Разработчик: ОКБ Ильюшина
Страна: СССР
Первый полет: 1947
Тип: Фронтовой бомбардировщик
1947-й год — начало летоисчисления отечественной реактивной бомбардировочной авиации. В июне в воздух поднялся, ведомый Владимиром Коккинаки, четырехдвигательный Ил-22. Это событие было тем значительнее, что двигатели на нем стояли отечественные конструкции Архипа Люльки — ТР-1. К сожалению, тяга на них была всего лишь 1300 кгс, а расчетных 1600 кгс так достигнуть и не удалось. Поэтому и массу бомбардировщика, первоначально определенную в 24000 кг, ограничили лишь 20000 кг. Оказалось малым и время полета — всего 1 ч 25 мин, а дальность — только 865 км. Не блистала и скорость — 656 км/ ч у земли и 718 км/ч на высоте.
Самым "значительным" показателем был разбег: он равнялся… 1144 м. Но первенцу, как говорится, все простительно: ведь подобный тяжелый реактивный самолет испытывался впервые. Однако первые отзывы об Ил-22 были неожиданно лестными. Коккинаки после полетов отмечал: "Самолет легок в управлении и исключительно послушен рулям. Дросселирование одного из крайних двигателей легко парируется небольшим отклонением руля поворота и штурвалом и почти не заметно в прилагаемых усилиях. Большой объем фюзеляжа сказывается и при боковом ветре на посадке, но снос легко парируется небольшим креном. Аэродинамические свойства самолета отличные. В пилотировании сказывается недостаточная мощность двигателей, что в перспективе вполне поправимо".
Надо сказать, что почти одновременно с ильюшинской машиной взлетел и двухдвигательный реактивный Ту-12 с ТРД "Роллс-Ройс" "Нин-1", а затем и Ту-14 с двумя ВК-1. Но Ил-22 все-таки был первым…
Каково же главное предназначение ильюшинского реактивного "бомбовоза"? На экспериментальном самолете исследовались конструкторские проблемы тяжелой реактивной авиации и формировалась доселе неизвестная концепция создания принципиально новой авиационной техники.
Ил-22 позволил оптимизировать размеры и параметры тяжелой машины с относительно тонким крылом, разрабатывалась герметичная кабина для экипажа, тщательно изучалась динамика реактивного самолета с околозвуковой скоростью. Отлаживалась работа ТРД на разных режимах в различных атмосферных условиях, в том числе и при низких температурах. Здесь важно подчеркнуть: Ил-22 — первый реактивный тяжелый самолет со схемой крепления. двигателей под крылом на пилонах, что впоследствии стало широко использоваться в авиастроении.
Краткая история эксплуатации Ил-22, как нельзя четко показала зависимость ЛТХ машины от качества двигателей. Именно конец 40-х начало 50-х стали периодом бурного роста качества ТРД. Если ТРД с тягой 1300 кгс были явно слабоваты для Ил-22, а в следующем году на Ил-28 поставили двигатели В.Климова ВК-1 с тягой уже 2700 кгс, то в 1952-м появился двигатель А.Люльки АЛ-5 в 5000 кгс. Затем для Ту-16 создали РД-3М А.Микулина с фантастической для того времени тягой — 9500 кгс! Разумеется, Ил-22 с его скромными движками всего в 1300 кгс рассчитывать на многое не приходилось…
И все же историю следует рассматривать во временной последовательности. В 1947-м в НИИ, руководимом А.Люлькой, был создан первый отечественный турбореактивный двигатель — ТР-1. Вначале дела с его разработкой шли не так гладко, возникло множество трудностей, особенно в технологии изготовления лопаток компрессора. Но вот, наконец, в 1947-м ТР-1 успешно прошел госиспытания на стенде.
Максимальная тяга двигателя составила 1360 кгс, что посчитали достаточным для установки его на истребитель Су-11. А затем ТР-1 попал на пилоны "Ила". В августе 1947-го оба самолета представили зрителям на Тушинском аэродроме.
В соответствии с заданием Ил-22 с нормальной бомбовой загрузкой 2000 кг должен был иметь дальность 1250 км при крейсерской скорости 750 км/ч. С перегрузочной полетной массой, при полном запасе топлива, дальность полета должна была увеличиться до 2000 км. Максимальная скорость предполагалась в 800 км/ч, а предельное число М=0,75.
