Авиация и космонавтика 2005 12

Долгая дорога к Ту-160

Продолжение Начало в АиК №№ 3,4,7,10-11/2005 г.

Как известно, немаловажное значение на формирование облика будущего Ту-160 сыграл американский стратегический бомбардировщик В-1.

Особое внимание при создании В-1 было обращено на создание эффективного наступательного и оборонительного БРЭО Оно создавалось по двум независимым контрактам- фирма Боинг занималась наступательными системами, отделение AIL фирмы Катлер-Хаммер – оборонительной системой.

Как это обычно бывает из-за их сложности, разработка и испытания щли с некоторым отставанием от проектирования и постройки планера и основных систем самолета. Окончательная доводка всего этого сложного хозяйства планировалась уже на этапе комплексных испытаний и доводок первых машин. Фирма Боинг кроме того была ответственна за объединение частей системы навигации и применения бортового оружия, основными компонентами которой являлись инерциальные платформы, радиолокатор следования рельефу местности (модернизированный вариант локатора с F-111), радиолокатор переднего обзора, ин- фрокрасная система переднего обзора и телевизионная система для низкого уровня освещенности (образовавшие электрооптическую систему обзора). доплеровский высотомер и радиовысотомер. Основой всего этого комплекса являлись два универсальных вычислителя с блоком памяти. Один вычислитель использовался для целей навигации, другой – для применения систем оружия В случае выхода из строя одного из них, второй мог брать на себя задачи первого и наоборот.

Оператор наступательных систем имел в наличии большое количество навигационных средств и мог применять предварительно запрограммированный автоматический режим или любую комбинацию автоматического и ручного режимов применения оружия в зависимости от конкретно поставленной перед экипажем боевой задачи.

На тот период задачи по системе оборонительного БРЭО еще не были четко определены и фирма, отвечавшая за них, практически занималась НИР по этой теме.

Следует отметить, что создание эффективных средств РЭП для В-1 оказалось «крепким орешком» для их создателей. Еще в конце 80-х годов, когда уже практически все В-1 модификации В-1В были в эксплуатации, с этой системой продолжались серьезные проблемы, снижавшие уровень боеготовности соединений этих самолетов в составе ВВС США

С самою начала рабочего проектирования в самолет закладывались избытки по энергетике для БРЭО (первоначально эти возможности использовались лишь на 60%), с учетом развития комплекса. В тот период разработчики уже рассматривали внедрение в бортовые системы БРЭО РЛС с фазированной антенной решеткой, РЛС заднего и бокового обзора, телевизионную систему верхнего обзора для низкого уровня освещенности, стабилизированную платформу астронавигационной системы, хвостовые электрооптические датчики и камеры, перспективные КВ и УКВ радиостанции, системы спутниковой связи и навигации, ИК сканирующую систему и ИК средства противодействия

Хотя на этом этапе развития проекта основным средством защиты В-1 при его действиях по обьектам противника считалась возможность прорыва к цели или в зону пуска ракет за счет продолжительного полета на малых высотах с высокой околозвуковой скоростью, разработчики проводили работы по снижению сигнатур радиолокационной и ИК заметности самолета. Например, на всех элементах остекления кабины экипажа было введено электропроводящее покрытие, задерживавшее любое электромагнитное излучение изнутри. Во входных устройствах двигателей использовалось специальное ра- диопоглощающее покрытие, которое также наносилось на нижние поверхности корневой части крыла и на поверхности за РЛС. Аналогичные меры планировалось принять и при установке других активно излучающих элементов БРЭО. Речь шла о снижении ЭПР по сравнению с В-52 в 25-30 раз. Принимались меры по снижению ИК сигнатуры, в частности в зоне сопел ТРДДФ Все это стало фундаментом для работ по значительному реальному снижению сигнатур на этапе создания модификации В-1В, для которой этот фактор стал одним из основных в ходе перехода от В-1 к В-1В.

Продумывалась и совершенствовалось система боевой эксплуатации, вводились соответствующие доработки в конструкцию систем с целью максимального выживания самолетов в боевых условиях. Мыслилось, что в ходе боевых действий при подготовке к вылету первый подбежавший по тревоге член экипажа включает тумблер на носовой стойке шасси, и к тому времени, когда весь экипаж занимал свои место в кабине и пристегивал ремни, все четыре двигателя были уже запущены с помощью BCУ Через четыре минуты после объявления тревоги. В-1, в идеале, должен был уже находиться на безопасной дистанции от аэродрома базирования.

