Tu-160.pdf

Tu-160

Piotr Butowski

Gdy po 1945 r. utworzył się na świecie układ dwubiegunowy, z USA i

ZSRR jako głównymi przeciwnikami, priorytetem wojskowym dla ZSRR stało się

posiadanie broni międzykontynentalnej, zdolnej do wykonania uderzenia na

Stany Zjednoczone (i odwrotnie). Stało się to jeszcze pilniejsze, gdy do arsenału

weszła bomba jądrowa mogąca wywołać olbrzymie spustoszenia przy

niewielkiej masie. Lata pięćdziesiąte były okresem szczególnego ożywienia w

dziedzinie budowy międzykontynentalnych środków przenoszenia bomby

jądrowej. Rosjanie zaczęli prace nad naddźwiękowym bombowcem

międzykontynentalnym w 1952 r. Przez kolejne kilkanaście lat nazbierało się

wiele pomysłów, jak wykonać takie zadanie. Biuro konstrukcyjne Miasiszczewa

zbudowało nawet jeden prototyp bombowca M-50, ale trudno uznać to

doświadczenie za udane. W zadaniu postawionym konstruktorom 19 lipca 1955

r. zażądano samolotu zdolnego pokonać odległość 11-12 tysięcy kilometrów w

locie z naddźwiękową prędkością przelotową 1700-1800 km/h (z tankowaniem

w powietrzu - 14-15 tysięcy km). W rzeczywistości, prototyp M-50A oblatany 27

października 1959 r. wykonał jedynie 23 loty osiągając prędkość 1050 km/h i

zasięg 3150 km. Dalsze próby przerwano.

Współczesny etap w historii radzieckich strategicznych bombowców

naddźwiękowych zaczął się w 1967 r. Dwa lata wcześniej, w 1965 r. odszedł z

aktywnego życia politycznego Nikita Chruszczow, który nie cenił lotnictwa i pod

którego wpływem wstrzymano wiele programów lotniczych. Również w 1965 r.,

w USA sformułowano wymagania wobec nowego samolotu AMSA (Advanced

Manned Strategic Aircraft), przyszłego B-l. Mając przed oczami bombowiec XB-

70 Valkyrie oraz projektowanego AMSA, 28 listopada 1967 r. rząd radziecki

ogłosił konkurs na bombowiec strategiczny o niezwykle wysokich parametrach.

Miał on osiągać naddźwiękową prędkość przelotową 3200-3500 km/h na

wysokości 18000 m i pokonywać z tą prędkością odległość 11-13 tysięcy km.

Maksymalny zasięg w locie z prędkością poddźwiękową miał wynosić 16-18

tysięcy km na dużej wysokości i 11-13 tysięcy km nad ziemią. Podstawowym

uzbrojeniem samolotu miały być rakiety z głowicami jądrowymi: ciężkie Ch-45

oraz mniejsze Ch-2000. Jako alternatywne uzbrojenie przewidywano nowe typy

bomb konwencjonalnych i jądrowych.

