Летающая лаборатория Ту-95ЛЛ (заводской шифр самолет «95ЛЛ») стала главным испытательным комплексом советского авиадвигателестроения на этапе перехода к тяжелым сверхзвуковым скоростям. Самолет создавался в ОКБ-156 под руководством А.Н. Туполева на основании Приказа Министерства авиационной промышленности СССР от 29 июня 1957 года. Машина предназначалась для всесторонней отработки, доводки и ресурсных высотно-скоростных испытаний опытных мощных турбореактивных и двухконтурных двигателей для боевых и пассажирских самолетов нового поколения.
Главный инженерный замысел проекта заключался в создании универсального носителя, способного моделировать реальные режимы полета тяжелых сверхзвуковых машин на высотах до 12 000 метров при сохранении абсолютной безопасности экипажа. Для переоборудования в лабораторию выделили второй опытный прототип бомбардировщика «95-2». На Куйбышевском авиазаводе № 18 в грузоотсеке самолета смонтировали уникальную подвижную гондолу с системой аварийного отстрела. За 15 лет непрерывной летной службы Ту-95ЛЛ стал «путевкой в небо» для эпохальных двигателей НК-6 (для Ту-22), НК-144 и НК-144А (для первого сверхзвукового пассажирского лайнера Ту-144), а также НК-144-22 и НК-22 (для дальних ракетоносцев Ту-22М0, Ту-22М1 и Ту-22М2).
Зачем создавали Ту-95ЛЛ: решение проблемы натурных испытаний форсированных моторов
Наземные стендовые испытания мощных двигателей с тягой свыше 20 тонн не могли воспроизвести динамику набегающего воздушного потока на высотах 10 000-12 000 метров и поведение компрессора при резких дросселированиях. Установка сырого, недоведенного двигателя прямо на опытный сверхзвуковой самолет несла смертельный риск потери опытной машины вместе с экипажем.
Инженеры ОКБ Туполева и ЛИИ решили эту задачу созданием летающего стенда с беспрецедентным уровнем защиты и телеметрии:
- Подвижная полуутопленная гондола в грузоотсеке: в бомбовом отсеке смонтировали специальный силовой подъемно-опускной механизм, который позволял на земле опускать гондолу в яму на стоянке для удобного монтажа и обслуживания двигателей, а в воздухе частично выдвигать ее в скоростной поток.
- Система аварийного сброса двигателя с пирогильотиной: при возникновении пожара, помпажа или механического разрушения испытываемого мотора гондола мгновенно опускалась в нижнее положение, специальная гильотина перерубала все топливные, масляные, гидравлические и электрические магистрали, после чего аварийный двигатель отстреливался вниз на безопасное расстояние от планера.
- Разветвленный телеметрический комплекс КЗА: лабораторию оснастили контрольно-записывающей аппаратурой, регистрировавшей 172 параметра работы испытываемого двигателя в 371 контрольной точке (давление за компрессором, температура газов перед турбиной, вибрации, пульсации топлива).
- Дублированное управление тягой: в кабине установили раздельные пульты управления: независимый рычаг РУД у командира корабля и дублирующий прецизионный сектор управления у ведущего инженера-экспериментатора в гермокабине.
- Автономная топливная и масляная система: для опытного двигателя выделили независимые магистрали питания с возможностью аварийного переключения на кольцевую систему основных баков носителя.
Экстерьер и конструктивные особенности летающей лаборатории Ту-95ЛЛ
Внешне Ту-95ЛЛ легко опознавался по массивной мотогондоле сложной формы, выступающей из раскрытого бомбоотсека под брюхом фюзеляжа, а также по полному отсутствию оборонительных пушечных стволов в турелях.
Планер сохранил базовое стреловидное крыло (35 градусов, площадь 283.7 кв.м) и 4 мощных двигателя НК-12М. Внутри бомбоотсека установили усиленную титановую и стальную термозащитную обшивку, защищавшую фюзеляж Ту-95 от раскаленной реактивной струи испытываемого двигателя.
Оборудование экспериментального самолета Ту-95ЛЛ
Оснащение Ту-95ЛЛ было полностью сфокусировано на решении исследовательских задач, записи сверхбыстрых термодинамических процессов и обеспечении безопасности полета со взрывоопасными объектами испытаний.
- Силовой подъемно-опускной механизм гондолы: электрогидравлическая трапециевидная ферма в грузовом отсеке с ходом опускания для монтажа на стоянке и выпуска в полете.
- Пиротехническая система отсечки и гильотинной рубки: блок пиропатронов и механический нож-гильотина для мгновенного срезания силовых жгутов и топливопроводов при аварийном сбросе мотора.
- Комплекс КЗА (контрольно-записывающая аппаратура): осциллографы, многоканальные магнитные накопители и датчики для непрерывной фиксации 172 параметров в 371 точке силовой установки.
- Рабочие места инженеров-экспериментаторов: герметизированная секция с приборными щитами контроля температурных полей, вибраций и расходов керосина.
- Автономная система пожаротушения опытного двигателя: высокопроизводительная углекислотная и фреоновая система пожаротушения повышенной емкости.