Эти установочные данные позволяли строить самолет по схеме среднеплана с прямым крылом. Но необходимо было предусмотреть коварные явления, связанные со свойствами сжимаемости воздуха и возникновением волнового сопротивления. При этом резко возрастает лобовое сопротивление, существенно изменяются несущие свойства крыла, характеристики продольной статической устойчивости.
Учитывая все это, для Ил-22 спроектировали тонкое, с относительной толщиной 12% прямое крыло с расчетной удельной нагрузкой 310-350- кг/м2. Оригинальность скоростного профиля заключалась и в том, что максимальная толщина крыла располагалась по линии 40% его хорды. Причем соблюдался плавный переход от малонесущего профиля в корне крыла к высоконесущему в концевой части. Таким образом, было уменьшено вероятное влияние волнового кризиса, улучшена поперечная устойчивость самолета при полете на больших углах атаки, чему содействовало и отсутствие срывов воздушного потока на законцовках крыла. При проектировании крыла Ил-22 учли также еще одну "хитрую" вещь.
На испытаниях первых советских реактивных истребителей выявили их склонность к "валежке", особенно на больших высотах. Как выяснилось, это происходило из-за малейших производственных отклонений от теоретического контура профиля крыла. Так вот, в связи с этим при изготовлении крыла особое внимание уделяли обеспечению специального технологического приема, гарантирующего точную копию теоретического контура профиля без значительного повышения трудоемкости сборочных работ.
По предложению Ильюшина, впервые разработали и практически осуществили новый метод изготовления плоскости, стабилизатора, киля и фюзеляжа. При этом за технологическую базу при сборке принималась зафиксированная по теоретическому контуру обшивка участка, а не его каркас, как всегда это было раньше, в связи с чем и возникали погрешности.
Такое новшество стало возможным благодаря введению в конструкцию крыла и оперения технологического разъема в плоскости линии хорд по нервюрам и лонжеронам. Подобный же технологический разъем в плоскости оси симметрии самолета был определен в носовой и хвостовой частях фюзеляжа. Эти конструктивные решения значительно повышали производительность труда и точность сборочных работ.
Готовность к возможным полетам на высоких скоростях продиктовала также схему и аэродинамическую компоновку хвостового оперения. Причем здесь предусматривалось возникновение волнового кризиса при более значительных величинах "М", чем на крыле. В итоге в вертикальном и горизонтальном оперениях Ил-22 применили еще более тонкие, по сравнению с крылом, симметричные скоростные профили. Их относительная толщина составляла всего 9%.
Горизонтальное оперение вынесли из скошенного крылом потока и установили выше, чем на киле. Такое взаиморасположение киля и стабилизатора оказалось наиболее эффективным в аэродинамическом отношении для устойчивости и управляемости самолета по курсу и тангажу.
Многое при создании первого тяжелого реактивного самолета было внове. Не менее сложными оказались проблемы размещения двигателей, выбора компоновки фюзеляжа и схемы шасси.
Двигатели на построенных к тому времени иностранных многодвигательных самолетах размещались чаще всего на крыле в прижатых к нижней его части гондолах или в "пакетах", когда два или даже три двигателя устанавливались рядом под одним капотом, также впритык к нижней поверхности крыла.
Такое расположение двигателей несколько уменьшало лобовое и интерферентное сопротивление, в связи с чем получило довольно широкое распространение за рубежом в 1945-1947 годах. В качестве примера можно привести многодвигательные бомбардировщики Юнкерс Ju-287, Арадо 234 (1945-й), американские реактивные Норт-Америкен В-45 "Торнадо", Мартин В-48 и Конвер В-46, выпущенные на испытательные полеты в 1947-м, одновременно с Ил-22.
Но пакетное размещение двигателей имело и свои недостатки. Несовершенство и малая надежность ТРД того времени повышали возможность выхода из строя сразу нескольких силовых установок: опыт эксплуатации самолетов показывал, что при выходе из строя одного из двигателей в пакете, как правило, отказывали и установленные рядом с ним.
