Літак 3М: історія створення та розвитку, технічні характеристики

Літак 3М – радянський стратегічний бомбардувальник, який ніс службу близько чотирьох десятків років. В історії цього літака було безліч різних подій. В кінцевому результаті він отримав неоднозначну репутацію. Хтось називає цей літак аварійної моделлю, а хтось вважає його великим досягненням. Так чи інакше, літак 3М, історія створення якого стала предметом нашої розмови, заслуговує на увагу як серйозний проект радянських авіаконструкторів.

Передумови для створення

В кінці 1940-х, коли з'явилася ядерна зброя, виникла необхідність у його транспортуванні і мобільного доставки в потрібне місце. Військовий комплекс потребував бомбардувальниках, які за характеристиками могли б перевищувати випускаються на той момент моделі в 15-2 рази. Так була сформована концепція стратегічного бомбардувальника. Америка приступила до розробки таких літаків раніше. У 1946 році відразу дві американські авіаційні компанії «Боїнг» і «Конвер» - зайнялися розробкою стратегічного бомбардувальника. Так, в 1952 році свій перший політ здійснили літаки В-52 і 60. Обидві моделі відрізнялися від попередників високим стелею, а також значною швидкістю і дальність польоту.

Початок розробок

В СРСР аналогічні розробки стартували з істотним запізненням. Почалося все з того, що конструктор Ст. Мясищев, працював професором в МАІ, запропонував уряду створення стратегічного бомбардувальника, здатного пролетіти до 12 тисяч кілометрів. В результаті, проконсультувавшись з експертами, В. Сталін вирішив під свою відповідальність доручити Мясищеву розроблення запропонованого їм літака, але встановив жорсткі терміни. Розробка мала бути завершена 24 травня 1951 року. Рада Міністерств СРСР доручив будівництво літака воссоздаваемому після закриття ОКБ-23 МАП. Головним конструктором став Мясищев. Незабаром Головкомом ВПС були затверджені тактико-технічні вимоги до машини. Максимальна дальність польоту повинна була скласти не менше 12 тисяч кілометрів з бомбовим навантаженням у 5 тонн. Літак повинен був летіти зі швидкістю 900 км/год на висоті 9 кілометрів.


Терміни, відведені на проектування і будівництво бомбардувальника за «проектом 25» (так його називали в процесі розробки), вимагали від конструкторського бюро кооперації з низкою інших організацій галузі: іншими конструкторськими бюро, науково-дослідними інститутами і заводами.

Перші напрацювання

Перші начерки літака робив Л. Селяков - йому випала роль конструктора, аеродинаміка і прочниста одночасно. Ст. Мясищев тим часів займався формуванням підрозділів, відділів і бригад. Колектив створювався паралельно з бомбардувальником. У короткий термін ескіз проекту був підготовлений і затверджений. Разом з цим розроблялася виробнича технологія, адже перш СРСР не випускав настільки великі і важкі літаки. Для машини потрібні були нові типорозміри профілів і матеріалів, а також номенклатура. Бомбардувальник повинен був володіти хорошими аеродинамічними показники, розвивати велику швидкість і бути максимально легким. Конструктори багато уваги приділяли формі крила. За перші півроку розробок в аеродинамічній трубі ЦАГІ перевірили безліч моделей, поки не була знайдена оптимальна. Створене крило було відносно легким, мало гнучкі кінцеві частини і виконувалося за кесонної конструкції. Воно добре протистояло впливу флаттера. У кореневій частині крила розміщувалися мотори, кожен з яких мав повітрозабірник. З його допомогою можна було виключити взаємне вплив двигунів при роботі в різних режимах. Сопла були розгорнуті в горизонтальній і вертикальній площинах на 4 градуси. Дана міра була необхідна для відводу гарячої газової струменя від фюзеляжу і хвостового оперення.

