История создания самолетов В.М. Петлякова

По вопросу решения высотной проблемы силовой установки была проведена целая серия совещаний с разработчиками двигателей, рассмотрена вся гамма возможных традиционных известных вариантов повышения высотности как самих двигателей, так и их систем. Однако нужного приемлемого решения и самолетчики, и моторостроители долго не находили. Результатом этих поисков стало весьма неординарное решение проблемы. Учитывая реальный уровень разработок в СССР по высотным моторным агрегатам, решено было устанавливать на борт автономный агрегат, состоящий из пятого двигателя того же типа, спаренного со специальным нагнетателем, питающим в полете через систему воздухопроводов основные двигатели. Система получила название - Агрегат центрального наддува (АЦН). После длительных проработок было определено место размещения АЦН на самолете. Агрегат достаточно логично и удобно размещался в верхней части фюзеляжа, непосредственно над центропланом, опираясь на верхние пояса лонжеронов. При такой компоновке наиболее удобно размещались трассы воздушных трубопроводов к основным двигателям. Место для АЦН было идеальным, но АЦН-1 с его громоздким АМ-34 (все-таки рассчитывали ставить на ТБ-3) не позволял разместить его в выбранном месте. Пришлось отказаться от унификации с основными двигателями и перейти в АЦН на более компактный двигатель М-100 (в перспективе на его модификации М-100А и М-103), который вместе с нагнетателем хорошо вписывался в обводы самолета.

Проблемы с высотностью самолета были не единственными с которыми пришлось столкнуться создателям нового самолета. Получить хорошие аэродинамические характеристики и соответственно требуемые скорости полета и дальность невозможно было без существенного улучшения и облагораживания аэродинамических форм самолета, решения проблем местной аэродинамики. Прежде всего отказались от достаточно угловатых, рубленных форм, которыми обладали первые туполевские бомбовозы ТБ-1 и ТБ 3 перейдя к более обтекаемым формам с развитыми зализами между основными агрегатами самолета а также от применения гофрированной обшивки применив гладкую частично работающую, выбрали для крыла новый скоростной профиль. Правда в отличие от более поздних самолетов гладкая обшивка крыла АНТ-42 принимала лишь сдвигающие силы а весь изгибающий момент крыла воспринимался целиком одними лонжеронами, а имевшиеся продольные стрингеры были разрезаны на нервюрах и служили лишь подкреплением обшивки для сохранения формы крыла. Как и на ТБ-3 крыло было разделено на три основные части центроплан и две отъемные консоли. Силовой набор крыла выполнялся из двух трубчатых ферменных лонжеронов и ряда ферменных нервюр воспринимавших всю нагрузку от изгиба крыла. Пояса лонжеронов центроплана а также корневые трубы поясов лонжеронов консолей выполнялись из высокопрочной хромансилевой стали. К поясам лонжеронов обшивка крепилась не непосредственно а через промежуточные профилированные ленты прикрепленные к поясам посредством полых стальных пистонов установленных снаружи трубы. Концы пистонов находящихся внутри трубы имели крестообразные прорези и внутренние утолщения. В отверстия пистонов забивались стержни с заточенными на конус концами которые разгибали концы пистонов обеспечивая их плотную посадку.

Вообще вся конструкция будущего ТБ-7 стала как бы переходной к самолетостроительным технологиям более высокого уровня. Это был последний тяжелый самолет с трубчатыми лонжеронами унаследованными от конструкций самолетов предыдущего поколения с закрытыми профилями внутренней клепкой ручной выколоткой и т.д.. Все это было дань прошлому. Через несколько лет наступило время новых технологий.

По внешнему виду новый самолет отличался от своих предшественников прежде всего более высоким аэродинамическим совершенством.

Поскольку единственным и наиболее удобным местом для размещения и обслуживания АЦН оказалась верхняя часть фюзеляжа над центропланом то мотогондола агрегата значительно выступала за обводы фюзеляжа. Естественно было вполне логично вписать в эти обводы и фонарь пилотов. Для этого пришлось расположить пилотов в тандем друг за другом установив их сидения на специальной полке на уровне верхнего пояса переднего лонжерона центроплана Нижняя часть фюзеляжа, находившаяся под цетропланом, в районе бомбоотсека, оставалась более широкой и соответствующей основному сечению фюзеляжа для того, чтобы в ней разместилось требуемое количество бомбовой нагрузки. В результате фюзеляж в своей средней части имел в сечении грушеобразную форму. Продолжение мотогондолы АЦН переходило в обтекатель средней верхней стрелковой установки.

Рисунок 7 – самолет АНТ-42 (ТБ-7) с пятым двигателем М-100 в фюзеляже

Далее, до самого хвоста фюзеляж имел форму овала и заканчивался хвостовой стрелковой башней. В пилотском отсеке, под полкой пилотов у левого борта помещался радист, а по правому - бортмеханик, позади которого оборудовалось запасное место для штурмана-бомбардира. Передняя часть фюзеляжа в сечении имела овальную форму, носовая часть которой заканчивалась сферической стрелковой башней, вращавшейся вокруг вертикальной оси. Позади башни находилось рабочее место штурмана-бомбардира. Оно располагалось в отдельной небольшой застекленной гондоле выступавшей вниз за обводы фюзеляжа и получившей в просторечье и даже в некоторых официальных документах название "борода". Подобное размещение штурмана-бомбардира создавало ему хороший обзор дававший возможность быстрее находить цель и вести прицельное бомбометание.