В-1 проектировался с учетом требований максимально возможного выживания в условиях мощной ударной волны и импульса электромагнитного излучения Все отсеки оборудования снабжались экранами, а вокруг створок и стыков отсеков БРЭО организовывалась защита в виде проводящих линий с низким электрическим сопротивлением.

Испытание катапультируемой кабины

Макет кабины В 1A

Тренажер В 1

Компоновочная схема В-1

Проектные значения боевой нагрузки и общая большая боевая эффективность по сравнению с В-52, позволяли уменьшить потребный парк самолетов В-1 по сравнению с В-52 (на 1985 год планировалось иметь в строю 241 В-1). Однако новые машины должны были иметь назначенный ресурс 13500 летных часов, что но тот период превышало на 1 ООО часов полученные налеты на B-52G и В-52Н, причем для В-1 большая часть этого ресурса должно была быть израсходована при полетах на малых высотах с большими скоростями, так что если пересчитывать назначенный ресурс к условиям предполагавшейся летной эксплуатации В-1, разница должна была быть еще больше.

Требования к усталостной долговечности планера, вибрационным и температурным характеристикам всех систем в значительной степени определили разработку элементов конструкции В-1. Обширные исследования в области прочности конструкции, выполненные фирмой Рокуэлл, давали материалы для практического внедрения мероприятий по достижению необходимых ресурсных параметров в эксплуатации.

К моменту первого полета опытного самолета В-1 были опубликованы следующие основные характеристики этой машины.

Геометрические размеры по первой машине

размах крыла, м:

максимальный………….. 41,75

минимальный………….. 23,77

длина самолета, м…… 46 02

высота самолета, м…. 10,36

площадь крыла, кв. м…. 185

угол стреловидности по передней кромке, град.:

минимальный……………….. / 5

максимальный……………. 67,5

Двигатели число

и тип………………………. 4 ТРДДФ

…………………. Дженерал Электрик

…………………………. F101-GE-100

статическая тяга, кг:

на форсаже………….. 4 х 13600

без форсажа………….. 4 х 7200

Массы и нагрузки расчетные, т

максимальная взлетная масса…………… 180

масса пустого самолета.. 73

масса боевой нагрузки 25-36

масса топлива……………. 72,5 ограничена взлетной массой.

После взлета, за счет дозаправки топливом в полете, может быть увеличена до 86 т)

Удельная нагрузка на крыло при макс. массе, кт/кв. м…………….. 976

Летные данные (расчетные) максимальная скорость, км/ч:

на высоте 15000 м 2300 (М-2,2)

на малой высоте 1050 (М-0,85)

крейсерская скорость

на большой высоте……… 900

дальность полета на скорости соответствующей М-0.85, с боевой нагрузкой 25-35 г, без дозаправки топливом в полете 10000-11000

дальность полета при смешанном профиле полета, включающем полет с крейсерской и сверхзвуковой скоростями но большой высоте и с большой дозвуковой скоростью на малой высоте………… 9000

максимальная дальность полета с дозвуковой скоростью с ядерным оружием малого веса и одной дозаправкой

в полете…………………….. 16000

длина разбега, м………. 2000

экипаж, чел………………………. 4

В-1А в полете с крылом на максимальной стреловидности

Как говорилось выше, контракт на разработку В-1 был заключен с фирмой Рокуэлл в июне 1970 года. С момента заключения контракта до начала поступления В-1 на вооружение должно было пройти пять лет.

Разработчики В-1 совместно со смежниками подошли к программе создания самолета, его систем и оборудований с величайшими тщательностью и размахом. В ходе отработки проекта и оптимизации схемы и аэродинамики самолета обьем испытаний но 44 моделях превысил в течении пяти лет 22000 ч Проводимые с 1970 года испытания на прочность 682 отдельных элементов конструкции и узлов планера должны были продолжаться до начала 80-х годов, давая опережающую информацию по прочностным характеристикам.

Наработка ответственных узлов планера в испытаниях на усталость должна была вчетверо превысить расчетный общий ресурс самолета и достичь 54000 ч. Обьем программы испытаний самолетных систем и оборудования составил 4530 ч Наработка системы управления полетом на макете с натурными компонентами достигла 1800 ч.

