Авиация и космонавтика 2006 04

Долгая дорога к Ту-160

Продолжение. Начало в АиК №№ 3,4,7,10-12/2005 г., 1-3/2006 г.

Уважаемые читатели, начиная с мартовского номера журнала за прошлый год мы рассказываем вам об истории создания самого мощного боевого самолета ВВС России – стратегического ракетоносца Ту-160. Сегодня мы хотим познакомить вас с его конструкцией.

Самолет Ту-160 – многорежимный стратегический ракетоносец-бомбардировщик, предназначенный для нанесения ударов по объектам противника с малых и больших высот. По конструкции он представляет собой свободнонесущий моноплан с крылом изменяемой стреловидности, хвостовым оперением, четырьмя двигателями и трехопорным шасси. Особенностью планера является интегральная схема его аэродинамической компоновки, при которой корневая неподвижная часть крыла выполнена неразъемной с фюзеляжем и составляет с ним единую конструкцию. Это дает возможность более полно использовать внутренние объемы планера при размещении грузов, топлива, оборудования и уменьшить количество конструктивных стыков, что облегчает вес планера.

Планер самолета изготовлен из различных материалов, в основном из алюминиевых сплавов, титановых сплавов, высокопрочных сталей. Титановые и стальные сплавы используются для сильно нагруженных узлов и отсеков. В обтекателях стыка крыла с фюзеляжем, створках бомболюков и в оперении применены сотовые конструкции и стеклотекстолитовые выклейки.

ФЮЗЕЛЯЖ. Самолет Ту-160 технологически делится на несколько частей, самой крупной из которых является центральная. Носовая часть самолета (фюзеляжа) начинается с радиопрозрачного оживального обтекателя бортовой РЛС, за которым находится носовой отсек оборудования. В отсеке размещены блоки бортового радиоэлектронного оборудования (БРЭО). Центральная часть самолета длиной 47,368 м включает в себя собственно фюзеляж с кабиной экипажа и двумя отсеками вооружения, неподвижную («наплывную») часть крыла, встроенную балку центроплана (к шарнирным узлам которого крепятся поворотные отъемные части крыла), гондолы двигателей и хвостовую часть фюзеляжа с килевой надстройкой.

Фюзеляж вместе с центральной частью крыла образуют единый технологический агрегат. По конструкции фюзеляж представляет собой полумонокок со стрингерным набором, шпангоутами и продольными балками. Ширина центроплана - 12,4 м.

За носовым отсеком БРЭО начинается герметическая зона, в которой размещены кабина экипажа и основные технические отсеки. Кабина экипажа предусматривает размещение четырех членов экипажа в катапультируемых креслах с относительно комфортабельными условиями работы и отдыха в полете. В технических отсеках кабины установлено основное радиоэлектронное оборудование и предусмотрены специальные места отдыха членов экипажа при выполнении длительных перелетов, о также шкафы для разогрева пищи и туалетные блоки (впервые на отечественных боевых самолетах подобного класса). Вход в кабину экипажа производится через нижний люк в нише шасси со специального наземного трапа-стремянки или с помощью бортовой телескопической лестницы.

Стыковка фюзеляжа

Конструктивно-силовая схема Ту-160

Центропланная балка с узлами поворота крыла

Узел поворота крыла – один из самых сложных элементов планера самолета

Непосредственно за кабиной последовательно расположены ниша передней опоры шасси и два унифицированных отсека вооружения длиною по 11,2 м и шириною 1,9 м, оснащенные встроенными узлами для практически любой номенклатуры авиационного вооружения. Предусмотрена механизированная система подвески вооружения и системы крепления. В отсеках размещена также электрокоммуникационная аппаратура для системы управления вооружением. На торцевых и боковых стенках отсеков вооружения также размещены блоки и агрегаты самолетных систем, включая системы управления створками отсеков.

Между отсеками вооружения расположена балка центроплана. В наплывной и хвостовой частях самолета размещены топливные кессон-баки. В носовой негерметизированной части наплыва находятся агрегаты системы кондиционирования и жизнеобеспечения.