Оснащення

Силова установка бомбардувальника включала в себе чотири потужних турбореактивних двигуна конструкції Мікуліна. Їх тяга становила 8700 кГс. При проектуванні силової установки ставка була зроблена на максимальну надійність. До речі, згідно з попереднім проектом, літак повинен був обладнуватися трьома моторами з тягою в 13000 кГс. Однак ОКБ Добриніна не встигло в такі стислі терміни підготувати досвідчені екземпляри цих двигунів. Окремо варто відзначити вибраний конструкторами варіант шасі бомбардувальника. Для опрацювання динаміки руху настільки важкого літака на злітно-посадковій смузі була організована спеціальна експертна група. Спочатку розглядалися кілька схем шасі: стандартна з трьома опорами, многоопорная і велосипедна. В ході випробувань найкраще себе показав шасі, побудоване по велосипедній схемі з передньої «вздибливающейся» візком і бічними стійками, розташованими на кінцях крил. Літак стійко їхав по ЗПС і злітав з витримуванням необхідної довжини розбігу. Головна пара коліс, встановлена на передню візок, орієнтувалася в невеликому діапазоні кутів (+ 15 0 ). Коли пара поверталася, напрямок руху візка змінювалося, а слідом за ним змінювалася і напрям всього літака. У режимі «вздибливания» передня пара коліс ставала некерованою. На фінальній стадії розбігу ніс літака підводився, а кут атаки зростав. Участь у льотчика зльоті було мінімальним. Дану схему протестували на літаючої лабораторії "Ту-4", трехопорное шасі якої спеціально замінили велосипедним. Була також побудована модель окремої візки з електричним управлінням. Досвідчені зразки шасі пройшли повний комплекс випробувань і підтвердили свою придатність до використання на бомбардувальнику.
Бомбове навантаження літака склала 24 т, а найбільший калібр бомб – 9000 кг. Завдяки радиолокационному прицілу РПБ-4 забезпечувалося прицільне бомбометання. У бомбардувальника було задоволене потужне озброєння для оборони. До його складу увійшло шість автоматичних гармат калібром 23 мм. Вони розміщувалися попарно на трьох поворотних установках у верхній, нижній і хвостової частини фюзеляжу. Екіпаж, що складається з восьми осіб, розміщувався у двох гермокабінах. Сидіння катапультувалися через люки вниз.

Випробування

До грудня 1952 року був побудований дослідний екземпляр бомбардувальника. А 20 січня наступного року машину вперше підняли в повітря. Польотом керував льотчик-випробувач Ф. Опадчий. З того дня повним ходом почалися заводські випробування зразка. Вони тривали аж до 15 квітня 1954 року. Затримка була зумовлена об'ємністю і складністю випробувань. Максимальний польотний вага літака склав 1815 т. Його швидкість на висоті в 6700 метрів була дорівнює 947 кілометрам на годину. Практичний потолок (максимальна дальність польоту) при вазі в 138 т склав 12500 метрів. Конструкторам вдалося розмістити на борту величезний обсяг паливних баків. У них містилося 132390 літрів пального. Однак максимальна заправка була обмежена 123600 літрами. 1954-го до випробувань був підключений другий досвідчений екземпляр, який мав укорочену на 1 м носову частину, збільшену площу крила і ряд інших, менш значних доопрацювань. Інженери почали готуватися до серійного виробництва бомбардувальника. До цього часу в честь конструктора Мясищева машина отримала назву «Літак». «3М» - індекс, який був присвоєний моделі пізніше. А на перших порах її іменували М-4. Випробування йшли далеко не кращим чином. По більшості характеристик літак повністю відповідав завданням, але головна вимога – максимальна дальність польоту з 5 тоннами бомб на борту – він не міг задовольнити. Після ряду доробок бомбардувальник все-таки взяли на озброєння. Але питання про недостатню дальності польоту залишилося відкритим.

Доопрацювання

Щоб вирішити зазначену вище проблему, на бомбардувальник встановили більш потужні і при цьому економічні двигуни РД-3М, які розробив П. Зубець. Бомбардувальник з новою силовою установкою отримав індекс «3М». По суті, мотори представляли собою модифіковані версії двигуна АМ-3А. Тяга в максимальному режимі була збільшена до 9500 кГс. Більш того, установка РД-3М мала надзвичайний режим, який в разі відмови одного двигуна збільшує потужність решти до 10500кГс. З таким силовим обладнанням літак 3М зміг розвивати швидкість у 930 км/год і летіти без зупинки на відстані до 8100 км На цьому пошук можливостей щодо збільшення дальності польоту не закінчився. Другу дослідну версію оснастили системою дозаправки, розробленої в ОКБ Алексєєва. Над кабіною пілота з'явилася «штанга» для прийому палива. Ну а заправник оснастили додатковим баком, обладнанням для перекачування і лебідкою. Поки створювався літак 3М Мясищева, паралельно велися роботи по розробці його висотного варіанту, який отримав робочу назву 2М. На нього конструктори мали намір встановити відразу чотири турбореактивних двигуна ВД-5 - на пілонах, рознесених під крилом. Однак проектування «висотника» припинили, так як версія 3М змогла досягти його розрахункових характеристик.