Propozycje Suchoj

W pierwszym etapie do konkursu przystąpiły zespoły Pawła Suchoja oraz

Władymira Miasiszczewa. Pierwszy projekt Suchoja powstał zgodnie z

założeniem, aby wykorzystać jak najwięcej elementów opracowywanych

równolegle dla średniego bombowca T-4. Uznając, że dla ciężkiego samolotu

wielozakresowego optymalnym rozwiązaniem jest użycie skrzydła o zmiennej

geometrii, konstruktorzy Suchoja po prostu wzięli samolot T-4 i zamiast

skrzydła trójkątnego zastosowali skrzydło o zmiennej geometrii. W takiej

postaci; nazwanej T-4M, projekt w 1968 r. przedstawiono do konkursu. T -4M

( od: modyfikacja) miał długość 50 m i rozpiętość od 22,5 m (przy skosie

skrzydeł 72°) do 43,4 m (15°). Masa startowa miała wynosić od 131000 kg

(normalna) do 149000 kg (maksymalna), a masa uzbrojenia od 4000 kg (jeden

pocisk Ch-45) do 18000 kg (bomby). Z czterema silnikami turboodrzutowymi

Piotra Kolesowa RD36-41 samolot miałby osiągać prędkość maksymalną 3200

km/h i przelotową 3000-3200 km/h na wysokości 20-23 km. Obliczeniowy

zasięg naddźwiękowy wynosił 7000 km, poddźwiękowy na dużej wysokości

10000 km, a na małej - 3500 km. Wymagany przez wojsko maksymalny zasięg

16000 km można było osiągnąć wyłącznie w locie poddźwiękowym z

dwukrotnym uzupełnianiem paliwa w powietrzu. Dalsze prace wyjawiły wiele

wad układu samolotu T-4M. Przede wszystkim, całe uzbrojenie musiało być

podwieszane na zewnątrz płatowca. Dla wygospodarowania miejsca dla

wewnętrznej komory uzbrojenia przy pakietowym ułożeniu silników trzeba by

ponad miarę powiększyć rozmiary samolotu. Ponadto niemożliwe okazało się

uzyskanie niezbędnej sztywności długich, ruchomych części skrzydeł. Do końca

1969 r. poprawiano jeszcze projekt T-4M, ale ostatecznie Suchoj zarzucił go na

rzecz innego samolotu.

Choć nowy projekt otrzymał nazwę T-4MS (od: strategiczny, inaczej

produkt ,,200”), to z wyjściowym T-4 nie miał już nic wspólnego. Poszukiwania

doprowadziły do opracowania latającego skrzydła o zmiennej geometrii,

mającego dużą doskonałość aerodynamiczną oraz dużą pojemność płatowca

wykorzystaną na paliwo i wyposażenie. Płatowiec samolotu T-4MS składał się

ze śródpłata i niewielkich ruchomych zakończeń skrzydeł. Śródpłat miał

wydłużenie 0,5, grubość względną 6% i skręcenie aerodynamiczne -3,5° (na

końcach) dobrane dla uzyskania najmniejszego oporu wyważenia w locie z

prędkością 3200 km/h. Ruchoma część skrzydła miała grubość od 11% przy

śródpłacie, do 7% przy końcach, mogła być ustawiana pod kątem skosu od 30

do 72°. Próby modeli samolotu T-4MS w tunelu aerodynamicznym CAGI

wykazały bardzo wysokie wartości doskonałości aerodynamicznej: 17,5 przy

M=0,8 oraz 7,3 przy M=3,0. Przewidywano, że napędem T-4MS będą

początkowo cztery silniki RD36-41, a później nowe silniki Nikołaja

Kuzniecowa K-101 o ciągu po 20 ton. Trzyosobową załogę T -4MS stanowić

mieli dwaj piloci oraz nawigator/operator systemów uzbrojenia siedzący we

wspólnej kabinie w nosie samolotu. T-4MS miał mieć długość 41,2 m,

rozpiętość maksymalną 40,8 m (przy skosie skrzydeł 30°), rozpiętość minimalną

25 m (72°), wysokość 8,0 m, powierzchnię nośną 482,3-506,5 m², rozstaw kół

podwozia głównego 6,0 m i bazę podwozia 12,0 m. Masa startowa samolotu

obliczana była na 170000 kg, w tym było 63000 kg masy konstrukcji, 97000 kg

paliwa, 9000 kg uzbrojenia oraz załoga. Samolot miał osiągać prędkość

maksymalną 3200 km/h, prędkość przelotową na dużej wysokości 3000-3200

km/h, prędkość maksymalną na małej wysokości 1100 km/h, prędkość

przelotową na małej wysokości 850 km/h, pułap praktyczny 24000 m, zasięg w

locie z prędkością 3000 km/h na wysokości 20-24 km - 9000 km (7500 km z

silnikami RD36-41), z prędkością poddźwiękową na wysokości 11 km - 14000

km (11000 km z silnikami RD36-41), rozbieg 1100 m i dobieg 950 m. Typowym

wariantem uzbrojenia T-4MS do działań strategicznych były dwa pociski Ch-45

umieszczone wewnątrz komory bombowej (razem 9000 kg). Dwa dalsze mogły

być zawieszone na zewnątrz, pomiędzy gondolami silników. W wariancie

alternatywnym samolot miał zabierać 24 pociski krótkiego zasięgu Ch-2000,

podwieszone na zewnątrz. Łączny maksymalny udźwig uzbrojenia wynosić miał

45 ton (kosztem paliwa, bowiem maksymalna masa startowa była ograniczona

do 170 ton).