В хвостовой части фюзеляжа, которая технологически также относится к центральной части самолета, размещаются три топливных кессон-бака, технические отсеки и заканчивается задний отсек вооружения. На верхней поверхности хвостовой части фюзеляжа расположена неподвижная нижняя часть киля с форкилем, на которой установлены опорные узлы киля и стабилизатора. Заканчивается хвостовая часть отсеком, в котором находятся контейнер тормозного парашюта и элементы специального оборудования.

Центральная часть самолета органически объединяет гондолы двигателей, ниши стоек шасси, отсеки вооружения и собственно хвостовую часть фюзеляжа. Это наиболее сильно загруженный агрегат самолета из-за сложной завязки и больших деформаций конструкции в этой зоне.

КРЫЛО и ОПЕРЕНИЕ. Низкорасположенное стреловидное крыло имеет большой корневой наплыв и поворотные консоли (оттъемные части крыла – ОЧК). Стреловидность ОЧК меняется от 20 до 65 градусов.

Конструкция ОЧК – многолонжеронная кессонного типа. ОЧК соединяется с центропланом при помощи поворотного узла. Узлы поворота консолей (шарниры) расположены на расстоянии 25% по размаху крыла (при положении минимальной стреловидности). Поворот осуществляется приводом, расположенным в районе переднего лонжерона.

Конструктивно крыло разделено на следующие агрегаты:

– балку центроплана, представляющую собой цельносварной титановый кессон длиной 12,4 м с поперечным набором, состоящим из стеночных нервюр из алюминиевого сплава и профилей, обеспечивающих связь с силовыми элементами фюзеляжа (балка является центральным агрегатом планера, воспринимающим широкий спектр нагрузок, приходящих от консолей крыла, фюзеляжа, шасси, двигателей и силовых агрегатов, обеспечивая развязку пересекающихся силовых потоков и являясь одновременно центральным топливным кессон-баком);

– монолитные титановые узлы поворота (шарниры) крыла, непосредственно крепящиеся к балке центроплана (по ее торцам) и передающие нагрузки с консолей крыла; узлы соединяются с балкой и консолями с помощью срезных болтов (на опытном самолете соединение узлов с балкой выполнялось сварным) и представляют собой наиболее сложный агрегат планера;

– консоли крыла, выполненные из высокопрочных алюминиевых и титановых сплавов и пристыкованные к шарнирам, которые могут поворачиваться с помощью гидромеханического привода с винтовым преобразователем; основным силовым элементом крыла является кессон (он же – топливный бак), который образован семью фрезерованными панелями длиною 20 м, пятью фрезерованными и сборными лонжеронами, а также шестью нервюрами; непосредственно к кессону крепятся узлы, агрегаты и элементы взлетно-посадочной механизации, флапероны и аэродинамические законцовки.

Вид снизу но место сочленения поворотной консоли крыло и центроплана

Вертикальное и горизонтальное оперение в отклоненном положении

Колесные тележки основных опор шасси

Передняя опора шасси с противотрязевым щитком

В полостях носовой и хвостовой частей крыла установлены тяги, механизмы и агрегаты систем управления, о также располагаются электрические жгуты. Там же размещаются узлы крепления подвижных поверхностей управления. Для изменения аэродинамических характеристик крыла на каждой консоли установлены подвижные поверхности управления: четырехсекционный предкрылок, трехсекционный двухщелевой закрылок, шестисекционный интерцептор и флаперон. Для повышения аэродинамического качества крыло снабжено подвижными шторками, закрывающими снизу щель между кессоном и последним звеном закрылка. Поворотный гребень, установленный в корневой части ОЧК, предназначен для оптимального сочетания ОЧК с центропланом на режимах, близких к минимальной стреловидности крыла. Гребни представляют собой отклоняемые корневые части закрылков, синхронно отслеживающие поворот консолей от крейсерской до максимальной стреловидности.

