Надо заметить, что Андрей Николаевич всегда был противником конкурсов при проектировании тяжелых самолетов, справедливо полагая, что затраты при этом становятся чрезмерными, ведь стоимость серийной тяжелой машины в несколько десятков раз превышает стоимость истребителя, а средства на проектирование, научное сопровождение и подготовку производства превышают на порядок сравнительную стоимость серийных машин. Все эти расходы ложились на плечи народа, и Туполев, в молодости своими руками вырастивший и собравший несколько урожаев в Тверской губернии, «в зоне рискованного земледелия», хорошо представлял себе значимость каждой копейки в скудном крестьянском, да и в фабричном хозяйстве.
Несколько раз он выступал по этому вопросу и перед министрами авиационной промышленности М. В. Хруничевым, а потом П. В. Дементьевым, и перед генералами и маршалами, когда на коллегиях Министерства обороны обсуждались вопросы перевооружения и развития авиационной техники. Далеко не все верно оценивали воистину государственный интерес Андрея Николаевича, некоторые видели в этом желание уклониться от конкурентной борьбы, монополизировать в своем ОКБ крайне дорогие проекты создания вооружений. Эта точка зрения позднее попала в некоторые печатные издания. Никого почему-то не удивляло, что у С. П. Королева не было конкурентов, что все космические корабли и большинство тяжелых ракет было создано в его КБ.
Фактически после Ил-28 и эффектного, но дорогого в строительстве и эксплуатации мясищевского M-4 и его модификации 3М не было конкурентов и у Туполева. Знаменитый частично титановый Т-4, созданный в ОКБ Сухого, рассчитанный на три Маха, совершил лишь несколько полетов и лишь однажды вышел на сверхзвук (1,3М), хотя впоследствии поднял целую бурю среди любителей отечественной авиации и породил массу кривотолков. Его первый полет состоялся в 1972 году, решения по этой машине принимались позднее, когда Андрей Николаевич уже ушел из жизни.
В июне 1950 года выходит постановление Совета министров СССР, согласно которому ОКБ А. Н. Туполева поручалось спроектировать и построить дальний бомбардировщик с двумя двигателями типа ТР-3Ф (АЛ-5). Заданные тактико-технические данные машины соответствовали тому, что гарантировало ОКБ в ходе предварительных проработок. Планировалось построить опытный самолет в двух экземплярах и предъявить первый из них на государственные испытания уже в декабре 1951 года. Помимо использования АЛ-5 задавалось проектирование самолета с двумя двигателями AM-3. В ноябре 1950 года, в связи с большой загрузкой ОКБ по Ту-85, сроки по «88-й» машине были сдвинуты на три месяца.
В ходе дальнейшего проектирования отказались от использования двух АЛ-5, как не обеспечивающих требуемые летные данные, и с февраля 1951 года решением А. Н. Туполева полностью перешли к проекту с двумя АМ-3 с увеличенной взлетной тягой до 8700 кгс. С середины июня 1950 года в ОКБ работы по проекту «88» развернулись в полном объеме. 10 июля 1950 года ВВС оформили технические требования к новому самолету, дополнив их в сентябре следующего года. Общее проектирование было закончено 20 апреля 1951 года подготовкой эскизного проекта и передачей его в ВВС на согласование. Заключение по эскизному проекту военные подписали в конце мая 1951 года. Эскизный проект с двигателями АМ-3 окончательно утверждается 5 июля 1951 года. Макет самолета ОКБ предъявило ВВС вместе с эскизным проектом и утверждало одновременно с ним.
