Авиационные дизели М-30 и М-40

Едва ли не наиболее главным моментом в упомянутом выше приказе НКАП от 28 мая 1940 г. стало решение строить все последующие серийные ТБ-7 с дизельными двигателями М-30 и М-40. К разрешению проблемы авиационных дизелей в СССР приступили в начале 1930-х годов. Специалистов в этих двигателях привлекала экономичность, относительная пожаробезопасность, а также возможность использования более дешевого дизельного топлива. Поначалу, начиная с 1931-го по 1936 г, под руководством А.Д. Чаромского разрабатывался 12-цилиндровый, V-об-разный дизельный двигатель АН-1. Его номинальная мощность на высоте 3000 метров составляла 800—850 л.с, сухой вес — 1000 кг, расход горючего определялся в 170-180 г./л.с/час. В 1935 г. АН-1 прошел государственные испытания, после чего последовало решение о выпуске в 1936 г. опытной серии таких дизелей в количестве 20 экземпляров на заводе №24. Один из первых серийных двигателей в конце 1936 г. смонтировали на самолете РЯД (разведчик дальний дизельный), являющегося военным вариантом самолета АНТ-25. По расчетам, благодаря использованию АН-1 можно было получить невиданную ранее максимальную дальность полета — 25000 км. Одновременно, в случае успеха дизельные двигатели можно было установить на уже построенные ТБ-3, которые с увеличением радиуса действия сразу переходили в разряд полноценных стратегических бомбардировщиков. За время испытаний, до 23 ноября 1936 г., самолет РДД с дизелем АН-1 совершил 31 полет. Общая наработка двигателя составила 138 ч 24 мин, из них в воздухе — 47 ч 50 мин. На расчетной высоте 2550 м расход горючего составил 140 кг/ч, что по сравнению с бензиновыми двигателями было меньше на 20-25%. Отмечалось, что использование АН-1 эффективно для дальних самолетов, а сами испытания доказали возможность создания и совершенствования дизельных двигателей. За этим последовали модификации: АН-1 А мощностью 900 л.с. (1936 г.), редук-торный АН-1Р (1938 г.), АН-1РТК с турбокомпрессором и мощностью 1100 л.с. В июне 1939 г. АН-1РТК в качестве образца-эталона вместе с чертежами передали на завод №82 в Москве для продолжения серийной постройки. В конце 1939 г. на основе АН-1РТК приступили к созданию дизелей М-30 (главный конструктор Тулупов) и М-40 (главный конструктор В.М.Яковлев). Изготовление М-40 поручили Кировскому заводу в Ленинграде, М-30 — авиамоторному заводу №82 в Москве. Конструктивно они были схожи, близки по своим параметрам и характеристикам. Отличались в основном тем, что М-30 комплектовался двумя, а М-40 — четырьмя турбокомпрессорами. Дизельный двигатель М-40 имел сухой вес 1200 кг, длину 2305 мм, ширину 1076 мм, высоту 1238 мм. Работал на Бакинском тракторном керосине, максимальная развиваемая мощность составляла 1500 л.с, номинальная мощность — 1250 л.с, расчетная высота — 6000 м. Форсированный вариант М-40Ф ТК-Э88 в октябре 1940 г. прошел 100-часовые стендовые испытания. Между тем, в итоговых документах по результатам испытаний указывалось, что поршневая группа М-40Ф полностью недоведена и испытания он прошел неудовлетворительно. Судя по всему, дизель требовал масштабных усовершенствований и длительных доводочных работ. Однако, ощущение близкого успеха, кружило голову, как его создателям, так и заказчикам. Поэтому уже в октябре 1940 г. М-40 решили установить на сверхдальний самолет БОК-15. Дизель М-30, согласно заявленным в 1940 г. характеристикам, развивал взлетную мощность 1500 л.с, его номинальная мощность составляла 1250 л.с. (форсированный М-30Ф соответственно — 1700 л.с. и 1300 л.с). Габаритные параметры этого двигателя соответствовали параметрам М-40, сухой вес составлял 1200 кг. Расход топлива определялся в 170—175 г/л.