Контракт на разработку двигателя предусматривал изготовление 46 двигателей для стендовых и летных испытаний.

Для испытаний БРЭО быг построен специальный испытательный комплекс, оснащенный поворотным стендом с натурным макетом самолета. В программе разработки В-1 на фирме Рокуэлл в начале 70-х годов было занято 11000 человек, фирма имела имела 35 фирм-субподрядчиков, фирма Боинг (система нападения) – 13, а отделение AIL (система защиты) – 28. К 1977 году этой темой на Рокуэлл уже занималось 16000 человек, но Боинге – 1700, Дженерал Электрик, занимавшаяся ТРДДФ, подключила к этой работе 1100 сотрудников К началу 80-х годов Рокуэлл планировала увеличить это число до 17000 человек, в том числе до 4000 человек – на заводе окончательной сборки серийных самолетов.

Первоначально программой разработки, испытаний и производства В-1 предусматривалась постройка пяти опытных самолетов, двух планеров для испытаний на прочность и 240 серийных машин. Позже, в целях экономии, число опытных самолетов было сокращено до трех, но в середине 70-х годов ВВС приняло решение о постройке четвертого опытного самолета

Программа летных испытаний распределялась между опытными самолетами следующим образом: на первом опытном самолете шла проверка основных летных данных, управляемости и характеристик флаттера; второй опытный самолет предназначался для статических испытаний на прочность в течение восьми месяцев после его окончательной сборки, а затем для измерения нагрузок действующих на самолет в воздухе; третий опытный самолет предназначался для отработки системы нападения; четвертый – для отработки системы защиты

К осени 1974 года первый опытный самолет В-1 (74-0158) был готов к испытаниям. Первая рулежка на нем была проведена 26 октября, а 23 декабря 1974 года первый летный экземпляр В-1 впервые поднялся в воздух. Полет продолжался 1ч. 18 мин. на скорости 333 км/ч, общая дистанция полета 400 км, шасси и закрылки в первом полете не убирались.

Второй опытный самолет (74-0159) выполнил первый полет 14.06.76. Третий опытный самолет (74-0160) – 26 03.76 Четвертый (76-0174) – 14.02.79 г.

Летные испытания самолетов проводились на авиабазе Эдвардс. Участвовавший в летных испытаниях В-1 персонал состоял из 200 инженеров фирмы Рокуэлл, 140 испытателей ВВС США и 40 сотрудников фирмы Боинг. Испытательные полеты проводились вдоль западного побережья США Программа летных испытаний отличалась большой осторожностью и постепенностью в исследовании режимов Каждый полет предварительно рассматривался особой комиссией с точки зрения безопасности и выполняемых задач.

Например, на первой машине второй полет был проведен только через месяц после первого 23.01.75 г. В этом более чем трехчасовом полете самолет летал на высоте около 5000 м, но скорости 823 км/ч, пролетев 1600 км Взлетная масса была доведена до 136 т, закрылки были убраны. В ходе полета запускались в воздухе обе ВСУ На четвертом полете в феврале была произведена имитоция дозаправки топливом в полете В марте на пятом полете провели изменение угла стреловидности, в апреле в шестом полете провели три дозаправки топливом. В седьмом полете 21 апреля впервые В-1 вышел на сверхзвук, пролетев на этом режиме 42 минуты.

Модифицированный В 1A

Работы по определению ЭПР В-1

Первый год летных испытаний первого В-1 был посвящен в основном оценке его способности выполнять полеты с большой дозвуковой скоростью на малых высотах. За год первый В-1 налетал 110 ч„ в основном подтвердив соответствие машины требованиям полета на малых высотах. До конца июня 1977 года опытные самолеты налетали в сумме 643 ч., выполнив 118 полетов по различным испытательным программам. К концу 1977 года эти цифры равнялись уже 825 ч и 146 полетам.

