Последние поршневые бомбардировщики Ильюшина. Часть 1 Опытный дальний бомбардировщик ДБ-4 (ЦКБ-56). СССР

Во второй половине 1930-х стандартным двухмоторным дальним бомбардировщиком ВВС РККА был ЦКБ-30 или ДБ-3, созданный КБ С.Ильюшина. Этот самолет строился большой серией в нескольких модификациях, а его улучшеный вариант ДБ-ЗФ или Ил-4 прошел через всю войну. Однако и на ДБ-3 в процессе эксплуатации выявилось немало недостатков. Их и попытались устранить, создав, по сути дела, новый самолет — ЦКБ-56 — ДБ-4.

В конце 1930-х годов Ильюшину стало ясно, что концепция ДБ-3 морально устарела и требуется аналогичный самолет с более высокими боевыми качествами: большей скоростью, увеличенной бомбовой нагрузкой и усиленным оборонительным вооружением.

В КБ Ильюшина в 1940-м был разработан проект двухмоторного бомбардировщика ЦКБ-56. Он представлял собой среднеплан с двумя Y-образными 18-цилиндровыми моторами водяного охлаждения М-120 конструкции В. Климова взлетной мощностью по 1800 л.с. По расчетам, новые двигатели позволили бы самолету лететь со скоростью порядка 570 км/ч на высоте 7000 м. Максимальный потолок для того времени предвиделся феноменальным — 11000-12000 м.

Конечно же, главные возможности дает самолету мотор. Именно тогда, в 1940-м, моторостроение входило в новое качество. Об этом стоит сказать несколько слов.

Работа над новым поколением авиационных двигателей началась еще в 1938-м, когда перед конструкторскими коллективами В.Климова и А.Микулина была поставлена задача создать моторы жидкостного охлаждения со взлетной мощностью 1800 -2100 л.с. и, соответственно, с номинальной мощностью 1500 — 1700 л.с.

Эта суперзадача в принципе решалась довольно просто; к уже отработанным конструкциям 12-цилиндровых двухблочных V-образных двигателей М-105 и АМ-35 добавляли третий блок из шести цилиндров, который располагался под двумя основными блоками, образуя так называемую схему "игрек"- "Y". Двигатель, который разрабатывался в КБ Климова, получил обозначение М-120, а создававшийся в КБ Микулина — АМ-36.

​

18-цилиндровый мотор М-36 (АМ-36)

Двигатели, сделанные по схеме "игрек", позволяли достаточно быстро достичь заданной мощности, но, к сожалению, имели при этом и существенные недостатки: слишком большой мидель значительно увеличивал их массу и аэродинамическое сопротивление в полете. А потому, предвидя такие неприятности, параллельно с созданием АМ-36 в КБ Микулина проектировали еще и высотный 12-цилиндровый двигатель жидкостного охлаждения, обычной V-образной схемы номинальной мощностью в 1400 л.с, на расчетной высоте 5800 м. Это — двигатель АМ-37. По своей конструктивной схеме он был дальнейшим развитием мотора АМ-35.

Главной особенностью АМ-37 являлось охлаждение перед подачей в цилиндры сжатого и нагретого воздуха, выходящего из приводного центробежного нагнетателя, что значительно способствовало повышению КПД термодинамического цикла и увеличению мощности двигателя. Но здесь была и некоторая техническая проблема: охлаждение этого воздуха должно было осуществляться в специальном водяном радиаторе.

Следует заметить, что 1939-1940 годы — время качественного роста нашей авиации. Под новые двигатели М-120 и АМ-37 началось проектирование целого ряда опытных дальних бомбардировщиков, которое проводилось в конструкторских коллективах В.Ермолаева (ДБ-240 — Ер-2), B.Мясищева (ДВБ-102), А.Туполева (103Д) и объект нашей статьи — C.Ильюшина (ЦКБ-56).

