Чтение онлайн

Решая новые задачи

16 декабря 1957 г. впервые взлетел транспортный самолет Ан-12 грузоподъемностью 16т. Основным его назначением была перевозка личного состава, техники и вооружения ВДВ. Но уже тогда военные поставили перед конструкторами принципиально новую задачу: транспортировка техники сухопутных войск, включая средний танк Т-54 (36 т) с боекомплектом и экипажем. В июне 1958 г. в руководимом Антоновым ГСОКБ-473 был разработан эскизный проект самолета Ан-20 с двумя ТВД НК-12М. Машина предназначалась для перевозки боевой и инженерной техники общей массой до 40 т с возможностью воздушного десантирования моногрузов до 16 т. В грузовой кабине могли разместиться 143 парашютиста или при посадочном десантировании 170 солдат. Выброс парашютистов предусматривался в четыре потока: два - через люки в полу передней части грузоотсека и два - через люк в хвостовой части. Грузовая кабина - негерметичная, поэтому перевозка там личного состава даже с кислородными приборами на высотах более 6000 м не допускалась. В носовой части фюзеляжа была предусмотрена герметичная кабина сопровождающих на 27 человек. По проекту, самолет оснащался дистанционно управляемой кормовой артустановкой ДБ-35-АО-9 с двумя 23-мм пушками. Многоколесное шасси с пневматиками низкого давления позволяло эксплуатировать машину с грунтовых аэродромов.

Однако работы по Ан-20 свернули и по указанию ГКАТ приступили к проектированию еще более тяжелого ВТС. Разработка техпредложения по этому самолету, получившему обозначение ВТ-22, завершилась в августе 1960 г. Самолет был рассчитан для перевозки грузов до 50 т на расстояние 3500 км, а также воздушного десантирования моногрузов до 15 т. ВТ-22 оснащался четырьмя ТВД НК-12МВ максимальной мощностью по 15000 э.л.с. Две из четырех основных стоек шасси убирались в мотогондолы внутренних двигателей, две другие - в обтекатели по бортам фюзеляжа. Крыло типа «обратная чайка» имело излом у внутреннего двигателя. Предусматривалась возможность его оборудования системой управления пограничным слоем. Габариты грузовой кабины позволяли этому самолету, в отличие от предыдущего проекта, решать задачу транспортировки практически всей боевой и инженерной техники, которую в то время военные желали перебрасывать по воздуху.

Рождение «Антея»

В начале 60-х гг. Министерство обороны СССР поставило перед авиапромышленностью задачу создать комплекс воздушной транспортировки межконтинентальных баллистических ракет - основы наступательного ядерного потенциала Советского Союза. Согласно замыслу, спецгрузы (ракета, стартовое оборудование и пр.) должны были доставляться самолетом на ближайший к месту старта аэродром, а далее - вертолетом непосредственно к шахтной пусковой установке. Так как параметры ВТ-22 во многом соответствовали поставленной задаче, разработку такого самолета поручили ОКБ О.К.Антонова*. При этом армия хотела получить полноценный стратегический ВТС, способный транспортировать не только МБР, но и всю военную и инженерную технику, перевозимую по железной дороге. Народному хозяйству также требовался самолет для доставки крупногабаритных грузов, в том числе в осваиваемые регионы Сибири, Крайнего Севера и Дальнего Востока, куда перевезти их другим путем без разборки было невозможно. Основанием для развертывания работ по новому ВТС послужили Постановление ЦК КПСС и СМ СССР от 13 октября №1117-465 и приказ Председателя ГКАТ от 9 ноября 1960 г. Возглавил работу по самолету, получившему внутризаводской индекс «изделие 100», заместитель главного конструктора А.Я.Белолипецкий, ведущим конструктором был назначен В.И.Кабаев, а ведущим инженером от ГКАТ - В.С.Розанова.

Несмотря на значительный опыт создания ВТС, при разработке самолета со столь большими габаритами и массой полезной нагрузки ГСОКБ-473 пришлось решить много новых компоновочных, аэродинамических, прочностных, технологических и других проблем. Так, при выборе габаритов грузовой кабины ОКБ совместно с ЦНИИ-30 (головной институт заказчика) провело тщательный анализ всей имевшейся в стране крупногабаритной военной и гражданской техники массой до 50 т с учетом средней дальности и частоты перевозки каждого груза. В результате скрупулезной работы были определены оптимальные для заданных транспортных задач размеры кабины.

В ТЗ на новый самолет заказчик потребовал увеличить моногруз для парашютного десантирования до 20 т. Реализовать это оказалось непросто, т.к. перемещение таких масс по необычно длинному грузоотсеку (вместе с рампой около 30 м) приводит к значительному изменению центровки самолета, парировать которое, особенно в момент отделения груза, органами управления очень сложно. Проблему пытались решить, исключив перемещение грузов и предусмотрев для их сброса большие люки в полу грузовой кабины. Однако неизбежные при этом усложнение конструкции и значительное ее утяжеление вынудили отказаться от такого варианта. Принципиальная возможность применения на «сотке» традиционного способа воздушного десантирования была подтверждена в результате большого объема исследований, включая отработку методики сброса при моделировании ее на самолетах Ан-8 и АН-12. Для свободного прохождения грузов через люк в момент десантирования кормовую часть фюзеляжа приподняли вверх. Позже, уже в ходе постройки машины, выяснилось, что для снижения сопротивления хвостовой обтекатель следует отогнуть вниз. «Сотка» приобрела характерный для нее «бобровый хвост».

* Заявленная на авиасалоне грузоподъемность Ан-22 может быть реализована только в особых случаях при ограничении вертикальной перегрузки.

* К разработке соответствующего вертолета, названного В-12, ОКБ М.Л.Миля приступило тремя годами позже.

От применявшегося ранее на транспортных самолетах Антонова однокиле-вого хвостового оперения отказались: сочли, что ослабленный огромным вырезом фюзеляж не сможет воспринять характерные для такого оперения значительные крутящие моменты, возникающие при отклонении руля направления, скольжении самолета или воздействии бокового порыва ветра. Снижение этих нагрузок было важным и с целью уменьшения деформаций люковой зоны, т.к. грузолюк выполнялся герметичным: для перевозки личного состава требовалось обеспечить наддув фюзеляжа до 0,25 кгс/кв.см. Оперение решили выполнить двухкилевым, при этом столкнулись с неожиданной проблемой - установка шайб ВО на концах стабилизатора резко снижала его критическую скорость флаттера. Вопрос о схеме оперения продолжительное время оставался открытым. «Как-то раз, проснувшись ночью, - вспоминал Антонов, - я стал, по привычке, думать о главном, о том, что больше всего заботило и беспокоило. Если шайбы оперения, размещенные на ГО, вызывают своей массой флаттер, то надо расположить их так, чтобы масса из отрицательного фактора стала положительным. Значит, надо сильно выдвинуть их и разместить впереди оси жесткости ГО… Как просто!». Так родилась характерная для «изделия 100» двухкилевая схема оперения, в которой шайбы смещены вперед относительно стабилизатора и установлены на 70% его размаха.

Впервые в практике антоновского КБ на этой машине использовали необратимые бустеры во всех каналах системы штурвального управления. С целью упрощения конструкции и снижения веса проводку к золотникам бустеров выполнили тросовой. В аварийной ситуации предусмотрели переход на ручное управление с помощью серворулей. Проведя тщательную отработку на летающей лаборатории Ан-12, довели серво-управление до такого совершенства, что при отказе бустеров характер управления самолетом не менялся.

Требование обеспечить эксплуатацию столь тяжелого самолета с различных, в том числе грунтовых площадок, имеющих пониженную прочность поверхности (до 6 кгс/кв.см), определило применение многоколесного шасси с высокопрофильными пневматиками низкого давления. Проанализировав различные варианты, приняли следующую схему расположения основных опор шасси: друг за другом три двухколесные стойки по каждому борту фюзеляжа. Такая установка колес, помимо недостатков (неизбежное увеличение массы конструкции, неравномерное нагруже-ние стоек во время взлета и посадки, ухудшение управляемости самолета при рулении и др.), имеет и значительные преимущества. В частности, такое шасси обеспечивает плавное перекатывание через неровности ВПП и рулежных дорожек, его проще разместить в убранном положении. Применение рычажной подвески колес с вынесенными амортизаторами позволило получить большой ход амортизации при коротких стойках и, значит, максимально понизить уровень пола грузовой кабины над поверхностью аэродрома. На «сотке» предусмотрели не только одновременный, но и раздельный выпуск (уборку) основных стоек, что существенно повысило безопасность в эксплуатации. Впоследствии это было убедительно подтверждено, когда при неполном выпуске основного шасси Ан-22 успешно приземлялись на четыре стойки вместо шести. К примеру, в январе 1976 г. такую посадку произвела машина №06-09 (заводской №043483292), а в мае 1993 г.
– «Антей» №05-06 (№033480228).* Была предусмотрена и возможность регулировки из кабины экипажа давления в пневматиках основных колес (от 2,5 до 5 кгс/кв.см) в зависимости от аэродромных и погодных условий, массы и центровки самолета, но опыт строевой эксплуатации Ан-22 не подтвердил необходимости такой системы, и она впоследствии была снята.

