Дальний сверхзвуковой бомбардировщик Ту-22М0

Разработчик: ОКБ Туполева
Страна: СССР
Первый полет: 1969 г.

Большой объем работ по проектам «106» и «125», проведенный ОКБ А. Н. Туполева, не дал необходимого результата. Хотя оба проекта конструктивно сильно отличались друг от друга: работы по «106» проводились под знаком модернизации Ту-22, а по «125» — создания сверхсовременного и сверхскоростного самолета, у причины отсутствия реальных результатов были общие корни. В обоих проектах делалась ставка на создание скоростного высотного однорежимного ударного самолета, тактическая ценность которого к середине 60-х годов вызывала большие сомнения, а практическая конструктивная реализация, во всяком случае по второму проекту, требовала освоения сложнейших и весьма дорогостоящих технологий. Потребовались совершенно другие подходы и взгляды на проблему создания перспективного дальнего ударного самолета.

Прежде всего отказались от концепции однорежимного сверхзвукового самолета. Изучив особенности боевого применения самолетов дальней авиации, состояние и перспективы развития систем бортового вооружения, радиоэлектронных комплексов навигации и управления самолетом и его системами, а также состояние и направления совершенствования техники ПВО, ОКБ совместно с ВВС принимают концепцию многорежимного самолета-носителя. Подобный самолет, за счет своих конструктивных особенностей, должен был быть приспособлен для выполнения сверхзвуковых высотных полетов, дальних полетов на дозвуковых скоростях и низковысотных полетов на трансзвуковых скоростях. При этом самолет должен был иметь лучшие чем его предшественники взлетно-посадочные характеристики. Наиболее полно достижению всей этой совокупности весьма противоречивых летно-тактических данных в одной конструкции отвечал самолет с изменяемой в полете стреловидностью крыла.

Теоретические работы и летные эксперименты показали следующие преимущества тяжелых ударных самолетов с подобным крылом: среднее за полет значение аэродинамического качества существенно возрастало в связи с ростом аэродинамического качества на дозвуковом режиме при умеренной стреловидности крыла, что увеличивало дальность полета; возможность взлета и посадки при положении крыла соответствующего минимальной стреловидности позволяло значительно улучшить взлетно-посадочные характеристики; при больших углах стреловидности самолет становился оптимизированным для полетов на больших сверхзвуковых скоростях; в положении максимальной стреловидности крыла уменьшалось время разгона и прохода через трансзвуковой участок, уменьшались перегрузки в вертикальной плоскости вблизи земли, что позволяло выполнять полеты на малых и сверхмалых высотах.

Однако за все надо платить. Большие тактические преимущества применения крыла с изменяемой в полете стреловидностью влекли за собой увеличение массы пустого самолета, за счет введения в конструкцию планера дополнительных элементов поворотного узла (шарниров, приводов, силовых нервюр и т.д.). Общее увеличение массы оценивалось в пределах 3,5-4%, в зависимости от класса самолета и совершенства применявшихся технологий. В плане создания такого крыла необходимо было разработать конструкции легких и прочных шарнирных соединений, легкие и мощные привода поворотных частей крыла, эффективные смазки для узлов шарнира, системы электронной автоматики поворота крыла и т.д. Определенные трудности при применении такого крыла возникали в плане обеспечения устойчивости и управляемости самолета при изменении стреловидности. Проблема была успешно решена совместно с ЦАГИ, благодаря использованию эффекта сохранения практически неизменным фокуса крыла изменяемой стреловидности за счет введения корневого наплыва и размещения оси поворота шарнира в определенном месте. Исследования, проведенные в ЦАГИ, подтвердили возможность создания универсальной компоновки, дававшей положительные результаты для самолетов различных типов.

Работы над проектом дальнего ракетоносца «145» начались в ОКБ в 1965 году. На начальном этапе ОКБ вело проектирование в инициативном порядке. Ведь на роль борца с американскими авианосными группировками еще в 1962 году был «выбран» Т-4 ОКБ П. О. Сухого. Правительственное постановление на разработку самолета появилось лишь в конце 1967 года, а пока по теме существовало только совместное Решение Министра авиационной промышленности П. В. Дементьева и Главкома ВВС П. С. Кутахова, получившее поддержку Д. Ф. Устинова, отвечавшего за ВПК. ОКБ вело все работы без государственных дотаций. Поскольку работы в ОКБ шли на «полулегальном» основании и видимо, из-за требований режимности, тема на всех уровнях декларировалась, как глубокая модернизация Ту-22К, и если в начале работ над проектом это более менее соответствовало действительности, то в ходе развития проекта общего у них осталось тактическое назначение, да бомбоотсек, способный вмещать до 12 т бомб. В результате проект самолета «145», получивший официальное обозначение Ту-22М (самолет «ЮМ», «AM», «45») в ходе своего развития превратился в совершенно новую машину, имевшую мало сходства с Ту-22.

