В.Б.Шавров "История конструкций самолетов в СССР"
ПЕРВЫЙ СКОРОСТНОЙ БОМБАРДИРОВЩИК СБ
АНТ-40 (СБ, ЦАГИ-40) - всемирно известный самолет, строившийся серийно на протяжении ряда лет в нескольких модификациях. Он применялся в боевых действиях в Испании, на Дальнем Востоке, в Монголии, в военном конфликте с Финляндией и в Великой Отечественной войне, эксплуатировался в ГВФ.
В феврале 1934 г. на совещании у начальника ЦАГИ был разработан план постройки самолета АНТ-40 - скоростного бомбардировщика (СБ). Решено было построить самолет в двух экземплярах: первый с моторами Райт "Циклон" и второй с моторами Испано-Сюиза 12Y.
При постройке СБ был учтен опыт создания близких к нему самолетов МИ-3 и ДИП, и потому в нем удалось избежать многих осложнений и неприятностей; была хорошо отработана общая им всем конструкция. Испытания и внедрение СБ в серийное производство прошли без больших осложнений.
Самолет СБ, спроектированный и разработанный бригадой А.А.Архангельского под руководством А.Н.Туполева, был построен быстро, получился в общем удачным; при его доводках и модификациях речь шла о некоторых улучшениях, а не об устранении органических дефектов.
В 1936 г. уже была развернута его серийная постройка, продолжавшаяся до 1941 г. на двух заводах. Было выпущено большое количество самолетов СБ, в том числе в варианте пикирующего бомбардировщика (Ар-2), являющегося развитием СБ.
АНТ-40, 2РЦ. Первый вариант самолета СБ, спроектированный под звездообразные двигатели Райт "Циклон" в 730 л. с., был выпущен в октябре 1934 г. Его размеры были меньше, чем установившиеся потом в серийных самолетах. Размах крыла был всего 19,0 м, площадь крыла - 47,6 м2, длина самолета 10,48 м. Полеты (летчики И, С. Журов и К. К. Попов) проводились с 7 по 31 октября 1934 г., когда произошла авария при посадке.
К февралю 1935 г. самолет был восстановлен: с 5 февраля по 31 июля проведены его повторные испытания. Площадь крыла была уменьшена до 46,3 м2 при том же размахе 19,0 м и моторах. Однако еще в 1934 г. предпочтение было отдано двигателям Испано-Сюиза 12У, рядным, водяного охлаждения, более перспективным в смысле возможного увеличения мощности. Первый экземпляр самолета со звездообразными двигателями не стал прототипом для серии. Он был выделен для экспериментальных исследований, в частности по поднимаемым лыжам.
С принятием двигателей Испано-Сюиза (с водяной системой охлаждения), более тяжелых, чем звездообразные, площадь крыла была увеличена до 51,92 м2 при том же размахе 19,0 м путем увеличения хорды.
АНТ-40, 2ИС. Второй опытный экземпляр самолета с моторами Испано-Сюиза 12Y был построен в самом конце 1934 г. Его летные качества были высокими, самолет признан одним из лучших бомбардировщиков (на предварительных заводских испытаниях в январе 1935 г. он развил скорость 430 км/ч). Государственные испытания самолет проходил в несколько этапов с февраля 1935 г. по апрель 1936 г., после чего был передан заводу как эталон для серии.
В ходе испытаний в этот самолет были введены изменения: двигатели сдвинуты на 100 мм вперед, стреловидность крыла по передней кромке консолей увеличена с 4,5 до 90, увеличена площадь оперения, на рулях высоты введены площадь компенсации и впервые весовая компенсация (50 - 80 %). Вооружение: четыре пулемета ШКАС (спарка в носу, задний на турели и еще один в кинжальной установке), две бомбы по 250 кг или шесть по 100 кг в бомболюке. Позже - в войне в Финляндией - применялись снаряды РС-132, размещаемые под крылом, а в 1938 г. испытывалась подфюзеляжная батарея из четырех пушек ШВАК (520 снарядов).
СБ, 2М-100. При внедрении в серию была еще раз увеличена площадь крыла до 56,7 м при окончательном размахе крыла 20,33 м. В серии устанавливались двигатели М-100, аналогичные двигателям Испано-Сюиза 12У.
Самолеты серийной постройки имели значительное перетяжеление крыла, шасси, баков и оборудования. А.А.Архангельский, руководивший внедрением самолета в серию, вел упорную борьбу за его облегчение. Однако по сравнению с опытными серийные самолеты имели скорость на 6,5%, скороподъемность на 23% и потолок на 7% ниже. Ряд конструктивных дефектов был устранен, однако такие недостатки, как теснота передней кабины, ограниченный обзор и ограниченный сектор обстрела, не могли быть устранены, и с ними примирились. Самолет обеспечивал хорошую скорость, дальность до 2150 км (в перегрузочном варианте при полетной массе 6500 кг), расход топлива составлял 0,525 - 0,625 кг на 1 км пути.
Самолет СБ - среднеплан трехместный с двумя двигателями и убираемым назад шасси. Фюзеляж сравнительно узкий, овального сечения, переходящий в центроплан широкими зализами. Он делился на три части: Ф-1 с кабиной штурмана; Ф-2 с кабиной летчика - неразъемную с центропланом; Ф-3 с кабиной радиста. Носовая часть была впереди прозрачная (панели из целлулоида) с вертикальной щелью для движения пулеметов.
Конструкция самолета цельнометаллическая. Каркас фюзеляжа и крыла из профилей типа U, образующих вместе с обшивкой закрытый контур, а также рамных шпангоутов из листов с отверстиями для облегчения. Крыло - двухлонжеронное, лонжероны - ферменные, из труб по общему типу АНТ. Набор центроплана - многочисленные У- образные профили в полках нервюр и в зализах. Толщина обшивки центроплана 0,6 - 1,0 мм, в консолях крыла - 0,5 - 0,6 мм. Шаг нервюр 200 - 250 мм. Раскосы нервюр - трубы. Под лонжеронами центроплана во всю его длину оборудован отсек для внутренней подвески бомб, со створками на шомполах. Элероны первоначально не имели весовой компенсации, но со второго опытного экземпляра она была введена, первоначально неполная. Крыло установлено под углом 20 к оси фюзеляжа, стабилизатор - под углом 0. На рулях и правом элероне - триммеры.
На первых самолетах заклепки были с потайной головкой по всем наружным поверхностям. Каркас и тонкая обшивка подштамповывались под конические головки заклепок. Однако в серийном производстве в условиях 1936 г. это оказалось невозможным. При подштамповке отверстий в обшивке получились трещины. Пришлось перейти на заклепки с чечевичной головкой, оставив заклепки с потайной головкой только для носков крыла и оперения.
Бензобаков - четыре общей емкостью 1670 л. С 1937 г. стали изготовляться протектированные баки, но не на всех сериях самолетов сразу. В 1939 г. были проведены опыты с фибровыми протектированными баками, но эти баки не были внедрены.
Зимой самолет ставился на лыжи. Размеры лыж: главные - 2,8Х0,82 м, хвостовая 0,8Х0,32 м. Лыжи первоначально не поднимались; они были снабжены оттяжками.
СБ, 2М-100А. С конца 1936 г. на серийных самолетах СБ начали устанавливать двигатели М-100А в 860 л. с. на высоте 4000 м. Наружным признаком СБ с двигателями М-100, М-100А и ряда вариантов с М-103 было наличие лобовых сотовых радиаторов и капотов овального сечения. Перед радиаторами были жалюзи, под двигателями - отклонявшиеся вниз наподобие совка панели-створки для регулирования проходящего воздуха (это было на СБ - 2М-100А и части серийных СБ - 2М-103). Винты применялись двухлопастные фиксированного шага (ВФШ) и трехлопастные металлические ВИШ-2 изменяемого в полете шага на два положения: взлетное и крейсерское. С ВИШ-2 потолок был выше на 1160 м, разбег на 150 м меньше, скороподъемность выше, а максимальная скорость чуть ниже (на 4 км/ч).
В ходе серийной постройки в самолеты СБ вносился ряд изменений, особенно в части вооружения и оборудования, менялась конструкция бомболюка, который приспособили для подвески ФАБ-250 и других бомб в горизонтальном и вертикальном положениях. Были построены отдельные учебно-тренировочные экземпляры (см. ниже).
ПС-40, 2М-100А. В 1938 г. некоторое количество самолетов СБ было передано в Аэрофлот, где они использовались на авиалиниях под маркой ПС-40. Предельная полетная масса была установлена в 6400 кг (перегрузка на случай А"- 7). Скорость с лыжами (неубранными) у земли составляла 308 км/ч, на высоте 3800 м составляла 341 км/ч. В фюзеляже были оборудованы три грузовых отсека общим объемом 2,58 м3.
СБ с учебной кабиной. Самолет предназначался для обучения летного состава. Прошел государственные испытания в марте 1938 г. Представлял собой переделку серийного СБ и имел специальную кабину, установленную вместо кабины штурмана. Конструкция кабины предусматривала возможность установки ее взамен кабины штурмана в строевых частях ВВС. Выпускался в небольшой серии (УСБ).
СБ модернизированный, 2М-100А. Выпущен в 1937 году. По сравнению с серийными имел экранированную пулеметную установку Тур МВ-З, новую люковую установку с коленным оптическим прицелом и ряд других изменений. Проходил государственные испытания в мае - июне 1937 г. и показал скорость 412 км/ч при полетной массе 5810 кг. Рекомендован в серию, но не выпускался.
СБ, 2М-103 (первоначально назывался СБ бис). По геометрии почти ничем не отличался от СБ-2 М-100А, но имел более мощные моторы М-103, увеличенную кабину штурмана, снабженную вторым управлением, новую костыльную установку с ориентирующимся колесом, управляемым из кабины летчика. Было переделано управление рядом агрегатов, а также электрическое и спецоборудование. Испытывался в сентябре 1937 г., после чего началась подготовка к серийному производству. Эталон СБ-2 М-103 испытывался с 27 июля по 19 сентября 1938 г. По сравнению с первым опытным экземпляром (СБ бис) в конструкцию был внесен ряд дополнительных изменений: увеличен запас прочности конструкции, установлены наружные держатели под бомбы 250 и 500 кг (максимальная бомбовая нагрузка стала 1600 кг), на тех же держателях можно было подвешивать два бака емкостью по 368 л каждый. Самолет строился в серии. Увеличение бомбовой нагрузки расширило возможности боевого использования самолета. Проведенная модернизация облегчила также условия работы экипажа.
Начиная с этого типа СБ был введен подъем лыж в полете. Масса лыжного шасси на 70 кг превышала массу колесного, скорость с ним снижалась примерно на 12 км/ч. Время виража всех СБ колебалось в пределах 21 - 28 с, радиус виража был около 280 м. СБ мог продолжать полет на одном работающем двигателе со скоростью 250 км/ч и сохранять потолок 2000 м.
На этом самолете летчик М.Ю.Алексеев установил 2 сентября 1937 г. международный рекорд высоты 12246,5 м с контрольным грузом 1000 кг. Еще раньше - 1 ноября 1936 г.- он установил еще больший, но незарегистрированный рекорд: с тем же грузом, на таком же самолете он достиг высоты 12695 м.
Самолет применялся и как буксировщик планеров в Великой Отечественной войне, использовался для полетов к партизанам.
СБ бис 2, 2М-103. В отличие от серийных имел полированную поверхность крыла для уменьшения его аэродинамического сопротивления. На государственных испытаниях в марте 1938 г. показал скорость 428 км/ч при массе 5905 кг (на лыжах). При запасе бензина 1240 кг дальность полета составляла 2170 км. В серии не строился, так как полным ходом шла доводка СБ бис 3.
СБ бис 3, 2М-103. Самолет имел новую схему винтомоторной группы. Было изменено капотирование двигателей, установлены туннельные радиаторы с регулируемым входом вместо лобовых. Водомасляные радиаторы заменены на воздушно-масляные. Испытания проводились с 1 ноября 1937 г. по 17 января 1938 г. На СБ бис 3 получили значительный прирост скорости. Вместе с тем стало ясно, что самолет требует значительной доводки, которая продолжалась почти весь 1938 г. За это время было выпущено некоторое количество серийных СБ, выполненных по типу СБ бис 3.
СБ 1939 года, 2М-103. (Развитие СБ бис 3). К 1939 г. оформились все изменения, внесенные в тип бис 3. Туннельные радиаторы имели уже постоянное входное сечение, передние кромки крыла и оперения - полированные. Экипаж и вооружение - как в остальных вариантах СБ. Бомбовая нагрузка 500 - 1500 кг (1000 кг на внешних подвесках) . Винты изменяемого в полете шага ВИШ-2, затем ВИШ-22. Эталон для серии прошел испытания в сентябре - октябре 1939 г. Строился массовой серией. В 1940 г. на серийные СБ этого типа стали ставить экранированные пулеметные установки и измененную люковую пулеметную установку.
ПС-41, 2М-103. Это те же самолеты СБ бис 3, снятые с вооружения и переданные в Аэрофлот для применения в качестве почтовых и транспортных. Лыжное шасси подъемное, лыжи прижимались к нижним поверхностям мотогондол, где были сделаны соответствующие зализы-обтекатели. Размеры основных лыж 2,8Х0,91 м, хвостовой - 0,8Х0,32 м. Колесное шасси - без изменений.
Полетная масса была значительно увеличена (до 7000 кг), масса пустого самолета 4380 кг, а на лыжном шасси - 4550 кг, масса воды в системе охлаждения - 150 кг, масла - 100 кг, бензина - 1200 кг, что обеспечивало дальность полета в 1180 км с аэронавигационным запасом. Платная нагрузка составляла 970 кг. Летные качества остались в общем прежними: скорость 428 км/ч на высоте 4000 м, разбег - 660 м за 32 с, пробег - 220 м за 12 с (с применением щитков)
ПС-41 бис, 2М-103 - это самолет ПС-41 с подвесными баками (два емкостью по 270 кг) для увеличения дальности полета. Полетная масса самолета 7000 кг, масса бензина и масла 1730 кг. Масса конструкции на 260 кг больше, чем самолета ПС-41, и на 360 кг больше, чем ПС-40. Назначение - почтовый, платная нагрузка 180 кг.
ММН, 2М-105 - модификация самолета СБ с двигателем М-105 в 1050 л. с. с уменьшенной площадью крыла (на 8 м2) и оперения, с меньшим вооружением - всего три пулемета ШКАС, с немного удлиненным застекленным носом фюзеляжа и с двумя дополнительными баками по 205 л. Полетная масса - 6420 кг, скорость на высоте 4200 м составляла 458 км/ч, посадочная скорость - 160 км/ч, потолок - 9000 м, бомбовая нагрузка - до 1000 кг.
Самолет был выпущен в 1939 г., проходил в том же году госиспытания и был забракован из-за недостаточной скорости полета при слишком большой посадочной скорости и слабой обороноспособности. Однако этот самолет не был бесполезным и послужил как переходный к следующему типу - РК.
Пикирующий бомбардировщик СБ-РК (РК, КР, Ар-2) В 1939 г. явственно назрела необходимость во что бы то ни стало увеличить скорость серийных бомбардировщиков СБ, которые в новых условиях уже не могли действовать без сопровождения их истребителями. Кроме некоторого повышения мощности двигателей (были установлены двигатели М-105Р со взлетной мощностью 1100 л. с., а на высоте 4000 м - мощностью 1050 л. с. с винтами ВИШ-22Е) была уменьшена площадь крыла до 48,2 м2 (как в ММН). Радиаторы были установлены в консолях крыла, воздухоприемники - в носках крыла; выход воздуха - через решетки-жалюзи на верхней стороне их за задним лонжероном.
К 1939 г. СБ стал устаревать и модификация РК не могла надолго продлить его жизнь; нужно было найти еще какую-нибудь область его применения. Возникла мысль сделать бомбардировщик пикирующим. В этом качестве тип СБ-РК показал очень хорошие результаты и его пустили в серию. Было выпущено некоторое количество самолетов в 1940 - 1941 гг., на этом он исчерпал себя. Его сменил Пе-2.
При проектировании и доводке самолета РК был проведен ряд изменений (против СБ): добавлены аэродинамические тормоза-решетки под крылом на его переднем лонжероне, улучшена форма мотогондол, уменьшены высота вертикального оперения и размеры горизонтального. Емкость топливных баков составляла 1490 л, масляных - 100 л; могли применяться также два подвесных бака по 370 л, а всего емкость бензобаков составляла 2230 л. Вооружение - 4 пулемета ШКАС, из них два в задних установках - верхней и нижней. Бомбовое вооружение: 6Х100 кг, 2Х250 кг, 1Х500 кг, ВАП-500, ЗАП-500 и другие комбинации, а на наружной подвеске - до 1500 кг. Его скорость на высоте 4700 м составляла 480 км/ч, крейсерская - 320 км/ч, время набора высоты 5000 м составляло 7,25 мин, потолок 10 100 м. С 1940 г. самолету было дано название Ар-2. Ар-2 отличался от СБ-РК главным образом новой носовой частью фюзеляжа, где вместо спарки ШКАС размещался один пулемет этого типа. До 1936 г. вся работа по самолетам СБ, начиная с проектирования, велась бригадой А.А.Архангельского под руководством А.Н.Туполева в КОСОС и ЗОК ЦАГИ, а с весны 1936 г. - самостоятельно на заводах. Было выпущено большое количество самолетов СБ всех модификаций и самолетов Ар-2. Уже в 1940 г. стало ясно, что самолет СБ себя исчерпал, пройдя всю возможную для него эволюцию. Его сменили Пе-2 и Ту-2.
