Дальний высотный бомбардировщик ДВБ-102.
Разработчик: Мясищев
Страна: СССР
Первый полет: 1942 г.
В 1939 году на чертежных досках фирмы «Боинг» и конструкторского бюро 4-го спецотдела НКВД, больше известного как ЦКБ-29, появились эскизы на первый взгляд разных самолетов — четырехмоторного В-29 «Superfortress» («Сверхкрепость») и двухмоторного дальнего высотного бомбардировщика ДВБ-102. Однако при сравнении конструкций обеих машин можно обнаружить ряд схожих технических решений, примененных практически одновременно, что свидетельствует о высокой квалификации их создателей, смело использовавших передовые технологии.
Новая машина создавалась под непосредственным руководством В.М.Мясищева, в прошлом — одного из ведущих специалистов КОСОС ЦАГИ.
В мемуарной литературе В.М.Мясищева называют то учеником В.М.Петлякова, то А.Н.Туполева. Думаю, что это не так. Если присмотреться к самолетам, созданным под его руководством, то будет весьма трудно обнаружить «почерк» его наставников и консерватизм мышления, так свойственный, например, Туполеву. В.М.Мясищев всегда шел своим путем.
Давно известно, что полеты на большие расстояния выгоднее совершать на углах атаки, близких к максимальному аэродинамическому качеству и на экономических режимах работы двигателей, что и приводит к снижению скорости. Полет с максимальными скоростями осуществляется на углах атаки, соответствующих минимальному лобовому сопротивлению и на максимальных режимах работы двигателей. Совместить в самолете большие скорость и дальность было очень сложно. Причина этого заключалась в отсутствии мощных высотных двигателей, эффективных средств механизации крыла и, соответственно, довольно низкой удельной нагрузки на крыло. Но существовала некоторая «золотая середина», позволявшая летать с приемлемыми скоростями на большие расстояния. Для этого требовалось поднять самолет как можно выше. На высотах, близких к стратосфере, в разреженном воздухе лететь можно на углах атаки, близких к режиму максимального аэродинамического качества, с довольно высокой скоростью.
Приведу лишь один пример. Летом 1939 года на бомбардировщик ТБ-3 установили турбокомпрессоры ТК-1. В результате максимальная скорость на высоте 8500 м сохранилась такой же, как раньше была на высоте 4200 м. Для сохранения режима горизонтального полета, как следует из законов аэродинамики, углы атаки самолета должны возрасти более, чем в полтора раза, т.е. с 3-4° до 7-6°, пропорционально уменьшению плотности воздуха.
Высотный полет позволял улучшить не только летные, но и тактические характеристики самолета, поскольку резко снижалась его уязвимость от средств ПВО.
Сегодня еще нельзя однозначно сказать, кто предложил создать ДВБ-102: ВВС, полковник Г.Я.Кутепов, возглавлявший ЦКБ-29 НКВД или сам В.М.Мясищев. Безусловно, получив ответ на этот вопрос, можно будет отбросить большинство догадок, но к сожалению, пока приходится довольствоваться ими.
Коллектив бригады 102, возглавляемой В.М.Мясищевым, был небольшой. Главным компоновщиком самолета стал Н.Г.Нуров. Проектирование центроплана возглавил В.П.Невдачин, получивший известность в 1920-е годы, после создания авиетки «Буревестник», ныне хранящейся в монинском музее ВВС. Под руководством Ю.Т.Шаталова, впоследствии начальник КБ, разрабатывалось крыло. П.Л.Оттен занимался силовой установкой. К.Е.Полищук и Н.С.Наумов компоновали оборудование, а С.М.Меерсон — вооружение.
Удивительное дело: коллектив инженеров, ранее никогда не встречавшихся, быстро заработал как хорошо отлаженный механизм. Работа по созданию бомбардировщика шла в «бешеном» темпе, поскольку от ее результатов зависела судьба упрятанных в тюрьму конструкторов. Требовалось решить ряд сложных технических задач, важнейшими из которых были герметические кабины вентиляционного типа, шасси с носовым колесом, стрелковые установки с дистанционным управлением, силовая установка.
