Авиация и космонавтика 2005 02

Испытания самолета «105А» (Ту-22) показали: для того чтобы полностью выполнить заданные требования по основным летно-техническим характеристикам, необходимо на самолете установить новые двигатели с увеличенной тягой. Было предложено установить на Ту-22 улучшенные ТРД типа РД-7МР (в серии – РД-7М2), применение которых, согласно расчетам, позволяло выйти на уровень заданных требований:

Первый опытный самолет Ту-22У

Серийный Ту-22УД

Серийный Ту-22ПД

К моменту проведения работ по «Эталону» ОКБ-36 сумело существенно модернизировать двигатель типа ВД-7М, создав на его базе модификацию РД-7М2 со взлетной максимальной форсажной тягой 1 6500 кг, максимальной бесфорсажной тягой 1 1000 кг и со значительно улучшенными эксплуатационными данными, особенно по характеристикам надежности (всего было выпущено около 120 самолетов с двигателями РД-7М2).

Внедрение РД-7М2 позволило увеличить максимальную взлетную массу самолета до 92000 кг. и увеличить тяговооруженность, особенно на взлетных режимах, при нормальных взлетных массах.

При установке на Ту-22 двигателя РД-7М2 вместо ВД-7М дорабатывались гондолы двигателей, дорабатывались многие системы силовой установки самолета. В частности заменялась система запуска двигателей с электрической от стартер-генераторов на запуск от турбостартеров.

Внедрение на Ту-22 двигателя РД-7М2 позволило получить на самолете максимальную скорость 1600 км/ч (М=1, 7) и значительно повысить надежность авиационного и авиационно-ракетного комплексов на базе Ту-22. К началу 80-х годов практически все самолеты Ту- 22Р (Ту-22РД), Ту-22П (Ту-22ПД) и Ту-22К (Ту-22КД), Ту-22У (Ту-22УД) летали с двигателями РД-7М2.

Для крыла самолетов Ту-22 был свойственен так называемый шассийно-крыльевой флаттер, связанный с жестким размещением основных стоек шасси в крыльевых гондолах. С самолета № 3504 ввели упругую (мягкую) подвеску основных стоек шасси (на гидравлических демпферах), что позволило изменить частоту собственных колебаний системы крыло-шасси и увеличить критическую скорость флаттера системы в 1, 5 раза. Это мероприятие позволило снять противофлаттерные грузы с консолей крыла самолета. Доработки по исключению шассийно-крыльевого флаттера были также включены в программу работ по «Эталону».

Доработка выпущенного парка самолетов Ту-22 под «Эталон» была достаточно сложной и трудоемкой и продолжалась до начала 80-х годов, поэтому в частях еще долго можно было встретить недоработанные машины с ограничениями по числу М и с двигателями ВД-7М2.

Самолеты первых серий, несмотря на принятые меры, все же имели склонность к раскачке по тангажу. Более детальные исследования и летные эксперименты показали следующее. С ростом скорости полета под действием скоростного напора крыло самолета Ту-22 закручивалось, и угол атаки его концевых сечений уменьшался (крыло самолета и так имело коническую крутку по размаху, равную минус 4 град. ). Равнодействующая подъемной силы крыла на больших скоростях перемещалась вперед уменьшая запас статической устойчивости, и самолет становился нейтральным по тангажу. Проблему пытались решить установив в систему продольного управления демпфер гашения колебаний, одновременно в систему управления ввели автомат балансировки, облегчавший пилотирование самолета на трансзвуковых режимах полета. Однако система управления все еще требовала дальнейших усовершенствований. Это подтвердили летные испытания самолетов с доработанной системой управления.

Компоновка Ту-22У (документ из архива музея ОАО «Туполев»)

Серийный разведчик Ту-22РДМ

Компоновка Ту-22КП (документ из архива музея ОАО «Туполев»)

В одном из полетов ведущему летчику-испытателю самолета Ту-22 с 1 960 по 1 968 гг. В. П. Борисову была поставлена задача определить достаточность мощности гидроусилителя в канале управления стабилизатором на больших скоростях полета. Ему предписывалось на высоте 4500 м при приборной скорости 1050 км/ч (М=0, 89) резко отклонить цельноповоротное горизонтальное оперение на 3 град, и вернуть его в исходное положение с максимальной скоростью перекладки.

