Бомбардировщик Т-4, изделие 100, «Сотка»
История создания
В начале 60-х гг. для СССР наибольшую угрозу представляли американские авианосцы, базировавшиеся в Бискайском заливе, Средиземном море и Индийском океане. Максимальное удаление этих кораблей от центра Советского Союза составляло 3000 км. Поэтому министерство обороны вышло с предложением о создании самолета-истребителя авианосцев.
Решить эту задачу баллистическими ракетами было невозможно из-за малой точности наведения ракет (вероятное круговое отклонение ракеты составляло в то время 2500 м, что даже при наличии ядерной боевой части не позволяло вывести авианосец из строя).
Осенью 1961 в Госкомитете по авиационной технике (ГКАТ) был объявлен конкурс на разработку технических предложений (аванпроектов). В нем приняли участие ОКБ А.Н.Туполева, П.О.Сухого и А.С.Яковлева.
В США уже готовились к взлету прототипы стратегического бомбардировщика XB-70 и самолёта-разведчика SR-71, обладавшие скоростью М=3. С такой же скоростью должен был летать и будущий бомбардировщик-ракетоносец.
Работы трех КБ тщательно изучались институтами и обсуждались в июле и сентябре 1962 г. на научно-техническом совете министерства. ОКБ Туполева предлагало бомбардировщик Ту-135 со скоростью в пределах 2000-2300 км/ч (планер из алюминиевых сплавов), Т-4 и Як-33 рассчитывались на 3000-3200 км/ч (из стали и титана).
Проект КБ Яковлева, как и другой вариант ОКБ Туполева — Ту-125, был отклонен. Проект КБ Сухого обладал большими боевой эффективностью и аэродинамическим совершенством.
Весной 1962 г. координацию работ по этой тематике П.О.Сухой возложил на главного конструктора Н.С.Чернякова.
Ранее он был главным конструктором у С.А.Лавочкина, где руководил созданием истребителей Ла-150, Ла-200, Ла-250 и 3-маховой крылатой ракеты «Буря».
После выхода Постановления ЦК КПСС и СМ от 3 декабря 1963 г. обозначение Т-4 стало секретным, и для официальной переписки приняли название «изделие 100» («Сотка»).
Эта цифра появилась потому, что ориентировочная масса первого варианта Т-4 составляла около 100 т. К разработке документации и постройке самолета постановлением правительства подключили КБ и завод имени С.А.Лавочкина, где даже успели изготовить боковые отсеки фюзеляжа.
Однако в декабре 1962 г. завод перешел на ракетную тематику В.Н.Челомея и взамен для строительства выделили Тушинский машиностроительный завод (ТМЗ) и МКБ «Буревестник» в качестве филиала КБ Сухого для участия в проектировании самолета.
Процесс производства и проектирования занял почти 9 лет, против 5-7 для подобных Т-4 самолетов на западе. Но дело в том, что коэффициент новизны, или по американской терминологии «степень риска», для «сотки» был близок к 100%.
При проектировании обычных самолетов эта величина обычно в два раза меньше. Это означает, например, применение в конструкции 50% абсолютно надежных и проверенных деталей, приборов, методов.
Для «сотки» же были созданы вновь специальные жаропрочные сплавы, неметаллические материалы, особая резина, пластики. В процессе разработки самолета конструкторы КБ получили 600 (шестьсот!) авторских свидетельств на изобретения.
Объяснялось все необходимостью обеспечения полета с крейсерской скоростью 3000 км/ч и преодоления так называемого теплового барьера с нагревом конструкции планера до 300°С. Предполагаемое использование широкого диапазона скоростей требовало тщательной отработки аэродинамической схемы.
Поэтому в аэродинамических трубах ЦАГИ исследовали более двадцати различных компоновок самолета и множество вариантов отдельных элементов — крыла, фюзеляжа, мотогондол и их взаимного расположения и сочетания. Результаты испытаний были проверены в полетах летающей лаборатории (ЛЛ) на базе Су-9, обозначенном «100Л-1».
В период 1967-69 гг. на нем было испытано 8 конфигураций крыла.
Для отработки электродистанционной аналоговой системы управления (ЭДСУ) была использована другая летающая лаборатория — «100ЛДУ», на базе учебно-боевого Су-7У.
Самолет Т-4 оснастили несколькими комплексами радиоэлектронного оборудования: навигационным — на базе астроинерциальной системы с индикацией на планшете и многофункциональными пультами управления; прицельным — на базе радиолокатора переднего обзора с большой дальностью обнаружения; разведки, включавшем оптические, инфракрасные, радиотехнические датчики и впервые применявшуюся РЛС бокового обзора.