До войны в СССР был создан ряд конструкций гермокабин для самолетов. Все они были регенерационного типа, как на подводной лодке. Углекислый газ, образующийся в процессе жизнедеятельности человека, поглощался селикагелиевыми патронами, а необходимый для дыхания кислород подавался в кабину порциями открытием вручную соответствующего вентиля. Согласитесь, неудобно, особенно в боевой обстановке: чуть зазевался и можно потерять сознание. Обеспечить наилучшие условия для полета на больших высотах могла лишь гермокабина вентиляционного типа. Отбираемый от компрессора нагнетателя воздух подавался в кабину, создавая требуемое давление. Экипаж мог дышать этим воздухом, но на случай разгерметизации в состав экипировки членов экипажа входили индивидуальные кислородные маски.
Впервые гермокабины такого типа, разработанные под руководством М.Н.Петрова, были применены на высотном истребителе «100» конструкции В.М.Петлякова, а затем на «102-й» машине и практически не претерпев принципиальных изменений, используются в современных боевых самолетах.
Немало трудностей возникло и при создании шасси с носовым колесом. К 1939 году в СССР был только один самолет — летающая лаборатория «трехколеска Толстых», предназначенная для исследований новинки самолетостроения. Эта машина позволила лишь уточнить параметры шасси с носовым колесом и методику их расчета. Опыт полетов на «трехколеске» имели только летчики-испытатели, непосредственно связанные с этой машиной.
С разработкой дистанционно-управляемых стрелковых установок дела обстояли несколько лучше, поскольку в конце 1930-х годов подобное устройство было внедрено на самолете-разведчике БОК-11. Как и на этой машине, оборонительное вооружение ДВБ-102 состояло исключительно из пулеметов: по одному пулемету ШКАС с боезапасом соответственно 750 и 1000 патронов разместили в носу и под фюзеляжем, два пулемета — ШКАС и УБ с боекомплектом 1500 и 700 патронов установили на верхней фюзеляжной установке. В бомбоотсеке подвешивались бомбы калибром от 50 до 2000 кг. Бомб большего калибра в СССР в то время не было.
Но самым «твердым орешком» для конструкторов оказались двигатели. Несмотря на существование в СССР Центрального института авиамоторостроения, целого ряда заводов по производству двигателей и нескольких ОКБ, это было одно из самых слабых звеньев авиационной промышленности. Производству новых типов двигателей в СССР обычно предшествовало приобретение за рубежом лицензий, и этот фактор являлся толчком для внедрения передовых технологий как в довоенные, так и в послевоенные годы.
К началу проектирования ДВБ-102 его создатели могли рассчитывать лишь на новые двигатели М-120ТК, разработанные в КБ-26 под руководством В.Я.Климова. Новыми их можно назвать за необычную компоновку. Три блока цилиндров двигателя М-105, начавшего свою родословную с французской «Испано-Сюизы», скомпоновали в виде перевернутой латинской буквы «Y». В результате двигатель развивал взлетную мощность, правда пока на стенде, 1850 л.с., а установленные турбокомпрессоры должны были сохранять мощность 1430 л.с. до высот свыше 10000 м.
Впервые в отечественной практике турбокомпрессоры (ТК) установили на экспериментальном стратосферном самолете БОК-1 в 1937 году, но уже в десятом полете выявились крупные дефекты конструкции, связанные с обрывом лопаток. В следующем году турбокомпрессорами укомплектовали двигатели бомбардировщика ДБ-А — и снова неудачи, не позволившие даже полностью снять летные характеристики. Турбокомпрессоры применялись на И-16, И-153, БОК-7, БОК-11, БОК-15, ТБ-3, «100», но добиться надежной работы силовой установки не удавалось. Устанавливая на ДВБ-102 двигатели с ТК, конструкторы получали «кота в мешке», что, в общем-то, и проявилось впоследствии в ходе летных испытаний.
В самолете предусматривалось широкое применение поковок, литья из алюминиевых и магниевых сплавов. Количество сварных узлов и деталей в новой машине по сравнению с находившимися в эксплуатации самолетами значительно уменьшилось, что положительно сказалось на снижении трудоемкости изготовления.