Облик Ту-22М сложился не сразу, было несколько промежуточных переходных проектов, в которых использовалась часть наработок по семейству самолетов Ту-22. Осенью 1965 года в Отделе техпроектов ОКБ подготавливается техническое предложение по первому варианту самолета «145». За основу для этого раннего проекта взяли проект «106Б». От него позаимствовали общую компоновку фюзеляжа, схему размещения двигателей, размещение ударного вооружения и систему обороны. Согласно проекта, самолет выполнялся по схеме высокоплана с крылом изменяемой в полете стреловидности и с неподвижной средней частью крыла. Неподвижная средняя часть крыла имела угол стреловидности 65°. Поворотные части крыла могли занимать три фиксированных положения: 20°, 65° и 72°. Каждое из положений соответствовало оптимальной аэродинамической конфигурации самолета для определенного режима полета: 20° — для взлета, посадки и полета на максимальную дальность на дозвуковом режиме; 65° — для полета на дальность на сверхзвуке; 72° -для полета на околозвуковых скоростях на малых высотах.

Два двухконтурных двигателя с форсажными камерами устанавливались над задней частью фюзеляжа в общей большой мотогондоле с раздельными воздухозаборниками с вертикальным клином. Установка крыла изменяемой стреловидности значительно улучшила основные расчетные характеристики самолета «145» по сравнению с исходным «106Б» (ДТРД НК-6 имели удельные и абсолютные параметры, близкие к проектным характеристикам ДТРДФ НК-144). Взлетная масса «145» выросла на 7% и достигла 105 тонн, а масса пустого самолета возросла на 5 % и достигла 51,5 тонн. Взлетно-посадочные характеристики улучшились и позволяли эксплуатировать самолет «145» с грунтовых полос (для «106Б» только с бетонных полос). При этом длина разбега для взлетной массы 105 тонны составляла 1450 м (у «106Б» -1800-2000 м). Максимальные скорости полета на высоте 50-100 м составляли 1100 км/ч (для «106Б» такой режим полета был недоступен), при полете на высоте 14500 м — 2500-2700 км/ч (для «106Б» — 2200 км/ч). Крейсерская сверхзвуковая скорость равнялась 2200 км/ч (для «106Б» — 1800 км/ч). Практическая дальность полета на дозвуковой скорости равнялась 10000 км (для «106Б» — 6300-6500 км), на крейсерском сверхзвуковом режиме — 4000 км (для «106Б» — 3000-4000 км), при полете у земли — 3800 км.

Основным вариантом боевого применения самолета «145» являлся вариант ударного самолета, способного атаковать цели на средних и больших высотах во всем диапазоне достижимых скоростей. В условиях сильной ПВО самолет должен был действовать как маловысотный носитель ракет или бомбардировщик, преодолевая зону ПВО на высотах до 200 м со скоростью 1200 км/ч, что гарантировало ему высокую неуязвимость от основных средств ПВО того периода и возможность с большой точностью поражать малоразмерные неподвижные и подвижные цели бомбами или ракетами (самолет можно было использовать для борьбы с шахтными или мобильными ракетными установками). Обладая значительной дальностью полета на сверхзвуковой и дозвуковой крейсерской скоростях самолет мог использоваться в условиях локального размещения средств ПВО как высотный ракетоносец-носитель одной ракеты X-22 с различными типами ГСН (самолет «145К»), в том числе и с пассивными ГСН для уничтожения стационарных и мобильных РЛС, а также самолетов ДРЛО. Предусматривалась возможность создания на базе ударных вариантов самолета-разведчика «145Р», постановщика помех «145П» и самолета ПЛО. Этому способствовали широкий диапазон изменения реализуемых летных характеристик самолета, большая величина полезной нагрузки, большие размеры грузоотсека, а также бортовых источников электропитания. Размещение и состав экипажа оставался прежним по типу Ту-22.