При выполнении этой операции самолет успел достигнуть 80% разрушающей перегрузки, что было в эксплуатации крайне опасно. Для предотвращения возможности выхода самолета на подобные режимы системщики ОКБ-156 решили догружать штурвал летчика усилием в 25-27 кг, установив автомат дополнительных усилий (АДУ), включавшийся в работу при определенных перемещениях штурвала.

Разработчики системы управления полагали, что подключать этот автомат на виражах и разворотах не целесообразно, так как расходы штурвала на этих режимах значительно больше, чем в прямолинейном полете. В. П. Борисов высказал сомнение в этом и настоял на проведении контрольного полета. На скорости 880 км/ч он энергично ввел самолет в вираж с креном 60 град. При этом резко (до плюс 2, 8 д) возросла вертикальная перегрузка. Для предотвращения ее дальнейшего роста летчик отдал штурвал от себя Перегрузка мгновенно стала отрицательной, дойдя до минус 1, 7д. Штурвал вновь был взят на себя, и перегрузка вновь стала положительной и равной плюс 4д!

Уже на земле, по данным КЗА, выяснилось, что в системе имеется запаздывание по исполнению на действия летчика на 0, 3 с после отклонения им штурвала на изменение знака перегрузки. Налицо была прогрессирующая раскачка, и при ее развитии самолет в доли секунды мог разрушиться.

В. П. Борисов нашел единственный правильный выход, установив штурвал в нейтральное положение. Раскачка быстро прекратилась, экипаж и самолет остались целыми.

В дальнейшем, на основании этого испытательного полета, система была доработана, и полетные пружинные загружатели уже не отключались при выполнении виражей и разворотов. Дальнейшие эксперименты с системой управления Ту- 22, поток информации, не всегда положительной, приходивший из строевых частей по поведению системы на различных режимах полета, потребовал ввести в канал продольного управления гидравлический ограничитель.

Штанга и конус (документ из архива музея ОАО «Туполев»)

Доработки по системе управления закончились установкой 3-х канального демпфера тангажа (в серии с 1966 г. с самолета №4501) и двухканального демпфера сухого трения (в серии с 1 968 г. с самолета №5903).

Еще с одной проблемой, связанной с работой системы управления самолета Ту-22, столкнулись летчики-испытатели и строевые летчики при полетах на сверхзвуковых скоростях.

На этих режимах из-за неравномерного нагрева обшивки фюзеляж деформировался, что приводило к самопроизвольному перемещению тяг управления гидроусилителями. В результате рулевые поверхности отклонялись, вызывая большие кренящие и разворачивающие моменты, которые необходимо было парировать летчику на этих режимах.

Весь комплекс проблем, связанных с системой управления Ту-22, стал прекрасной школой для специалистов ОКБ А. Н. Туполева и позволил в дальнейшем более безболезненно проектировать и доводить системы управления последующих тяжелых сверхзвуковых самолетов как военного, так и гражданского назначения.

Большая работа при создании Ту-22 была проведена по внедрению на самолет системы дозаправки топливом в полете. Подобная доработка требовалась для увеличения реальной дальности полета, особенно это было актуально для самолетов ракетоносцев с их более низким значением аэродинамического качества, особенно с подвешенной ракетой.

Кроме того, начиная с самолетов 29-ой серии, с Ту-22 был снят фюзеляжный бак №1, соответственно общее количество топлива сократилось. Все это потребовало экстренных мер по увеличению дальности полета самолета Ту-22. Для самолета была выбрана система дозаправки «Конус». В качестве самолетов-заправщиков предназначались самолеты 3МН, 3МС и Ту- 16Н. При использовании в качестве самолета-заправщика Ту- 16Н, самолеты Ту-22 с системой дозаправки имели следующие расчетные данные: