Список статей

Владимир РИГМАНТ
Николай ЯКУБОВИЧ

Первый туполевский «сверхзвуковик»

О самолете Ту-98

С конца 1949-го в ОКБ А. Н. Туполева при участии ЦАГИ проводились исследования облика и основных параметров перспективных тяжелых самолетов, рассчитанных на достижение транс- и сверхзвуковых скоростей. Первоначально рассматривалась глубокая модификация дальнего бомбардировщика Ту-16, получившая обозначение самолет «97». Сохранялись компоновка фюзеляжа, состав оборудования, вооружения и экипаж. Отличия заключались в установке новых двигателей ВД-5 взлетной тягой по 13 000 кгс и в увеличенной до 45° стреловидности крыла.

Более поздний проект «103» предусматривал применение на Ту-16 четырех двигателей ВД-7 или АМ-13 взлетной тягой по 11 000 кгс. ТРД размещались попарно один над другим у бортов фюзеляжа. Первые оценки проекта «103», проведенные под руководством С. М. Егера, показали реальную возможность создания сверхзвукового дальнего бомбардировщика.

С 1952-го в ОКБ А. Н. Туполева началось проектирование сразу трех типов сверхзвуковых самолетов, от фронтового до межконтинентального стратегического. Работы по первому направлению проводились в соответствии с постановлением Совмина СССР от 29 декабря 1953-го. ОКБ-156 предписывалось проработать вопрос о создании машины со скоростью не менее 1 200 км/ч. Однако изыскания по этой теме затянулись почти до середины 1954-го.

Рассматривались несколько вариантов аэродинамических компоновок с различными крыльями. Несмотря на то, что бригада проектов Б. М. Кондорского считала наиболее предпочтительным треугольное крыло, для сверхзвуковых первенцев выбрали под давлением ЦАГИ стреловидное крыло с углом стреловидности по линии фокусов 55°…57°, наиболее полно отработанное в аэродинамических трубах.

Следует отметить, что в ЦАГИ тоже спорили, какое крыло, треугольное или стреловидное более выгодно для сверхзвуковых машин. Стреловидное крыло большого удлинения отстаивала группа В. В. Струминского, а треугольное — группа П. П. Красильщикова и Р. И. Штейнберга. Тогда доводы, учитывающие меньший объем экспериментальных исследований, а главное — авторитет В. В. Струминского оказались сильнее.

Для конструкторов стреловидное крыло оказалось «крепким орешком», ведь в нем требовалось совместить необходимые запас прочности и жесткость, исключив при этом возможность возникновения флаттера. В последующем, задним числом, этот выбор оправдывали катастрофами американского сверхзвукового бомбардировщика В-58 с треугольным крылом, скромно «забывая» о многих разбившихся серийных Ту-22.

В ходе проектирования крыла прочнисты ОКБ и ЦАГИ проводили многочисленные экспериментальные исследования. Построенные модели и натурные образцы элементов крыла еще до выпуска рабочих чертежей свели до минимума всевозможные доработки и «неожиданности» на первой опытной машине.

При выполнении аэродинамических расчетов выяснилось, в частности, что километровые расходы топлива имеют два минимума на дозвуковых и сверхзвуковых скоростях, мало зависят от площади крыла и определяются, главным образом, тяговооруженностью машины. Для самолетов с крыльями стреловидностью 55°, выбор угла атаки при отрыве требовалось производить в зависимости от энерговооруженности, а не из условий получения максимального коэффициента подъемной силы из-за малого значения аэродинамического качества на взлете. Оптимальное же соотношение удлинения и относительной толщины крыла с ростом числа М определялось, в большей степени, вторым параметром, чем первым.