К концу 1965 года этот предварительный проект ОКБ частично переработало, с целью устранения некоторых недостатков присущих самолетам семейства Ту-22. При сохранении общей компоновки, несколько изменили некоторые элементы конструкции. С целью уменьшения влияния фюзеляжа и крыла на работу силовой установки на больших скоростях, мотогондолу дополнительно подняли над фюзеляжем. С целью увеличения эффективности органов управления изменили форму киля и стабилизатора в плане, облагородили переднюю часть фюзеляжа с обтекателем РЛС и т.д. Учитывая опыт эксплуатации Ту-22, кабину штурмана перенесли за кабину за пилота, кабину оператора сместили назад и развернули его лицом по полету, систему аварийного покидания экипажем самолета перевели на катапультирование вверх. Решили делать самолет только в варианте ракетоносца, в результате отказались от бомбардировочного оптического (телевизионного) прицела и системы бомбардировочного вооружения. Этот вариант проекта также остался переходным. При разработке аэродинамической компоновки самолета «145» ОКБ работало совместно с ЦАГИ и принимало практически все его рекомендации. По настоящему крупное расхождение в позициях ОКБ и ЦАГИ наметилось по вопросу снятия двигателей с верхней части фюзеляжа и отказа от сравнительно простых и легких воздухозаборников. У ОКБ были свои веские доводы — перенос двигателей в хвостовую часть фюзеляжа повлечет за собой усложнение системы подвода воздуха к двигателям и к значительному увеличению массы пустого самолета и взлетной массы, которая и так увеличилась за счет нового крыла, появляются дополнительные трудности с размещением оборудования, вооружения и топлива.

Что касается неприятностей с организацией воздушного потока на входе в воздухозаборники двигателей, то в ОКБ считали, что принятые конструктивные мероприятия (подъем мотогондолы над фюзеляжем и обеспечение эффективного слива пограничного слоя) должны были разрешить все проблемы. По этому вопросу между ОКБ и ЦАГИ возникла острая дискуссия. ЦАГИ, памятуя о негативном опыте с Ту-22, считал нереальным обеспечение на больших сверхзвуковых скоростях нормальной работоспособности двигателей при их расположение над верхней поверхностью крыла и фюзеляжа. Проведенные в ЦАГИ исследования показали, что, начиная с М=1,135-1,45, для данной схемы размещения двигателей резко уменьшается коэффициент восстановления давления и возрастает неравномерность потока на входе в воздухозаборники, даже при сравнительно малых углах атаки. В ОКБ еще раз рассматривают аргументы ЦАГИ и принимают решение переделывать проект с учетом нового размещения двигателей. В результате к 1967 году появляется вариант самолета Ту-22М с размещением двигателей в хвостовой части фюзеляжа и с воздухозаборниками по бортам фюзеляжа.

Новое размещение двигателей потребовало внести существенные изменения в компоновку самолета. Самолет стал среднепланом, боковые прямоугольные воздухозаборники разместили на средней части крыла. Входные устройства воздухозаборников оснастили вертикальным клином и системой слива пограничного слоя, в средней части воздухозаборников установили створки подпитки и перепуска воздуха (первоначально планировалось установить полукруглые воздухозаборники с центральными телами в виде полуконусов по типу применявшихся на Ту-128, однако анализ их работы на таком крупном самолете как Ту-22М и оценка воздухозаборников американского истребителя F-4 «Фантом-2», склонили чашу весов в пользу применения плоских воздухозаборников, близких по конструкции, примененным на «Фантоме-2»). Установка двигателей в хвостовой части фюзеляжа потребовало значительной перекомпоновки агрегатов самолетных систем и оборудования внутри фюзеляжа, по-новому пришлось размещать топливные баки.

В проекте предполагалось значительное увеличение дальности и продолжительности полета, в результате решено было в состав экипажа ввести второго пилота и улучшить условия работы экипажа. В результате кабину значительно переделали, увеличив ее размеры и изменив размещение экипажа. Командира корабля и второго пилота разместили рядом в переднем отсеке, аналогичным образом во втором отсеке разместили штурмана-навигатора и штурмана-оператора. Подверглись корректировке параметры крыла и алгоритм изменения его стреловидности. Стреловидность средней неподвижной части крыла уменьшилась до 56°, угол изменения стреловидности поворотных частей крыла теперь менялся плавно в пределах от 20° до 60° с фиксацией на 20°, 30°, 50° и 60° или в любом другом промежуточном положении, как в ручном, так и в автоматическом режиме управления. Привод поворотных частей крыла осуществлялся от винтовых подъемников, приводимых в движение мощными гидроприводами. Особенности самолета с крылом изменяемой стреловидности заставили по-новому подойти к использованию и размещению органов управления самолетом: отказались от размещения элеронов на крыле, внедрили интерцепторы и дифференциально отклоняемый стабилизатор, для улучшения взлетно-посадочных характеристик на крыле установили предкрылки. Даже этот краткий и далеко не полный перечень конструктивных изменений, показывает, что речь шла не о модернизации, а создании принципиально нового самолета.