Літак 3М: розвиток

Незважаючи на непогані показники, модель продовжувала розвиватися. 27 березня 1956 року відбувся перший політ на машині 3М. Літак отримав нові двигуни ВД-7 які мали тягу 11000 кГс. При цьому вони важили менше і менше витрачали палива. Спочатку літак обладнали двома новими двигунами, а до 1957 року – всіма чотирма. Завдяки установці крил нової конфігурації і поліпшення характеристик горизонтального оперення аеродинамічні якості літака помітно зросли. Крім того, був збільшений обсяг паливних баків. Досягти цього вдалося завдяки підвісних баків. Два з них підвішувалися у відсіку для бомб (якщо бомбове навантаження це дозволяла), а ще два – під крилами, між моторів. Літак 3М, характеристики якого ми сьогодні обговорюємо, отримав полегшену конструкцію. Однак його вага все одно піднявся до 193 тонн, а з підвісними баками і того більше – до 202 тонн. З часом передня частина фюзеляжу знайшла нову компоновку. З'явилася можливість переміщення антеною станції з-під фюзеляжу в носову частину, яка була подовжена на 1 метр. Завдяки новому навігаційному обладнанню літаків 3М міг вести ефективне бомбометання з великої висоти в будь-який час доби і при будь-яких умовах. У підсумку всі доробки призвели до того, що максимальна дальність польоту, у порівнянні з минулими версіями, зросла на 40 %. З однією дозаправкою, підвісними баками і максимальної бомбовим навантаженням цей показник перевищував 15000 км. Щоб підкорити таку відстань, літаку потрібно було близько 20 годин. Таким чином, з'явилася перспектива використовувати його як міжконтинентальний стратегічний бомбардувальник. Літак 3М був саме тією машиною, яку спочатку хотів створити Мясищев, взявши на себе велику відповідальність і заручившись підтримкою Сталіна. Ще одним цікавим якістю 3М є той факт, що він може бути використаний в якості далекого морського торпедоносця. Торпеди увійшли в штатний склад озброєння, проте вони використовувалися вкрай рідко. Перші випробування морського варіанту бомбардувальника проводилися ще на дослідному зразку М-4.

Заслуги літака 3М

Літак після останніх доробок був прийнятий на озброєння і запущений в серійне виробництво. В 1959 році льотчики Н. Горяйнов і Б. Степанов разом зі своїми екіпажами встановили на ньому 12 світових рекордів. Серед них був підйом з 10-тонним вантажем на висоту понад 15 кілометрів і підйом з 55-тонним вантажем на висоту 2 кілометри. У таблицях світових рекордів літак отримав назву 201М. У тому ж році льотчик-випробувач А. Липко зі своєю командою встановив сім рекордів швидкості польоту на замкнутому маршруті, з різним ступенем завантаження. З вантажем вагою 25 тонн він розвивав швидкість у 1028 км/ч. В офіційних документах літак 3М Мясищева знову назвали по іншому – 103М. Коли новий стратегічний бомбардувальник поступив на озброєння, частину випущених раніше версій М-4 які відрізнялися тільки слабкою силовою установкою, була переобладнана в заправники.

Проблеми в експлуатації і новий мотор

Незважаючи на високі показники, літак мав ряд проблем. Найважливішою з них було те, що міжремонтний ресурс двигунів ВД-7 був набагато нижче, ніж у двигунів РД-3М-500А. Тому, з метою проведення регламентних ремонтних робіт, мотори часто міняли. Поки вирішувалися проблеми з ВД-7 на літаки встановлювали ті самі РД-3М, з яких починалися успіхи моделі. З даною силовою установкою вона отримала назву 3МС. Звичайно, порівняно з 3М літак показував гірші результати, але був набагато краще, ніж його прообраз – версія М-4. Зокрема, без дозаправки літак ЗМС міг пролетіти 9400 кілометрів. Проблему з моторами дозволили розробити модифікації ВД-7Б. Щоб продовжити ресурс двигуна, конструкторам довелося знизити його тягу до рівня РД-3М. Вона склала 9500 кГс. Варто визнати, що, незважаючи на те, що ресурс двигуна був збільшений і збільшувався ще кілька разів, він так і не досяг рівня РД-3М. Тим не менше при загальному погіршенні характеристик дальність польоту, завдяки економічності силової установки, на 15 % перевищувала дальність версії 3МС. Модифікація з моторами ВД-7Б отримала назву 3МН. Зовні вона відрізнялася від версії 3МС тільки капотами двигунів. Зверху на капотах ВД-7Б були загратовані люки, призначені для викиду в атмосферу гарячого повітря з-під стрічок перепуску. В польоті літаки також відрізнялися: двигун ВД-7Б залишав добре помітний димний слід.