Схема шасси оставалась прежней, с хвостовым ориентирующимся колесом, но, в отличие от ТБ-3 основные стойки шасси выполнялись, убирающимися в полете в специальные обтекатели, конструктивно объединенные с мотогондолами внутренних двигателей и оборонительными стрелковыми установками. Для уменьшения высоты основных стоек последние соединялись с поясами лонжеронов центроплана посредством промежуточных станин, к которым подвешивались и подмоторные рамы.

Бомбоотсеки самолета, а также внешние узлы подвески, размещавшиеся под центропланом между фюзеляжем и внутренними двигателями, были снабжены держателями, допускавшими подвеску до 4000 кг бомб калибром от 100 до 2000 кг. Оборонительное вооружение предлагалось исключительно мощное. Оно обеспечивало надежную защиту практически со всех сторон. Особенно сильно защищалась задняя полусфера, как наиболее вероятная для атак истребителей. Предлагался вариант с кормовой башней под пушку ШВАК-20. В дополнение к ней верхняя часть задней полусферы прикрывалась пушечной установкой, установленной на спине фюзеляжа позади отсека с АЦН. Нижняя часть задней полусферы эффективно оборонялась двумя 12,7 мм пулеметами Березина, расположенными в обтекателях шасси. Верхняя пушечная установка обороняла также всю верхнюю часть передней полусферы. В носу фюзеляжа в шаровой башне размещалась спарка пулеметов ШКАС нормального калибра. Весь этот набор оборонительного стрелково-пушечного вооружения делал этот бомбардировщик настоящей 'летающей крепостью". Выбранная схема и состав вооружения в ходе боевых операций Великой Отечественной войны в основном подтвердил свою высокую эффективность.

Электро-, радио- и навигационное оборудование самолета предлагалось самое совершенное из всего того, что могла дать на тот период отечественная промышленность. На самолете была достаточно высокая по тем временам степень электрификации, многие агрегаты имели электропривод, соответственно, по сравнению с предыдущими самолетами, выросла располагаемая мощность бортовых генераторов и общее совершенство электросети.

Работы по проекту шли достаточно высокими темпами. На 1 января 1935 года техническая готовность проекта составляла 13%. В начале января 1935 года была разработана схема углов обстрела стрелково-пушечного вооружения в соответствии с концепцией "летающая крепость". 20 января 1935 года ЦАГИ получил из НИИ ВВС "ТТТ к бомбардировочному самолету дальнего действия ТБ-7 - 4 М-34ФРН" . Согласно ТТТ к ТБ-7 выдвигались следующие основные требования, определявшие его лицо как скоростного высотного бомбардировщика класса "летающая крепость".

В начале апреля ЦАГИ направил свои замечания и возражения в ВВС по представленным ТТТ. В июне 1935 года от ВВС приходят новые уточненные требования к самолету в июле ВВС требуют установки на самолет протестированных топливных баков. В конце августа ЦАГИ и завод No.4 вырабатывают и согласовывают технические данные двигателя АМ-34ФРН завод обязывают предоставить к 1 марта 1936 года 5 двигателей. 

В середине ноября 1935 года ВВС выставляют дополнительные 111 к ТБ-7. В основном они касаются некоторых элементов бомбардировочного стрелково-пушечного вооружения аэронавигационного электрорадиооборудования специального оборудования элементов винтомоторной группы и конструкции. Тем временем разработка конструкции агрегатов планера самолета а также изготовление ряда деталей шли достаточно успешно и к маю 1935 года работы по машине продвинулись достаточно далеко. Некоторые бригады были уже близки к завершению рабочих чертежей. 2 декабря 1935 года состоялся первый осмотр макета самолета представителями ВВС.

14 декабря в соответствии с  новыми ТТТ ЦАГИ направил в  УВВС эскизный проект будущего ТБ-7 состоявший из общего вида самолета двух аэродинамических расчетов весовой сводки перечня оборудования краткого описания и схемы вооружения.

Фактически весь 1935 год прошел в согласованиях и уточнениях исходной документации по машине.

Одной из причин замедления темпов работ по АНТ-42 помимо технологических и организационных сложностей стала нелепая катастрофа самолета АНТ-20 «Максим Горький» происшедшая в мае 1935 года. МГ был также детищем В. М. Петлякова поэтому ему и ведущим специалистам КБ 1 пришлось затратить немало времени на исследование характера и последовательности разрушения крыла, а также на подготовку чертежей второго экземпляра самолета МГ в связи с решением правительства о постройке серии этих самолетов на заводе №124 в Казани.

После окончания эпопеи с МГ работы по АНТ-42 возобновились и шли достаточно успешно. В цехах опытного завода ЗОК (с 1936 года завод №156) теперь работы шли полным ходом на стапелях все отчетливей проявлялись контуры опытной машины 42.