После двух лет работы ОКБ над проектом, тема наконец получает официальный статус. 28 ноября 1967 года выходит Постановление Совета Министров СССР № 1098-378 по Ту-22М, согласно которому перед ОКБ ставилась задача спроектировать модификацию Ту-22К — Ту-22КМ с крылом изменяемой стреловидности и двумя ДТРДФ НК-144 (НК-144-2). Постановлением самолет задавался как дальний ракетоносец-носитель одной ракеты типа X-22. Максимальная скорость оговаривалась 2300-2500 км/ч, дальность полета на дозвуковой скорости с одной ракетой — 7000 км/ч, длина разбега и пробега не должна была превышать 1600 м. Совместные государственные испытания Ту-22М намечалось начать во втором квартале 1969 года. ВВС еще в сентябре 1967 года, до выхода постановления, подготовили свои требования к модернизированной авиационно-ракетной системе К-22М. Особое внимание ВВС обращало на способность самолета-носителя Ту-22М выполнять полеты на малых высотах. Учитывая технические трудности создания современной эффективной ударной системы с высокими характеристиками самолета-носителя и, в частности, сложности с практическим освоением техники низковысотного полета, ВВС предлагало проводить разработку системы в два этапа.

По мнению ВВС ОКБ должно было обеспечить по самолету дальность полета на дозвуке 8000 км, на сверхзвуке — 3000 км, при полетах на высотах 300-500 м на дозвуке — 3500 км в простых метеоусловиях (на первом этапе в неавтоматическом режиме управления, на втором этапе — в автоматическом); максимальная скорость оговаривалась 2000 км/ч, с кратковременным выходом на 2300 км/ч, для крейсерского сверхзвукового полета — 1600-1800 км/ч, для крейсерского дозвукового полета — 850-900 км/ч и для полета на малых высотах — 900 км/ч; практический потолок на дозвуке — 14000 м и на сверхзвуке — 16000 м. На первом этапе допускалось использование ДТРДФ НК-144-22 (изделие «ФМ») с максимальной статической тягой 20000 кгс и удельным расходом топлива на крейсерском дозвуковом режиме 0,85 кг/кгс час, на втором этапе силовая установка переводилась на НК-144-2 («ФМА») с максимальной статической тягой 22500 кгс. По первому этапу пилотажно-навигационное и прицельное оборудование соответствовало Ту-22, на втором этапе намечалось перейти на современное оборудование с элементами комплексирования (АБСУ и т.д.).

ВВС настаивали на расширении ударных возможностей самолета-носителя: кроме одной ракеты, предусматривалась нормальная бомбовая нагрузка до 3 тонн и максимальная — до 11,0 тонн. В рамках модернизации ставилась задача по созданию модификации ракеты Х-22 — Х-22М, с расширением ее возможностей по поражению целей за счет улучшения ее летных характеристик и разработки новых более точных и помехоустойчивых систем наведения различного типа. ВВС настаивали на усилении системы обороны за счет введения кормовой дистанционной стрелково-пушечной установки с радиолокационным и телевизионными прицелами. Последнее предложение военных было принято, ОКБ проработало два варианта самолета: с кормовой пушечной установкой и с хвостовым унифицированным отсеком с аппаратурой РЭП. В дальнейшем в ходе проектирования и проведения совместных испытаний заказчик выставлял все новые и новые требования по расширению ударных возможностей комплекса, что приводило к постоянным работам по модернизации конструкции самолета. В результате к моменту завершения испытаний самолет значительно отличался от того, что закладывалось в его конструкцию на начальном этапе проектирования. Количество ракет увеличилось до трех, а бомбовая нагрузка до 24 тонн, на самолете установили навигационный комплекс, автоматическую бортовую систему управления, новое приборное оборудование, радиолокационное и пилотажное оборудование, все это значительно расширило возможности Ту-22М, но привело к значительному увеличению времени на отработку новых агрегатов самолета и комплекса, а также на доведение основных летных характеристик самолета до требований, оговоренных в постановление 1967 года. Реально этот процесс охватил почти 10 лет и не ограничился планировавшимися двумя этапами.