Они установлены на двигательных обтекателях и создают плавные переходные зоны между агрегатами при изменении стреловидности крыла.

Размах крыла при минимальной стреловидности – 54,1 м, при максимальной – 35,6 м. Площадь крыла базовая – 293,15 м 2 , площадь поворотплощадь флаперонов – 9 м 2 , закрылков – 39,6 м 2 , предкрылков – 22,16 м 2 , интерцепторов – 11,76 м 2 .

Хвостовое оперение выполнено по однокилевой схеме и делится на горизонтальное и вертикальное. Горизонтальное оперение представляет собой цельноповоротный стреловидный стабилизатор, который для исключения воздействия струи двигателей установлен на 1/3 высоты вертикального оперения. Стабилизатор в процессе эксплуатации был доработан и укорочен по размаху. Его конструкция включает кессон с узлами поворота.

Стабилизатор состоит из левой и правой консолей, крепящихся к центроплану неразъемной конструкции. Горизонтальное оперение в целом имеет стреловидную форму с углами стреловидности по передней кромке 44 градуса и площадью 55,6 м\ После доработок его размах составил 13,26 м.

Киль, являющийся верхней частью вертикального оперения, выполнен также цельноповоротным и конструктивно подобен стабилизатору.

Нижняя часть киля закреплена на фюзеляже. Поворотная часть киля, установленная на неподвижной части, имеет трапециевидную форму. Большая площадь поворотной части обеспечивает хорошую управляемость самолетом на всех режимах полета. Площадь киля с форкилем – 42,025 м2 , площадь поворотной части киля – 19,398 м2 .

Воздухозаборник опытного самолета

Воздухозаборник серийного самолета

Воздухозаборник самолета Ту-160

Двигатель НК-321 – один из вариантов двигателя НК-32

Хвостовая часть гондолы двигателей и сопло ТРДЦФ НК-32

Размах вертикального оперения – 6,95 м, его удлинение – 1,15, стреловидность по передней кромке – 47град.

ШАССИ.Шасси выполнено по трехопорной схеме с передней опорой, имеющей управляемые колеса. Основные опоры шасси расположены за центром масс самолета. Они выполнены по схеме с качающейся амортизаторной стойкой и оборудованы трех- камерными пневмогидравлическими амортизаторами и трехосными тележками. Каждая тележка основной опоры имеет шесть тормозных колес размером 1260x425 мм.

Основные опоры убираются назад по полету. При уборке стойки шасси укорачиваются, чтобы вписаться в небольшие по размерам ниши, а при выпуске – раздвигаются, смещаясь во внешние стороны и увеличивая колею на 1200 мм.

Передняя опора шасси выполнена по схеме со складывающимся подкосом и механизмом распора и оборудована двухкамерным пневмогидравлическим амортизатором телескопического типа. Два колеса опоры имеют размер 1080x400 мм.

Передняя опора размещается в нише фюзеляжа и убирается назад по полету.

Двухколесная тележка передней опоры снабжена аэродинамическими дефлекторами и щитками, которые прижимают воздух к ВПП, обеспечивая защиту двигателей от попадания осадков (воды, снега) и грязи в воздухозаборники двигателей.

В процессе эксплуатации кинематику шасси несколько доработали, убрали «лишний» подкос, чем повысили надежность уборки-выпуска стоек шасси.

Колеса передней опоры поворачиваются с помощью электрогидравлической системы управления с приводом от педалей управления поворотной частью киля.

Уборка и выпуск шасси производится с помощью гидросистемы. При выпуске шасси предусмотрено «смещение» каждой стойки во внешнюю сторону. Конструкция шасси позволяет эксплуатировать самолет со всех существующих аэродромов Дальней авиации России без дополнительных работ по усилению ВПП.

СИЛОВАЯ УСТАНОВКА. Силовая установка самолета состоит из четырех двухконтурных турбовентиляторных двигателей с форсажными камерами типа НК-32.

Двигатели установлены под крылом в симметрично расположенных спаренных гондолах. Каждый двигатель автономен по всем системам.

