее 10 000 м.

На базе М-50 разрабатывались летающая лаборатория М-50ЛЛ для исследований ТРД, создававшегося на базе ТВД НК-12 и турбостартера ТС-12М, и беспилотный носитель М-51 для доставки ядерного боеприпаса.

В мае 1959-го начались рулежки бомбардировщика, но лишь 27 октября летчики-испытатели Н. И. Горяйнов и А. С. Липко подняли М-50А в воздух с аэродрома Летно-исследовтельского института имени М. М. Громова. Полет продолжительностью 35 минут прошел успешно. Первые полеты выполнялись с бесфорсажными двигателями ВД-7, лишь впоследствии внутренние ТРД заменили на ВД-7М с форсажными камерами.

В ходе летных испытаний взлетный вес машины, видимо, не превышал 115 т, что объясняется незначительной тягой двигателей. М-50А совершил восемнадцать испытательных полетов, когда в 1960-м приняли решение о прекращении работ по нему и по построенному к этому времени М-52, являвшемуся, фактически, модификацией своего предшественника.

Причин здесь несколько, но главными являются несоответствие характеристик самолета, заданным постановлением Совмина, и, разумеется, политика, направленная, фактически, на принижение роли ВВС в современной войне.

На испытаниях самолета не обошлось и без неприятностей. Во время одной из «гонок» двигателей М-50А сорвался с тормозов и врезался в стоящий напротив 3МЕ, унеся жизнь радиста Кручинина. Известен случай, когда в полете лопнул топливный трубопровод. Керосин хлынул мощным потоком на горячие узлы двигателя и лишь по счастливой случайности не возник пожар. Вообще, по мнению ветерана ОКБ-23 С. А. Широкопояса, полеты на М-50А требовали от экипажа мобилизации всех своих человеческих возможностей и граничили с подвигом.

В конце мая 1961-го, уже после ликвидации ОКБ-23, принимается решение о демонстрации М-50 на воздушном параде в Тушино. Самолет, простоявший на земле почти год, к показательному полету подготовила бригада под руководством Я. Б. Нодельмана. Летчики Н. И. Горяйнов и А. С. Липко, после четырех тренировочных полетов, 9 июля продемонстрировали общественности машину, поставив точку не только в ее истории, но и в деятельности ОКБ-23.

Пролет М-50 на воздушном параде в Тушино.

В заключение хочется подчеркнуть, что такая машина смогла появиться в столь сжатые сроки лишь благодаря удачному «сплаву» прекрасно подобранного коллектива ОКБ и его руководителя инженера-новатора В. М. Мясищева.

Эскиз стратегического сверхзвукового бомбардировщика М-50



Схема окраски стратегического сверхзвукового бомбардировщика М-50

Список статей