По итогам научно-исследовательских и опытно-конструкторских работ был сделан вывод о возможности создания тяжелого сверхзвукового бомбардировщика. Разработка будущего Ту-98 началась в соответствии с постановлением Совмина СССР от 12 апреля 1954-го. ОКБ А. Н. Туполева поручалось создать трехместный фронтовой бомбардировщике максимальной скоростью 1 300…1 400 км/ч на высотах 10 000…11 000 м (1 150…1 200 км/ч на высотах 6 000…7 000 м при работе двигателей на максимальном бесфорсажном режиме). Практическая дальность полета с нормальной бомбовой нагрузкой 3 000 кг (максимальная — 5 000 кг) задавалась не менее 2 300 км, а с дополнительным топливным баком — 2 550…2 700 км. Практический потолок над целью — 13 000…13 500 м. Первый экземпляр машины требовалось предъявить на заводские испытания в июле, а на государственные — в декабре 1955-го.

Самолет рассчитывался под два ТРДФ АЛ-7Ф с форсажной тягой 9 500 кгс (максимальная — 6 500 кгс), но предусматривались альтернативные типы силовых установок на базе двух ВК-9 с расчетной тягой по 12 000 кгс или двух спарок АМ-11 (АМ-15), по 11 400 кгс. ОКБ A. M. Люльки должно было поставить в феврале 1955-го два двигателя АЛ-7Ф с 50-часовым ресурсом на первый опытный самолет. Руководителем работ по машине «98» А. Н. Туполев назначил Д. С. Маркова, за опытное производство по ОКБ отвечал инженер А. И. Залесский.

В марте 1955-го ОКБ предъявило заказчику эскизный проект и макет самолета. В июле машину выкатили из сборочного цеха, но лишь 7 сентября 1956-го, после получения двигателей АЛ-7Ф, летчик-испытатель В. Ф. Ковалев и штурман К. И. Малхасян выполнили первый полет. Ведущим инженером назначили Грибакина.

Ту-98

Ту-98 представлял собой классический моноплан со среднерасположенным крылом и с боковыми воздухозаборниками. Выбранная схема с аэродинамически чистым крылом обеспечила высокое по тем временам аэродинамическое качество на сверхзвуковых скоростях. Этому способствовал и отказ от расположения основных стоек шасси в крыле. Отказались и от башенных пушечных установок, оставив лишь кормовую.

ТРД с форсажными камерами расположили в хвостовой части фюзеляжа с подводом воздуха по длинным воздухопроводам. Перед входом в воздухозаборники, отделенные от фюзеляжа щелью для слива погранслоя, появились фиксированные надстройки в виде полуконусов, похожие на центральные тела и предназначавшиеся, по замыслам разработчиков, для снижения потерь полного давления набегающего потока.

Использование правила площадей на участке сочленения фюзеляжа с крылом способствовало снижению лобового сопротивления на трансзвуковых скоростях.

Фюзеляж полумонококовой конструкции. В его носовом гермоотсеке располагались кабины штурмана-навигатора, летчика и штурмана-оператора. Все рабочие места экипажа оборудовались катапультируемыми креслами. За герметичной кабиной размещался отсек штатного фотооборудования (аэрофотоаппарат типа АФА-33/75) для попутной фоторазведки и фиксирования результатов бомбометания.

В фюзеляже находились четыре основных и балансирочный топливные баки, а также отсеки бомбардировочного вооружения. Двигатели устанавливались под положительным углом к строительной горизонтали самолета.

Двухлонжеронное крыло кессонной конструкции стреловидностью по линии фокусов 55° состояло из центроплана и отъемных частей. Крыло относительной толщиной около 7% устанавливалось под углом 2°. В его центроплане размещались два топливных бака.

К важным конструктивно-технологическим особенностям самолета «98» можно отнести использование в центроплане крыла прессованных панелей со стрингерами из алюминиевого сплава. Панели прессовали в виде трубы, с последующим разворачиванием ее. Одним из достоинств такой технологии было значительное снижение трудоемкости изготовления планера, так как исключался большой объем клепальных работ. Чтобы при разворачивании трубы в панель «не разорвать» стрингера, их расположили на внешней стороне.

Горизонтальное оперение было с неуправляемым стабилизатором и рулем высоты.

