• Środa, 17 kwietnia 2024
X

Tupolew Tu-95 – monografia

Tu-95 powstał w latach 50. ubiegłego wieku jako samolot bombowy do wykonywania uderzeń jądrowych na cele o znaczeniu strategicznym i operacyjnym. Od czasu powstania wersji przystosowanych do przenoszenia pocisków rakietowych dalekiego zasięgu, w tym manewrujących, stał się trzonem radzieckich sił odstraszania jądrowego. Wprowadzone jeszcze w czasach ZSRR nosiciele rakiet w wersji Tu-95MS obecnie znajdują się w rosyjskim arsenale. Samoloty te debiutowały bojowo w 2015 roku przeciwko syryjskim ugrupowaniom rebelianckim. Obecnie są intensywnie używane w czasie rosyjskiej agresji na Ukrainę trwającej od lutego 2022 roku.

Od kopii B-29 Superfortress do samolotu „95”

Od czasu uzyskania przez ZSRR broni atomowej i zmniejszeniu gabarytów ładunku jądrowego (później termojądrowego) do tego stopnia, aby możliwe było umieszczenie go na pokładzie samolotu, dążono do opracowania samolotu bombowego, który byłby w stanie dotrzeć z taką bombą nad terytorium głównego przeciwnika – Stanów Zjednoczonych – i (najlepiej) wrócić. Pierwszy sowiecki ciężki bombowiec zdolny do ataku jądrowego, czyli tłokowy Tu-4 (kopia amerykańskiego B-29 Superfortress), miał jednak zasięg 6580 km z ładunkiem 3000 kg bomb przy średniej prędkości zaledwie 352 km/h. Skopiowanie amerykańskiej maszyny realizowało

Biuro Doświadczalno-Konstrukcyjne Nr 156 (Opytno-konstruktorskoje biuro, OKB-156) kierowane przez A.N. Tupolewa i funkcjonujące przy Zakładzie Nr 156 w Żukowskim koło Moskwy. Niezależnie od tego zadania OKB-156 realizowało własne projekty ciężkich bombowców napędzanych silnikami tłokowymi, w tym samolot oznaczony „85” (Tu-85) o prędkości maksymalnej 600 km/h i zasięgu sięgającym 12 000 km. Projekt „85” ukończono w 1951 roku. Zbudowano dwa prototypy, z których pierwszy oblatano w styczniu tego roku. Ocena samolotu była jednak negatywna, w tym czasie dowództwo radzieckich Sił Powietrznych (Wojenno- Wozdusznyje Siły, WWS) wymagało bowiem znacznego zwiększenia prędkości i udźwigu nowego bombowca. Na te oczekiwania duży wpływ miały informacje o amerykańskich postępach w budowie bombowców z napędem odrzutowym – w 1951 roku do służby wszedł sześciosilnikowy B-47 Stratojet, a w następnym roku oblatano prototyp nowego samolotu YB-52, późniejszego B-52 Stratofortress, napędzanego ośmioma silnikami turboodrzutowymi, który osiągnął prędkość przelotową 800 km/h i zasięg 12 000 km. B-52 miały zastąpić w amerykańskich siłach powietrznych strategiczne bombowce tłokowe B-36 Peacemaker, które już były lepsze od proponowanego Tu-85. Rozpoczynający się wyścig zbrojeń wymuszał na ZSRR utrzymanie technologicznego parytetu w rozwoju sił jądrowych, stąd bardzo duży nacisk położono na opracowanie bombowca zdolnego do uderzeń na Stany Zjednoczone. Konstruktorzy OKB-156 zdawali sobie sprawę z możliwości samolotu „85” i już w marcu 1950 roku rozpoczęli studia nad jego powiększoną wersją, która otrzymała oznaczenie „95” (izdielije B). Rozważano konfiguracje aerodynamiczne ze skrzydłami prostymi i skośnymi, ale najwięcej uwagi poświęcono kwestii napędu, który umożliwiłby osiągniecie wymaganego zasięgu. Proponowano silniki turboodrzutowe (w liczbie od dwóch do ośmiu) TR-3 (AŁ-5) o ciągu 49,2 kN lub AM-3 o ciągu 85,9 kN, turbośmigłowe TW-2 o mocy 3677 kW (5000 KM) lub TW-10, albo WK-2 o mocy 3530 kW (4800 KM). Rozpatrywano też kombinację silników turbośmigłowych i turboodrzutowych. W ostateczności analizowano zastosowanie silników tłokowych WD-3TK, WD-4K albo ASz-2TK o mocach 2574–3309 kW (3500–4500 KM). Po wielu badaniach, które OKB 156 przeprowadziło wspólnie z Centralnym Instytutem Aerohydrodynamicznym (Centralnyj Aerogidrodinamiczeskij Institut, CAGI), wybrano ogólny układ konstrukcyjny i aerodynamiczny nowego bombowca: samolot ze skośnymi skrzydłami i usterzeniem, z kadłubem o wymiarach zbliżonych do Tu-85 i masie startowej około 150 ton (Tu- 85 miał maksymalną masę startową 107 300 kg) i czterema silnikami turbośmigłowymi lub turboodrzutowymi. Z obliczeń wynikało jednak, że ówczesne sowieckie turboodrzutowe jednostki napędowe miały zbyt duże zużycie paliwa, które uniemożliwiało przy zakładanych parametrach masowych płatowca – osiągnięcie zasięgu międzykontynentalnego. Wariant z czterema silnikami turboodrzutowymi AM-3 miał wymaganą prędkość w przedziale 900–950 km/h, ale szacowany zasięg nie większy niż 10 000 km. Jako, że ten ostatni parametr był w tym przypadku najważniejszy, jego spełnienie wymagało zastosowania silników turbośmigłowych. Obliczeniowa moc każdego z nich powinna wynosić aż 8826–11 033 kW (12 000–15 000 KM), a średnie zużycie paliwa 0,2 kg/KM/h. Z obliczeń teoretycznych wynikało, że zasięg 13 000 km, przy mniejszej niż wymagana prędkości przelotowej 800 km/h, mógł być zapewniony przy masie startowej około 200 ton. Taka maszyna mogła osiągnąć cele w USA, zrzuć tam swój ładunek i wrócić na własne terytorium. OKB-156 forsowało ten wariant, chociaż dowództwo WWS i rządowy Komitet ds. Techniki Lotniczej (Goskomitiet SM SSSR po Awiacjonnoj Tiechnikie, GKAT), później przemianowany na Ministerstwo Przemysłu Lotniczego (Ministierstwo Awiacjonnoj Promyszlennosti, MAP), zapoznawszy się z dostępnymi projektami nowych bombowców, nalegały na zastosowanie napędu turboodrzutowego, analogicznego do projektu samolotu M-4 (izdielije WM-25) z biura OKB Nr 23 kierowanego przez W.M. Miasiszczewa. W związku z tym OKB 156 w 1953 roku opracowało równolegle wariant bombowca oznaczony jako „99”, czyli wersję „95” z czterema silnikami turboodrzutowymi WD-5 lub WD-7, albo specjalnymi turbośmigłowo turboodrzutowymi P-8. Po potwierdzeniu konfiguracji z napędem turbośmigłowym i rozpoczęciu projektowania samolotu, wariant „99” został zarzucony. Wybór ekonomiczniejszych silników turbośmigłowych generował jednak kolejne problemy – na początku lat 50. w ZSRR nie istniały bowiem jednostki napędowe o wymaganej mocy. Jedynym dostępnym był silnik TW-2F o mocy 4597 kW (6250 KM) z OKB Nr 276 N.D. Kuzniecowa, który był w istocie rozwojową wersją niemieckiego Junkersa Jumo 022. Dla nowego bombowca potrzebny był jednak napęd o dwukrotnie większej mocy. Najprostszym rozwiązaniem, które początkowo wybrano, było sparowanie dwóch dostępnych silników w jednym bloku napędowym. Taka jednostka otrzymała oznaczenie 2TW-2F i po raz pierwszy została uruchomiona w kwietniu 1952 roku, a kilka miesięcy później rozpoczęto jej próby w locie na przebudowanym bombowcu – latającym laboratorium Tu-4LŁ. Miało to być rozwiązanie przejściowe przed zastosowaniem czterech nowych silników oznaczonych jako TW-12 o wymaganej mocy, które również opracowywano w OKB Nr 276. Równolegle ze zdwojonymi 2TW-2F opracowano przekładnię przenoszącą moc z obu silników na specjalnie dla tego układu skonstruowane czterołopatowe śmigła przeciwbieżne. Dzięki temu nowy samolot mógł mieć cztery gondole silnikowe, co pozwoliło na zmniejszenie oporu czołowego. Wybór układu napędowego w praktyce mocno zawęził możliwość rozmieszenia silników – jedynie na lub pod skrzydłami. Ostatecznie zdecydowano się na skrzydła o skosie 35° i dużym wydłużeniu, z czterema gondolami silnikowymi mocowanymi na ich krawędzi natarcia oraz śmigłami przeciwbieżnymi AW-60.. Gondole wewnętrznej pary silników były znacznie dłuższe od zewnętrznych, ponieważ w ich tylnej części mieściło się podwozie główne i mechanizmy jego chowania. W ich konfiguracji aerodynamicznej zastosowano regułę pól w celu zmniejszenia oporów. Z silnikami TW-2F samolot miał mieć promień bojowy 6000 km z 9000 kg bomb, a z jednostkami TW-12 do 7500 km z takim samym ładunkiem.

Zabiegi Tupolewa w kierownictwie ZSRR i przemysłu lotniczego dały pożądane efekty. W lipcu 1951 roku wydano postanowienie rządowe w sprawie opracowania nowego szybkiego bombowca dalekiego zasięgu (strategicznego) w dwóch wersjach. Pierwszy wariant z czterema bliźniaczymi silnikami 2TW-2F miał być przekazany do prób w locie we wrześniu 1952 roku, a drugi – z czterema TW-12 o mocy po 7360 kW (10 000 KM) – rok po pierwszym, we wrześniu 1953 roku. Praktycznie w tym samym czasie wydano decyzję MAP o produkcji seryjnej samolotu w Zakładzie Nr 18 w Kujbyszewie (obecnie Samara) już od stycznia 1953 roku, mimo że nawet nie opracowano dokumentacji samolotu. Oficjalne prace nad projektem wstępnym bombowca „95” rozpoczęto zaraz po wydaniu postanowienia rządowego, czyli w lipcu 1951 roku, a w następnym miesiącu WWS zatwierdziły wymagania taktyczno-techniczne dla nowego samolotu. Zasięg praktyczny miał wynosić 15 000 km, zasięg maksymalny 17 000–18 000 (później 14 500–17 500) km, a promień działania z 9000 kg bomb – 6000 km. Prędkość przelotowa miała wynosić 750–820 (później 800) km/h, prędkość maksymalna 920–950 km/h, pułap praktyczny 13 000–14 000 m, a rozbieg 1500–1800 m. Wstępny projekt samolotu „95” z przejściowymi silnikami 2TW-2F był gotowy w grudniu 1951 roku. Obliczeniowe osiągi wskazywały, że spełni postawione wymagania, zatem został zatwierdzony przez komitet techniczny przy dowództwie WWS jeszcze w tym samym miesiącu. Równolegle zbudowano pełnowymiarową makietę, która była gotowa w listopadzie. Jeszcze we wrześniu rozpoczęto prace nad dokumentacją projektową prototypu, która była gotowa prawie rok później. Ostateczna konfiguracja aerodynamiczna przedstawiała płatowiec ze skośnymi skrzydłami (skos w części centralnej 35°, a w części końcowej 33,5°) i usterzeniem oraz wąskim kadłubem i była zachowawcza, ponieważ zalecana przez CAGI (wykorzystano doświadczenia niemieckie z końcowego okresu wojny) dla wszystkich ówczesnych ciężkich samolotów radzieckich. Aby zmniejszyć masę własną płatowca opracowano specjalną konstrukcję wewnętrzną skrzydeł o zmniejszonej masie i zwiększonej elastyczności przy dużym wydłużeniu. Zastosowanie takiego skosu oraz profilu, który miał mniejszą względną grubość w części końcowej, miało przynieść maksymalną wartość siły nośnej i doskonałości aerodynamicznej. Zwiększenie siły nośnej w różnych stanach lotu miały zapewnić klapy o dużej powierzchni oraz nadmuch przez śmigła o dużej średnicy. Przy większych kątach natarcia oderwanie strug następowało najpierw w środkowej części skrzydeł, w której zastosowano profil o niewielkiej względnej krzywiźnie i specjalnym kształcie noska, a dopiero później w końcowej części z profilem o większej krzywiźnie względnej, miało to zapewnić utrzymanie skuteczności lotek. Dla zapobieżenia odrywania się warstwy przyściennej na górnej powierzchni skrzydeł wprowadzono trzy grzebienie aerodynamiczne. Dzięki tym rozwiązaniom uzyskano doskonałość aerodynamiczną 17,5 przy schowanym podwoziu i klapach, co miało zasadniczy wpływ na uzyskanie wymaganego zasięgu. Z kolei z wysuniętym podwoziem i klapami wartość ta zmniejszała się do 8,3. Z taką konfiguracją aerodynamiczną nie udało się jednak uzyskać oczekiwanej prędkości przelotowej (obliczeniowa wynosiła mniej niż 800 km/h). Ponadto, próba uzyskania jak największego zasięgu oraz konserwatyzm Tupolewa wymusiły odejście od kilku oczekiwanych w samolocie bojowym rozwiązań, w tym foteli wyrzucanych załogi czy hydraulicznych wzmacniaczy w układzie sterowania.

Reklama

Najnowsze czasopisma

Zobacz wszystkie
X
Facebook
Twitter
X

Dołącz do nas

X