24 июля 1940 года, за день до освобождения Мясищева из тюрьмы, заказчик утвердил эскизный проект бомбардировщика с двумя двигателями водяного охлаждения М-120ТК. Этим же летом началась постройка опытного образца, но Великая Отечественная война и эвакуация ЦКБ-29 в июле 1941 года затянули ее до начала 1942 года. В эвакуации коллектив В.М.Мясищева продолжил свою работу на заводе № 288, созданном на базе авиаремонтных мастерских в Куломзино, пригороде Омска. Директором завода назначили Г.Я.Кутепова.
В начале 1942 года бомбардировщик подготовили к летным испытаниям и В.М.Мясищев остановил свой выбор на летчике-испытателе НИИ ВВС Валериане Ивановиче Жданове.
В феврале этого же года В.И.Жданова командировали в Омск для проведения летных испытаний ДВБ-102. Хорошо знакомый с проектом бомбовоза, участвовавший в работе макетной комиссии. Валериан Иванович не ожидал эффекта, который произвел на него воплощенный в металл самолет.
День подходил к концу, когда в лучах заходящего солнца показался «транспорт» из Свердловска. Самолет зарулил на стоянку, остановив свой бег возле непривычного взгляду летательного аппарата с высоко поднятым хвостом. Разминая отекшие после длительного полета ноги, летчик обошел зачехленный дальний высотный бомбардировщик и подумал: «Так вот ты какой, мой будущий крестник.» Спустя несколько дней, выслушав последние наставления ведущего инженера, экипаж ДВБ-102 занял свои места в самолете, предварительно отбуксированном к дальнему краю бетонированной стоянки, временно превращенной во взлетную полосу.
Опытный самолет, едва начав свой первый разбег, вдруг стал раскачиваться из стороны в сторону с нарастающей амплитудой. «Шимми» — это короткое слово, заимствованное от модного в 1930-х годах танца, молнией пронеслось в голове летчика. Вспомнились последние напутствия главного конструктора и рука быстро потянулась к секторам газа, взвизгнули тормоза. Бомбардировщик еще не успел остановиться, а к нему со всех сторон бежали люди.
После осмотра специалисты сделают вывод: еще несколько секунд и передняя стойка могла сломаться. Только самообладание и быстрая реакция летчика позволили предотвратить аварию, спасти опытный экземпляр бомбардировщика ДВБ-102 — самолета, о котором впоследствии будут много писать, не забывая при этом награждать эпитетами: «впервые в отечественной практике», «не имеющий аналогов».
После доработок демпферов шимми, 17 февраля Жданов выполнил на ДВБ-102 первый полет. Летные испытания самолета затянулись надолго, В.И.Жданова за штурвалом самолета сменил заводской летчик-испытатель Ф.Ф.Опадчий. В апреле 1942 года завершился первый этап летных испытаний, и машину передали в НИИ ВВС. Полеты выявили, прежде всего, ненадежную работу турбокомпрессоров, лопатки турбин которых не выдерживали огромную температуру выхлопных газов двигателей. Да и работа самих двигателей, имевших мизерный ресурс, оставляла желать лучшего.
Приведу несколько случаев из хроники летных испытаний. Во время седьмого полета (при наработке двигателей 8 часов 5 минут) разрушился направляющий аппарат крыльчатки турбокомпрессора. После десятого полета произошла поломка силовых шпилек картера. После одиннадцатого полета (наработка двигателей 13 часов) обнаружилась поломка шестерни промежуточного валика левого двигателя. После первого высотного полета в роторах турбокомпрессоров обнаружили трещины.
В ходе государственных испытаний первые 14 полетов выполнили на двигателях с заниженным числом оборотов на первой границе высотности. Затем установили новые двигатели, развивавшие меньшую взлетную мощность. Из-за этого на самолете не удалось достигнуть проектных характеристик.
Кроме В.И.Жданова, в проведении государственных испытаний участвовали штурман-испытатель Н.П.Цветков, стрелок-радист М.Дугин. Возглавлял испытательную бригаду ведущий инженер М.И.Ефимов. От ЛИИ в испытаниях участвовал инженер Г.И.Поярков.