Комплексирование и автоматизация управления бортовым оборудованием были столь высоки, что позволили ограничить экипаж самолета летчиком и штурманом-оператором.
В декабре 1965 г. был утвержден окончательный, 33-й по счету вариант самолета, и тогда же появилось Постановление правительства по постройке машины.
Для этого отводился пятилетний срок.
28 ноября 1967 г. вышло Постановление о постройке опытной партии самолета Т-4 в семи экземплярах (шесть летных, один статический).
Первый экспериментальный самолет «101» намечалось использовать для отработки бортовых систем самолета, определения устойчивости и управляемости самолета на максимальных скоростях полета и для определения летно-технических характеристик самолета.
Экспериментальный самолет «102» планировалось использовать для отработки навигационного комплекса, а экспериментальный самолет «103» — для отработки реальных пусков управляемых ракет.
На экспериментальном самолете «104» должны были быть отработаны вопросы применения бомбового вооружения, пуска управляемых ракет, а также проведен ряд испытаний для оценки характеристик дальности полета самолета. Экспериментальный самолет «105» планировалось использовать для отработки систем радиоэлектронного комплекса, а экспериментальный самолет «106» — для отработки всего ударно-разведывательного комплекса в целом.
Для статических испытаний предназначался самолет «100С».
22 августа 1972 года шеф-пилот Герой Советского Союза В.С.Ильюшин вместе с заслуженным штурманом СССР Н.А.Алферовым поднял Т-4 в воздух. Полет продолжался 40 мин. На изделии 101 был проведен первый этап летных испытаний, включавший в себя 9 полетов.
Было установлено, что взлетно-посадочные характеристики, время разгона и удельный расход топлива хорошо согласуются с расчетными данными. Летные испытания показали, что машина обладает хорошей устойчивостью и управляемостью.
В девятом испытательном полете 6 августа 1973 года машина перешла звуковой барьер, показав число М=1,28 на высоте 12100 м. 22 января 1974 г. состоялся первый полет (десятый по счету) второго этапа летных испытаний. В нем Т-4 достиг высоты 12000 м и скорости 1,36 М.
На втором этапе предполагалось довести скорость самолета до 3000 км/ч (М = 2,8) с максимальной взлетной массой 128 т и начать испытания «102» — машины со штатным комплектом радиоэлектронного оборудования. Но к марту 1974 г. все приостановилось. Общий налет «101» составил 10 ч 20 мин.
Второй летный экземпляр самолета (изделие 102) в это время находился на заводе в стадии окончательной сборки.
Вначале самолету Т-4 пели дифирамбы ВПК и МАП, работу над ним называли особо приоритетной, помогавшей решать наши национальные задачи.
В заявке ВВС на строительство авиатехники на пятилетку (1970-1975 гг.) предусматривалось построить 250 самолетов Т-4 на Казанском авиазаводе. Т-4 был способен поражать наземные и надводные цели на удалении до 3000 км.
Несмотря на крыло с неизменяемой геометрией, Т-4 являлся по существу многорежимным самолетом. Эффективен он и как разведчик. Но судьба Т-4 сложилась трагически.
Во многом повлияло предложение А.Н.Туполева о глубокой модернизации его самолета Ту-22, строившегося на Казанском авиазаводе.
Более простой и дешевый Ту-22М мог решать аналогичные с Т-4 задачи. А.Н.Туполев обещал министру обороны А.А. Гречко, что они внедрят Ту-22М в производство за два года, а с Т-4 еще столько проблем, что времени на ее доводку уйдет раз в пять больше. И постановление о Ту-22М стало началом конца «сотки».
На Казанском авиазаводе начали выбрасывать оснастку, заготовленную для серийной постройки Т-4. В итоге Ту-22М был запущен через 7 лет и прошел множество модификаций прежде чем стал полноценной боевой машиной.
В то же время ВВС выдали большой заказ на фронтовые истребители МиГ-23. Тогда и ТМЗ пришлось освободить от производства Т-4. С постановлением ЦК КПСС и правительства от 19 декабря 1975 г. о создании Ту-160, имевшем большую, чем у Т-4, дальность полета, было окончательно покончено с самолетом, который позволил бы нам выйти на качественно новый уровень развития отечественной авиатехники. 28 января 1976 г. вышел приказ МАП № 38, которым закрывались работы по программе изделия «100».