Двигатель НК-32 имеет максимальную тягу на форсаже 25000 кгс, максимальную бесфорсажную – 13000 кгс.

Запуск двигателя происходит от воздушного стартера, питающегося от вспомогательной силовой установки или от наземной установки.

На самолете имеется бортовая вспомогательная силовая установка с турбогенератором ТА-12, расположенная в негерметичном отсеке фюзеляжа, которая питает:

– сжатым воздухом – систему запуска двигателей и систему кондиционирования;

– электроэнергией постоянного и переменного тока (на земле и в аварийных режимах в полете) – бортовую электрическую сеть.

Крылатая ракета Х-55СМ на штатной тележке

Обтекатель оптического бомбового прицела ОПБ- 15Т

Вид на открытый передний грузолюк самолета Ту-160 и подвешенную на многопозиционной катопульной установке МКУ-6-5У крылатую ракету Х-55СМ

Короткие многорежимные воздухозаборники, установленные под передним наплывом крыла, обеспечивают работу двигателей во всем диапазоне высот и скоростей. Они предназначены для регулирования набегающего потока воздуха и подвода его к двигателям. Воздухозаборники имеют вертикально расположенный клин торможения. Каждая пара воздухозаборников обслуживает два двигателя и имеет раздельные каналы для подвода воздуха к ним.

Для предотвращения попадания в воздухозаборник пограничного слоя воздуха с нижней поверхности планера они от нее отодвинуты. Для обеспечения нормального расхода воздуха на режимах взлета и посадки на боковой стенке каждого воздухозаборника имеется шесть створок подпитки, открывающиеся автоматически.

Топливо размещается в 13 кессон-баках, образованных конструкцией планера. Общая емкость топливной системы составляет 171000 кг горючего. Каждый двигатель имеет автономную систему питания топливом с расходным баком и систему перекрестного питания. В расходные баки топливо перекачивается из передних баков при помощи электрических центробежных насосов. Часть топлива используется также в качестве балансировочного груза для создания необходимой центровки самолета.

В самолете имеется система дозаправки топливом в полете типа «шланг-конус». Дозаправка производится от заправщика типа Ил-78. В нерабочем положении штанга топливоприемника убирается в носовую часть фюзеляжа.

Система аварийного слива топлива в полете позволяет слить горючее насосами до требуемого посадочного веса.

ВООРУЖЕНИЕ. Максимальная боевая нагрузка самолета Ту-160 составляет 45000 кг. Основное вооружение состоит из управляемых ракет малой дальности и стратегических крылатых ракет воздушного базирования.

Вооружение располагается в двух грузовых отсеках: переднем и заднем.

Отсеки имеют длину 11,28 м и ширину 1,92 м. В состав штатного вооружения самолета входят стратегические крылатые ракеты воздушного базирования Х-55СМ (12 штук), которые со сложенными крыльями и оперением подвешиваются на двух многопозиционных катапультных устройствах барабанного типа. В каждом грузоотсеке находится по одному барабану с шестью ракетами.

Другой вариант вооружения с применением ракет малой дальности X- 15 предназначен для подавления системы противовоздушной обороны противника (при этом подлет самолета к цели осуществляется на малой высоте). В этом случае на каждый барабан подвешивается по 12 ракет (в общей сложности 24 ракеты).

Многопозиционные катапультные устройства (МКУ) барабанного типа предназначены для размещения ракет и установки их в стартовую позицию для пуска по командам, получаемым от комплекса управления вооружением. После принудительного сброса с барабана крылья и оперение ракеты разворачиваются в полетное положение.

В конструкцию Ту-160 расширение номенклатуры вооружения было заложено изначально, в том числе и использование обычных бомб, для чего самолет оснастили высокоточным оптико-электронным бомбовым прицелом, обеспечивающим бомбометание с высокой точностью при низком уровне освещенности.

