Николай Якубович - Мясищев. Неудобный гений. Забытые победы советской авиации
Оптимальная аэродинамическая компоновка самолета выбиралась по результатам испытаний 39 моделей в аэродинамических трубах ЦАГИ. В ходе проектирования рассматривались такие схемы, как «утка» и «бесхвостка», каждая из них имела определенные преимущества и недостатки. Например, исследования самолета схемы «утка» заняли весь 1956 год, но ЦАГИ игнорировал усилия ОКБ-23. Зато, когда пришло время решать, куда идти дальше, ЦАГИ и ОКБ единодушно остановились на классической схеме с треугольным в плане крылом относительной толщиной 3,5 процента. Причина здесь не в каких-то традициях или косности мышления, а в отсутствии необходимых методик расчета параметров указанных выше компоновок, а также в необходимости сокращения времени проектирования.
Самолет М-50 на заводском аэродроме
При создании новой машины всегда встает много вопросов, для ответа на которые требуется проведение научно-исследовательских работ. При создании М-50, не имевшего аналогов, нужно было совместить, казалось бы, несовместимое. При высоких удельных расходах турбореактивных двигателей тех лет требовалось обеспечить не только высокую сверхзвуковую скорость, но и огромную дальность полета. Чтобы замыслы стали реальностью, конструкторы приняли решение сократить количество членов экипажа до двух человек, оставив летчика и штурмана, размещавшихся в кабине с бронезащитой на катапультируемых креслах К-3 разработки завода № 918 (ныне НПО «Звезда»). Рабочие места экипажа находились друг за другом, по схеме тандем, причем посадка и катапультирование осуществлялись через люки в нижней части фюзеляжа. Для решения всех задач, возникавших в полете, необходимо было полностью автоматизировать самолет, возложив на двух человек фактически контроль за полетом. При этом в случае необходимости предусматривался переход на ручное управление не только на режимах взлета, посадки и дозаправки в воздухе топливом, но и в крейсерском полете. Заменить пять человек (напомним, что экипаж 3М составлял семь человек) могла лишь автоматика, а это значит, что при существовавшей элементной базе все выгоды от нее будут сведены на нет весом оборудования и источников электропитания. Этот вопрос обсуждался в ЦК КПСС и Совете Министров. Чтобы выбраться из заколдованного круга, перед радиоэлектронной промышленностью была поставлена задача об ускорении работ по миниатюризации оборудования. Конструкторы самолета, в свою очередь, предложили применить на летательном аппарате вместо традиционных источников постоянного тока генераторы переменного трехфазного тока частотой 400 Гц и напряжением 120/208 вольт. При этом на каждый двигатель устанавливались электрогенератор и два энергоузла с воздушным приводом от компрессоров внутренних двигателей самолета.
На М-50 появилась комплексная система навигации, выражаясь современным языком – пилотажно-навигационный комплекс, разработанный в коллективе В.П. Григорьева. В состав оборудования входили три радиостанции: связная «Планета», командная – РСИУ-3М и аварийная – «Кедр-С». Кроме этого на борту имелись переговорное устройство СПУ-6, радиовысотомеры больших и малых высот РВ-5 и РВ-25, запросчик-ответчик СРЗО-2, станция защиты хвоста «Сирена-2» и многое другое.
В «пятидесятке» предусмотрели автоматическую систему управления АБСУ-50. В качестве резервного использовалось гидромеханическое управление ГМУ-50. Суть его заключалась в том, что поступательное перемещение от штурвальной колонки и педалей в кабине экипажа за герметическим выводом превращалось с помощью шариковых преобразователей во вращательное и передавалось через высокооборотные валы, вращавшиеся от гидромотора, к исполнительным механизмам рулей и элеронов. В последних оно вновь превращалось в поступательное перемещение. Для управления двигателями, видимо, впервые в мире, использовалась электродистанционная система управления с трехкратным резервированием, проверенная на летающей лаборатории 3М. Исследовалась на наземных стендах и электродистанционная система управления рулями.
Кроме этого в систему управления включили демпферы рыскания (впервые внедрены на самолете 3М в процессе летных испытаний системы дозаправки), крена и тангажа.
Будущий М-50 рассчитывался для полетов в диапазоне скоростей от посадочной 270 км/ч до 2000 км/ч и на высотах до 16 000 м с дальностью (с дозаправкой в полете 55 тонн горючего) до 15 000 км. Максимальный взлетный вес самолета при старте с ускорителями достигал 253 тонны, из которых на долю горючего приходилось 170 тонн. При полете на большую дальность предусматривалось выполнение не менее двух дозаправок, первая из которых планировалась на удалении 2000 км от аэродрома вылета. При этом на всех режимах необходимо было обеспечить устойчивый и управляемый полет. Эти требования заставили применить цельноповоротные вертикальное и горизонтальное оперение.
Кто знаком с аэродинамикой, тот знает, что при переходе от дозвуковых скоростей к сверхзвуковым центр давления аэродинамических сил крыла смещается в сторону хвоста. Этот эффект, нередко приводивший к катастрофе первые реактивные самолеты, заставил искать новые пути сохранения требуемого запаса продольной устойчивости. Так появилось предложение в зависимости от режима полета изменять положение центра тяжести путем перекачки топлива из одной группы баков в другую. Это техническое решение, примененное впервые на М-50, впоследствии нашло широкое применение на сверхзвуковых самолетах, в том числе на Ту-144 и «Конкорде». Прежде чем устанавливать систему автоматической устойчивости на «пятидесятку», она была досконально исследована на летающей лаборатории «ДМ».
«Работая над проектом самолета М-50, – рассказывает Л.Л. Селяков, – решая сложные задачи создания полностью автоматических систем управления полетом на практически «нейтральном» самолете, я настаивал на несовместимости больших, громоздких рычагов управления, какой является ставшая традиционной штурвальная колонка с полностью автоматической системой.
Я предлагал создать управляющий блок с рукояткой по типу уже существующей «строевой» ручки автопилота, при помощи которой штурман доворачивает самолет к цели.
Требования ЦАГИ (Г.С.Бюшгенс и др.) о необходимости строгого соблюдения нормативов по усилиям и ходам на единицу перегрузки при создании автоматических систем управления совершенно не нужны и вредны.
К сожалению, ЦАГИ взял верх, Мясищев и Роднянский меня не поддержали, и систему АБСУ-50 выполнили с классическими рычагами и требуемыми усилиями…