с/час. М-30 в 1940 г. удовлетворительно прошел государственные испытания и в декабре 1940 г. был запущен в производство на заводе №82. Он так же как М-40 готовился к установке на самолет БОК-15. Упоминаемый уже второй раз этот стратосферный самолет не является героем нашего рассказа. Однако именно этот аппарат, который должен был преодолевать огромные расстояния на расчетной высоте полета 12 км, стал первым, оборудованным новыми дизельными двигателями. А двигатели эти, по причине несовершенства топливной аппаратуры, устойчиво работали лишь на малой высоте полета. На больших полетных высотах, при работе на номинальном режиме. выхлопные газы не обеспечивали устойчивой работы турбокомпрессоров, и двигатели захлебывались. Кроме того, сами турбокомпрессоры часто выходили из строя: прогорали коллекторы выхлопных газов, разрушались лопатки турбины и подшипники. Самопроизвольно останавливались двигатели и при переводе на малый газ на малых высотах, что было особенно опасно при совершении посадки. Существовала надежда на доведение дизелей до приемлемых показателей, и, прежде всего, на получение форсированного варианта М-40Ф со взлетной мощностью 1500 л .с. Заводу № 124 предлагалось совместно с ЦИАМ переделать самолет под М-40Ф с устранением всех дефектов и предъявить его на повторные государственные испытания к 1 апреля 1941 г. Следом за первым «дизельным» бомбардировщиком был построен ТБ-7 №4227, оснащенный двигателями М-30. Этот экземпляр после ряда полетов по программе заводских испытаний весной 1941 г. передали для продолжения полного цикла исследований (прежде всего силовой установки) в ЛИИ, где он находился до наступления войны.

Двигатели АМ-35А

В воспоминаниях П.М. Стефановского, посвященных испытаниям первого опытного ТБ-7, имеется эпизод, рассказывающий о проблемах с форсированными микулинскими авиадвигателями: На основе АМ-34ФРН в 1938-1939 гг. в ОКБ Микулина разработали еще более мощные и высотные моторы AM-35 с взлетной мощностью 1350 л. с. и высотностью 4500 м. По сравнению с предшественником, новый АМ-35 имел существенные отличия. В связи с увеличением мощности и частоты вращения были усилены коленчатый вал, редуктор, картер, доработана маслосистема, изменена схема всасывания — карбюратор поставлен после приводного центробежного нагнетателя (ПЦН), кардинально переделан сам нагнетатель. Измененная конструкция шатунов потребовала внесения доработок в картере, блоках и некоторых других узлах. В центробежном нагнетателе использовали поворотные лопатки (лопатки В.И. Поликовского), позволяющие заметно увеличить эффективность этого нагнетателя и несколько повысить мощность двигателя. Государственные испытания АМ-35 проходили в марте 1939 г. В том же году на заводе №24 выпустили небольшую серию таких двигателей — около 40 экземпляров.

Доработка и модификации

Еще осенью 1942 г., наряду с установкой двигателей М-82, конструкторскому бюро Незваля было рекомендовано заняться улучшением аэродинамики самолета. Предлагалось, в частности, заменить носовую башню НЭБ со спаркой пулеметов ШКАС на более обтекаемую установку под крупнокалиберный пулемет Березина. Подобные установки уже применялись на самолетах Ер-2. В результате вся носовая часть Пе-8 была полностью переконструирована. Серийные самолеты с 1943 г. стали выпускать с аэродинамически облагороженным, или удлиненным «носом», что привело к некоторому повышению дальности полета и увеличению максимальной скорости (первый такой модернизированный Пе-8 №42049 уже упоминался в предыдущей главе). Пулемет УБТ калибра 12,7 мм установили в центре прозрачной полусферы, в так называемом «яблочном» шарнире. Установка получилась компактная, легкая, хорошо управлялась стрелком, имела большие углы обстрела. Особенно нравилось то, что по сравнению со старой установкой внутри самолета стало комфортнее, исчез раздражающий пилотов сквозняк. Одновременно с изменением внешнего вида изменилась внутренняя компоновка кабины штурмана. Учитывая, что большинство боевых действий выполнялось в ночное время, в кабине установили ночной коллиматорный прицел НКПБ-4. Бомбовый синхронный прицел ПС-1 заменили сначала на оптический прицел ОПБ-2МУ, позднее на ОПБ-1Р. Недостатки отечественных прицелов были известны, в действующей армии это иногда приводило к тому, что устанавливались немецкие или американские прицелы с разбитых самолетов. Наряду с вышеперечисленным, силами ОКБ было осуществлено множество доработок, направленных на обеспечение достаточного комфорта для летного экипажа в длительных полетах. Отдельной страницей в истории Пе-8 стало их использование как носителей 5-ти тонных авиабомб. Решение о создании этих сверхмощных боеприпасов было принято ГКО в конце 1942 года. В то же время ОКБ Незваля получило задание на разработку подвески для новой сверхмощной авиабомбы ФАБ-5000. Эта авиационная бомба имела точный вес 5080 кг, диаметр 1000 мм, длина ее соответствовала размерам бомбоотсека Пе-8. При разрыве ее образовывалась воронка диаметром около 20 м и глубиной 6-9 м. Для установки ФАБ-5000 на самолете усилили узлы центроплана, разработали новую гидравлическую систему подъема ПЯТИТОНКИ на внутренние держатели. Схему подвески осуществили по типу 2-х тонной бомбы, закрепив ее на двух замках Дер-20У грузоподъемностью 2,5 тонны. В бомбовый отсек ФАБ-5000 поднимали с помощью шести штатных лебедок БЛ-4. Для проверки работоспособности системы на авиазаводе №22 изготовили весовой макет в виде бочки, начинив ее землей и металлическими обрезками. Предварительно на земле неоднократно испытали бугели подвески и систему фиксации створок бом-болюка. После этого доработанный Пе-8 с тяжелым грузом летчики Водопьянов и Говоров подняли в воздух. Благополучный сброс произвели с высоты 3000 м на заболоченном участке в районе Камского устья. Задание на изготовление первых пяти авиабомб ФАБ-5000 Главное управление авиационного снабжения ВВС выдало в начале 1943 пив феврале того же года они были готовы. К этому периоду несколько наиболее надежных машин 45-й авиадивизии оборудовали для подъема ФАБ-5000. При практической подвеске на самолет стабилизатор бомбы оказался велик, и его пришлось обрезать. Кроме того, ФАБ-5000 полностью не умещалась во внутреннем отсеке и створки бомбового люка не закрывались до конца, что привело к уменьшению полетной скорости на 10—15 км/ч. Первый боевой вылет с новым сверхоружием состоялся в ночь на 29 апреля 1943 г. Пе-8 № 42029, оснащенный дизелями М-30, сбросил пятитонку на Кенигсберг. В конце мая две ФАБ-5000 были сброшены на немецкие войска в районе Могилева, 4 июня одна такая бомба разнесла железнодорожные пути на станции Орел. В июле бомбардировке вновь подвергался Орел и группировка немецких войск на Курской дуге. Всего до весны 1944 г. в боевых действиях использовали 13 пятитонных бомб. Несмотря на высокий поражающий эффект от их применения, транспортировка таких бомб на Пе-8 оказалась вовсе не рядовым явлением. Для разрешения этого вопроса и многих других, способных повысить боевые качества бомбардировщика, требовалась кардинальная его модернизация. Работа по значительной переработке Пе-8 под новые требования началась в конструкторском бюро Незваля в инициативном порядке во второй половине 1943 г. Предполагалось улучшить аэродинамику самолета, усилить его конструкцию и вооружение, обеспечить значительное расширение его боевых возможностей. Зимой 1943—1944 г. конструкторское бюро провело значительные изыскательские работы и подготовило эскизный проект самолета, получившего заводское обозначение «Т». По сравнению с базовым Пе-8, новая машина имела измененную кабину экипажа в которой пилоты размещались рядом друг с другом. Бомбоот-сек с увеличенным внутренним объемом позволял свободно загружать одну авиабомбу ФАБ-5000 или две ФАБ-2000. В качестве силовой установки предполагалось использовать двигатели АШ-82ФН с турбокомпрессорами ТК-3 или дизели М-31 (развитие М-30). С двигателями М-31 при полетном весе 37,5 тонн новый Пе-8 мог доставить одну тонну бомб на расстояние 7500 км. В начале 1944 г. проект «Т» несколько раз корректировался и на первом этапе был одобрен в Наркомате авиапромышленности. Еще до принятия окончательного решения по самолету на авиазаводе в Казани начиная с декабря 1943 г. велась его конструктивная проработка и подготовка оснастки для изготовления. Однако, при дальнейшем обсуждении проекта в высшем руководстве решили, что новая модификация потребует значительной перестройки производства и от реализации самолета «Т» отказались. Это решение совпало с постановлением Государственного Комитета Обороны от 5 марта 1944 г. о прекращении выпуска Пе-8 на заводе №22. Еще одной причиной отказа от создания коренной модификации Пе-8, стало решение в середине 1943 г. строить значительно более мощный четырехмоторный бомбардировщик. 7 сентября 1943 г. КБ, возглавляемое А.Н.Туполевым, получило задание на разработку эскизного проекта 4-х моторного высотного бомбардировщика, способного транспортировать внутри бомбоотсека две 5-тонные бомбы. С двигателями М-71 этот самолет должен был развивать на высоте 10 км максимальную скорость 500 км/ч и обладать дальностью полета не менее 5000 км. Новый бомбардировщик создавался под обозначением «самолет 64» («64»), его взлетный вес превышал вес Пе-8 более чем в два раза. Проект «64» разрабатывался до середины 1945 г. Затем высшее руководство решило задачу упростить и скопировать американский Б-29. Так появился стратегический бомбардировщик Ту-4. Примерно в этот же период произошла очередная подвижка в судьбе авиационных дизелей. Дизели М-30 были доработаны конструктором А.Д. Чаромским и под обозначением М-ЗОБ использовались на Пе-8 №42038. В течение 1943 г. самолет с улучшенными дизелями проходил испытания в 45-й авиадивизии, где получил вполне благоприятные отзывы. Сниженный расход топлива, более простая топливная автоматика и достаточно комфортные условия для работы экипажа благодаря меньшему шуму и малозаметному выхлопу позволили надеяться на очередное внедрение дизельных двигателей в боевую практику. В 1944 г. конструктора Чаромского освободили из заключения и назначили Главным конструктором завода №500, где выпускались дизели М-ЗОБ. Дизели стали именоваться АЧ-30Б (авиадизели Чаромского), конструктору была присуждена Сталинская премия первой степени, а через год ему присвоили звание генерал-майора ИАС. До окончания серийного строительства дизельными двигателями АЧ-30Б оснастили еще два боевых корабля Пе-8 и два Пе-8 «ОН». В конце войны был выпушен форсированный вариант этого дизеля АЧ-ЗОБФ. который имел взлетную мощность 1900 л.с, а на высоте 6000 м развивал мощность 1500 л.с. Однако добиться высокого качества изготовления дизельных двигателей в условиях военного времени так и не смогли. А с окончанием военных действий все усилия двигателестроителей переключили на новую реактивную технику.

Пассажирские и другие варианты Пе-8

История тяжелого бомбардировщика ТБ-7 еще в середине 1930-х годов вполне могла обогатиться его модернизированным вариантом для перевозки пассажиров. Ранее в конструкторском бюро Центрального аэрогидродинамического института уже использовали конструктивную основу боевых самолетов для создания их пассажирских аналогов. Так, при создании трехмоторного АНТ-9 взяли крыло и оперение разведчика АНТ-7 (Р-6), для пятимоторного АНТ-14 пользовались элементами бомбардировщика АНТ-6 (ТБ-3), для скоростного АНТ-35 - АНТ-40 (СБ). Подобным образом предстояло переработать и АНТ-42 (ТБ-7). Новый проект многоместной машины, который разрабатывался под руководством В.М. Петлякова, получил обозначение АНТ-53. В нем предполагалось создание нового объемного фюзеляжа с герметичной пассажирской кабиной вентилируемого типа, силовая установка должна была состоять из четырех звездообразных двигателей М-85 или М-87. Кроме того, именно при создании АНТ-53 надеялись отработать новую технологию, приемы плазово-шаблонного метода строительства. Впрочем, арест в 1937 г. основных руководителей ЦАГИ, среди которых оказались А.Н. Туполев, В.М. Петляков и В.М. Мясищев, привел к полному прекращению развития этого направления. При выдаче задания на Пе-8 ОН, согласно постановления ГОКО №5402сс от 15.3.44 г., особо указывалось на обязательное использование антиобледенительной системы. Однако при прохождении испытаний отмечалось, что самолет оборудован системами антиобледенения на воздушных винтах, стеклах пилотского фонаря и антеннах. Крыло и стабилизатор системами антиобледенения оборудованы не были. Впрочем, позднее на машине № 42612 устанавливали пневматическую систему антиобледенения «Гудрич», позаимствованную, судя по всему, с самолетов С-47. О ее практическом использовании сведения отсутствуют. Заводские испытания Пе-80Н №42612 с двигателями АЧ-30 Б, развивающими на взлете по 1500 л.