Останні модифікації

У 1960 році вийшла ще одна модифікація літака, яка отримала назву 3МД. Вона відрізнялася більш досконалим обладнанням і поліпшеною аеродинамікою. Мотор залишився колишнім. У 60-ті випуск літака став поступово скорочуватися, а незабаром і зовсім припинився. Керівництво країни змістив пріоритети у бік ракетної техніки. Тому ще одна з модифікацій бомбардувальника, що отримала мотор ВД-7П і назва 3МЕ, так і залишилася досвідченим екземпляром. Злітна тяга двигунів зросла до 11300 кГс. Випробування проводили в 1963 році. Проте суспільство ще згадає літак 3М - історія моделі на цьому не закінчується. Із скороченням чисельності стратегічних бомбардувальників частина з них (версії 3МС і 3МН) переобладнали в танкери для дозаправки пальним. Вони заправляли в повітрі як "Ту-95", так і залишився на озброєнні ударний літак 3М. Заправник 3М, таким чином, змінив версію Му-4-2. Але, по суті, це була одна машина, тільки з різними моторами і пов'язаними з ними комунікаціями.

Транспортні задачі

В кінці 70-х років виникла необхідність у перевезенні агрегатів нового ракетного комплексу з заводів на космодром Байконур. Із-за великих габаритів, ваги і пристойною дальності перевезень, жоден з видів транспортера не міг вирішити дану задачу. Наприклад, центральний бак ракети-носія був довжиною в 40 а завширшки – 8 метрів. Ст. Мясищев нагадав про себе і запропонував перевозити вантажі на фюзеляжі його бомбардувальника. Літак 3М на той момент вже був знятий з виробництва, а сам Мясищев був генеральним конструктором відтвореного в 1967 році ОКБ. У 1978 році його пропозицію прийняли. Коли Володимир Михайлович помер (14 жовтня 1978 року), його роботу продовжив Ст. Федотов. Щоб не зволікати з розробкою, будівництвом і випробування літака-носія, було відібрано три заправника. Їх відразу ж відправили на випробування, щоб виявити слабкі місця. В результаті літаки отримали оновлений каркас і нові панелі фюзеляжу. Хвостову частину перекомпонували і подовжили на 7 метрів. Оперення стало двохкильовим. Ряд систем і вузлів були поліпшені або замінені. На літаки поставили більш потужні мотори ВД-7М із знятою форсажной камерою, тяга яких досягала 11000 кГс. Такі ж мотори, але з форсажной камерою, встановлювалися на "Ту-22", однак до того часу вже не випускалися. В результаті було розроблено п'ять конфігурацій літака-носія, кожна з яких, завдяки специфічним динамічним і льотним характеристикам, призначалася для вантажів певної ваги. Модель отримала назву 3М-Т. Один з трьох побудованих літаків був переданий в ЦАГІ для статичних випробувань. А ще один додатково оснастили штангою дозаправки. У 1980 році транспортний літак 3М-Т був вперше піднятий в небо. А 6 січня наступного року льотчик-випробувач Кучеренко А. вперше перевіз на ньому вантаж. Надалі літак перейменували в «ЗМ-Т " Атлант». На транспортировщиках цієї серії було перевезено понад 150 вантажів на Байконур. Вони перевезли всі великогабаритні деталі комплексів «Енергія» і «Бутан». Вантажний літак 3М, фото якого в свій час дізнавалися все, регулярно демонструвався на усіляких авіаційних святах, в тому числі на Мосаерошоу в 1992 році. Наостанок варто відзначити, що літаки «Ту-134А-3М», які іноді плутають з героєм нашої розповіді через індексу «3М» в назві, ніякого відношення до нього не мають. Всі «Ту-134» - пасажирські. А літаки «Ту-134А-3М» і зовсім є VIP-модифікацією сільськогосподарської версії 134СХ.

Висновок

У 2003 році виповнилося 50 років з дня першого польоту літака 4-М, який став первістком у родині радянських бомбардувальників. Дивно, але модель літака 3М досі зустрічається в стройових частинах ВПС. Нам залишається лише захоплюватися талантом конструкторів, які зуміли в тяжкі повоєнні роки побудувати техніку, що володіє таким потужним потенціалом.