Следует отметить, что в процессе исследований, предэскизного и рабочего, проектирования, а также в процессе наземных и летных испытаний требования к В-1 и конструкция его некоторых элементов претерпели ряд изменений. Ниже приводятся некоторые из этих изменений:

– на раннем этапе исследований отказались от способности самолета летать на малой высоте со сверхзвуковой скоростью;

– отказались от базирования самолета на грунтовых аэродомах;

– с целью экономии отказались от разработки нового БРЭО, приняв использование аппаратуры, применяемой и отработанной на других самолетах американских ВВС;

– изменили математическое обеспечение бортовой ЭВМ;

– регулируемые входные устройства заменили на нерегулируемые, при этом максимальное полетное число M на большой высоте снизилось с 2,2 до 1.4-1,6 (при этом экономия по программе составила 200 млн.долл);

– в октябре 1974 года отказались от применения отделяемой кабины экипажа;

– двухщелевые закрылки заменили на однощелевые. была достигнута экономия массы, при незначительном ухудшении взлетно-посадочных характеристик, были устранены ниши на участке входа закрылков в фюзеляж при увеличении стреловидности крыла, сами закрылки в корневой части были скошены;

– изменена конструкция зализов крыла, для лучшего соответствия правилу площадей аэродинамической схемы самолета;

– увеличена стреловидность ГО с 32 град до 42,5 град., удлинены на 1,27 м хвостовой конус фюзеляжа и но 1.06 м обтекатель в пересечении кипя и ГО;

– перед грузоотсеками установлен интерцептор, выдвигаемый в воздушный поток при открытых люках, что устранило сильные аккустические нагрузки в грузоотсеках;

– в ходе испытаний были выявлены повышенные вибрационные нагрузки на БРЭО, что потребовало дополнительных доработок конструкции;

– была проведена доработка системы изменения центровки самолета перекачкой топливо.

В процессе испытаний, после всех доработок и ограничений, на В-1А (такое обозначение получили четыре первых В-1 после развертывания программы создания В-1 В), с двигателями F101 – GE-100 с максимальной тягой на форсаже 13600 кгс и с максимальной бес- форсажной тягой 7700 кгс, были зафиксированы следующие основные характеристики:

размах крыла: при максимальный стреловидности, м……… 41.67

при минимальной стреловидности, м……… 23.84

длина самолета, м……….. 46,0

высота самолета, м……. 10,62

площадь крыла по базовой трапеции при минимальной стреловидности, кв.м.. 181,16

максимальная взлетная масса, т……….. 176,3

масса пустого самолета, т 64,5

масса снаряженного самолета………………………. 73,0

масса топлива, т………….. 86,0

боевая нагрузка на внутренних узлах, т……… 34,0

максимальная скорость В-1 A Nv 2 на высоте 1520 м, км/ч……. 2300 (М-2,22)

дальность полета без дозаправки, км…….. 9800

В ходе выполнения программы возникли серьезные проблемы с финансированием. Реальные расходы превысили более чем вдвое первоначальные, заложенные в контракт с Рокуэлл (1,351 млрд.долл.). Стоимость постройки одного В-1, при программе 244 машины, включая опытные, по курсу 1970 года оценивалась в 35,7 млн.долл, стоимость производства всех самолетов – в 10,0 – 12,0 млрд. долл.

В 1971 году стоимость разработки уже составила 2.6 млрд.долл. К 1974 году стоимость всей программы разработки, испытаний и производства возросла до 19 млрд. долл., при стоимости одной машины 76,4 млн.долл. В следующем году стоимость программы уверенно перевалила за 21,0 млрд.долл. В 1977 году стоимость одного самолета уже зашкалила за 100 млн.долл.

В-1 в полете. Хорошо виден надфюзеляжный гребень

Год 1977 стоп для дальнейшей судьбы программы развертывания В-1 этапным. 30 июня 1977 года президент США Джимми Картер обьявил о решении не развертывать серийное производство В-1. В политическом плане Картер шел в русле тенденций разрядки и принимавшихся в тот период усилий по заключению новых договоров США И СССР по ограничению стратегических вооружений.

В военном плане это решение обосновывалось появлением новой эффективной компоненты ядерного сдерживания – крылатых рокет воздушного базирования большой дальности (ALCM-B, с дальностью полета 2400 км, вместо АLСМ-А, с дальностью попета 1600 км). Новая ракета имела длину свыше 6 м, вместо 4.27 м.

В-1 же был спроектирован под ALCM-A. Под новый тип оружия требовались серьезные доработки, а это новые деньги, причем немолые. Кроме того как раз в это время были достигнуты первые заметные успехи по созданию технологий «Стелс», которая на перспективу представляла более эффективное средство обеспечения прорыва ПВО противника, чем концепция маловысотного стратегического самолета прорыва ПВО.