Впервые в практике ОКБ А. Н. Туполев согласился на внедрение необратимых бустеров во всех каналах управления. Хотя авиапромышленности было известно его «великое» изречение: «Лучший бустер это тот, который стоит на земле», однако переход на сверхзвук настоятельно потребовал их внедрения в систему управления.

Шасси, включавшее носовую двухколесную и основные опоры с четырехколесными тележками, убиралось в фюзеляжные отсеки.

Впервые в практике ОКБ на «98-м» использовали кормовую дистанционную установку ДК-18 с двумя пушками АМ-23, разработанную под руководством А. В. Надашкевича, заместителя Туполева по вооружению, и главного конструктора И. И. Торопова. ДК-18, размещенная в основании киля, имела боекомплект из 300 патронов. Наведение оружия осуществлялось с помощью радиолокационного прицела ПРС-1 «Аргон», антенный блок которого размещался на вершине киля.

В передней части фюзеляжа, справа по борту монтировалась неподвижная пушка АМ-23 с боекомплектом 50 патронов. Огонь из носовой пушки вел летчик.

На внутренних и внешних бомбодержателях подвешивались бомбы ФАБ-100, ФАБ-250 и ФАБ-500 в различных сочетаниях. Предусматривалось размещение в бомбоотсеке и на внешних подвесках до 300 НАР АРС-85, или до 61 ТРС-132, или до 18 ТРС-212. НАР предполагалось размещать в специальных установках, аналогичных примененным на опытном штурмовике-пикирующем бомбардировщике «91».

При использовании самолета на морских ТВД предусматривалось торпедное вооружение, включавшее РАТ-52, МАН, МАВ и ТАН-53, а также мины АМД-500 и АМД-1000. Прицеливание при бомбометании осуществлялось с помощью оптического прицела ОПБ-16, синхронно связанного с РЛС «Инициатива».

Летные испытания Ту-98 проходили очень тяжело. Причин было несколько: прежде всего — трудности с эксплуатацией и доводками новой необратимой гидравлической системы управления и с системой управления передней стойкой шасси. Часто выходили из строя двигатели. До конца 1957-го удалось выполнить 30 полетов с общим налетом 25 часов 12 минут. В одном из полетов на «98-м» достигли скорости 1 238 км/ч на высоте 12 000 м, что соответствовало числу М=1,15.

Недовольство руководства затянувшимся этапом заводских испытаний отразилось в постановлении Совмина от 25 января 1957-го и последовавшем приказе МАПа, где, в частности, говорилось: «… Туполев затянул постройку и доводку Ту-98 и не обеспечил предъявления на госиспытания по ПСМ… Туполеву принять меры к ускорению работ по доводке самолета с тем, чтобы не позднее мая 1957 года предъявить самолет на госиспытания.

Министерству обороны совместно с МАП рассмотреть результаты заводских испытаний Ту-98 и в июне 1957 года представить предложения о серийном производстве самолета.»

Но никакие грозные постановления не могли изменить сути: опытная машина требовала большого объема доводок и о развертывании серийного производства, а тем более о принятии ее на вооружение речи идти не могло. Испытательные полеты на «98-м» продолжались до 1959 года. Несмотря на большие усилия ОКБ, героизм летчиков-испытателей, довести самолет до уровня передачи его на госиспытания не удалось.

Со временем заказчик начал постепенно терять интерес к машине.

«98-й» перешел из разряда перспективных боевых ударных самолетов в разряд экспериментальных. На нем представлялась хорошая возможность детального исследования устойчивости и управляемости, вибрационных нагрузок и прочности конструкции тяжелого самолета при полетах на трансзвуковых и небольших сверхзвуковых скоростях.

Насколько сложно штурмовался звуковой барьер первым туполевским «сверхзвуковиком» можно судить по тексту представления на звание Героя Советского Союза летчика В. Ф. Ковалева, который не раз попадал в острые ситуации в ходе испытаний «98-го». В представлении отмечалось: «… впервые в стране успешно провел испытания опытного сверхзвукового бомбардировщика Ту-98, в процессе которых многократно спасал материальную часть.»

«98A»

В конце 1957-го А. Н. Туполев предложил заказчику облегченный вариант «98А» (Ту-24). С самолета предлагалось снять пушечное вооружение, а экипаж сократить до двух человек (летчик и штурман). Двигатели заменялись на более мощные АЛ-7Ф-1, предусматривалась подвеска ракет типа П-15А или П-15М как в бомбоотсеке, так и на подкрыльевых пилонах. Пуск ракет должен был осуществляться на высотах до 14 000 м при скорости 1 400…1 500 км/ч. При этом дистанция пуска составляла 60…70 км, а в случае пуска на высоте 100…200 м со скоростью 950…1 000 км/ч — 50 км.

В варианте бомбардировщика, при взлетном весе 28 000…30 000 кг, «98А» должен был иметь максимальную скорость 1 800…2 000 км/ч и дальность на дозвуковой скорости с дополнительными топливными баками и бомбовой нагрузкой 2 000 кг — до 2 400 км. Потолок, в зависимости от режима работы двигателей, ожидался в пределах 13 000…17 000 м.

В более позднем варианте проекта Ту-24 изменили компоновку шасси, разместив основные стойки в крыльевых обтекателях. При этом увеличивалась колея и тем самым устранялся один из серьезных дефектов самолета «98». В уменьшенном бомбоотсеке (из-за снижения бомбовой нагрузки) размещалась в полуутопленном положении крылатая ракета класса «воздух-поверхность». Уменьшили диаметр фюзеляжа, перекомпоновали воздухозаборные устройства и изменили хвостовую часть. Эти и другие предложения позволяли улучшить летно-технические характеристики проекта. При взлетном весе 27 500 кг ожидалось достижение максимальной скорости 1 800…2 000 км/ч и практической дальности 2 000 км с бомбовой нагрузкой 1 500 кг.

Вслед за первыми предложениями по Ту-24 А. Н. Туполев форсирует обработку военно-политического руководства страны с целью «пробить» новую работу по модернизации «98-й» машины. В январе 1958-го Р. Я. Малиновский, К. А. Вершинин, П. В. Дементьев и А. Н. Туполев направили в ЦК КПСС письмо следующего содержания: «Докладываем соображения о необходимости принятия к производству фронтового бомбардировщика Ту-98А (облегченного)… Из общего числа целей могут быть надежно поражены ракетами всех видов класса «земля-земля» до 55% цепей, фронтовыми бомбардировщиками до 30%, истребителями-бомбардировщиками до 15%.

Фронтовые бомбардировщики и истребители-бомбардировщики найдут широкое применение и на морских ТВД. В настоящее время бомбардировочная авиация вооружена технически устаревшими и изношенными самолетами Ил-28, которые не отвечают современным условиям и требуют замены.

В качестве фронтового бомбардировщика, а также бомбардировщика морской авиации в данное время может быть принят разработанный конструкторским бюро под руководством т. Туполева на базе самолета Ту-98 самолет Ту-24 (Ту-98А) со следующими данными: взлетный вес 28…30 т, максимальная скорость 1 700…1 900 км/ч, практическая дальность полета с крейсерской скоростью 950…1 000 км/ч — 2 000 км (2 400 км в перегрузку), практический потолок с форсированием двигателей 16…17 км, вес бомб 2 000…3 000 кг. Самолет приспособлен для пуска самолетов-снарядов и применения атомных бомб…

Самолет обладает хорошей проходимостью по грунту.