В отчете по государственным испытаниям отмечалось, что «… самолет на взлете прост, на пробеге устойчив. Боковые ветры под углом 60° на взлете (при скорости ветра 5 м/с) почти не ощущаются. (Вот оно, преимущество шасси с носовым колесом. — прим. автора).
В горизонтальном полете самолет достаточно устойчив, возникающие нагрузки на рулях полностью снимаются триммерами.
На виражах и разворотах самолет устойчив и хорошо слушается рулей. При углах крена 50°-70° возникают значительные нагрузки на рулях, особенно элеронах и руле высоты. Самолет хорошо виражит с углами крена до 70°. Техника выполнения посадки значительно проще, чем у Пе-2, Ер-2 и 103В.
Полет на одном моторе при полетном весе 13000 кг возможен на скоростях до 260 км/ч. С большим весом не проверен из-за плохой работы винтомоторной группы.»
Хорошим пилотажным характеристикам в значительной степени способствовал удачный выбор центровки самолета, находившейся в диапазоне от 24,1% до 28,1% средней аэродинамической хорды.
Наряду с этим выявилось и большое количество дефектов. Увы, без них не обходятся испытания опытных машин. Наиболее существенные были связаны с передней гермокабиной, где находились рабочие места летчика и штурмана. Несмотря на то, что гермокабина ДВБ-102 создавала гораздо лучшие условия для работы экипажа, чем все построенные ранее, она имела, в частности, следующие недостатки:
-теснота и затрудненная посадка летчика на сиденье;
-невозможность быстрого покидания самолета;
-неудобное расположение приборов;
-недостаточное бронирование экипажа.
Кроме того, в перечне дефектов, выявленных в ходе испытаний, отмечался плохой обзор летчику верхней полусферы и полное отсутствие обзора задней нижней полусферы. Отсутствовал обзор цели на боевом курсе. Не лучше обстояло дело и с обзором у штурмана. В итоге переднюю гермокабину не рекомендовали для установки на боевом самолете массового использования. Эти недостатки, выявленные еще в начале заводских испытаний, устранили в макете дублера самолета ДВБ-102. По мнению экипажа, испытывавшего опытную машину, новая гермокабина должна была создать значительно лучшие условия для работы летчика и штурмана при выполнении ими боевых задач. Что, в общем-то, впоследствии и подтвердилось. Задняя же гермокабина осталась без изменений, поскольку обеспечивала условия работы в ней, не отличавшиеся от негерметичных кабин самолетов тех лет.
В ходе государственных испытаний на самолете усилили вооружение. На носовой установке пулемет ШКАС заменили на 20-мм пушку ШВАК. На нижней дистанционной установке стрелка-радиста ШКАС заменили пулеметом УБК калибра 12,7 мм. В итоге характеристики оборонительного вооружения ДВБ-102 превзошли по своей мощности заданные тактико-техническими требованиями.
Дальнейшие испытания, прерванные в сентябре 1942 г. на несколько месяцев, самолет проходил с двигателями без турбокомпрессоров, что самым негативным образом отразилось на и без того заниженных, по сравнению с заданными, характеристиках машины. Так, практический потолок не превосходил 8300 м, а максимальная скорость — 542 км/ч на высоте 6250 м. В тоже время, в акте по государственным испытаниям отмечалось, что «… максимальная скорость самолета 542 км/ч — выше максимальной скорости существующих дальних бомбардировщиков… Оборудование герметических кабин значительно улучшает условия работы экипажа на большой высоте, что особенно важно в длительном полете…»
В соответствии с приказом НКАП № 451 от 20 июня 1942 года на самолете установили звездообразные двигатели воздушного охлаждения М-71, разработанные в ОКБ А.Д.Швецова. Этот двигатель хотя ранее и устанавливался на истребителях ОКБ Н.Н.Поликарпова и С.А.Лавочкина, был явно «сырым» и требовал доводки. После третьего полета из-за поломки левого двигателя испытания прервали до получения нового М-71. Доводка самолета затянулась…
13 февраля 1943 года нарком А.И.Шахурин подписал приказ № 94:
«В целях повышения высотности самолета ДВБ-102 с моторами М-71 и герметическими кабинами приказываю:
1. Директору завода № 288 тов. Кутепову и Главному конструктору тов. Мясищеву установить на самолете ДВБ-102 с моторами М-71 компрессоры типа ТК-3 и кабинные нагнетатели, и начать испытания (…) 15 мая 1943 года.