Последней работой ОКБ А.А.Архангельского был пикирующий бомбардировщик под маркой "Б" (ББ-1), выпущенный в начале 1940 г. и прошедший испытания. По схеме это повторение самолета Ар-2, но с разнесенным вертикальным оперением. Двигатели те же - М-105Р. Размеры самолета были немного меньше. Размах крыла - 16 м, площадь крыла 46 м2 полетная масса около 6000 кг. Особенностью самолета "Б" была обшивка консолей крыла балинитовой фанерой, приклепанной к дуралюминовму каркасу типа СБ. Из балинитовых листов были выполнены и стеки лонжеронов крыла (взамен "змейки" из труб) . Все это дало экономию дуралюмина и более гладкую обшивку.
Самолет "Б" без осложнений проиел испытания и мог считаться удачным. Однако заниматься им дальпе не стали. На заводе началось внедрение самолета Пе-2. ОКБ А.А.Архангельского в октябре 1941 г. было отправлено вслед за ОКБ А.Н.Туполева в эвакуацию.
Самолет СБ с трехколесным шасси. В 1940 - 1941 гг. в ЦАГИ были проведены исследовани по трехколесному (с носовым колесом) шасси, тогда начинавшему входить в практику самолетостроения. У нас такое шасси было впервые реализовано П.Г.Бенингом на самолете ХАИ-4 (1934 г.) и А.С.Москалевым на самолете САМ-13, но их опыт был мало кому известен. Отчет ЦАГИ под заглавием "Исследование трехколесного шасси в натуру на двухмоторном самолете" (работа выполнена под руководством инженера Игоря Павловича Толстых) дает всесторонний анализ шасси такого типа.
На самолете СБ вместо убираемих в полете стоек с колесами на задних лонжеронах центроплана при той же колее были установлены неподвижно, без уборки, такие же стойки и передняя также неубирающаяся стойка с ориентирующимися носовым колесом и демпфером "шимми". Подфюзеляжная ферма обеспечивала перестановку основных стоек шасси для выбора оптимального выноса колес от центра тяжести самолета. Было выполнено много полетов, посадок и рулений. Летал М.Л.Галлай.
Масса самолета была 6000 кг (удельные нагрузки на крыло 106 кг/м, на мощность 3,16 кг/л. с.). Опыты показали бесспорные преимушества шасси с носовым колесом. Самолет был устойчив в движении по земле, техника взлета и посадки упростилась, шасси было признано более безопасным. Эти же опыты были проведены в зимних условиях 1940 - 1941 гг. в Летно-исследовательском институте (ЛИИ) НКАП и оформлены отчетом. На лыжах (неубираемых) самолет вел себя, как на колесах. На серийных СБ и его модификациях эти опыты не отразились.
АНТ-41 (Торпедоносец Т-1) - среднеплан с двумя двигателями М-34ФРН по 890 л. с., с внутренней подвеской двух (рядом) торпед или б~омб по 1000 кг, с радиаторами в туннелях в крыле. Самолет проектировался с марта 1934 г. бригадой экспериментальных самолетов В. М. Мясищева в КОСОС ЦАГИ, первый полет был в июне 1936 г. Клепка всех наружных поверхностей потайная, шасси убиралось в мотогондолы, хвостовое колесо - в фюзеляж. Конструкция была своеобразной, с очень сильной окантовкой бомболюка и рамными незамкнутыми шпангоутами над этим люком. Шпангоуты коробчатого сечения, в хвостовой части - листовые. Стрингеры - коробчатые профили, как в СБ. Крыло двухлонжеронное. Лонжероны ферменные из труб, раскосы нервюр - также. Масса планера с оборудованием 3193 кг, масса силовой группы 2653 кг.
Первые полеты (летчик А.П.Чернавский) показали отличные летные качества нового самолета: скорость до 435 км/ч и хорошую скороподъемность, но неожиданно на четырнадцатом полете самолет разрушился в воздухе. Причиной оказался изгибно-элеронный флаттер крыла из-за неполной весовой компенсации элеронов (80 вместо 105 %). Работы по уже заложенной серии были остановлены, доводка дублера АНТ-41 бис с поплавками вместо колес задержалась и вскоре была прекращена.
HTTP://ATTEND.TO/COMMI