Летно-технические данные самолета по скорости и высоте превосходят данные фронтовых бомбардировщиков, находящихся на вооружении ВВС США и Англии. Поступление на вооружение Ту-24 резко повысит боеспособность фронтовой и морской авиации…»

Наиболее заинтересованным лицом в этой истории был, разумеется, сам А. Н. Туполев, остальные вроде как по долгу службы. Вслед за письмом в ЦК КПСС П. В. Дементьев обращается к заместителю председателя Совмина Д. Ф. Устинову с прямо противоположными предложениями, которые должны были поставить крест на всех работах по «98-й» машине:

«Опытный экземпляр фронтового бомбардировщика Ту-98 имеет максимальную скорость 1 200…1 380 км/ч, дальность полета со скоростью 900 км/ч на высоте 14…15 км — 2 400 км, полетный вес — 38 т.

В целях улучшения летно-технических данных этого самолета Туполев предложил за счет облегчения конструкции и уменьшения веса бомб снизить полетный вес до 26…28 т, повысить максимальную скорость до 1 800…2 000 км/ч, потолок до 17…18 км и дальность до 3 500 км. Опытный экземпляр улучшенного самолета он предлагает закончить постройкой к концу 1959 года и, не ожидая результатов летных испытаний, запустить этот самолет в серийное производство по чертежам ОКБ.

Снижение полетного веса с 38 т до 26…28 т потребует практически нового самолета и загрузит большую часть ОКБ на длительное время.

В соответствии с Постановлением СМ СССР от 28 марта 1956 года Яковлевым построен легкий фронтовой бомбардировщик Як-129 (опытный экземпляр будущего серийного Як-28) с двумя двигателями Р-11-300 весом 13…14 т с максимальной скоростью 1 600…1 800 км/ч, практическим потолком 16…17 км и дальностью 2 400 км (в действительности не более 1 800 км) при скорости 900 км/ч. Самолет Як-129 проходит заводские испытания.

Кроме этого, постановлением Совмина от 15 августа 1956 года Яковлев обязан был построить легкий высотный сверхзвуковой бомбардировщик с полетным весом 20…22 т с максимальной скоростью 2 500 км/ч и практическим потолком 20…21 км. В проекте представленного плана опытного строительства нами предлагается построить этот самолет как носитель самолетов-снарядов с передачей его на государственные испытания в четвертом квартале 1959 года.

Учитывая построенный Яковлевым фронтовой бомбардировщик и имеющееся задание на новый бомбардировщик-носитель со скоростью 2 500 км/ч, считаю нецелесообразным проведение дальнейших работ с самолетом Ту-98. Государственный комитет считает более целесообразным сосредоточить все средства и силы ОКБ и завода №156 в 1958 году на выполнении более важных заданий, установленных Правительством, в первую очередь: на ускорение испытаний и доводки Ту-105 («105»); на ускорении строительства дальней крылатой ракеты «С».»

«98Б»

Помимо машины «98А» в ОКБ рассматривалось несколько вариантов самолета «98Б» с двигателями АЛ-7Ф-2, ВД-15 и АЛ-9 и с управляемым стабилизатором. Предполагалось использовать новое крыло с увеличенной площадью центроплана, в который должны были убираться основные стойки шасси. Радиолокационный прицел кормовой пушечной установки перемещался с вершины киля в его основание.

Прорабатывался вариант безаэродромного старта со специальных легких мобильных ферм. С помощью мощного твердотопливного ускорителя Р-80 тягой 800 т самолет должен был разгоняться до скорости 355 км/ч. Рассматривался также однодвигательный вариант с ТРДФ ВД-9 или ВД-19 и проект высотного «98В».

Завершал ряд Ту-98 проект самолета «122» с двигателями АЛ-11. Ожидалось, что он будет иметь максимальную скорость 2 000…2 200 км/ч, практическую дальность 2 400…3 000 км с бомбовой нагрузкой 2 000…3 000 кг и практический потолок 20 000 м.

Проектирование и испытания «98-го» позволили накопить бесценный опыт, использованный при разработке самолетов Ту-128 и Ту-22. В основном это касалось выбора аэродинамических схем, технических решений по различным агрегатам, а также решения проблем, связанных с работой силовых установок и систем управления на сверхзвуковых скоростях.