ОКБ в эскизном проекте гарантировало следующие основные летные данные самолета «88» 2 АМ-3: дальность полета около 6000 километров, максимальную скорость, близкую к 1000 км/ч, практический потолок около 14000 метров, при максимальной взлетной массе 64,5 тонны, нормальной — 46,9 тонны и массе пустого самолета 32,76 тонны. На аэродинамическое совершенство самолета оказала влияние удачная компоновка центральной части планера (фюзеляж — крыло — воздухозаборник — двигатель — шасси), которая фактически соответствовала конструктивному решению, вытекающему из «правила площадей». Вместе с другими аэродинамическими мероприятиями это позволило значительно снизить аэродинамическое сопротивление самолета и получить на испытаниях максимальные скорости свыше 1000 км/ч.
Размещение турбореактивного двигателя в корне крыла позволяло разрешить проблему интерференции в стыке крыла с фюзеляжем — самом аэродинамически напряженном узле в компоновке самолета. Положительное решение проблемы интерференции в данном случае происходило за счет создания «активного зализа» — реактивная струя двигателя подсасывала воздух, обтекающий и крыло, и фюзеляж, упорядочивая тем самым обтекание в этой зоне. Оригинальная компоновка прикорневой зоны самолета родилась на свет из-за настойчивого желания А. Н. Туполева предельно уменьшить мидель[61] на участке фюзеляж — гондолы — крыло, отсюда максимально возможное «утапливание» двигателей. Это компоновочное решение настойчиво проводилось и контролировалось Андреем Николаевичем, постоянно просматривавшим и браковавшим предлагаемые компоновки самолета. «Обжимать, обжимать и обжимать», — постоянно, в свойственной ему манере, требовал он от ближайших помощников — сначала от Кондорского, затем от Черемухина, Егера, Бабина… Расчетными и конструкторскими работами по самолету Ту-16 и его многочисленным модификациям, а позднее и по многим другим машинам, бессменно руководил Д. С. Марков.
Дмитрий Сергеевич Марков (1905–1992) — выдающийся инженер-конструктор, Герой Социалистического Труда, доктор технических наук, лауреат Ленинской и Государственной премий, один из ближайших помощников А. Н. Туполева. С 1949 года — главный конструктор завода № 166, позднее — завода № 156, с 1966 года — Московского машиностроительного завода «Опыт». Интеллигентный, берущий задачу «влет», предельно точный, блестяще владеющий многими отраслями инженерных знаний, Дмитрий Сергеевич Марков был знаком Туполеву еще с начала 1930-х годов, когда только окончил МВТУ. А после совместной работы над Ту-2, с 1941 года, Андрей Николаевич уже не отпускал от себя талантливого инженера. Надо отметить, что отец Дмитрия Сергеевича — Сергей Дмитриевич Марков после революции был назначен заместителем наркома путей сообщения. Он активно участвовал в строительстве и восстановлении железных дорог и погиб вместе с женой от пуль бандитов в Дагестане в 1922 году. Именем С. Д. Маркова был назван ряд учреждений НКПС, в том числе Московский институт инженеров транспорта, Владикавказская железная дорога и улица в Ростове-на-Дону.
Дмитрий Сергеевич со своей стороны с большим уважением и вниманием относился к А. Н. Туполеву, и в то же время был одним из немногих блищайших помощников, кто не стеснялся открыто противоречить его мнению, порой имевшему политическую составляющую и оттого не всегда продиктованному чисто инженерными соображениями.
Начиная с работ над Ту-16, А. Н. Туполев определил для себя, что работами над так называемыми «средними» машинами в ОКБ руководит Д. С. Марков, над «тяжелыми», начиная с Ту-95, — Н. И. Базенков[62].
Тогда, в самом начале 1950-х, Андрей Николаевич часами, нередко уже после работы, просиживал у небольшой аэродинамической трубы с тем или иным флажком-указкой в руках, продувая небольшие модели сделанных здесь же деревянных, из липы, «самолетиков». Работали рядом и толковые мастера-краснодеревщики, которые умели быстро, а главное точно и качественно сделать небольшой макет — в полметра или метр. По отклонению флажков на конце указки, а наблюдал за ними Андрей Николаевич через большой круглый иллюминатор, сделанный в боковой стенке аэродинамической трубы, можно было судить о степени возмущения воздушного потока, огибающего самолет. Проводя этот несложный эксперимент, требовавший, однако, большого опыта и соответствующих навыков, он не раз удивлял специалистов ЦАГИ, предлагая им продуть новый элемент, как правило, снижавший лобовое сопротивление и повышавший аэродинамическое качество самолета.
