В 1951 году Мясищев проектировал М-4 с четырьмя турбореактивными двигателями. В том же году Туполев для похожей задачи поставил на «95» винты. Разница между двумя решениями сводилась к одной строке технического задания.
Секретная арифметика правительственного постановления
Постановление Совмина от 11 июля 1951 года (№ 2396–1137) формулировало задачу конкретно: дальность с пятитонной бомбой не менее 14 000 километров, максимальная скорость около 900 км/ч, практический потолок до 15 тысяч метров. Про тип силовой установки документ не говорил ничего. Конструктор выбирал сам.
Выбор упирался в одну переменную. В удельный расход топлива на крейсерском режиме.
Осенью 1951 года в ОКБ-156 считали такую арифметику. Турбореактивный АМ-3, уже шедший в серию для Ту-16, имел удельный расход около одного килограмма топлива на килограмм тяги в час. На крейсере это давало машине класса М-4 дальность порядка 9 500 километров. До американских целей через полюс такой самолёт не долетал. Возвращение при такой постановке не рассматривалось вообще: полёт в одну сторону, посадка в нейтральной стране или катапультирование экипажа.
Туполев эту постановку отверг. Он считал, что стратегический бомбардировщик обязан возвращаться.
Физика против моды: почему винт обогнал реактивный двигатель
Тяговый КПД двигателя зависит от того, насколько скорость отбрасываемой массы воздуха превышает скорость полёта. Турбореактивный двигатель разгоняет небольшую массу газа до очень высокой скорости. Пока самолёт летит со скоростью около 250 м/с, значительная часть энергии выхлопа уходит в нагрев атмосферы, а не в тягу.
Винт работает иначе: захватывает огромную массу воздуха и отбрасывает её на скорость, чуть превышающую скорость полёта. На крейсерских 700–800 км/ч тяговый КПД большого соосного винта достигает 0,85. У чистого турбореактивного на той же скорости около 0,55.
В килограммах керосина разница выглядела так. Удельный расход турбовинтового НК-12 на крейсерском режиме составлял 0,158 килограмма на лошадиную силу в час, что пересчитывалось примерно в 0,22 килограмма на килограмм тяги. Против единицы у АМ-3. Выигрыш почти в пять раз.
При запасе топлива 87 тонн, помещавшемся в крыле и фюзеляже «95», это и давало требуемые по ТТЗ 14 000 километров. С винтами. И только с ними.
Цена решения: компромисс, который длится 70 лет
Решение имело цену. Крейсерская скорость Ту-95 составляла 750 км/ч, у реактивного М-4 около 870. Максимум у «95» доходил до 882 км/ч на форсажном режиме НК-12, когда тот раскручивал винты до флаттерных ограничений.
Туполев пошёл на проигрыш в скорости сознательно. Он считал, что при выходе на рубеж сброса бомбы над целью преимущество в сотню километров в час не спасёт от современных перехватчиков. А вот дальность спасала сам смысл операции.
Для НК-12 Николай Кузнецов собрал коллектив, в который входили немецкие специалисты BMW и Junkers, вывезенные в Куйбышев в 1946 году. Стендовые испытания начались в 1953 году, доводка двигателя шла параллельно с постройкой планера. Первый Ту-95/1 с промежуточными спарками ТВ-2Ф поднялся в воздух 12 ноября 1952 года. Через полгода он разбился из-за пожара в третьем двигателе. Ту-95/2 с готовым НК-12 взлетел в феврале 1955 года.
НК-12: самый мощный и самый слышимый
НК-12 стал самым мощным турбовинтовым двигателем в истории авиации: более 15 000 лошадиных сил на взлёте. Эта цифра не превзойдена до сих пор. Но платой за такую мощь стал звук, который не планировался никем.
Кончики лопастей соосных винтов постоянно преодолевают звуковой барьер. Гул слышен за десятки километров. И это не просто неудобство для экипажа: шум НК-12 фиксирует гидроакустика подводных лодок. Свойство случайное, но сделавшее «медведя» заметным даже из-под воды.
В 1959 году состоялась негласная дуэль дальности. После того как американский B-52 продемонстрировал дальность 14 450 километров, советский Ту-95 совершил полёт на 17 150 километров за 21 час 15 минут. Не спортивный трюк, а демонстрация именно того запаса, ради которого затевалась вся история с винтами.
Платформа оказалась достаточно прочной для другого эксперимента. В начале 1960-х один из серийных «медведей» переделали в летающую лабораторию Ту-95ЛАЛ с небольшим ядерным реактором на борту. Задача была прозаичной: проверить, как радиация влияет на экипаж и бортовые системы. Идея полноценного атомолёта осталась на бумаге, но сам факт, что планер выдержал подобный эксперимент, говорит о запасе прочности конструкции 1951 года.
Когда возвращение важнее скорости
Историю с двигателями Ту-95 обычно излагают как курьёз: все уже летали на реактивных, а Туполев упрямо ставил винты. Но если смотреть на постановление 1951 года, логика проявляется сразу.
М-4 закрыл задачу иначе: меньшая дальность, более высокая скорость. Оба подхода были технически корректны. Только они отвечали на разные прочтения одного ТТЗ. М-4 сняли с эксплуатации в 1990-е. Ту-95МС летают до сих пор, и среди причин этого долголетия та самая строчка постановления о 14 000 километрах, которую один конструктор прочитал как «долететь и вернуться», а другой прочитал иначе.
Инженерное решение редко бывает устаревшим. Оно бывает сосчитанным или нет. Турбовинт на стратегическом бомбардировщике в эпоху реактивной авиации не парадокс, а ответ на задачу, которую в такой постановке никто в мире перед собой не ставил: лететь через полюс к цели и возвращаться домой.
Если среди читателей есть инженеры, работавшие с НК-12, или те, кто сравнивал цифры дальности из постановления № 2396–1137 с реальными результатами испытаний 1955 года, напишите в комментариях. Я пользуюсь открытыми публикациями Ригманта и архивными выдержками и понимаю, где проходят границы этих источников. Расхождения и уточнения приветствую.