Проработка различных вариантов самолета на базе Ту-98 позволила перейти от бомбардировщика к барражирующему перехватчику Ту-128. В июне 1957-го командующий авиацией ПВО маршал Е. Я. Савицкий предложил А. Н. Туполеву создать перехватчик, оснащенный тяжелыми ракетами класса «воздух-воздух» и мощной бортовой РЛС. После уточнения ряда вопросов, А. Н. Туполев поручил С. М. Егеру проработать эту тему более детально, взяв за основу Ту-98.

В течение почти года в ОКБ рассматривались различные варианты переделки сверхзвукового бомбардировщика в перехватчик. Первоначально за базовый проект взяли Ту-24 («98А»). В носовой части вместо штурманской кабины установили РЛС К-24 с дальностью обнаружения цели 50 км. В итоге этой работы получился совсем новый самолет Ту-128.

«98ЛЛ»

После прекращения работ по опытному самолету «98», в июле 1958-го его решили списать и передать в металлолом, но в связи с начавшейся разработкой Ту-128 предложили на его базе создать летающую лабораторию для отработки вооружения.

Переделкой самолета «98» под летающую лабораторию, получившую обозначение «98ЛЛ», (в официальных документах встречается обозначение Ту-98А) занимался Воронежский филиал ОКБ на заводе №64 под руководством А. И. Путилова. При переоборудовании с опытного самолета «98» демонтировали носовую штурманскую кабину, «Инициативу» и «Аргон», все пушечное и бомбардировочное вооружение. В носовой части установили сначала макет, а затем и сам РЛП. Под крыльями появились два пилона с пусковыми установками для ракет К-80. Испытания, в ходе которых отрабатывалось вооружение, проходили с 1959-го по 1960-й годы. Ведущим летчиком-испытателем был М. В. Козлов.

Последний полет самолет совершил 21 ноября 1960-го. В тот день после взлета (самолет пилотировал М. В. Козлов) не убрались основные стойки шасси, а при посадке, из-за поломки консольного болта крепления сережек средней части складывающегося подкоса, сложилась левая стойка шасси. Хотя машину, получившую повреждения, можно было сравнительно быстро восстановить, делать этого не стали, продолжив дальнейшие испытания на летающей лаборатории, созданной на базе Ту-104.

Впервые информация о новом советском сверхзвуковом фронтовом бомбардировщике просочилась на Запад в 1956-м, видимо, в ходе визита в СССР генерала Туайнинга, хотя «98-го» ему не представляли. В 1957-м самолет летал над Тушинским аэродромом в сопровождении опытных истребителей Е-4 и Е-5 во время подготовки к традиционному воздушному параду, который в том году не состоялся. Самолет по классификации NATO получил обозначение Backfin. Вскоре западные аналитические службы приписывают новый советский самолет конструкторскому бюро А. С. Яковлева и на страницах некоторых авиационных изданий появляется обозначение Як-42.

В мае 1959-го в западногерманском журнале Fliger вышла статья под заголовком «Яковлев Як-42 Backfin» со схемой самолета, сильно напоминавшей проект «98Б». Лишь в конце 1960-х машина идентифицируется как Ту-98.

Основные характеристики Ту-98

Размах крыла

м

17,274

Длина самолета

м

32,055

Площадь крыла

м²

87,5

Высота на стоянке

м

8,063

Максимальная взлетная масса

кг

39 000

Нормальная взлетная масса

кг

35 850

Масса топлива с дополнительным топливным баком

кг

10 350

Максимальная скорость на высоте 11 000 м

км/ч

1 365

Практический потолок

м

12 750

Практическая дальность полета

км

2 440

Длина разбега при взлетном весе 39 000 кг на форсаже

м

1 160

Длина разбега при взлетном весе 39 000 кг на максимале

м

1 820

Длина пробега с тормозным парашютом

м

865

Компоновка Ту-98

Схема Ту-98




Список статей