После изучения и проработки ряда вариантов расположения двигателей, для Ил-22 сконструировали оригинальную, до этого не встречавшуюся в практике мирового авиастроения схему установки реактивных двигателей на подкрыльевых пилонах в изолированных гондолах, вынесенных далеко вперед относительно передней кромки крыла и разнесенных по его размаху. Через пилоны нагрузки от двигателей передавались на конструкцию крыла.
Испытания показали, что пилонная подвеска реактивных двигателей под крылом самолета оказалась аэродинамически эффективнее. Она была более удобообтекаема и имела меньшее лобовое сопротивление, чем пакетная. Кроме того, при наземном обслуживании к двигателям обеспечивался удобный подход, упростился процесс их замены, в том числе и на более совершенные, что особенно важно для экспериментального самолета.
Сечение фюзеляжа Ил-22 также необычно. Оно имело форму горизонтального овала (см. схему). Такое сечение способствовало весьма простому решению компоновочных задач. Значительная ширина фюзеляжа позволила легко разместить пять человек экипажа: двух летчиков, штурмана-бомбардира, стрелка-радиста в носовой части фюзеляжа и стрелка кормовой пушечной установки — за хвостовым оперением. В фюзеляже в трех мягких топливных баках размещался весь запас топлива.
Значительный объем фюзеляжа помог решить еще одну очень важную проблему. Дело в том, что малые размеры гондол двигателей ТР-1 с осевым компрессором не позволяли разместить в них довольно большие колеса основных опор шасси, размеры которых были выбраны для возможного базирования на грунтовых аэродромах. Вот и решили установить основные опоры не во внутренних мотогондолах, а на фюзеляже. А для увеличения колеи шасси, улучшения устойчивости и маневренности самолета, ось вращения стоек шасси выполнялась наклонной, благодаря чему в выпущенном положении шасси имело максимально возможную ширину колеи.
В момент уборки основных колес (вперед по полету) опоры самолета в результате наклона оси вращения сближались между собой и полностью вместе с колесами размещались в верхней части фюзеляжа перед бомбоотсеком.
Незначительное волновое сопротивление, казалось бы, такого объемного фюзеляжа обуславливалось его исключительно плавной обтекаемой аэродинамической формой. Ил-22, как и Ту-4, не имел выступающего в поток фонаря кабины пилотов. Небольшие по размерам блистер стрелка-радиста и верхняя башня пушечной установки практически не оказывали влияния на обтекаемость. Скорость и давление потока по всей длине фюзеляжа изменялись без резких перепадов.
Очень важной, можно сказать этапной, была проблема оборонительного вооружения реактивного бомбардировщика. Так, английские авиаконструкторы, завороженные успехом своего скоростного "Москито", решили продолжить развитие средних бомбардировщиков в том же плане, не обременяя их башенными и кормовыми оборонительными установками: Попросту говоря, отказ от огневой защиты хвоста по-прежнему основывался на мнимом превосходстве в скорости над истребителями противника. Свой первый реактивный бомбардировщик англичане вооружили лишь неподвижной установкой для стрельбы вперед.
Ильюшинцы отмели эту заманчивую, но ошибочную тенденцию: перспективные возможности реактивных истребителей в скорости, маневре и огне нетрудно было предугадать. Особенно с учетом того, что появившиеся радиолокационные прицелы могли обнаружить цель за многие километры и позволяли вести прицельный огонь по ненаблюдаемому визуально противнику. Так что для обороны Ил-22 решили вооружить по полной программе.
Значительно возросшие, по сравнению с винтовыми самолетами, усилия для перемещения оружия потребовали применения специальных электрических и гидравлических приводных устройств в конструкции оружейных установок.
Необходим был совершенно новый подход к разработке схемы размещения оборонительного вооружения и стрелков на самолете с учетом использования дистанционных систем управления. Разнесенные прицел и оружие должны были действовать строго синхронно по принципу, так называемого, электрического "моста Уинстона". При этом перемещение оружия вслед за движением прицела обеспечивалось с учетом ракурса и упреждения.
Для исследования эффективности системы дистанционного управления различных конструкций разработали базовую схему оборонительного вооружения Ил-22, состоящую из одной неподвижной и трех подвижных пушек. Для ведения огня в передней полусфере на правом борту носовой части фюзеляжа установили неподвижную пушку НС-23 с боезапасом в 150 снарядов. Огонь из нее мог вести командир экипажа через кольцевой прицел.
В верхней подвижной башенной установке две спаренные пушки Б-20-Э с общим боезапасом 800 снарядов обеспечивали круговой обстрел верхней полусферы. Наводка их на цель осуществлялась с помощью электроуправления стрелком-радистом дистанционно. Башня с оружием двигалась синхронно с прицелом в кабине стрелка.
Схема управления пушечным огнем была оборудована специальными выключателями, на случай, если под линию обстрела попадали части своего самолета. Поправка на параллакс, упреждение и другие баллистические данные вводились в прицел автоматически. Стрелок-радист при отражении атаки воздушного противника должен был лишь следить центральным перекрестием своей станции за движением цели и открывать огонь в нужный момент.
Дистанционное управление огнем выявило новые возможности. Прежде всего оптимальный вариант взаимного расположения оружия и стрелка, при котором первое имело бы максимальные углы обстрела, а стрелок √ наибольший обзор. К тому же, размещение стрелка вне турельной установки позволило значительно уменьшить размеры колпака турели и снизить общее сопротивление самолета. Дистанционное управление намного повысило точность стрельбы по воздушной цели. Этому способствовало жесткое крепление пушек, отсутствие тряски прицела при стрельбе, возможность более плавного его перемещения вслед за целью, а также значительно уменьшало утомляемость стрелка при отражении атаки противника.
Если сравнить возможности всех типов дистанционно управляемых оборонительных установок, то в наиболее выгодном положении окажется кормовое размещение стрелка и оружия в самом конце фюзеляжа за хвостовым оперением самолета. Система эта очень компактна, проста и надежна, к тому же, сфера обстрела не затеняется частями собственного самолета. Ильюшин решил разработку высокоэффективной оборонительной кормовой установки для Ил-22 вести непосредственно в ОКБ.
Интересно отметить, что первоначально для улучшения обтекания хвостовой части фюзеляжа, оборонительная кормовая установка самолета разрабатывалась для стрелка в лежачем положении. Однако, как выяснилось, стрелок в таком положении будет иметь крайне недостаточные углы обзора, особенно вверх и в стороны. От этого варианта пришлось отказаться. Была утверждена кабина, в которой стрелок удобно располагался сидя и имел отличный обзор всей задней полусферы. Эта схема впоследствии сохранилась на всех реактивных бомбардировщиках фирмы Ильюшина.
Таким образом, на Ил-22 была установлена кормовая оборонительная установка типа Ил-КУ-3 с одной пушкой НС-23 и значительным боезапасом — 225 снарядов. Пушка обладала широким диапазоном обстрела — 70 град, вправо и влево, 35 град, вверх и 30 град. вниз. Дистанционное управление ею производилось с помощью электродвигателя и двух гидроагрегатов, обеспечивающих горизонтальное и вертикальное перемещение оружия. Сиденье стрелка для удобства прицеливания могло опускаться и подниматься с помощью специального электродвигателя.
Следует отметить, что разработка чертежей и постройка опытного самолета шли очень быстрыми темпами. После производства на нем первых полетов братьями Коккинаки выяснилось, что ТР-1 не только недодают расчетной мощности, но и оказались весьма прожорливыми, расходующими до1,35 кг топлива на килограмм тяги в час. Расчетные же данные не превышали 1,2.
Пришлось пересчитывать все ЛТХ самолета, скромные величины которых приведены в начале статьи. Но отличное впечатление от полетов на Ил-22 у летчиков Владимира и Константина Коккинаки не изменилось.
После замены выработавших свой ресурс первых двигателей ТР-1 и внесения незначительных изменений в конструкцию системы управления, начался второй этап летных испытаний Ил-22, который продлился до февраля 1948-го. В это время летчики-испытатели в своем отчете записали: "Полет с остановленными крайними двигателями оказался прост, особенностей не имел. Благодаря хорошей амортизации самолет мягко и спокойно рулит при двух или четырех работающих двигателях. При этом маневренность на рулежке отличная. Взлет был прост, но продолжителен по времени из-за значительного недобора мощности двигателей по сравнению с запроектированной. В горизонтальном полете самолет ведет себя нормально. Сбалансированный, он легко идет по прямой с брошенным управлением. Полет не утомляет летчиков. Самолет при посадке требует нормального подвода к земле.
Переведенный из угла планирования в горизонтальное положение, благодаря низкому шасси, он мягко садился на аэродинамическую подушку и тем самым значительно упрощал посадку. Пробег самолета нормальный, без рыскания".
На втором этапе испытаний еще раз оценивали эксплуатационные качества реактивных двигателей в условиях низких температур, проводили сравнение работы приводных устройств системы дистанционного управления оборонительным вооружением самолета, выявлялись их достоинства и недостатки. По мнению испытателей, обе системы дистанционного управления с электрическим и гидравлическим приводами соответствовали своему предназначению.
Отмечалось, что электродистанционное управление верхней подвижной башенной установкой очень легкое. При резком перемещении прицела на большие углы в вертикальной и горизонтальной плоскостях, инерционные забросы башни были незначительные.
Дистанционное гидравлическое управление кормовой башней осуществлялось при небольших усилиях стрелка. Управление очень чувствительное и требует для работы с ним определенных навыков и тренировки.
Интересно отметить, что на втором этапе заводских испытаний производились взлеты Ил-22 и с применением двух стартовых твердотопливных ракет СР-2, каждая из которых имела значительную расчетную тягу. Подвешивались стартовые ракеты симметрично, на правом и левом бортах фюзеляжа. В феврале 1948-го В.Коккинаки выполнил первый взлет на Ил-22 с работающими стартовыми ракетами. Подобный эксперимент с тяжелым реактивным самолетом в СССР выполнялся впервые.
Испытания со стартовыми ускорителями проводились при различной взлетной массе самолета. Они подтвердили, что использование стартовых ракет, особенно на грунтовых аэродромах, значительно улучшает взлетные характеристики самолета. На Ил-22 с ними длина разбега сократилась на 38%, а взлетная дистанция уменьшилась на 28%. Испытатели отметили, что полеты на Ил-22 со стартовыми ракетами просты, нетрудоемки и при соблюдении всех пунктов инструкции опасности не представляют.
К сожалению, и на втором этапе заводских испытаний тягу двигателей ТР-1 так и не удалось довести до запроектированной величины. Этот факт стал роковым для Ил-22: комиссия признала нецелесообразным передавать самолет на государственные испытания. Все работы по Ил-22 свернули, а сам самолет выставили в демонстрационном зале Бюро новой техники, где с ним не без интереса ознакомились ведущие специалисты всех конструкторских бюро нашей авиапромышленности. Но усилия и старания, отданные созданию Ил-22, не прошли даром.
Опыт проектирования, постройки и испытаний первого ильюшинского бомбардировщика с ТРД был полностью использован ОКБ при создании следующих типов реактивных бомбардировщиков и, прежде всего, в работе над этапным самолетом в развитии отечественных ВВС — знаменитым фронтовым бомбардировщиком Ил-28.
ЛТХ:
Модификация Ил-22
Размах крыльев, м 23.1
Длина, м 21.1
Высота, м
Площадь крыла, м2 74.5
Масса
пустого самолета 14590
нормальная взлетная 24000
максимальная взлетная 27300
топлива 9300
Тип двигателя 4 х ТР-1
Тяга, кгс 4 х 940
Максимальная скорость, км/ч
на высоте 718
у земли 657
Крейсерская скорость, км/ч 560
Дальность полета, км 865
Разбег, м 1144
Практический потолок, м 11100
Экипаж, чел 5
Вооружение:
23-мм пушка НС-23 (боезапас 150 снарядов), обстрел верхней полусферы спаренные пушки Б-20Э в подвижной башенной установке с электрическим приводом (общий боезапас 800 снарядов), кормовая установка Ил-КУ-3 с оснащенной гидроприводом одной пушкой НС-23 (боезапас 225 снарядов),
Бомбовая нагрузка на внутренней подвеске: нормальная — 2000 кг, максимальная — 3000 кг.