Проектирование новых самолетов приобрело широкий размах. В специализированных КБ для самолетов нового поколения создавались более совершенные бомбардировочные прицелы, способные обеспечить высокую точность бомбометания с больших высот при скоростях полета до 700 км/ч, а также более совершенное пилотажно-навигационное и радиосвязное оборудование. Благодаря повышенной скорости, совершенному современному оборудованию и увеличенной массе бомб, загружаемых в закрытые внутренние бомбоотсеки, эти дальние бомбардировщики должны были обладать более высокой боевой эффективностью по сравнению с ДБ-ЗФ.

В конце августа 1939-го НИИ ВВС за подписью начальника ВВС командарма 2-го ранга А.Локтионова направил С.Ильюшину перечень основных требований к новому самолету ЦКБ-56 по вооружению, броневой защите экипажа, вспомогательной аппаратуре. Ильюшин пришел к выводу, что при их полном выполнении значительно бы усложнилась конструкция самолета, намного увеличился полетный вес. Ильюшин, в то время главный конструктор завода №39, по многим пунктам выразил свое несогласие. В частности — предусмотреть разбег и пробег самолета менее 400 м, углы обстрела носового пулемета в вертикальной плоскости 45° и в горизонтальной 30°. Подвешивать в бомбоотсеке кассетные ящики для 360 штук ЗАБ-10 не представилось возможным, Ильюшин возражал также против бронирования всех мест экипажа, за исключением летчика. Конструктор был против таких агрегатов, как эхолот и радиовысотомер для производства слепой посадки, установки зеркала для обзора задней полусферы и многих других недостаточно обоснованных требований.

схемы ДБ-4

Вместе с тем главный конструктор был вполне согласен с военными в поставленной задаче по летно-техническим данным самолета, идея которых выражена в самом назначении ДБ-4. К ним относятся: выполнение боевых полетов на объекты в глубоком тылу противника; действие на высотах, в основном 8000 м; полеты днем и ночью в любых метеоусловиях, вооружение должно обеспечить успешное ведение длительного воздушного оборонительного боя. Боеспособность и живучесть самолета гарантируется установкой бронестекол типа К-4, протежированием бензиновых и масляных баков и заполнением их нейтральным газом.

Ильюшин особое внимание уделял оборонительному вооружению ДБ-4. В его состав предполагалось включить один пулемет ШКАС калибра 7,62 мм, укрепленный на полуподвижной установке в носу самолета с запасом патронов 500 штук. Такой же пулемет разместили в нижней люковой установке с углами обстрела в горизонтальной плоскости по 45 град от оси самолета и в вертикальной плоскости назад. Боезапас — 500 патронов. В верхней стрелковой башне должны были быть установлены два пулемета ШКАС, но их впоследствии заменили пушкой ШВАК калибра 20 мм.

ДБ-4

Бомбардировочное вооружение позволяло располагать внутри фюзеляжа десять ФАБ-100 или снаружи — три ФАБ-250 либо одну ФАБ-1000. Для бомбометания использовались прицелы ОПБ-2, А в качестве стрелковых прицелов были установлены ПМП-4 или ОПТ-1.

Экипаж ДБ-4 состоял из четырех человек: пилот, штурман, стрелок-радист и воздушный стрелок, обслуживавший нижний люковый пулемет. Необходимость включения воздушного стрелка в состав экипажа определил опыт советско-финляндской войны 1939-1940 гг.

Самолет оборудовали новейшими по тому времени пилотажно-навигационными приборами: радиополукомпас РПК-2, компас А-4, высотомер В-10, указатель скорости УС-600, вариометр ВР-10, автопилотАВП-12, эхолот БК-3, радиоотметчик РО. В необходимости последних двух приборов коллегам удалось убедить Ильюшина.

Проект ЦКБ-56, как и проекты других боевых самолетов того времени, столкнулся с недоведенностью "сырых" моторов М-120. Тогда было принято решение коллегии комиссариата авиапромышленности установить на новый самолет двигатели Микулина АМ-37 мощностью 1400 л.с. И хотя этот 12-цилиндровый двигатель водяного охлаждения по мощности уступал М-120, решили все-таки установить АМ-37 как более надежный и экономичный, к тому же с меньшим миделем.