- Навигационно-пилотажный комплекс: радиолокатор «Рубидий-ММ», автопилот АП-15, радиовысотомеры РВ-2 и РВ-17 для точного выдерживания высотно-скоростной площадки испытаний.
- Штатное вооружение: полностью демонтировано (включая прицельные комплексы и пушки АМ-23).
Двигатели НК-12М и физика устойчивости летающего стенда
Базовая силовая установка самолета Ту-95ЛЛ состояла из четырех турбовинтовых двигателей НК-12М конструкции ОКБ-276 под руководством Н.Д. Кузнецова.
Каждый базовый двигатель развивал эквивалентную мощность 15 000 л.с. (суммарная мощность базовых ТВД — 60 000 л.с. / 44.1 МВт). Включение в полете пятого опытного двигателя (например, НК-144 на форсаже с тягой до 17 500 кгс или опытного НК-6 с тягой свыше 22 000 кгс) создавало колоссальный суммарный импульс тяги, разгоняя 172-тонную лабораторию и требуя высочайшей прочности планера и филигранной балансировки рулями высоты и направления.
Технические характеристики Ту-95ЛЛ (самолет «95ЛЛ»)
Параметры верифицированы по официальным эксплуатационным регламентам ЛИИ МАП СССР для самолета-лаборатории «95-2»:
- Класс: Тяжелая экспериментальная летающая лаборатория для испытания силовых установок.
- Максимальная скорость полета: 820 км/ч (ограничена аэродинамическим сопротивлением открытой гондолы).
- Практический потолок: 12 000 м.
- Практическая дальность полета: 11 800 км.
- Размах крыла: 50.04 м.
- Длина самолета: 46.17 м.
- Площадь крыла: 283.70 кв.м.
- Максимальная взлетная масса (MTOW): 172 000 кг.
- Масса пустого снаряженного самолета с оборудованием КЗА: 90 000 кг.
- Экипаж: 8 человек (включая летчиков-испытателей, штурмана, бортрадиста и бригаду ведущих инженеров-экспериментаторов ЛИИ).
- Базовая силовая установка: 4 × ТВД НК-12М (суммарная мощность 60 000 л.с. / 44 130 кВт) плюс один испытуемый опытный ТРДДФ в подфюзеляжной гондоле.
Ту-95ЛЛ vs Boeing NB-52E (JT9D / TF39 Testbed): аудит тяжелых испытательных авиакомплексов
Прямым функциональным и весовым зарубежным аналогом Ту-95ЛЛ является американский тяжелый экспериментальный самолет-лаборатория Boeing NB-52E Stratofortress, использовавшийся ВВС США и NASA для натурных испытаний тяжелых двигателей нового поколения (включая двигатели General Electric TF39 для гигантского военно-транспортного C-5 Galaxy и Pratt & Whitney JT9D для Boeing 747). Сопоставление платформ показывает принципиальную разницу в способе размещения испытуемого двигателя.
| Параметр | Ту-95ЛЛ (самолет «95-2», СССР) | Boeing NB-52E Testbed (США) |
|---|---|---|
| Максимальная взлетная масса (MTOW) | 172 000 кг | 190 500 кг |
| Схема размещения опытного двигателя | Подвижная гондола в грузоотсеке по оси симметрии | Асимметричная подвеска на крыльевом пилоне |
| Аварийное спасение силовой установки | Гильотинная рубка трасс и отстрел вниз | Аварийный сброс только со стандартного подкрыльевого замка |
| Параметры контрольно-записывающей аппаратуры | 172 параметра в 371 контрольной точке | Аналоговые магнитные регистраторы NASA/USAF |
| Базовая силовая установка | 4 × ТВД НК-12М (60 000 л.с.) | 8 × ТРД Pratt & Whitney J57-P-43W (36 400 кгс) |
| Практическая дальность полета | 11 800 км | 10 500 км |
Инженерный анализ компоновочных схем доказывает высочайшую продуманность советской лаборатории. Американский NB-52E нес испытуемый сверхмощный двигатель TF39 на подкрыльевом пилоне, что при включении форсажа создавало опасный разворачивающий момент по рысканию, парировать который приходилось предельным отклонением руля направления. Советский Ту-95ЛЛ размещал испытуемый мотор строго по продольной оси симметрии самолета внутри грузоотсека, полностью исключая паразитный рыскающий момент. Кроме того, наличие уникальной системы пирогильотинной отсечки магистралей и сброса гондолы гарантировало 100% спасение экипажа и носителя даже при взрыве опытного мотора на высоте, в то время как авария мотора на крыльевом пилоне NB-52E угрожала разрушением топливных кессонов крыла.
Вердикт: главный кузнец советской реактивной сверхзвуковой авиации
Экспериментальный самолет Ту-95ЛЛ (самолет «95-2») — уникальный образец отечественной испытательной инженерной мысли. Создание подвижной гондолы с пирогильотиной, интеграция масштабной КЗА на 371 точку и центральное осевое размещение мотора позволили безопасно довести до совершенства главные двигатели эпохи (НК-144 и НК-22), открыв Советскому Союзу дорогу к серийному строительству сверхзвукового пассажирского лайнера Ту-144 и ракетоносцев Ту-22М.