Директору завода № 19 тов. Солдатову и Главному конструктору тов. Швецову подготовить 3 мотора М-71 со сроком подачи их заводу № 288 к 5 апреля 1943 года.
Начальнику ЦИАМ тов. Поликовскому разработать проект кабинного нагнетателя и передать для изготовления на завод № 20 не позднее 25 февраля 1943 года.
Директору завода № 20 тов. Ивайкину и Главному конструктору тов. Тарасову изготовить по чертежам ЦИАМ три комплекта кабинных нагнетателей и передать их заводу № 288 в сроки:
-один комплект к 15 апреля 1943 года,
-два комплекта к 1 мая 1943 года.»
Спустя 8 дней Шахурин подписал приказ № 106, которым начальнику ЦИАМ предписывалось провести сборку турбокомпрессоров ТК-3 и передать их для монтажа на ДВБ-102 к 20 апреля 1943 года.
В соответствии с постановлением ГОКО № 3601 от 18 июня и приказом НКАП от 22 июня 1943 года завод № 288 перебазировали из Омска на территорию московского завода № 482. При этом часть коллектива КБ В.М.Мясищева, вместе с главным конструктором, перевели на завод № 22 в Казань, а часть — на организованный в Москве филиал.
В ноябре 1943 года филиал ОКБ-22 переводится на завод № 89, расположенный на Центральном аэродроме и после слияния с заводом № 482, получает обозначение ОКБ-482 (ныне на этой территории находится ОКБ имени С.В.Ильюшина). 482-й завод частично реконструировали и приспособили для решения новых задач: создания высотных самолетов и оборудования для них. Реорганизация ОКБ-482 почти на три месяца приостановила все работы по ДВБ-102.
В августе 1943 года экипаж В.И.Жданова выполнил на ДВБ-102 первый дальний перелет по маршруту Омск-Казань-Москва (аэродром Чкаловская), позволивший определить дальность машины. Доводка «102-й» машины велась под руководством Н.Г.Нурова. В Москве, а точнее — на опытном заводе НИИ ВВС в Чкаловской на самолете начали подготовку по установке форсированных двигателей АШ-71Ф с турбокомпрессорами ТК-3, которые удалось получить лишь в 1944 году. Одновременно с этим, в соответствии с макетом дублера, переделали носовую кабину, заменив каплевидный, смещенный к левому борту фонарь летчика на новый, занимавший практически всю ширину фюзеляжа. Это заметно улучшило обзор и дало возможность штурману подменять летчика в длительном полете.
В таком окончательном виде с мая 1944 года по 25 июля 1945 года самолет проходил совместные летные испытания. Ведущими летчиками на этом этапе от ОКБ-482 был Ф.Ф.Опадчий, а от ЛИИ — И.И.Шунейко. От заказчика ведущими по машине были инженер М.И.Ефимов, летчик В.И.Жданов, штурман Н.П.Цветков и инженер по силовой установке А.Ф.Абашин.
Несмотря на то, что двигатель М-71Ф, развивавший взлетную мощность 2250 л.с., прошел 50-часовые стендовые испытания, его плохая работа постоянно проявлялась в полетах. Так, например, 20 июля 1945 года при выполнении полета с целью определения границ высотности двигателей на первой и второй скоростях вращения нагнетателя на высоте 4200 м из-за разрушения шатунов коленчатого вала отказал левый мотор.