После 8-летней стоянки в Жуковском самолет «101» в 1982 г. был установлен в Музее авиационной техники ВВС при Военно-воздушной академии им.А.Гагарина в г.Монино. Два других («102» и «103»), построенных для продолжения испытаний, разрезали на куски и увезли на переплавку. Но, по крайней мере до 1990 г. куски фюзеляжа Т-4 валялись вдоль железнодорожной ветки на ТМЗ…
В 1963-64 гг. в ОКБ прорабатывался пассажирский вариант Т-4.
В 1967-69 гг. велись работы по проекту дальнего разведчика-бомбардировщика «100И» (Т-4М) с поворотными консолями крыла, имеющего межконтинентальную дальность.
А в 1970 г. ОКБ Сухого вышло победителем конкурса аванпроектов ударно-разведывательных самолетов, предложив проект «200» (Т-4МС). Но в серию пошел Ту-160.
Но огромные деньги, затраченные на разработку самолета (с учетом затрат смежников — 1 млрд. 300 млн. рублей по ценам 1976 года), не пропали даром.
Применение титаново-стальных конструкций обеспечивало дальнейшее развитие отечественной сверхзвуковой авиации и космонавтики («Буран»). Многие технические достижения, идеи, воплощенные в нем, были использованы в конструкциях летательных аппаратов последующих поколений — Су-27, Су-24 и др. Именно ЭДСУ, взятое с «сотки», установлено на истребителе Су-27.
Тактико-технические характеристики
КОНСТРУКЦИЯ
Самолет выполнен по схеме «бесхвостка» с небольшим управляемым дестабилизатором. Он имел цельносварную конструкцию (применялся метод автоматической сварки сквозным проплавлением для изготовления крупногабаритных панелей).
В качестве конструкционных материалов были использованы титановые (ОТ-4, ВТ-20) и стальные (ВНС-2) сплавы.
Ряд конструкций предполагалось выполнить с использованием радиопоглощающих материалов для снижения радиолокационной заметности самолета. Все производство Т-4 было автоматизировано. 96% сварных работ также выполнялось автоматически.
Коэффициент использования материалов определился значительно более высоким, чем в производстве всех предыдущих самолетов. Ведь применялись уголки и лист, сваренные вместе. Поэтому не было почти никаких отходов.
Трудоемкость изготовления «сотки» оказалась такой же, как если бы она была сделана не из титана, а из более легкообрабатываемых алюминиевых сплавов. Улучшение сплавов продолжалось и в процессе испытаний.
Крыло треугольной в плане формы с тонким профилем (3%) имело излом по передней кромке. На задней кромке имелись трехсекционные элероны.
Носок крыла — отклоненный (отгиб носка обеспечивал «безударный» выход профиля на сверхзвуковые скорости).
Фюзеляж Т-4 состоял из носовой отклоняемой части (отклонение производилось винтовой парой при помощи редуктора и двух гидромоторов и занимало не более 15 секунд), двухместной кабины экипажа, закабинного отсека БРЭО (в котором имелся продольный проход, обеспечивавший удобный доступ к блокам аппаратуры), топливного отсека и хвостового отсека для размещения тормозного парашюта.
Из-за больших скоростей и вследствие этого нагрева конструкции самолета до 300° решили от фонаря практически отказаться. От него остался лишь круглый люк вверху, на крышке которого на первой машине был установлен перископ, которым летчик пользовался при взлете и посадке. В прочих же режимах, полет проходил вслепую: по приборам.
Но это не вызывало трудностей, поскольку машина была проста в пилотировании, управлении, обладала хорошей устойчивостью. Система регулирования центровки в полете обеспечивалась определенным порядком перекачивания и выработки топлива.
В передней части фюзеляжа были установлены дестабилизаторы, используемые для балансировки при малых запасах устойчивости (2% на дозвуковой скорости и 3- 5% на сверхзвуковой), что способствовало уменьшению потерь аэродинамического качества на балансировку, позволило увеличить дальность полета на 7% и снизить шарнирные моменты на органы управления.
Малый запас устойчивости достигался перекачкой топлива в полете.
Вертикальное оперение относительно малой площади обеспечивало минимальную величину путевой устойчивости. Требуемые характеристики устойчивости и управляемости обеспечивались системой электродистанционного управления (впервые в мире для боевой машины !). Руль направления был разделен на две секции.
