Авиация и космонавтика 2004 09 - [12]
Общий вид раннего варианта самолета «105» с двигателями ВД-7М
С момента начала рабочего проектирования самолета «105», все поисковые работы по новому проекту сосредоточились в руках С.М.Егера, ставшего к этому времени со своим Отделом технических проектов, основным центром, где велись компоновочные работы по новым проектам ОКБ А.Н.Туполева, постепенно сменив в этой ипостаси бригаду Б.М.Кондоского.
На базе предварительных проработок было сделано несколько продувочных моделей первоначального варианта самолета «105», которые были переданы в ЦАГИ для исследований и выбора оптимального варианта. Там одновременно шли исследования и по фронтовому Ту-98, также представленному в нескольких вариантах.
В конце 1954 г. ЦАГИ провел продувки самолета «1 05» и выдал рекомендации по дальнейшему проектированию самолета. Облик исходной аэродинамической компоновки самолета начал постепенно меняться. Главным было новое расположение двигателей. Мотогондолы двигателей были перенесены в хвостовую часть фюзеляжа и заняли место над ним на мощном пилоне у корня вертикального оперения. Сами мотогондолы, с целью обжатия миделя, максимально были приближены к фюзеляжу. С целью исключения взаимного влияния между двигателями по входным трактам, между обоими воздухозаборниками мотогондол вводился разделительный отсекатель воздушного потока (небольшой фор- киль), переходивший в киль. Принятая компоновка силовой установки позволила выбрать наиболее простой тип воздухозаборников осесимметричного типа, без специальной организации потока на входе. Воздухозаборники были оптимизированы на дозвуковые, трансзвуковые и небольшие сверхзвуковые режимы полета. Они выбирались и рассчитывались без применения каких-либо сложных технических средств обеспечения работы на сверхзвуке до скоростей, соответствующих числу М = 1,5-1,7.
Выбранное расположение двигателей уменьшало вероятность попадания в них посторонних предметов. Наряду с положительными моментами подобная схема имела ряд отрицательных моментов. Прежде всего, увеличивалась масса пустого самолета (по некоторым оценкам на 10-15%) за счет усиления конструкции хвостовой части самолета и неизбежного удлинения передней части фюзеляжа.
Значительный разнос по длине фюзеляжа масс, в том числе и переменных (топливо) и как следствие возможный большой диапазон изменения эксплуатационных центровок и как следствие проблемы с обеспечением продольной устойчивости на всех режимах полета, потребовал очень внимательного отношения к вопросам выбора законов построения и проектирования системы управления самолетом, включая выбор оптимальных конструктивных решений по элементам хвостового оперения. Одним из ключевых решений стало оптимальное секционирование топливных баков и обеспечение необходимой очередности их выработки.
Значительное удлинение носовой части отрицательно сказалось на характеристиках путевой устойчивости. Специфика установки двигателей в хвостовой части фюзеляжа выше линии, проходящей через центр масс, требовала решения вопроса по парированию момента по тангажу от работающих двигателей. Особенно это было актуально для взлетных режимов, когда двигатели должны были работать на форсаже. Кроме того, значительная высота расположения двигателей при стоянке самолета на земле затрудняла процесс технического обслуживания силовой установки и всего самолета.
Было перекомпоновано крыло. Теперь оно имело в корневой части контур со значительной строительной высотой, что позволяло без особых проблем убирать многоколесное шасси, практически не затрагивая объемов фюзеляжа. По сравнению с Ту-16 отказались от обтекателей основных стоек шасси на крыле. Стойки на «105» убирались перпендикулярно направлению полета.
Элементы внутренних крыльевых агрегатов, выходившие за контур крыла были закапотированы небольшими обтекателями на верхней поверхности крыла. Чтобы уменьшить относительную толщину корневой части крыла, ее хорда была увеличена и получила обратную стреловидность по задней кромке. Освобожденная от обтекателей шасси большая часть задней поверхности крыла была занята взлетно-посадочной механизацией, что должно было скомпенсировать недостатки крыла с большой стреловидностью на режимах взлета и посадки.
Важнейшее влияние на выбор оптимальной аэродинамической компоновки самолета, а также основных конструктивных решений по планеру, оборудованию и системам вооружения, оказало решение заказчика и ОКБ остановиться на создании многорежимной машины, для которой основным полетным режимом оставался крейсерский полет на дозвуке на бесфорсажном режиме работы двигателей. Сверхзвук на форсаже предусматривался лишь как сравнительно кратковременный режим при прорыве ПВО противника. Это давало возможность получить приемлемую практическую дальность полета на комбинированном режиме и дальность на дозвуке, соответствующую дальности самолета Ту-16, для замены которого самолет «105» предназначался.
В результате, схема и конструкция самолета «105» была в значительной степени оптимизирована для длительного дозвукового полета с умеренным расходом топлива двигателями на бесфорсажном режиме. Расчетное аэродинамическое качество в крейсерском полете на дозвуке для Ту-105 составляло 11 (серийные Ту-22 имели максимальное аэродинамическое качество на М=0,9 равное 1 1,5), при удельных расходах топлива двигателя в пределах 0,9-1,0 кг/кг-ч, а на сверхзвуке соответственно – 5 и 1,9-2,1 кг/кг-ч.