Propozycje Miasiszczewa

Biuro konstrukcyjne Miasiszczewa, rozwiązane w 1960 r. wraz z

przerwaniem prac nad M-50 zostało odtworzone w październiku 1966 r. i

nazwane EMZ - Eksperirnientalnyj Maszinostroitielnyj Zawod. Miasiszczew w

ramach tematu M-20 pracował w 1967 -1968 r. nad czterema różnymi

projektami naddźwiękowego bombowca strategicznego, każdy z nich w co

najmniej kilku wariantach. Zaczął od samolotu ze zmienną geometrią skrzydeł

w układzie klasycznym, silnikami w tyle kadłuba oraz wlotami powietrza po

bokach lub pod kadłubem. Był to układ bliski do latających ówcześnie

prototypów F-111 lub MiG-23 (z tym, że znacznie większy), tak wyglądały m.

in. projekty M20-1, M20-2, M20-5 i M20-6, wszystkie łącznie objęte są nazwą

M-20 wariant I. Kolejny analizowany układ, tzw. M-20 wariant II, był kaczką z

centropłatem o dużym skosie oraz doczepionymi do niego skrzydłami o

mniejszym skosie. Cechą szczególną tego projektu były skrzydła łamane do

dołu w locie z dużą prędkością. W wariantach tego projektu M-20 zmieniało się

rozmieszczenie silników (np. pakietowe w końcu kadłuba lub w oddzielnych

gondolach pod śródpłatem) oraz usterzenia (pojedyncze lub podwójne). W

ramach tego projektu przygotowane zostały m. in. warianty M20-7, M20-10,

M20-11, M20-12, M20-14 i M20-15. Później poszła seria projektów M20-16,

M20-17, M20-18, M20-19 i M20-21 (tzw. M-20 wariant III), które miały układ

kaczka ze skrzydłami o zmiennej geometrii oraz pakiet 4-6 silników pod lub

wewnątrz tyłu kadłuba. Różnice pomiędzy poszczególnymi wariantami tego

projektu były nieznaczne. Czwartym rozpatrywanym układem M-20 był samolot

ze zmienną geometrią skrzydeł w układzie konwencjonalnym z czterema

silnikami umieszczonymi w oddzielnych gondolach pod śródpłatem, bardzo

podobny do amerykańskiego projektu AMSA, a także późniejszego Tu-160

(projekty M20-22 i M20-23). Oddzielnie Miasiszczew rozpatrywał ideę

laminaryzacji opływu skrzydła przez wydmuchiwanie powietrza na jego

powierzchnię. Jej zrealizowanie pozwoliłoby na rezygnację z usterzenia

poziomego. Zasada ta występuje w dwóch projektach, M20-9 ze skrzydłem

trójkątnym oraz M20-24 ze skrzydłem skośnym. Wszystkie projekty samolotu

M-20 miały masę startową 300-325 ton (lub do 345 ton z dodatkowymi

zbiornikami paliwa).

Tupolew naciska na skromniejsze wymagania

W 1970 r. do Suchoja i Miasiszczewa dołączył Tupolew. Było oczywiste,

że właśnie ten zespół ma największe predyspozycje do zbudowania bombowca

strategicznego, zajmował się bowiem tą tematyką od lat 30. Tupolew zaczął

projektować swój samolot zupełnie inaczej, niezbyt przejmując się

wymaganiami sił powietrznych i naciskając na to, aby wymagania dostosować

do możliwości. Zasadnicza zmiana to prędkość bombowca. Tupolew uważał, że

wzrost możliwości bojowych samolotu o prędkości M=3-3.2 (3200-3500 km/h)

w porównaniu do samolotu M=2,3 (2500 km/h) nie równoważy wzrostu

kosztów jego zbudowania i ryzyka technicznego. Dlatego swój projekt, nazwany

Samolot 160 (na samym początku przez mniej więcej tydzień miał on

oznaczenie Samolot 156), Tupolew opracowywał zakładając maksymalną

prędkość M=2,3 (2500 km/h).

W latach 1970-1972 Tupolew przygotował serię projektów bombowca

160M (izdielije L) oznaczonych L-I, L-2 itd., wykonanych w układzie

trójkątnego latającego skrzydła. W tym samym czasie Tupolew zaczął wstępne

prace nad naddźwiękowym samolotem pasażerskim drugiej generacji Tu-244.

Projekty bombowca 160M i samolotu pasażerskiego 244 rozwijane były

równolegle i były bardzo do siebie podobne. W obu z nich konstruktorzy wyszli

ze wspólnego wymagania: zapewnić jak największy zasięg w locie z prędkością

naddźwiękową na dużej wysokości. Oba miały kształt latającego trójkątnego

skrzydła z płynnym połączeniem skrzydła i kadłuba, co dawało, według

wyliczeń, doskonałość aerodynamiczną 7-9 w locie naddźwiękowym i do 15 w

locie poddźwiękowym. W sierpniu 1972 r. OKB Tupolewa zamówiło w

Rybińsku jednoprzepływowy silnik odrzutowy RD36-5l (izdielije 61)

przeznaczony dla Tu-160 i dla pasażerskiego Tu-144D. Silnik miał dawać ciąg

23000-24000 kG, mieć masę 4200 kg oraz zużycie paliwa 1,23-1,24kg/kGh (w

locie z prędkością M=2,2 na wysokości 18 km). Silnik był gotowy w 1978 r.,

przeszedł próby naziemne, ale nie wykonał ani jednego lotu: dla Tu-160

wybrano tymczasem inne silniki, a program Tu-144 przerwano.