В результате, когда в ЦАГИ продули «88-ю» модель после всех «обжатий и ужатий», цаговские специалисты-аэродинамики долго не могли понять, почему настолько уменьшилось сопротивление, подозревали ошибку, несколько раз повторяли испытания и долго не выдавали заключения по результатам продувок.
Так как самолет «88» предназначался для полетов на больших околозвуковых скоростях, на нем применили хвостовое оперение бóльшей стреловидности, чем стреловидность крыла. Благодаря этому явления, связанные с «волновым кризисом», развивались на оперении позже, чем на крыле. Это позволяло сохранять приемлемые характеристики устойчивости и управляемости самолета для сравнительно больших дозвуковых скоростей полета.
К конструктивным особенностям самолета можно также отнести достаточно легкую и прочную конструкцию крыла большого удлинения. Оно выполнялось по двухлонжеронной схеме, причем стенки лонжеронов, верхняя и нижняя панели крыла образовывали основной силовой элемент — кессон. Мощный жесткий кессон принципиально отличал схему крыла самолета Ту-16 от конструкции крыльев В-47 и В-52. На американских машинах крыло выполнялось гибким, благодаря чему происходило демпфирование самолетом вертикальных потоков воздуха за счет деформаций крыла. В отличие от крыльев заокеанских самолетов более жесткое (но и относительно более тяжелое) крыло Ту-16 в полете мало деформировалось. Дальнейший многолетний опыт эксплуатации в СССР полутора тысяч Ту-16, двухсот Ту-104, как и нескольких тысяч В-47, В-52, пассажирских «Боингов-707», «Дугласов» DC-8 и «Конверов-880» показал, что конструкция более жесткого крыла Ту-16 оказалась значительно более долговечной, прежде всего с точки зрения усталостной прочности — сопротивляемости росту усталостных трещин. Американцы же имели массу проблем в эксплуатации с крыльями В-47 и В-52 (наличие трещин, их рост, а то и закритическое развитие и, как следствие, постоянные остановки полетов, доработки, замена материалов, усиление конструкции). Можно с уверенностью сказать, что раннее снятие с эксплуатации В-47 во многом определилось его «слабым» крылом.
К конструктивным особенностям самолета можно также отнести достаточно легкую и прочную конструкцию крыла большого удлинения. Оно выполнялось по двухлонжеронной схеме, причем стенки лонжеронов, верхняя и нижняя панели крыла образовывали основной силовой элемент — кессон. Мощный жесткий кессон принципиально отличал схему крыла самолета Ту-16 от конструкции крыльев В-47 и В-52. На американских машинах крыло выполнялось гибким, благодаря чему происходило демпфирование самолетом вертикальных потоков воздуха за счет деформаций крыла. В отличие от крыльев заокеанских самолетов более жесткое (но и относительно более тяжелое) крыло Ту-16 в полете мало деформировалось. Дальнейший многолетний опыт эксплуатации в СССР полутора тысяч Ту-16, двухсот Ту-104, как и нескольких тысяч В-47, В-52, пассажирских «Боингов-707», «Дугласов» DC-8 и «Конверов-880» показал, что конструкция более жесткого крыла Ту-16 оказалась значительно более долговечной, прежде всего с точки зрения усталостной прочности — сопротивляемости росту усталостных трещин. Американцы же имели массу проблем в эксплуатации с крыльями В-47 и В-52 (наличие трещин, их рост, а то и закритическое развитие и, как следствие, постоянные остановки полетов, доработки, замена материалов, усиление конструкции). Можно с уверенностью сказать, что раннее снятие с эксплуатации В-47 во многом определилось его «слабым» крылом.