Несмотря на официальное торможение программы, летные испытония были продолжены по программе оценки возможности преодоления ПВО бомбардировщиками (программа ВРЕ). Фирма Рокуэлл, в качестве альтернативы, в экстренном порядке подготовила несколько проектов развития В-1 в сторону его удешевления и универсализации, включавшие в себя новые программы-вариации на тему В-1 NTP

– самолет ближайшего будущего для прорыва ПВО, SWL – самолет-носи- тель стратегического оружия; СМСА – самолет-носитель крылатых ракет, MRB

– многоцелевой бомбардировщик. Все эти проекты предусматривали создание на базе В-1 более дешевого базового самолета с фиксированной стреловидностью крыла в 25 град.

Конструктивно базовый самолет предполагалось строить по модульной схеме, сменные модульные блоки вводились в конструкцию в зависимости от конкретной модификации самолета. Например, в варианте обычного бомбардировщика в базовую конструкцию «вживлялись» отсек РЛС с обтекателем, модуль отсека вооружения с бомбовыми держателями, модуль топливного бака во втором отсеке вооружения, хвостовой отсек оборудования в обтекателе; в варианте носителя стратегического оружия – РЛС, хвостовой обтекатель и два модуля отсеков вооружения, первый на 8 ракет типа ALCM внутри отсека, плюс 10 ракет на наружной подвеске, второй на 8 и 4 ракеты соответственно; в варианте проникающего самолета ближайшего будущего вводилась система демпфирования упругих колебаний, в первый отсек вооружения помещалось 16 ракет типа SRAM, во второй отсек помещался топливный бак. Помимо ударных вариантов рассматривалась модификация самолета-заправщика с модулями топливных боков в грузоотсеках и заправочной штангой в хвостовом конусе.

Хотя все эти предложения имели право на существование и фирма Рокуэлл провела необходимую предварительную работу по ним, все они не были приняты к дальнейшей проработке. Таким образом во второй половине 70-х годов дальнейшая судьба американского перспективного стратегического авиационного носителя, несмотря но миллиарды затраченных долларов, огромную роботу проведенную американской авиационной промышленностью и ВВС, снова погрузилась в туман политических решений верховной власти.

В то же время начальный этап проводившихся исследований по программе «Стелс» показал, что не все так просто – в короткий срок получить для ВВС стратегическую машину с подобными новациями нереально. В то же время парк стратегических бомбардировщиков ВВС США, по мнению командования ВВС, требовал обновления Вечно летать на В-52 было невозможно.

Выбор был двоякий: или пойти на серьезный технический, финансовый и стратегический риск и броситься в пучину неизведанной технологии «Стелс», отказавшись полностью от развития и осуществления в той или иной форме программы В-1, или в качестве временной, но надежной меры принять на снабжение ВВС В-1 или какой-либо другой стратегический самолет, построенный по современным технологиям, при этом без особой спешки продолжать заниматься «стратегом» на основе «Стелс». В 1980 году главой администрации США становится Рональд Рейган, возглавивший новый «крестовый поход» против СССР и принявший на ближайшую перспективу стратегию активной борьбы с советской «империей зла» В рамках этой доктрины и в ее конкретных приложениях, касавшихся ВВС, речь шла и о перспективной стратегической машине «Стелс» и о промежуточной стратегической авиационной системе.

В декабре 1980 года была сформирована концепция боевого самолета большой дальности полета LRCA, который, как и В-1, должен был обладать возможностью преодоления ПВО СССР, нести ракеты SRAM, иметь на борту ракеты большой дальности и осуществлять их пуски, не входя в зону ПВО, выполнять операции с помощью обычных средств поражения, вести морское патрулирование и осуществлять постановку мин. Помимо модифицированного В-1. на эту роль претендовало несколько проектов от модернизированных В-52 и FB 111А до самолетов-носителей крылатых ракет на базе пассажирского Боинга 747. Как показали дальнейшие оценки и исследования, именно линия развития В-1 оказалась наиболее приемлемой для американцев. Произошел естественный модернизационный переход от В-1 к В-1 В, который приобрел в ходе модернизации ряд новых особенностей, качественно изменивших весь тактический облик самолета и который позволяет говорить о создании новой машины.

Продолжение следует

Владимир ПРОКЛОВ