Экипаж, состоящий из двух человек, размещался в кабине по схеме «тандем» (катапультные кресла летчиков несколько смещены влево). На опытном самолете имелся перископ для обзора при поднятой носовой части (он использовался на скоростях до 600 км/ч).
Основные стойки шасси убирались в центральную часть двигательных гондол и имели восьмиколесные тележки. Поворот и запрокидывание тележки основных опор выполнялись одним гидроцилиндром.
Были установлены двухкамерные амортизаторы с противоперегрузочным клапаном. Пневматики колес спаренные.
Передняя стойка с двухколесной тележкой убиралась в носовую часть воздухозаборника, под вертикальный клин.
В конструкции посадочных устройств состоялось также много нетрадиционных новых решений: поворот и запрокидывание тележки основных опор одним цилиндром, двухкамерные амортизаторы с противоперегрузочным клапаном, спаренные пневматики, электродистанционное управление поворотом передней стойкой и так далее..
СИЛОВАЯ УСТАНОВКА
Четыре ТРДФ РД-36-41 Рыбинского моторостроительного КБ (главный конструктор П.Колесов) — была размещена в подфюзеляжной мотогондоле с единым каналом на каждую пару двигателей. Воздухозаборник с вертикальным клином — смешанного сжатия с программно-замкнутой системой регулирования по числу М и по отношению давления в горле воздухозаборника.Имелась система слива пограничного слоя.
Сопло ТРДФ — многорежимное, сверхзвуковое — имело три венца подвижных створок. В качестве топлива применялся термостабильный нафтил (РГ-1).
На принципиально новых насосных гидротурбинных агрегатах была выполнена и топливная система. Для обеспечения взрывозащиты баков от нагрева впервые применена система нейтрального газа на жидком азоте, предусмотрены аварийный слив топлива и высокотемпературные подвижные соединения трубопроводов сильфонного типа.
Управление двигателями осуществлялось автоматической электродистанционной системой. Для отработки силовой установки создали модель с двигателями ВД-19 и макет силовой установки с двигателями 79Р, с помощью которых был проведен комплекс исследований на различных стендах в ЦИАМ. Отработка двигателя РД-36-41 на ЛЛ Ту-16 началась в 1968 г.
ОБОРУДОВАНИЕ
Самолет был оснащен аналоговой ЭДСУ с четырехкратным резервированием (на первом опытном самолете устанавливалась также резервная механическая система управления) и двухканальной гидросистемой с давлением 280 кгс/см2, эффективно работающей при высоких температурах, вызванных кинетическим нагревом (применена высокотемпературная гидрожидкость ХС-2-1).
Стальные трубопроводы гидравлической системы были спаяны из материала ВНС-2. Применение высокого давления в гидросистемах обеспечивало малый вес и сравнительно небольшой размер бустеров. Поэтому крыло «сотки» получилось чистое, без наплывов, что обеспечило низкое сопротивление воздушному потоку. Кстати, давление гидросистемы на Су-27 такое же, как на Т-4.
Основная электрическая система — переменного тока стабилизированной частоты (400 Гц). Вторичная электросистема — постоянного тока на выпрямительных устройствах. Такая система электропитания была установлена впервые в стране.
Система кондиционирования воздуха кабины летчиков и отсеков БРЭО — испарительная, замкнутого типа, с применением топлива в качестве первичного хладагента.
Имелась система балансировки в полете путем перекачивания топлива.
Целевое оборудование включало астроинерциальную систему, РЛС большой мощности, разведывательное оборудование (РЛС БО, оптические, ИК и радиотехнические датчики).
Самолет предполагалось оснастить системой автоматизированного обхода наземных препятствий при полете на малой высоте.
В кабине был установлен навигационный планшет и многофункциональный пульт управления.
Для пилотирования самолетом применялась ручка управления истребительного типа.
ВООРУЖЕНИЕ
включало две гиперзвуковые твердотопливные противокорабельные УР Х-45 КБ А.Я.Березняка класса «воздух-земля» с дальностью до 500 км, имеющие систему самонаведения и летящие по рикошетирующей траектории (размещались на двух подкрыльевых узлах подвески).
Свободнопадающие бомбы и топливо были расположены в сбрасываемом подфюзеляжном контейнере-баке. Интегральная бортовая система Т-4 позволяла иметь автономную информацию о целевой обстановке и поражать цели, не заходя в зону ПВО противника.