ОБОРУДОВАНИЕ. Самолет Ту-160 снабжен современным пилотажно-навигационным и радиотехническим оборудованием, в том числе специальным, разработанным для него комплексом управления вооружением. Оборудование обеспечивает автоматический полет и боевое применение всей номенклатуры вооружения. В его состав входит ряд систем и датчиков, позволяющих поражать наземные цели вне зависимости от времени суток, региона и метеоусловий. Наряду со многими индикаторами электромеханического типа широко применены электронные индикаторы в виде дисплеев.

На Ту-160 установлена сдублированная инерциальная навигационная система, система астронавигации, аппаратура спутниковой навигации, многоканальный цифровой комплекс связи и развитая система радиоэлектронной борьбы, обеспечивающая обнаружение радиолокационных станций противника в широком диапазоне, постановку мощных активных и пассивных помех.

Вид на кабину Ту-160

В кабине самолета – президент России В. В. Путин

На борту самолета имеется большое количество электронно-вычислительных цифровых устройств. Общее число цифровых процессоров, автономных и в сетевой структуре, обеспечивающих работу систем и оборудования, превышает 100 единиц. Каждое рабочее место штурмана оборудовано специализированными бортовыми ЦВМ.

Прицельно-навигационный комплекс (ПрНК) предназначен для обнаружения и опознавания на большом удалении наземных и морских целей, управления средствами их поражения, а также для решения задач навигации и самолетовождения. В комплекс входят в качестве основного элемента астро- инерциальная система в комплекте с различными радиотехническими бортовыми средствами коррекции ее работы, в том числе и обзорно-прицельная РЛС «Обзор-К». В состав оборудования входит также оптико-телевизионная прицельная бомбардировочная система.

Бортовой комплекс обороны (БКО), установленный на самолете, позволяет обнаружить средства ПВО противника, определять координаты их положения, ставить радиолокационные активные помехи или пассивные из ложных целей-ловушек. В хвостовом конусе размещены многочисленные контейнеры с ИК-ловушками и дипольными отражателями. В крайней задней части фюзеляжа установлен теплопеленгатор, обнаруживающий приближающиеся с задней полусферы ракеты и самолеты противника.

На приборных досках летчиков установлены стандартные электромеханические приборы, аналогичные тем, которые применяются но других боевых самолетах (например, на Ту-22М).

Кабина максимально упрощена, но при этом обеспечен максимум удобств для экипажа, выполняющего длительные полеты.

СИСТЕМА УПРАВЛЕНИЯ. Система управления представляет собой комплекс механического, гидромеханического, электрогидравлического, электромеханического, электронного и электрического оборудования. Ту-160 стал первым отечественным серийным тяжелым самолетом с применением многократно дублированной аналоговой электродистанционной системы управления (ЭДСУ). ЭДСУ имеет четыре дублирующих друг друга канала и аварийную механическую проводку, что обеспечивает высокую надежность управления самолетом на всех режимах полета.

Управление самолетом может осуществляться как в автоматическом, так и в ручном режимах. Управление по каналам тангажа, крена и рысканияния обеспечивает оптимальные характеристики устойчивости и управляемости на всех режимах полета. Резервное управление обеспечено при помощи механической системы с ограниченными функциями.

Система управления самолетом состоит из системы управления рулями, автоматической бортовой системы управления и системы управления механизацией крыла. Управление самолетом осуществляется не при помощи традиционного для тяжелых бомбардировщиков штурвала, а посредством ручки управления «истребительного» типа. Система управления рулями обеспечивает отклонение стабилизатора, поворотный части киля, флаперонов и интерцепторов на всех этапах полета в режимах штурвального управления, полуавтоматического и автоматического управления при совместной работе с АБСУ (автоматической бортовой системой управления). АБСУ управляет рулевыми поверхностями путем обработки информации, поступающей от ручек и педалей постов управления экипажа, собственных датчиков, датчиков и вычислителей других бортовых систем.

Система управления механизацией крыла предназначена для изменения конфигурации крыла на различных режимах полета и подразделяется на:

– систему управления закрылками;

– систему управления предкрылками;

– систему управления стреловидностью крыла;

– систему управления гребнем.

