Смотри главную страницу сайта http://vfk1.narod.ru/


Титульная страница журнала

Самолеты М-4/3М
и их двигатели



Кудрявцев В.Ф.

Этот материал был опубликован в журнале "Авиация и космонавтика" № 5/1993 г. под названием "Первенец стратегической" в соавторстве с Гордоном Е. и фотографиями Скрынникова С. Здесь он приводится с незначительными изменениями и иллюстрациями из архива автора.



К концу 40-х годов с появлением ядерного оружия возникла необходимость в средствах его доставки. Нужны были бомбардировщики с характеристиками, превышающими серийно выпускаемые в 1,5 - 2 раза. Так сформировалась концепция стратегического бомбардировщика. США первыми приступили к разработке самолетов такого типа. В 1946 г. фирмы Конвэр и Боинг начали проектировать стратегические бомбардировщики В-60 и В-52, отличавшиеся большим потолком, скоростью и дальностью полета. Практически одновременно, в апреле 1952 г., они совершили первый полет.

С существенным опозданием аналогичные работы развернулись и в СССР. В.Мясищев, будучи профессором в МАИ, подал в правительство научно обоснованное предложение о создании стратегического самолета с дальностью полета 11000 – 12000 км. И.Сталин принял решение поручить В.Мясищеву разработку самолета, но ограничил очень жесткими сроками. 24 марта 1951 г. Постановлением Совета Министров СССР строительство стратегического бомбардировщика возлагается на ОКБ-23 МАП, вновь воссоздаваемое после закрытия. Главным конструктором назначается В.Мясищев. В июне Главком ВВС утвердил тактико-технические требования, которые определяли следующие основные характеристики самолета “М”:  максимальная дальность полета с бомбовой нагрузкой в 5 тонн должна составлять не менее 11000 – 12000 км, а скорость на высоте 9000 м – 900 км/час.

Время, отведенное на проектирование и строительство самолета по проекту “25” (под этим шифром шла разработка бомбардировщика), потребовало от ОКБ-23 широкой кооперации с научно-исследовательскими институтами, конструкторскими бюро, заводами МАП и других отраслей.

Первые наброски общего вида делал Л.Селяков. ему приходилось быть и конструктором, и аэродинамиком, и прочнистом. А так как вместе с машиной создавался и новый коллектив, В.Мясищев в это время занимался комплектованием бригад, отделов и подразделений. В короткий срок был подготовлен и утвержден эскизный проект. Параллельно с ним прорабатывалась технология производства, ведь до этого самолеты таких габаритов и веса в стране не создавались. Машина требовала новые номенклатуру и типоразмеры профилей и листовых материалов.

В связи с тем, что бомбардировщик должен обладать высоким аэродинамическим качеством при большой скорости и небольшом собственном весе, наряду с теоретической разработкой формы крыла были проведены исследования его характеристик. За первые полгода в аэродинамической трубе ЦАГИ продули большое число моделей. В результате удалось создать относительно легкое с гибкими концевыми частями крыло кессонной конструкции, хорошо противостоящее влиянию флаттера. В его корневой части разместили двигатели, каждый из которых имел свой воздухозаборник, исключавший взаимное влияние при работе на различных режимах, включая остановку и запуск. Для отвода горячей газовой струи из сопел от фюзеляжа и хвостового оперения их развернули в горизонтальной и вертикальной плоскостях на 4 градуса.

Силовая установка бомбардировщика состояла из четырех самых мощных в то время ТРД АМ-3А конструкции Микулина с тягой по 8700 кГс. Она была спроектирована с учетом обеспечения максимальной надежности в работе. Следует отметить, что по проекту “26” она должна была состоять из двух двигателей ВД-5 (расчетная взлетная тяга 13000 кГс). Но ОКБ В. Добрынина не смогло в столь короткие сроки подготовить опытные образцы.