Однако прототип ЦКБ-56 в конце 1940-го был все-таки собран с М-120. Но летные испытания начали с АМ-37. Кстати, было построено два самолета. Первый из них имел двухкилевое хвостовое оперение, второй — однокилевое по типу ДБ-3 с двумя моторами АМ-37. Он-то и поднялся в воздух первым в конце 1940-го.

В конструкции ДБ-4 обращали на себя внимание изящные аэродинамические формы и рациональность компоновки всех агрегатов. Необходимость оборудования в фюзеляже отсека для размещения большой массы бомб и стремление добиться высокого аэродинамического качества обусловили выбор для самолета схемы высокоплана с крылом значительного удлинения. Максимальный полетный вес ДБ-4 достиг весьма большой величины — 13000 кг. Это обстоятельство потребовало установки крыла большей площади, чем у ДБ-ЗФ, при сохранении той же удельной нагрузки на крыло, равной 150 кг/м².

вариант окраски ДБ-4

Достаточно высокая крейсерская скорость.полета и жесткие требования к взлетно-посадочным характеристикам определили сложную компоновку крыла у ДБ-4 , состоящую из различных по своим несущим свойствам аэродинамических профилей, которые имели увеличенную относительную вогнутость на участке концевых частей крыла. Это позволило затянуть возникновение срыва потока до очень больших углов атаки, улучшить таким образом работу элеронов и повысить максимальное значение коэффициента подъемной силы.

Новое крыло у ДБ-4 и совокупность многочисленных улучшений по местной аэродинамике самолета позволили достичь более высокого значения аэродинамического качества, которое достигло величины 17 единиц (сравним: у ДБ-ЗФ — лишь 15).

Вместе с очень большим запасом топлива, размещавшегося в фюзеляжном, центропланных и консольных протестированных баках, все улучшения конструкции, в конечном итоге, дали возможность достигнуть на ДБ-4 заданных техническими требованиями дальности полета до 5000 км и нормальной боевой загрузки.

Двигатели АМ-37 были размещены под крылом в обжатых гондолах с очень чистыми аэродинамическими формами. Это достигалось установкой водяных радиаторов системы охлаждения двигателей в хвостовых частях гондол, сразу же за отсеками основных опор самолета. Воздух для охлаждения радиаторов поступал через боковые щели с обеих сторон гондолы двигателя. Затем, просочившись через водорадиатор, воздух выходил наружу в самом конце гондолы через створки, которые регулировали температуру охлаждающей жидкости.

Были и другие технические новшества. Маслорадиаторы системы смазки двигателей размещались за задним лонжероном в крыле. Охлаждающий воздух поступал к ним через те же, что и для водорадиатора, боковые щели, однако выходил в другую точку — на верхнюю поверхность крыла.

Воздух, поступающий из приводного центробежного нагнетателя и затем направляемый в карбюратор АМ-37, охлаждался в небольшом компактном водорадиаторе, который был установлен на участке между бортом фюзеляжа и гондолой двигателя вдоль переднего лонжерона крыла.

Вертикальное оперение ДБ-4 было выполнено двухкилевым. Кили разнесены по концам стабилизатора, что по существующему в то время мнению, обеспечивало более благоприятные условия для гарантии надежной защиты самолета от огня вражеских истребителей со стороны задней полусферы. Кроме того, у конструкторов была надежда, что разнесенные кили повысят эффективность хвостового оперения. Установка же непосредственно самих шайб вертикального оперения в струе воздушных винтов будет способствовать улучшению характеристик путевой устойчивости самолета.

модель ДБ-4

Однако результаты аэродинамических продувок показали, что в случае отказа одного из двигателей разнесенное вертикальное оперение как раз может оказаться очень неэффективным. Именно поэтому Ильюшин принял решение построить для подстраховки второй вариант испытательного образца — однокилевой схемы.

15 октября 1940-го состоялся первый полет ДБ-4 под управлением летчика Владимира Коккинаки. И сразу же выявились два основных конструктивных пробела: недостаточная путевая устойчивость бомбардировщика, особенно на малых скоростях, и, что более важно — неудовлетворительную жесткость фюзеляжа типа монокок на кручение. Причина — слишком большой вырез люка под бомбоотсек.

Летчик-испытатель отметил: 

«В полете отбалансированный самолет проявляет тенденцию к неустойчивому режиму в горизонтальной плоскости, рысканию по курсу. После восстановления курсовой балансировки, а затем ослабления контроля за рулями процесс незначительного рыскания по курсу вновь возобновляется.

В пилотажной зоне при энергичном вводе самолета в глубокий вираж и выводе из него наблюдается некоторая деформация фюзеляжа на кручение ввиду недостаточной его жесткости, обусловленной в первую очередь значительным вырезом конструкции в нижней части фюзеляжа под бомбоотсек. Деформация сопровождается ощутимой вибрацией и приглушенным скрежетом стрингеров. Необходимо усилить соответствующий участок конструкции».

И тот и другой недостатки были срочно устранены путем увеличения площади вертикального оперения и установкой на внутренней части обшивки фюзеляжа четырех (по два с каждого борта) мощных лонжеронов из прессованого профиля П-образного сечения.

В конструкцию второго опытного ДБ-4 также внесли изменения. Его постройка завершилась в конце ноября 1940-го. Однако сразу же после первых полетов второго опытного экземпляра летные испытания ДБ-4 прекратили, так, к сожалению, и не выявив полностью его летно-технического потенциала. 

Все это было тем досаднее, что ДБ-4 был на самой грани запуска в серийное производство. Причем, вопрос о другом двигателе (в который раз?) вновь поднимался перед ильюшинцами. А дело обстояло так.

Летом 1941-го в КБ А.Швецова создали два новых типа двигателей воздушного охлаждения — 18-цилиндровый АШ-71 мощностью 1700 л.с. и 14-ти цилиндровый АШ-82- 1630 л.с. И хотя АШ-71 должен был развивать более высокую взлетную мощность, выбор Ильюшина, на случай продолжения постройки ДБ-4, пал все-таки на АШ-82, который после модернизации стал иметь знакомое нам название — АШ-82ФН с максимальной мощностью в 1850 л.с. Но это случится значительно позже — в середине войны. А тогда, в 1941-м, АШ-82 "демонстрировал” явный недобор мощности, хотя и был весьма экономичным двигателем.

Перед Ильюшиным, как уже было не раз в нашем авиастроении, возникла сложная проблема: с одной стороны был создан оригинальный самолет, очень нужный нашим ВВС, но с другой — не было для него подходящих двигателей. Вскоре грянула война и она внесла свои главные коррективы…

Все дальнейшие усилия авиапромышленности после нападения нацистской Германии были сосредоточены в первую очередь на выпуске новых типов самолетов. Заводы эвакуировали подальше от фронта. Предприятие, ранее предназначенное для выпуска ЦКБ-56 с моторами АМ-37, было вывезено из Москвы и переориентировано на выпуск штурмовиков Ил-2, и хорошо знакомого нам дальнего бомбардировщика Ил-4, очень необходимого в тех условиях для фронта.

В последний момент на ДБ-4 пробовали установить дизельные двигатели АЧ-30Б мощностью в 1300 л.с. конструкции А.Чаромского. Но увы, судьба самолета уже была предрешена. А жаль, ДБ-4 стал бы достойным преемником заслуженного ветерана Ил-4, ведь ДБ-4 1940-го года имел вполне удовлетворительные ТТХ. Но ДБ-4 так и не суждено было войти в серийное производство.

ЛТХ:

источники:

1. Евгений ПОДОЛЬНЫЙ "ТРЕБОВАЛСЯ ДАЛЬНИЙ СКОРОХОД. Печальная одиссея ЦКБ-56 в поисках подходящего двигателя" «Крылья Родины» 8.98
2. таблица с ТТХ взята с http://www.airwar.ru/enc/bww2/db4.html
3. фотография модели взята с http://toyota-club.net/files/09-01-10/09-02-20_lib_il.htm