Скорость полета Т-4 была такова, что это заставило бы противника произвести огромные затраты на развитие средств и преобразование объектовых систем ПВО.Противокорабельная крылатая ракета Х-45
Противокорабельная крылатая ракета Х-45
В 60-х гг. в КБ Сухого под руководством Н.С.Чернякова специально для бомбардировщика Т-4 была разработана высокоэффективная ракета «воздух-поверхность» Х-33 с пороховым двигателем, головкой самонаведения на конечном участке и рикошетирующей траекторией полета, увеличивавшей дальность действия. Затем она была передана специализированному КБ А.Я.Березняка и была выпущена как гиперзвуковая ПКР Х-45.
К ракете, предназначенной для уничтожения авианосцев, были предъявлены очень жесткие требования: дальность полета 600 км, вес боевой части 500 кг, реализация загоризонтного пуска с полетом по полубаллистической траектории. При высокой точности попадания, ракета должна была иметь гиперзвуковую скорость.
В итоге ракета Х-45 получилась весом 4500 кг с очень большими габаритными размерами. К тому же она была выполнена по схеме «икс» (X), что затрудняло ее размещение на самолете. Испытания ракеты должны были проводиться на самолете Т-4М (Т-4), способном совершать длительный полет со скоростью более 3000 км/час.
Вооружение Т-4 состояло из двух ракет Х-45. Планировалось вооружать этими ПКР и Т-4МС. При проработке первых вариантов Ту-160 в качестве основного вооружения предусматривалась Х-45, но затем от нее отказались в пользу малогабаритных дозвуковых Х-55.
Конструкция ракеты Х-45
Ракета Х-45 была выполнена по нормальной аэродинамической схеме с Х-образным расположением крыла и оперения, что обеспечивало высокие маневренные характеристики.
По результатам исследований для ракеты Х-45 была выбрана наиболее оптимальная с точки зрения энергетики траектория полета, что позволило применить простую двигательную установку с однокамерным ЖРД.
Для обеспечения высокой точности попадания, решения сложных задач управления и стабилизации в широком диапазоне режимов полета впервые для ракет класса «воздух-поверхность» была создана инерциальная система навигации и управления на базе гироинерциальной системы и бортовой цифровой вычислительной машины, обладающая широкими возможностями по комплексированию с головками самонаведения.
Применение на борту ракеты гироинерциальной системы и цифровой вычислительной машины потребовало создания на заводе специализированных участков по контролю и отработке цифровой техники.
Оосвоения технологии пайки кабельных соединений с применением бифилярных проводов, новых типов соединителей и соответствующей переквалификации работников, что явилось существенным этапом подготовки к освоению последующих типов ракет.
На ракете Х-45 в качестве основных конструкционных материалов были применены: нержавеющая сталь ЭИ-654 (баки), титановый сплав ВТ-20 (отсеки ГЧФ, ХЧФ, крыло, оперение).
Отдельные силовые элементы изготавливались из высокопрочных сталей 12Х2НВФА, 30ХГСА, стали ВНС-3, титановых сплавов ОТ4-1, ОТ-4, ВТ-5, ВТ5-1, ВТ5-Л и магниевого сплава МЛ-10.
В процессе разработки ракеты ведущими специалистами МКБ и завода были найдены и экспериментально отработаны ряд оригинальных конструкторско-технологических решений, позволивших существенно упростить и облегчить конструкцию, среди них: рулевая рама с ободом из сплава ВТ5Л и крестовиной из сплава МЛ-10.
Съемные панели теплозащиты баков из сплавов ОТ-4 и базальтовым волокном типа Б; тоннельные трубы для прокладки коммуникаций в баках; быстросъемное крепление переднего обтекателя с грузовым отсеком с помощью стяжного хомута.
Одной из сложнейших проблем при разработке ракеты Х-45 была проблема создания термопрочного, эрозионностойкого радиопрозрачного обтекателя. Поиски, исследования, эксперименты проводились совместно специалистами МКБ, завода, ВИАМ, ВНИИСПВ.
В результате проделанных работ была создана и отработана двухслойная монолитная конструкция, включающая в себя:
— силовой слой из стеклотекстолита СК-9ФАК на основе кварцевой ткани и кремнийорганического связующего К-9ФА;
— эрозионностойкий слой из стеклотекстолита СК-4К на основе многослойного цельнотканого кварцевого чехла (специально разработанного специалистами ВНИИСПВ) и кремнийорганического связующего К-4;
— отработан и внедрен усовершенствованный прогрессивный метод изготовления — метод пропитки под давлением (с противодавлением).
Источник testpilot.ru