W 1972 r. siły powietrzne oceniły projekty Suchoja T-4MS i

Miasiszczewa M-20 oddając pierwszeństwo Suchojowi. Tym niemniej, żaden z

projektów nie odpowiadał przedstawionym wymaganiom (a można sądzić, że

realne osiągi byłyby jeszcze słabsze od wyliczonych w projektach). Stało się

jasne, że samolotu o zadanych charakterystykach nie da się zbudować. Dlatego

od razu w 1972 r. przeprowadzono drugi etap konkursu, w którym siły

powietrzne zgodziły się na ograniczenie prędkości maksymalnej do M=2,3.

Prowadzone przez Tupolewa prace nad Tu-160 wpisywały się w tę ideę i w

drugim etapie konkursu wziął udział także jego projekt l60M, będący latającym

skrzydłem z podwójnym usterzeniem pionowym. Miasiszczew zaproponował

bombowiec M18 ze zmienną geometrią skrzydeł, zewnętrznie identyczny z

ostatnim, czwartym wariantem projektu M-20, ale wykonany nie z tytanu lecz z

aluminium i osiągający prędkość maksymalną M=2,3. Suchoj skoncentrował się

w tym czasie na samolotach myśliwskich i zrezygnował z udziału w konkursie

na bombowiec strategiczny.

Projekt szlachetnieje

Siły Powietrzne wybrały projekt Miasiszczewa M -18 ze zmienną

geometrią skrzydeł, ten sam projekt poparł instytut CAGI oraz Rada Naukowo-

Techniczna Ministerstwa Przemysłu Lotniczego. Propozycja Tupolewa

przegrała, gdyż latające skrzydło jest samolotem jednozakresowym, tzn.

optymalnym dla jednej konkret nej prędkości i wysokości lotu (w tym

przypadku 2500 km/h na wysokości 18km). Tymczasem Siły Powietrzne

zgodziły się na ograniczenie prędkości maksymalnej, ale wymaganie

maksymalnego zasięgu 14000-16 000 km nie podlegało dla nich dyskusji. Co

więcej, samolot musiał być wielozakresowy, to jest miał lecieć do celu według

złożonego profilu. Większą część trasy miał przebyć w locie poddźwiękowym

na dużej wysokości, ale odcinek 2000 km przez obronę przeciwlotniczą

przeciwnika miał pokonywać "skokiem" z prędkością M=2,3 na dużej

wysokości lub 1000 km/h tuż nad ziemią. Dodatkowo wymagano, aby samolot

nie był zbyt wybredny wobec lotniska i mógł bazować nie tylko na kilku

najdłuższych pasach startowych w ZSRR. Osiągnięcie takiego kompromisu

możliwe było tylko dzięki użyciu skrzydła o zmiennej geometrii. W położeniu

pośrednim umożliwia ono osiągnięcie dużego zasięgu przy prędkości

poddźwiękowej; całkowicie złożone pozwala osiągnąć wysoką prędkość

naddźwiękową; całkowicie rozpostarte w czasie startu pozwala zwiększyć masę

zabieranego paliwa i uzbrojenia. Wyliczenia pokazywały, że w locie z

prędkością naddźwiękową zasięg samolotu ze skrzydłami o zmiennej geometrii

był zbliżony do zasięgu samolotu ze stałym trójkątnym skrzydłem, ale przy

prędkości poddźwiękowej był już większy o 30-35%! Ostatecznie przyjęty

układ aerodynamiczny Tu-160 charakteryzuje się doskonałością

aerodynamiczną 18,5-19 w locie z prędkością poddźwiękową i ponad 6,0 w

locie naddźwiękowym.

Za zalety skrzydła o zmiennej geometrii, zwłaszcza w tak ciężkim

samolocie trzeba było zapłacić bardziej skomplikowaną konstrukcją oraz

większym ciężarem potrzebnym na węzły i mechanizmy obrotu. Jego

zastosowanie na Tu-160 wymagało jakościowych zmian w technologii.

Realizowano specjalnie w tym celu duży państwowy program, koordynowany

bezpośrednio przez ministra przemysłu lotniczego Piotra Dementjewa,

Plik z chomika:

Inne pliki z tego folderu:

Inne foldery tego chomika: