Самолеты без границ: как авиация стала вездесущей

Появление первого самолета поставило перед инженерами и конструкторами множество проблем, одна из которых была связана с увеличением дальности полета. В двадцатые годы нашего столетия возникла идея заправки самолетов топливом от воздушного заправщика. А в 1923 году она впервые была осуществлена в американском городе Сан Диего. Правда, процесс заправки был примитивным и трудоемким, но он показал осуществимость этой идеи. В последующем развитие авиации, необходимость постоянного увеличения тактических радиусов боевого использования и межконтинентальное базирование заставило авиационных специалистов за рубежом успешно решить проблему дозаправки в воздухе практически всех типов боевых самолетов и широко это использовать. Сделано в СССР В Советском Союзе работы в области дозаправки самолетов в воздухе начались в 1931 году в НИИ ВВС летчиком и изобретателем П. Гроховским. В первых экспериментах система заправки была элементарной: с самолета заправщика Р-5 в воздухе выпускался шланг длиной несколько десятков метров, а член экипажа за¬правляемого самолета бомбардировщика ТБ-1 должен был поймать свободный конец шланга и вставить его в приемную горловину. В таком положении самолеты должны были совершать совместный полет, строго выдерживая необходимое положение относительно друг друга. Испытания системы заправки прошли успешно, но она широкого развития, как у нас, так и за рубежом, в дальнейшем не получила. Затем исследования по заправке топливом в полете продолжились в конце 40-х годов, когда на вооружение советских ВВС поступили дальние бомбардировщики Ту-4 с дальностью полета 5100 км. Но эта дальность была недостаточной, предположим, для нанесения бомбовых ударов в условиях начавшейся холодной войны по авиабазам на территории США. Американцы имели в то время стратегические бомбардировщики B-36, которые без заправки в воздухе могли пролететь более 16000 км. Вот почему вопрос об увеличении дальности полета советских бомбар¬дировщиков встал со всей остротой перед учеными и инженерами Летно-исследовательского института (ЛИИ) и машиностроительного завода «Звезда», возглавляемого в то время Семеном Алексеевым. Заправки: «шланг — конус» или «крыльевая»? В то время отрабатывались системы заправки, выполненные по двум различным схемам: система «шланг — конус» и «крыльевая». Первая создавалась с учетом уже имеющегося в мировой практике опыта группой под руководством В. С. Вахмистрова, а вторая явилась оригинальной отечественной разработкой, авторами которой стали летчики испытатели ЛИИ И. Шелест и В. Васянин. При отработке крыльевой системы потребовался большой объем исследований, связанных с трудоемкой отработкой устойчивости шланга в потоке, особенно в зоне вихревого жгута законцовки крыла, устойчивости петли шланга и оценки действующих на шланг аэродинамических нагрузок. Трудности возникали и при отработке приемлемой методики пилотирования при контактировании и полете в строю заправки. Творческий вклад в решение этой проблемы внесли летчики испытатели А. Якимов и Амет Хан Султан. «Крыльевая» система заправки на самолетах Ту-4 эксплуатировалась в частях дальней авиации в течение нескольких лет. В этот же период предпринимались попытки создания «крыльевой» системы для заправки истребителей. Этот вариант был экспериментально отработан на самолетах Ту-2 (заправщике) и Як-15 и МиГ-15 (заправляемых), а позднее на самолетах Ту-16 (заправщик) и МиГ-19. Однако в дальнейшем разработки этой схемы для заправки истребителей не были реализованы. Система заправки «шланг — конус» Полученный опыт освоения и эксплуатации «крыльевой» системы заправки на самолетах Ту-4 позволил в середине 50-х годов создать и отработать модификацию подобной системы для заправки самолетами Ту-16. Серийная эксплуатация «крыльевой» системы заправки обладала рядом положительных качеств, но процесс заправки по этой схеме был сравнительно многооперационный и, как показал опыт эксплуатации, не в полной мере отвечавший современным требованиям безопасности полетов. Испытания системы заправки «шланг — конус» проводились на оборудованных для этой цели самолетах заправщиках Ту-4, оснащенных двумя заправочными точками на консолях крыла, и истребителях МиГ-15 с установленными в носовой части фюзеляжа штангами приемниками топлива. Система позволяла заправлять топливом в полете два истребителя одновременно. Опытная система заправки истребителей МиГ-15 от самолета заправщика Ту-4 прошла Государственные испытания с положительными результатами, однако решения о серийном производстве этой системы принято не было. В середине 50-х годов возникла идея с помощью системы «шланг-конус» обеспечивать заправкой топливом в полете самолеты дальней стратегической авиа¬ции. Для этого с учетом рекомендаций, полученных при теоретических, стендовых, летных и трубных испытаниях, машиностроительным заводом «Звезда» был спроектирован и изготовлен в 1952 году комплексный агрегат заправки (КАЗ-831), а ОКБ им. В. М. Мясищева оборудовало этой системой бомбардировщик М-4 (а впоследствии М-ЗМ), используемый в качестве заправщика. Для осуществления контактирования была разработана телескопическая «стреляющая» штанга приемник — топлива ПТ-1. Она устанавливалась в носовой части заправляемого самолета и обеспечивала контактирование и дозаправку самого большого бомбардировщика того времени М-4. После успешно проведенных испытаний система эксплуатировалась серийно. От самолетов заправщиков заправлялись самолеты М-4, М-ЗМ, Ту-95, Ту-22 и другие. Несмотря на присущие этой системе заправки недостатки (с точки зрения современных требований), она оказалась весьма «живучей» и применялась практически без изменений до настоящего времени. Управляемый конус Опыт эксплуатации системы типа «шланг-конус» показал, что наиболее сложным и трудным этапом заправки является процесс контактирования (стыковки) самолетов. Поэтому уже с начала серийной эксплуатации системы пред¬принимались попытки облегчить этот процесс. Наряду с предложениями по улучшению стабилизации системы «шланг конус» в воздушном потоке в одной из лабораторий ЛИИ и с участием будущего Генерального конструктора «Звезды» Г. И. Северина, прорабатывалась_возможность создания управляемого (дистанционно или автоматически) конуса на шланге, наводящегося на штангу заправляемого самолета. Был предложен оригинальный способ управления положением конуса в пространстве с помощью кольцевого руля. В макетном варианте система с управляемым конусом успешно прошла летные испытания на специально оборудованных для этой цели летающих лабораториях, созданных на базе самолета Ил — 28. Система «штанга» На Западе для заправки топливом в полете используется как система «шланг-конус», так и система «штанга», которая применяется на большинстве самолетов ВВС США КС-135, КС-10А. На самолете- заправщике стоит управляемая телескопическая штанга длиной не более 15 м, а на заправляемом самолете -специальный приемный узел типа «воронки». Для стабилизации штанги в воздушном потоке перед стыковкой она имеет жесткое оперение, являющееся одновременно им рулевой поверхностью, с помощью которой осуществляется управление положением наконечника штанги в процессе стыковки. Стыковку в системе «штанга» осуществляет оператор, находящийся на самолете-заправщике, который с помощью рулевых поверхностей устанавливает наконечник заправочной штанги в такое положение, при котором он входит в приемное гнездо заправляемого самолета и фиксируется в нем. Система «штанга» имеет большую производительность заправки — до 5−7 тыс л/мин, однако в эксплуатации она более опасна. Из зарубежных источников известно, что за все время эксплуатации произошло 156 летных происшествий, включая 6 катастроф с гибелью обоих самолетов, при заправке по системе «телескопическая штанга». В качестве основной причины аварийности системы «штанга» называется недостаточная квалификация операторов заправки и пилотов заправляемых самолетов. Стандарты РФ и НАТО совмещены Расширенные диапазоны маневрирования самолетов в строю заправки и принятые величины давления топлива при использовании системы «шланг-конус» потребовали специальных мер по обеспечению герметичности стыка в контактном узле, что привело к некоторым отличиям конструкции контактного узла, принятого в России, от контактного узла на конусе типа МА-2 западной разработки. Однако универсальная головка разработанного на «Звезде» приемника топлива ГПТ-2Э, в конструкции которой удалось совместить стандарты РФ и НАТО, позволяет осуществлять заправку как от заправщиков российского, так и западного производства. В настоящее время на вооружении ВВС России имеются только четыре типа самолётов, способных служить для дозаправки других самолётов в воздухе: самолёт-заправщик Ил-78, фронтовой бомбардировщик Су-24 и палубные истребители Су-33 и МиГ-29К / МиГ-29КУБ. Для использования за рубежом российский самолет заправщик Ил-78 необходимо оснастить как УПАЗами, так и английскими ПАЗами МК-32 В. Реализация таких предложений не будет затрагивать конструкцию ПАЗов и требует проведения сравнительно простых и относительно дешевых работ по танкеру. Стоимость таких работ оценивается примерно в 1,2−1,5 млн долл.