Новый ВТС планировалось оснастить четырьмя турбовинтовыми двигателями НК-12МВ разработки ОКБ Н.Д.Кузнецова, которые серийно выпускались Куйбышевским моторостроительным заводом №24 и устанавливались на Ту-95. Двигатели разместили на «сотке» так, что 45% площади крыла интенсивно обдувалось винтами, за счет чего несущие свойства крыла увеличились почти на 30%. Для получения заданных взлетных характеристик максимальной мощности НК-12МВ было вполне достаточно, однако применяемый на Ту-95 соос-ный воздушный винт АВ-60 диаметром 5,6 м был рассчитан на крейсерские режимы полета и имел стартовую тягу всего 8800 кгс. Для «сотки» требовался новый винт со стартовой тягой не менее 13000 кгс. Однако техпредложение по ВТ-22 и, следовательно, Постановление правительства о создании нового ВТС не предусматривали модернизацию двигательной установки. Поэтому Антонову стоило немало нервов убедить ГКАТ в необходимости этих работ - министерство боялось срыва серийного производства двигателей и винтов. При поддержке военных, ЦАГИ, ЦИАМ, разработчиков двигателя и винта упрямство чиновников было преодолено. ОКБ Жданова*, проведя совместно с ЦАГИ большой объем расчетных и экспериментальных исследований, разработало воздушный винт АВ-90 диаметром 6,2 м, а ОКБ Кузнецова адаптировало под него двигатель, присвоив ему обозначение НК-12МА. Была получена уникальная двигательная установка с максимальной тягой 14600 кгс и крейсерским расходом топлива 224 г/кВт ч, которая более 30 лет не имела себе равных.

* Ан-22 имели серийные, заводские, бортовые или, в некоторых случаях, тактические номера. Серийные состоят из четырех цифр: первые две - номер серии, вторые - номер машины в серии. До 5-й серии выпуска заводские номера были семи- и восьмизначными и расшифровывались следующим образом: первая цифра (начиная с 1970 г. две первые цифры) - год выпуска, последующие две - шифр завода, далее - повторение серийного номера. Начиная с Ан-22 серийный №05-01 (выпущен 30.06.73 г.), самолеты получили девятизначные заводские номера, в которых первые четыре цифры сохранили свое значение, а последующие утратили конкретный смысл (чтобы запутать иностранные разведки). Бортовые номера представляют собой знаки государственной регистрации. Например, один из «Антеев» 8-го ВТАП из Твери имел бортовой номер СССР-08829, заводской №043483302, серийный №07-01. В настоящее время его бортовой номер изменился на RA-08829.

При проектировании «сотки» в ее конструкции впервые широко применили монолитные детали (пятнадцатиметровые прессованные панели и крупные штамповки длиной до 5 м и массой до 1 т), что обеспечило снижение массы планера на 5 т и расхода металла более чем на 17т. При этом число деталей сокращено примерно на 550 штук, а крепежных изделий - на 114000 штук. «Массивная центральная рама самолета Антонова,-писал 01.06.67 г. журнал Flight International, - внешне больше похожа на строительную конструкцию, чем на летательный аппарат. Несколько самых больших штамповок из применявшихся когда-либо в самолетостроении скреплены болтами в эту конструкцию.» Штамповались эти детали на Куйбышевском металлургическом заводе самым мощным в мире гидравлическим прессом, развивающим усилие в 75000 тс, из нового высокопрочного алюминиевого сплава В93, разработанного ВИАМ совместно с Верхне-Салдинским металлургическим комбинатом. Впоследствии эксплуатация выявила существенный недостаток В93 - коррозию и растрескивание под напряжением, что в значительной степени оказало влияние на ресурс самолета.

В августе 1961 г. под председательством командующего ВТА маршала авиации Н.С.Скрипко состоялась макетная комиссия по «изделию 100». В ходе ее работы были продемонстрированы транспортные возможности создаваемого ВТС: в макет самолета поочередно загружали 112 образцов различной военной техники. Это произвело на членов комиссии огромное впечатление. Скрипко, осмотрев макет, забитый техникой, с удивлением спросил: «Неужели этот «пузатик» взлетит с таким грузом?».

* К.И.Жданов - главный конструктор ОКБ-120 в г. Ступино Московской обл. в 1939-72 гг.