1 июля ЗОК ЦАГИ приказом НКТП  выделяется из ЦАГИ (завод №156). На И.Ф. Незваля как на заместителя В.М. Петлякова по КБ 1 и ведущего по проекту фактически ложится вся тяжесть работ по АНТ-42. 22 февраля 1936 года макетной комиссии был представлен макет самолета До мая месяца шли согласования и доработки по заключениям макетной комиссии. Принимается правительственное решение передать АНТ-42 на совместные испытания. 1 декабря 1936 года 20 марта на совещании у начальника ЦАГИ Н.М. Харламова принимается решение выпускать первую машину без АЦН и закончить самолет в производстве к 1 июня 1936 года. Реально первый опытный АНТ-42 был в основном закончен постройкой к 9 ноября 1936 года и затем был вывезен без двигателей в расстыкованном виде на Центральный аэродром, где должны были начаться предварительные испытания. 23 декабря за несколько дней до начала испытаний были получены двигатели АМ-34ФРН.

Предварительные испытания первого опытного самолета АНТ-42 проводились с 25 декабря 1936 года по 20 марта 1937 года. Испытания проводились без АЦН-2 27 декабря с Центрального аэродрома самолет впервые поднялся в воздух. Подняли в воздух гигантскую машину шеф-пилот ЦАГИ М. М. Громов вместе с бортмехаником М Ф Жилиным. Первый полет прошел успешно М. М. Громов после полета доложил, что машина вполне устойчива, легко слушается управления и что в поведении самолета никаких отклонении не замечено По замечаниям экипажа после первых полетов провели ряд мелких доработок. Когда к ним приступили, то заодно решили провести и более крупные ранее намеченные доработки из которых наиболее существенным было новое расположение водяных радиаторов внешних двигателей.

После всех необходимых наземных проверок систем самолета экипаж перегнал самолет на аэродром НИИ ВВС. Этот перелет был засчитан за контрольный облет после ремонта. Весь процесс передачи самолета на совместные с ВВС испытания был закончен в течение трех дней. К этому времени была подготовлена программа летных испытаний к выполнению которой вскоре приступила бригада НИИ ВВС совместно с представителями промышленности.

ВВС еще раз подтвердили высокий потенциал ТБ-7 в случае его доводки и принятия на вооружение. Одновременно еще раз военные высказали желание отказаться от АЦН и перейти к схеме с ТК. 

В первых числах марта 1938 года самолет перелетел на аэродром в Евпаторию, туда же перебазировалась вся испытательная бригада. Вслед за ними из Москвы выехала небольшая группа заводского технического состава во главе с И.Ф. Незвалем. Помимо продолжения плановых испытаний, перед ними стояла задача выяснить причину недобора максимальных скоростей. Перелет из Москвы в Евпаторию прошел вполне благополучно (первый такой дальний полет для машины), но в ходе его выполнения была замечена незначительная тряска четвертого двигателя. В последующих испытательных полетах в Крыму тряска стала более сильной П.Ф. Стефановский отказался летать с такой тряской.

Полеты прекратили и начали искать причину. Через какое-то время общими силами ее нашли. Причина была в неверной регулировке ВИШ. В ходе детальной разборки винтов решили увеличить противовесы системы затяжеления лопастей винтов. Эффект превзошел все ожидания. При пробной гонке на земле винт работал нормально и никакой тряски не наблюдалось.

Дальнейшие события для участников создания ТБ-7 развивались с неимоверной быстротой. Буквально через несколько дней после отъезда А.И. Филина И.Ф. Незваль получает телеграмму от Наркома Авиационной промышленности М.М. Кагановича с требованием немедленно возвратиться в Москву и явиться к нему. Подобные срочные вызовы в те годы не сулили ничего хорошего. Дорога от ведомства Наркома Авиационной промышленности до ведомства Наркома Внутренних дел в то время была короткой. Ожидавшему самого худшего, И.Ф. Незвалю тот день, 20 апреля 1938 года, запомнился надолго. Нарком сообщил ему, что его машина под обозначением ТБ-7 принята на вооружение ВВС РККА и что она будет строиться серийно на заводе №124 в Казани. Одновременно Нарком сообщил Незвалю, что он назначен Главным конструктором ТБ-7 и завода №124, и тут же дал ему указание ехать на серийный завод в составе комиссии, задачей которой было определить, что необходимо сделать, чтобы в кратчайшие сроки развернуть серийное производство ТБ-7.

Реально на момент блиц-принятия ТБ-7 на вооружение летал лишь первый опытный самолет с опытными, сырыми двигателями, с недоведенной системой вооружения и с кучей замечаний от НИИ ВВС. Требовалось время и терпение, чтобы этот достаточно сложный самолет превратился в доведенное серийное техническое изделие. Вскоре началось внедрение в серию, и всплыли многие проблемы с недоведенностью многих агрегатов (в основном, силовой установки). Начали меняться концептуальные подходы к самому типу самолета и его месту в системе вооружений ВВС РККА.