Установка двигателей, прижатых к фюзеляжу у основания крыла, потребовала оригинального конструктивного решения проводки каналов воздухозаборников двигателей через крыло. Для этого в корневой зоне первого и второго лонжеронов установили специальные рамы для основного потока воздуха. Под крылом разместили дополнительные воздухозаборники. Такое решение позволило получить удачную конструкцию, обеспечивавшую необходимый расход воздуха для работы двигателей АМ-3, с учетом сравнительно небольшой строительной высоты в корневой части крыла и выбранной схемы среднеплана. При всех достоинствах подобного решения у него оказался существенный недостаток — конструкция была накрепко привязана к конкретному двигателю — АМ-3 или к его модификациям. В перспективе — замена на другой тип двигателей с другими габаритами или увеличенным расходом воздуха представляла серьезную проблему. В тот момент над этим мало кто задумывался, ведь даже при самой большой фантазии вряд ли кто из создателей самолета думал, что он дослужит до конца столетия, а его китайские братья будут летать и в XXI веке.
Большой бомбовой отсек в фюзеляже за задним лонжероном центроплана позволял расположить сбрасываемые грузы (бомбы, а затем и ракеты) близко к центру масс самолета, что обеспечивало небольшие изменения центровок при их сбросе. Сам отсек не нарушал силовой схемы крыла, прочность и жесткость фюзеляжа в районе бомбоотсека обеспечивались применением мощных продольных балок-бимсов. В варианте носителя ядерного оружия бомбоотсек выполнялся термостабилизированным, аналогично Ту-4А. Весь экипаж самолета, состоявший из шести человек, размещался в двух герметичных кабинах с обеспечением катапультирования всех членов экипажа. В задней (кормовой) герметической кабине, в отличие от всех тяжелых боевых самолетов более ранней разработки, размещались два стрелка, что обеспечивало их лучшее взаимодействие и повышало моральную устойчивость. Создание комплекса мощного стрелково-пушечного вооружения, состоявшего из трех подвижных спаренных установок и одной однопушечной передней, четырех прицельных постов, внедрение радиолокационного кормового прицела позволило обеспечить эффективную систему обороны.
В основных стойках шасси впервые в мире применили оригинальную схему уборки. Стойки шасси с четырехколесными тележками убирались в крыльевые гондолы назад по полету, при этом тележка запрокидывалась назад в положение, параллельное стойке. Схема уборки основных стоек шасси в крыльевые гондолы с опрокидыванием стала приоритетом ОКБ и была запатентована. При проектировании системы управления ОКБ не пошло на применение гидроусилителей, ссылаясь на их низкую надежность. В связи с этим для Ту-16 управленцам ОКБ пришлось принять специальные меры по обеспечению приемлемых для летчика усилий на штурвалах.
Поскольку Ту-16 должен был стать первым массовым советским носителем ядерного оружия, перед ОКБ А. Н. Туполева, ЦАГИ и другими организациями, связанными с ядерной проблемой, сразу же поставили задачу обеспечения безопасности самолетов-носителей и их экипажей при взрывах атомных, а затем и термоядерных боеприпасов. Особого внимания потребовало изучение влияния теплового удара от светового излучения на дюралевые сплавы (участники испытаний по применению ядерного оружия рассказывают, что после комплексного воздействия ядерного взрыва на самолет его нижняя дюралевая обшивка протыкалась пальцем, словно тонкий картон). Для решения этих проблем к работе подключились крупные силы ЦАГИ, других отраслевых предприятий и НИИ, была создана экспериментальная база, моделировавшая комплекс воздействующих факторов на самолет при ядерном взрыве. Проводились натурные испытания образцов авиатехники на воздействие реальных ядерных взрывов различной мощности. Отрабатывались наиболее безопасные тактические приемы сброса с самолетов ядерных бомб. В результате всех этих работ ко второй половине 1950-х годов удалось внедрить ряд эффективных способов защиты новых самолетов-носителей, в том числе и Ту-16, от воздействия поражающих факторов ядерного взрыва.