Макетная комиссия по Ту-22М проводилась в ОКБ в октябре-ноябре 1967 года. По ее результатам и материалам эскизного проекта решили строить первую небольшую серию Ту-22М в варианте с двигателями, оборудованием и вооружением по программе первого этапа — самолет Ту-22М0 («45-00»). Как почти двадцать пять лет назад, когда шло освоение Ту-4, для ускорения процесса освоения самолета в серийном производстве, строительство первой партии Ту-22М, в том числе и первой машины, развернули на Казанском авиационном заводе им. Горбунова (КАЗ им. Горбунова, до середины 60-х завод № 22 МАП). Руководство работ по теме Ту-22М А. Н. Туполев традиционно возложил на Главного конструктора Д. С. Маркова, ведущим инженером по теме в ОКБ назначили И. А. Старкова, участвовавшего до этого в создании всех туполевских боевых машин начиная с Ту-2. Д. С. Марков руководил темой до своей смерти в 1992 году, в настоящее время темой руководит один из опытнейших работников ОКБ Б. Е. Леванович.

К середине 1969 года в Казани закончили постройку первого самолета Ту-22М0 с двигателями НК-144-22. В начале августа 1969 года опытный Ту-22М0 торжественно выкатили из сборочного цеха завода, церемония происходила в присутствии министра авиационной промышленности П. В. Дементьева и многих ведущих специалистов, принимавших участие в создании этого самолета. После трехнедельной отработки систем, проверок и гонок двигателей экипаж в составе командира корабля летчика-испытателя В. П. Борисова, помощника командира (правого пилота) летчика-испытателя Б. И. Веремея, штурмана навигатора Л. С. Сикачева и штурмана-оператора К. А. Щербакова подняли 30 августа в первый полет Ту-22М0. Начались испытания и доводки новой машины. Одновременно в Казани шло производство серийных самолетов Ту-22М0, в основном предназначавшихся для доводок и отработок систем нового самолета и нового комплекса. Всего до конца 1972 года построили 10 Ту-22М0, пять из которых поступили в Рязань в Центр боевой подготовки и применения Дальней авиации, где использовались для переучивания экипажей и наземного персонала на новую технику. Результаты летных испытаний Ту-22М0 показали, что самолет требует дальнейшей модернизации, как в части улучшения летных данных, так и в части совершенствования оборудования. С одной подфюзеляжной ракетой Х-22М, с опытными двигателями НК-144-22 (максимальная тяга — 20000 кгс, удельный расход топлива на дозвуке — 0.917 кг/кгс час), при взлетной массе 121 тонн, Ту-22М0 показал на испытаниях дозвуковую дальность полета 4140 км, максимальную скорость — 1530 км/ч и длину разбега — 2600 м.

Летно-тактические характеристики Ту-22М0 не могли удовлетворить ни ВВС, ни ОКБ, поэтому еще до начала летных испытаний самолета началась работа по дальнейшей его модернизации. В декабря 1969 года в рамках второго этапа доводки Ту-22М принимается решение по модернизации Ту-22М0 в Ту-22М1 («45-01»).

ЛТХ:

Модификация: Ту-22М0
Размах крыльев, м
-максимальный: 31,60
-минимальный: 22,75
Длина, м: 41,46
Высота, м: 11,08
Площадь крыла, м²
-максимальная: 183,58
-минимальная: 175,80
Масса, кг
-пустого:
-максимальная взлетная: 121000
Тип двигателя: 2 х ДТРДФ НК-144-22
Тяга, кгс: 2 х 20000
Максимальная скорость, км/ч: 1530
Практическая дальность, км: 4110
Практический потолок, м: 12000
Экипаж, чел: 4
Вооружение: две 23-мм пушки ГШ-23 (1 х 23-мм ГШ-23 на Ту-22М3).
Боевая нагрузка: 3000 кг (нормальная) и 11000 кг (максимальная); 1 УР типа Х-22М.

Список источников:
Владимир Ригмант. Под знаками «АНТ» и «ТУ».
ОАО «Туполев»: От АНТ-1 до Ту-334.
Крылья Родины. Николай Якубович. След «Бэкфайра».
Авиация и Космонавтика. К тридцатилетию первого полета самолета Ту-22М3.
Крылья Родины. Владимир Ригмант. На пути к Ту-22М.
Аэрохобби. Виктор Марковский. Бэкфайр. Прорыв из неизвестности.
ВВС России. История Ту-22.
Роман Астахов. Русская Сила. Дальний бомбардировщик и ракетоносец Ту-22М.