Управление самолетом по тангажу осуществляется при помощи изменения положения цельноповоротного стабилизатора, по крену – флаперонами и интерцепторами, по курсу – изменением положения цельноповоротного киля.

Выдвижной штанга топливоприемника самолета Ту-160

Хвостовая часть фюзеляжа, в которой располагается контейнер с тормозным парашютом и основные блоки бортового комплекса обороны "Байкал", автоматы выброса ИК-ловушек и дипольных отражателей

"Черный ящик" самолета Ту-160

Самолет имеет автоматическую систему предупреждения и ограничения выхода на предельные режимы полета.

ГИДРАВЛИЧЕСКАЯ СИСТЕМА.

Гидравлическая система самолета – четырехканальная и состоит из четырех независимых гидросистем. На каждом двигателе НК-32 располагается по одному гидронасосу. Для работы на земле и при аварийных ситуациях в полете имеются вспомогательные тур- бонасосные установки.

Гидравлические системы обеспечивают работу рулевых приводов стабилизатора, киля, интерцепторов, флаперонов, агрегатов управления клином воздухозаборника, рулевых приводов предкрылков и закрылков, поворотных частей крыла, агрегатов шасси и мно- гопозицонных катапультных установок в отсеках вооружения. Управление агрегатами гидросистемами – электродистанционное.

ПРОТИВООБЛЕДЕНИТЕЛЬНАЯ СИСТЕМА. Состоит из:

– противообледенительной электротепловой системы воздухозаборников двигателей;

– системы электрообогрева приемников воздушного давления;

– противообледенителей стекол;

– воздушно-тепловой системы двигателей;

– сигнализаторов обледенения планера.

СИСТЕМА КОНДИЦИОНИРОВАНИЯ ВОЗДУХА. Система обеспечивает нормальные условия де

ятельности экипажа и оборудования на всех режимах полета. Воздух для системы отбирается от двигателей и после охлаждения, понижения давления и фильтрации подается в герметическую кабину экипажа.

Герметическая кабина – вентиляционного типа. У каждого члена экипажа имеются индивидуальные кислородные приборы.

ТОРМОЗНАЯ ПОСАДОЧНАЯ ПАРАШЮТНАЯ СИСТЕМА. Система предназначена для сокращения длины пробега самолета после посадки и при прерванном взлете в дополнение к другим имеющимся тормозным устройствам. Система включает в себя три основных парашюта крестообразной формы общей площадью 105 м- и два вытяжных парашюта площадью по 1 м'.

СИСТЕМА КАТАПУЛЬТИРОВАНИЯ.В систему катапультирования входят:

– система сброса крышек фонаря кабины;

– катапультные установки с креслами К-36ДМ;

– агрегаты управления и сигнализации.

Каждое из четырех рабочих мест экипажа оборудовано катапультируемым креслом, которое обеспечивает спасение во всех аварийных ситуациях и случаях боевого поражения во всем диапазоне высот полета и на земле. Система обеспечивает принудительное и раздельное катапультирование членов экипажа. Принудительное катапультирование возможно по команде с любого рабочего места.

Каждый член экипажа имеет индивидуальное высотно-спасательное снаряжение.

ПРОТИВОПОЖАРНАЯ СИСТЕМА. Противопожарное оборудование установлено в гондолах двигателей, отсеке вспомогательной силовой установки и кабине экипажа.

Система состоит из термочувствительных датчиков, оборудования централизованного пожаротушения и ручных огнетушителей.

СИСТЕМА ЭЛЕКТРОСНАБЖЕНИЯ. На самолете Ту-160 установлены четыре интегральных привода-генератора переменного тока, четыре бесконтактных генератора постоянного тока, системы регулирования, защиты и распределения электроэнергии. В качестве вспомогательного источника предусмотрен генератор переменного тока, установленный на вспомогательной силовой установке. В качестве аварийных источников тока используются аккумуляторы.

(Продолжение следует)

Игорь ПРИХОДЧЕНКО