Рабочие чертежи на первый опытный самолет «88-1» (заказ 881) ОКБ подготовило и передало в опытное производство в период с февраля 1951-го по январь 1952 года. Работы шли с листа, с взаимными корректировками живой конструкции и бумаги. Темпы постройки для такой крупной машины были впечатляющими: в апреле 1951 года началась подготовка оснастки, в мае уже собрали носовую часть фюзеляжа. К концу 1951 года построили первую опытную машину. Одновременно строился экземпляр планера для статических испытаний. 25 января 1952 года опытный самолет «88-1» перевезли в ЖЛИ и ДБ[63] для дальнейших доводок. 30 января самолет встал в линейку туполевских машин на стоянке, начались доводки оборудования, гонка двигателей, параллельно проводилась установка поступавшего с опозданием оборудования.
На заводские испытания самолет приняли 25 февраля. Окончательно монтаж поступившего оборудования заканчивается за три дня до первого полета. К этому моменту основная часть необходимого для первого вылета оборудования стояла на самолете, остальные системы, в частности агрегаты стрелково-пушечного вооружения, решили устанавливать на борт по мере готовности, в процессе испытаний и доводок. Для испытаний опытного самолета назначили экипаж во главе с летчиком-испытателем Н. С. Рыбко. Второй летчик — М. Л. Мельников. По программе заводских испытаний на «88-1» летал также летчик-испытатель А. Д. Перелет, выполнивший на этой машине большое количество испытательных полетов. Ведущим инженером по летным испытаниям назначается Б. H. Гроздов, ведущим инженером по машине от ОКБ — И. А. Старков.
Опытный «88-1», поступив на заводские испытания, имел массу пустого самолета 41 тонну, при этом его нормальная взлетная масса достигала 57,7 тонны, а максимальная — 77,4 тонны, и это с учетом того, что на самолете еще не стояло стрелково-пушечное вооружение, РЛС «Рубидий-М», прицел «Аргон», аппаратура «Меридиан». Конструкцию самолета явно перетяжелили, от ОКБ требовалось провести заранее предусмотренную работу по значительному облегчению самолета, что и сделали на втором опытном экземпляре, дублере.
Первый полет опытного самолета проекта «88-1» (прототип Ту-16) продолжительностью 12 минут состоялся 27 апреля 1952 года. Заслуженный летчик-испытатель СССР А. Д. Бессонов вспоминал, что в этот день на аэродром приехало много высоких гостей во главе с П. В. Дементьевым:
«Было очевидно, что событие предстояло значительное. Машин, подобных Ту-16, в мире не было ни тогда, ни много лет спустя. Погода долго не позволяла Рыбко сделать первый вылет. Высокий народ слонялся у машины, рядом с которой находился и Рыбко с экипажем. Время от времени начальники спрашивали у Туполева: „Когда полетим?“ Поначалу Андрей Николаевич отмалчивался, а потом отрезал: „Ну что вы ко мне подходите? Вон к кому подходите!“ — и указал на Рыбко. Туполев считал, что летчик и только летчик мог в такой ситуации сказать, приемлема ли та или иная погода для столь ответственной работы».
Заводские испытания прототипа Ту-16 продолжались в течение полугода, всего было выполнено 46 полетов. В ходе испытаний была достигнута скорость 1020 км/ч, дальность — 6050 километров, что было выше заданных параметров.
…В. М. Вуль вспоминает, что в то время в отделе силовых установок консультировались с известным специалистом по технологии производства резины, доктором химических наук. Однажды этот человек стал настойчиво просить представить его Андрею Николаевичу.