В итоге почти четырехлетней работы на ДВБ-102 получили максимальную скорость 570 км/ч, практический потолок 10750 м и дальность 3740 км. К этому времени полным ходом шли работы по четырехмоторным дальним бомбардировщикам «64» Туполева с моторами АМ-34ТК и АМ-46ТК и ДВБ-202/302 Мясищева с двигателями АШ-72ТК и АШ-46ТК, расчетные параметры которых превосходили ДВБ-102 и более полно отвечали требованиям ВВС конца 1940-х годов.
Параллельно с доводками первой опытной машины велись работы по проектированию и постройке дублера первоначально рассчитывавшегося под двигатель МБ-100. 1 января 1944 года объем работ по сборке самолета выполнили на 54%, однако замена передней кабины на первой машине, изменение конструкции крыла дублера с деревянной на металлическую и последующее перебазирование в Москву затормозило его постройку.
Уже в Москве дублер пытались приспособить под двигатели АМ-46ТК, но в окончательном виде выпустили с учетом возможной установки звездообразного АШ-72.
ДВБ-102 с двигателями М-71Ф, вследствие выхода из строя одного из них и отсутствия новых в промышленности, и его дублер законсервировали вместе с другими самолетами КБ Мясищева. Простояв долгое время около ангара завода № 240 на Центральном аэродроме имени Фрунзе, эти самолеты списали, пустив на металлолом. Но идеи, заложенные в ДВБ-102, не погибли. Достаточно отметить, что конструктивная особенность его крыла вместе с коллективом конструкторов ОКБ-482 перекочевала в ОКБ-240, возглавлявшегося С.В.Ильюшиным. Крыло с технологическим разъемом по линии хорд вдоль размаха использовалось на самолетах Ил-22 и Ил-28.
В 1946 году, после закрытия ОКБ-482, рассматривался вариант ДВБ-102 с двигателями АШ-73ТК. По расчетам, при взлетной массе 16500 кг максимальная скорость машины на высоте 9000 м должна была достигнуть 610 км/ч, а дальность с бомбовой нагрузкой 2000 кг — 4500 км. Были и другие варианты, в том числе с двигателями М-82ТК и М-30Б. Но, несмотря на требования ВВС, ОКБ-482 не восстановили, а о самолете быстро забыли.
ЛТХ:
Модификация: ДВБ-102
Размах крыла, м: 25,17
Длина, м: 19,90
Высота, м: 3,34
Площадь крыла, м2: 78,30
Масса, кг
-пустого самолета: 9807
-нормальная взлетная: 15500
-максимальная взлетная: 18000
Тип двигателя: 2 х ПД М-71ФТК
-мощность, л.с.: 2 х 2200
Максимальная скорость, км/ч
-у земли: 456
-на высоте: 570
Крейсерская скорость, км/ч: 468
Практическая дальность, км: 3740
Макс. скороподъемность, м/мин: 420
Практический потолок, м: 10750
Экипаж: 4
Вооружение: 3 х 20-мм пушки ШВАК, 1 х 12,7-мм пулемет ШВАК и 2-3 х 12,7-мм пулемета УБК
Бомбовая нагрузка, кг: 1000-4000.
Первый вариант ДВБ-102 с двигателями М-120.
Первый вариант ДВБ-102 с двигателями М-120.
Первый вариант ДВБ-102 М-120.
Первый вариант ДВБ-102 М-120.
Первый вариант ДВБ-102 М-120.
ДВБ-102 с двигателями М-120, оснащенными турбокомпрессорами.
ДВБ-102 с двигателями М-71 на государственных испытаниях.
ДВБ-102 после взлета.
Летчик-испытатель НИИ ВВС В.И.Жданов в кабине ДВБ-102.
Схема компоновки бомбоотсека ДВБ-102.
Компоновочная схема ДВБ-102.
ДВБ-102. Схема.
ДВБ-102. Схема.
.
.
Список источников:
В.Б.Шавров. История конструкций самолетов в СССР 1938-1950 гг.
Б.Л.Симаков. Самолеты страны Советов. 1917-1970.
Энциклопедия-справочник. Самолеты страны Советов.
Русавиа. Н.Якубович, В.Лавров. Самолеты В.М.Мясищева.
Крылья Родины. Ефим Гордон, Исаак Спивак. В серию не запущен.