с каждый, велись в Казани в январе—феврале 1945 г. В ходе полетов самолет со взлетным весом 30000 кг развивал максимальную скорость 420 км/ч на высоте 6000 м, у земли максимальная скорость равнялась 355 км/ч. Практический потолок равнялся 8800 м. Отметили недостатки. В частности, не была доведена маслосистема, при полной заправке баков масло выбрасывало через дренаж. В кабине экипажа чувствовался неприятный запах «продуктов термического разложения керосина концентрацией 0,12 кг/литр». По мнению испытателей, такая концентрация в длительных полетах могла негативно повлиять на работоспособность экипажа. Имелись замечания по части приборного оборудования. Предлагалось продолжить совершенствование автопилота. Известно, что доводки пассажирских, но вооруженных, Пе-8 продолжались в течение 1945 г. Впрочем, когда война закончилась, применение таких самолетов специального назначения оказалось под вопросом. Об использовании их хотя бы раз для перевозок особо важных персон достоверных сведений не обнаружено. Скоро один из этих двух экземпляров — Пе-8 ОН №42612 передали в Полярную авиацию. Еше в разгар работы по созданию самолетов «особого назначения» в ОКБ И.Ф.Не-зваля приступили к разработке полноценного пассажирского самолета на основе Пе-8. После довоенного АНТ-53, это была вторая такая попытка. Согласно эскизному проекту, разработанному в 1944 г, новый самолет рассчитывался на перевозку 48 пассажиров. В нем сохранялось крыло с двигателями АШ-82 и основные элементы хвостового оперения. Принципиально новым был объемный фюзеляж и схема шасси с носовой стойкой. Просторный пассажирский салон был разделен на три части, высота салона между рядами сидений (два ряда слева и три ряда справа) составляла 2,0 метра, ширина прохода составляла 500 мм. Внутри предполагалось оборудовать буфет, гардероб, две туалетные комнаты. Под полом пассажирской кабины по замыслу конструкторов размещался багажный отсек объемом 12,5 м3. Входная дверь в самолет находилась в задней пассажирской кабине, в носовой части фюзеляжа имелись два аварийных выхода. Кабина не была герметичной, так как в 1944 г. решение такой проблемы являлось затруднительным. Однако отопление и вентиляция уже считались необходимым атрибутом, как и у любого пассажирского лайнера. Система антиобледенения согласно проекту предполагалась с использованием нагревательных элементов. Такая термическая система антиобледенения устанавливалась тогда на самолетах Ли-2, однако по причине малой надежности и пожароопасности скоро от нее отказались. В дальнейшем, для обогрева передних кромок крыла и оперения, использовали подачу теплого воздуха, поэтому и в пассажирском Пе-8, скорее всего, ввели бы именно эту систему. Экипаж самолета состоял из двух пилотов, штурмана, радиста, механика и двух стюардесс. Согласно подготовленному эскизному проекту пассажирский Пе-8 должен был обладать следующими техническими характеристиками:
Размах крыла (м) 40,13
Длина в линии полета (м) 28,635
Высота на стоянке (м) 9,25
Максимальный взлетный вес (кг) 37500
Полезная нагрузка (кг) 17 000
Дальность полета (км) 5000
Максимальная скорость полета (км/ч) 466
Расчетная высота полета (м) 5200
Взлетная дистанция (м) 1430
Вместимость — 48 пассажиров и 10700 кг топлива
Кроме пассажирского лайнера на основе новой модификации Пе-8 подготовили проект его военно-транспортного варианта для 60 десантников с вооружением, а также проект тяжелого бомбардировщика с максимальной бомбовой нагрузкой 6 тонн. Все указанные варианты прорабатывались на уровне эскизных проектов до середины 1945 г. После слияния ОКБ И.Ф.Незваля с конструкторским бюро А.Н.Туполева работы по совершенствованию проекта пассажирского самолета