Особый интерес вызывает принятый вариант шасси бомбардировщика “М”. Была организована специальная группа, которая проработала динамику движе­ния тяжелого самолета по ВПП. Рас­сматривались различные схемы: стан­дартная трехопорная, многоопорная и велосипедная. Остановились на послед­ней конструктивной схеме с передней “вздыбливающейся” тележкой и боко­выми стойками на концах крыла. Она обеспечивала устойчивость самолета при движении по ВПП и взлет с выдер­живанием заданной длины разбега. Сво­бодно ориентирующаяся головная пара колес передней четырехколесной тележ­ки управлялась в небольшом диапазоне углов ( + 150 ). Поворотом пары изменя­лось направление движения тележки, а за ней - и всего самолета. На режиме “вздыбливания” управление парой авто­матически отключалось. В конце разбе­га нос машины приподнимался, и угол атаки увеличивался. Взлет происходил практически без вмешательства летчика. Данная схема отрабатывалась на лета­ющей лаборатории Ту-4, у которой трехопорное шасси заменили велосипедным. Была построена и модель в виде отдельной электроуправляемой тележки. Созданные образцы прошли весь ко­мплекс испытаний, подтвердив отлич­ные качества нового шасси, его устой­чивость и хорошую управляемость при движении по ВПП.

Максимальная бомбовая нагрузка составила 24 т, а наибольший калибр бомб - 9000 кг. Прицельное бомбометание обеспечивал радиолокационный прицел РПБ-4. Бомбардировщик имел мощное оборонительное вооружение - шесть автоматических 23-мм пушек, разме­щенных попарно в трех поворотных установках на фюзеляже сверху, снизу и в хвосте. В двух гермокабинах разме­щался экипаж из восьми человек. Катапультируемые сиденья выбрасывались через люки вниз.

Первый опытный М-4 на воздушном параде над Красной площадью 1 мая 1954 г.

К декабрю 1952 г. опытный экземпляр был построен. 20 января 1953 г. экипаж во главе с летчиком-испытателем Ф. Опадчим совершил первый полет. С этого дня начались заводские испытания, которые закончились лишь 15 апреля 1954 г. Затяжка объяснялась их сложностью и объемностью. Максимальный полетный вес воздушного корабля составил 181,5 т, скорость на высоте 6700 м достигала 947 км/ч, практический потолок при взлетном весе 138 т - 12 500 м. Конструкторы сумели разместить на самолете огромное по тем временам количество топлива - 132 390 л, но реальную максимальную заправку ограничили до 123 600 л.

К декабрю 1952 г. опытный экземпляр был построен. 20 января 1953 г. экипаж во главе с летчиком-испытателем Ф. Опадчим совершил первый полет. С этого дня начались заводские испытания, которые закончились лишь 15 апреля 1954 г. Затяжка объяснялась их сложностью и объемностью. Максимальный полетный вес воздушного корабля составил 181,5 т, скорость на высоте 6700 м достигала 947 км/ч, практический потолок при взлетном весе 138 т - 12 500 м. Конструкторы сумели разместить на самолете огромное по тем временам количество топлива - 132 390 л, но реальную максимальную заправку ограничили до 123 600 л.

Опытный бомбардировщик М-4 (заводской №4300003)

В 1954 г. к испытаниям подключили второй опытный экземпляр (“ДМ”) с укороченной на 1 метр носовой частью фюзеляжа, увеличенной площадью крыла и другими доработками. Параллельно началась подготовка к серийному производству. К этому времени бомбардировщик получил официальное название “М-4”.

Испытания, однако, шли не совсем гладко. Если по большинству данных самолет соответствовал техническому заданию, то по главному параметру - максимальной дальности с 5 т бомб на борту - не удовлетворял. И все-таки после ряда доработок М-4 был принят на вооружение. Однако ВВС требовали улучшить его характеристики, и прежде всего дальность полета. С этой целью в 1955-1957 гг. на самолет установили более мощные и экономичные двигатели РД-3М комплектовки “А”, а затем РД-3М-500А. Созданные в ОКБ под руководством П. Зубца, они представляли собой модификацию двигателя АМ-3А. Тяга на максимальном режиме была увеличена до 9500 кГс. Кроме того, на РД-3М-500А ввели “чрезвычайный режим”, используемый при отказе одного из двигателей. Тяга при этом возрастала до 10500 кГс. С новой силовой установкой максимальная скорость самолета составляла 930 км/ч на высоте 7500 м, а дальность - 8100 км при продолжительности полета свыше 11 часов.

Опытный самолет с системой дозаправки в полете М-4А

Поиски возможностей увеличения дальности на этом не ограничились: на опытном самолете М-4А установили систему дозаправки, разработанную в ОКБ С. Алексеева. В носовой части фюзеляжа над кабиной штурмана появилась “штанга” приема топлива. В свою очередь на заправщике М-4-2 в бомбовом отсеке разместили дополнительный бак, оборудование для перекачки и лебедку для выпуска “конуса”.

Параллельно с созданием стратегического бомбардировщика М-4 ОКБ-23 разрабатывало его высотный вариант - 2М (проект “28”). На нем предполагалось установить четыре турбореактивных двигателя ВД-5 на разнесенных пилонах под крылом. Однако проектирование “высотника” было прекращено, так как те же расчетные характеристики удалось получить на бомбардировщике 3М (первоначальное название М-6, проект “36”). От М-4 он имел меньшие отличия, чем 2М, что и определило его запуск в серийное производство.

27 марта 1956 г. экипаж во главе с летчиком-испытателем М. Галлаем совершил на новой машине первый полет. По сути, 3М - модификация М-4 с увеличенной дальностью полета. Двигатели АМ-3А были заменены на ВД-7, которые при тяге в 11 000 кГс, что на 26% больше, чем у предшественника, имели и меньший на 25% удельный расход топлива, да и по весу были легче. Аэродинамическое качество самолета возросло за счет установки нового крыла и горизонтального оперения с улучшенными характеристиками. Объем топлива также был увеличен, в том числе за счет подвесных баков: два дополнительных бака подвешивались в бомбоотсеке (при бомбовой нагрузке меньше максимальной) и еще два (сбрасываемых) под крылом между двигателями.

Бомбардировщик 3М

Конструкцию планера значительно облегчили, но максимальный вес самолета все равно поднялся до 193 т, а с подвес­ными баками - до 202 т. Переднюю часть фюзеляжа перекомпоновали, в результате появилась возможность антенну станции РБП-4 перенести из-под фюзеляжа в удлиненную на 1 м носовую часть. Обновили навигационное оборудование самолета, что позволило производить эффективное бомбометание с больших высот днем и ночью в различных метеоусловиях.

В результате всех изменений дальность полета 3М по сравнению с предшественником увеличилась на 40 %. С одной дозаправкой, подвесными баками и при одинаковой с М-4 бомбовой нагрузкой дальность полета превышала 15000 км, а продолжительность составляла более 20 часов. Это дало возможность использовать его в качестве межконтинентального стратегического бомбардировщика.

Стоит упомянуть еще об одном интересном качестве самолета 3М: он мог применяться и как дальний морской торпедоносец. Торпеды входили в штатный состав вооружения, но практичсски никогда не использовались. Первые испытания бомбардировщика в морском варианте проводились еще в 1956 г. на “дублере” опытного М-4.

Первый опытный 3М (заводской № 201) вначале имел двигатели АМ-3А. В процессе испытаний два правых двигателя заменены на ВД-7, а на момент госиспытаний в 1957 г. на самолете были уже все четыре ВД-7.

3М был принят на вооружение и запущен в серийное производство вместо бомбардировщика М-4. В 1959 г. экипажи Н. Горяйнова и Б. Степанова установили на нем 12 мировых рекордов высоты полета и грузоподъемности, в том числе подъема с 10 т на 15 317 м, а на 2 км был поднят груз 55 220 кг. В таблице мировых рекордов самолет зарегистрировали под обозначением “201М”.

В том же году экипаж летчика-испытателя А. Липко установил еще семь мировых достижений скорости полета пo замкнутому маршруту с различной загрузкой. С 25 т была достигнута скорость 1028 км/ч. Зарегистрированным в ФАИ под названием “103М” был бомбардировщик М-4, оснащенный двигателями ВД-7.

С поступлением на вооружение нового стратегического бомбардировщика 3М часть выпущенных М-4 переоборудовали под заправщики М-4-2. Со временем и оставшиеся машины переделали в летающие танкеры.

При эксплуатации 3М возникли серьезные проблемы, связанные с двигателями ВД-7: их межремонтный ресурс не удавалось довести до уровня двигателя РД-3М-500А - он оказался существенно ниже. Поэтому приходилось часто менять двигатели с целью выполнения на них регламентированного ремонта. Пока решались проблемы с ВД-7 на бомбардировщик установили двигатели РД-3М-500А, те же, что и на М-4 - самолет получил обозначение “3МС”. Характеристики относительно 3М ухудшились, но были все же лучше, чем у М-4. В частности, дальность полета без дозаправки в воздухе составляла 9400 км.

Турбореактивный двигатель АМ-3А Турбореактивный двигатель ВД-7

Проблемы с ВД-7 разрешились созданием модификации ВД-7Б. Но ценой этого явилось снижение тяги до уровня РД-3М-500А - 9500 кГс. Ресурс двигателя хотя и был увеличен, и увеличивался в дальнейшем вплоть до конца их выпуска в 1967 г., но так и остался меньше, чем у РД-3М-500А. При общем ухудшении характеристик самолета 3М с ТРД ВД-7Б, получившего обозначение 3МН, дальность его полета благодаря экономичности двигателей была на 15 % больше, чем у 3МС.

По внешнему виду самолеты 3МС и 3МН отличались друг от друга только капотами двигателей. Так, на капотах ВД-7 сверху имелись зарешеченные люки для выпуска в атмосферу горячего воздуха из компрессора (из-под лент перепуска). В полете также можно было различить эти самолеты: двигатели ВД-7 оставляли заметный дымный след.

Мотогондолы двигателей РД-3М-500А Мотогондолы двигателей ВД-7Б

3МС-2 сдвигателями РД-3М-500А Двигатели ВД-7Б самолетов 3МН-2 оставляли заметный дымный шлейф

В 1960 г. в строевых частях ВВС появился новый бомбардировщик 3МД с двигателями ВД-7Б. На этой модификации установили более совершенное оборудование, улучшили аэродинамику самолета. Внешне он отличался удлиненной, заостренной носовой частью фюзеляжа со штангой дозаправки на конце. При неизменном размахе несколько увеличили площадь крыла. Впервые этот самолет продемонстрировали в июле 1967 г. на выставке авиационной техники в Домодедово. Это была последняя работа В. Мясищева в ОКБ-2З по теме дальнего стратегического бомбардировщика. Осенью 1960 г. его перевели на должность начальника ЦAГИ, а ОКБ переключили на новую тематику.

Бомбардировщик 3МД на выставке в Домодедово в июле 1967 г.

В 60-е годы выпуск бомбардировщиков Мясищева стал сокращаться, а затем был прекращен. У руководства страны приоритеты сместились в сторону развития ракетной техники. Поэтому проходившая в 1963 г. летные испытания одна из модификаций - высотный бомбардировщик 3МЕ с двигателями ВД-7П (РД-7П) - осталась в опытном экземпляре. Взлетная тяга двигателей была увеличена до уровня исходного двигателя ВД-7. Она составляла 11300 кГс и в условиях высотного полета возрастала на 28 % по сравнению с ВД-7Б.

При сокращении численности стратегических бомбардировщиков 3М различных модификаций часть их переоборудовали в летающие танкеры для дозаправки топливом в воздухе оставшихся на вооружении ударных самолетов 3М, Ту-95 и др. Таким образом на смену заправщикам М-4-2 пришли летающие танкеры 3МС-2 и 3МН-2, отличавшиеся друг от друга в основном двигателями и связанными с ними коммуникациями.

Заправщик 3МС-2 в полете Заправщик 3МС-2 при дозаправке

К концу 70-х годов появилась необходимость в транспортировке с заводов на космодром Байконур агрегатов нового ракетно-космического комплекса. Габариты и вес их, а также расстояния, были столь велики, что ни один из видов транспорта задачу решить не мог. Так, диаметр центрального бака ракеты-носителя составлял 8 м, а длина - 40 м. В 1978 г. было принято предложение В. Мясищева, Генерального конструктора вновь созданного в 1967 г. ОКБ, о перевозке этих грузов на фюзеляже самолета 3М. После смерти Владимира Михайловича (14 октября 1978 г.) работа была продолжена под руководством В. Федотова.

К этому времени 3М уже сняли с производства. Для ускорения темпов разработки, постройки и испытаний самолета-носителя отобрали три заправщика и направили на ресурсные испытания в СибНИА. По их результатам выявили критические места и произвели их усиление или замену: изготовили новые панели крыла и фюзеляжа, обновили каркас. Хвостовую часть фюзеляжа удлинили на 7 м и перекомпоновали, спроектировали новое оперение - двухкилевое, усовершенствовали также ряд узлов и систем. Установили более мощные двигатели с тягой 11000 кГс – модификация ТРДФ ВД-7М со снятой форсажной камерой. ВД-7М с форсажной камерой устанавливались на самолеты типа Ту-22 и к этому времени также не выпускались.

Было разработано пять полетных конфигураций самолета-носителя с различными грузами, в каждой из которых менялись вес, динамические и летные характеристики. Из трех построенных самолетов, названных 3М-Т, один передали для статиспытаний в ЦАГИ. Из двух летных экземпляров один оборудовали штангой дозаправки топливом в воздухе.

Транспортный самолет 3М-Т №01402 с системой дозаправки топливом в воздухе В полете транспортный 3М-Т №01402 с системой дозаправки топливом в воздухе Самолет 3М-Т № 01502 (без системы дозаправки топливом в воздухе) транспортирует фюзеляж

В 1980 г. состоялся первый полет транспортного самолета 3М-Т, а 6 января 1982 г. тот же экипаж во главе с летчиком-испытателем А. Кучеренко совершил на нем полет с грузом на фюзеляже. В дальнейшем носитель переименовали в ВМ-Т “Атлант”. На обоих “Атлантах” совершено более 150 полетов по доставке на Байконур всех крупногабаритных элементов космических комплексов “Энергия” и “Буран”. ВМ-Т регулярно демонстрировался в полете с грузом на авиационных праздниках, а в августе 1992 г. выставлялся на “Мосаэрошоу-92”.

В 1993 г. исполнилось 40 лет со дня первого полета М-4 - первенца семейства бомбардировщиков-долгожителей, созданных в нашей стране. Некоторые из них все еще находятся в строевых частях ВВС, их ресурс продляется на ремонтных заводах. Остается восхищаться талантом конструкторов, сумевших в трудные послевоенные годы создать столь совершенную боевую технику.

Сравнительная таблица летно-технических характеристик
тяжелых бомбардировщиков

 

М-4
(серия)

Ту-95

Ту-95М

3МС

3МД

В-52А

Год выпуска

1953

1954

1956

1956

1957

1960

1954

Тип двигателя

АМ-3А

ТВ-12
(НК-12)

ВД-7

НК-12М

РД-3М-500А

ВД-7Б

J-57P-3

Тяга (мощность),
кГс (л.с.)

4 х 8700

4 х (12000)

4 х 11000

4 х 15000

4 х 9500

4 х 9500

8 х 4400

Длина самолета, м

47,665

46,17

51,7

46,17

51,7

51,8

49,1

Размах крыла,    м

50,526

50,04

53,14

50,04

53,14

53,14

56,39

Масса пустого,  кг

79 700

77 480

74 430

79 600

75 740

76 800

79 380

Масса взлетная, кг

184 000

172 000

202 000

182 000

192 000

192 000

158 700

Максимальная масса бомбовой нагрузки, кг


18 000


12 000


24 000


12 000


24 000


24 000


17 800

Скорость максимальная,
км/час
на высоте, м


930
7500


920
7000


940
8500


910
7000


925
8500


925
8500


980
11 000

Дальность полета с нагрузкой 5000 кг бомб, км :
-без дозаправки
-с дозаправкой




8100




13 460




12 000
15 400




14 960




9400
12 400




10 950
13 600




9600
с 11,3 т
бомб








Hosted by uCoz