Дозаправка в воздухе, часть 3. Так это делается сейчас у нас

Продолжаем разговор о дозаправке в воздухе, переместившись в нашу с вами современность или времена к ней близкие.

Дозаправка в воздухе ТУ-95МС.

 

История ныне существующих способов дозаправки берет свое начало, на мой взгляд, в первые послевоенные годы. Основная масса экспериментаторов в области авиации к тому времени наконец-то убедилась в том, что дозаправка – это пока единственный реальный способ увеличения дальности полета самолетов. Хотя, конечно, как вы уже знаете, опробование некоторых «цирковых» новшеств (часто с интригующими названиями) еще продолжалось.

 

Но действительно серьезные варианты дозаправки в воздухе уже существовали и продолжалось быстрое их развитие. Тем более, что на пороге была эра холодной войны, и в умах политиков и военных проекты самолетов, могущих нести смертоносное оружие на большие расстояния обретали все более ясные очертания…

Первым таким реальным способом был английский FRL Grappled-line looped-hose. После войны немало американских дальних бомбардировщиков (B-17, B-24, В-29, В-50) были оборудованы этой системой и ее модернизированными вариантами. Обратили на нее внимание и в Советском Союзе.

Сама идея дозаправки в воздухе приобрела особое значение в послевоенные годы, в том числе и благодаря довольно интересным обстоятельствам. Это было время первых реактивных самолетов, которых частенько показывали на воздушных парадах. На параде 1-го мая 1947 года должен был быть показан недавно появившийся ЯК-15.

 

 

Но дело в том, что часто первые реактивные истребители из-за несовершенства конструкции ( в т.ч. и двигателей) и, как следствие, большого расхода топлива, имели радиус действия практически вдвое меньший, чем их поршневые предшественники. Например, «родственник-предшественник» ЯК-15-го поршневой ЯК-3 имел дальность 1060 км при полной заправке, а ЯК-15 только 510 км.

Цифры очень красноречивые. В итоге получалось, что большая группа ЯК-15 для следования в строю имела запас времени не более получаса. А ведь для парада нужно было еще взлететь, собраться и проследовать по определенному маршруту. Вобщем по тем временам причина была достаточно веская для того, чтобы задуматься о возможности пополнения запаса топлива. И не только для парадов, конечно…

Система фирмы FRL заинтересовала В.С.Вахмистрова, того самого, который в довоенное время был зачинателем «летающих пирамид» или «цирка Вахмистрова», как тогда любили говорить авиаторы (Дозаправка в воздухе 1). Он взял ее за основу, начиная свои работы в 1948 году.

Однако работы В.С.Вахмистрова продолжения не имели, потому что в ЛИИ им. Жуковского были и другие энтузиасты внедрения дозаправки в воздухе. Это два летчика-испытателя Игорь Шелест и Виктор Васятин. Они разработали собственную систему дозаправки, которая в итоге оказалась значительно эффективнее и проще системы FRL и впоследствии была принята за основу.

Это была так называемая система дозаправки в воздухе «с крыла на крыло». Она в дальнейшем массово применялась только в советских ВВС (причем вплоть до второй половины 90-х годов) и стала нашим, так сказать, советским «ноу-хау». Самолеты по задумке авторов должны были лететь во время заправки параллельными курсами с небольшим отставанием один от другого. Заправочный шланг переходил с крыла на крыло и топливо должно было подаваться под давлением для ускорения процесса.

Сцепка должна была происходить с использованием тросов, тянущих за собой заправочные шланги. То есть, вобщем-то, наследие FRL, однако более автоматизированное.

 

Первоначальные испытания проводились на так называемых «макетах». Для этого выбрали в качестве заправщика и заправляемого два бомбардировщика ТУ-2. Макет означает, что сама заправка не проводилась, выполнялась только сцепка, самый, вобщем-то, сложный элемент всего этого процесса. 16 июня 1947 года эта стыковка была успешно осуществлена в воздухе.

Следующим этапом была столь же успешная стыковка между «танкером» ТУ-2 и заправляемым самолетом, тем самым «недалеколетающим» ЯК-15, в крыле которого установили макет топливоприемной аппаратуры.

Однако, в дальнейшем интерес к дозаправке истребителей несколько поубавился, потому что появился новый самолет МИГ-15, обладавший уже более приемлемой дальностью полета.

 

А вот для имевшихся тогда на вооружении бомбардировщиках ТУ-4 разрабатываемые нововведения были как нельзя кстати. Ведь их дальность (порядка 5000 км) не позволяла достичь территории США, объекты на которой к тому времени уже должны были превратиться в реальные цели для наших ВВС.

Хорошо зарекомендовавшие себя И.Шелест и В.Васятин в 1949 году получили задание на разработку системы дозаправки в воздухе «с крыла на крыло» для ТУ-4. Предполагалось, что в качестве танкера будет служить такой же самолет, который в случае необходимости можно было бы достаточно просто переоборудовать в обычный бомбардировщик без потерь боевых возможностей. Дополнительные топливные емкости располагались в бомбоотсеке.

Система была успешно испытана летчиками ЛИИ А.П.Якимовым и Амет-Хан Султаном и в дальнейшем была установлена на некотором количестве серийных ТУ-4. Однако, наибольшее свое развитие и использование она получила на самолете ТУ-16. Этот самый массовый советский бомбардировщик пришел на смену ТУ-4 и начал эксплуатироваться уже с 1953 года.

Принципиально системы дозаправки в воздухе на обоих этих самолетах были похожи, но были и некоторые существенные различия. Система, установленная на ТУ-16 была проще и рациональнее.

При дозаправке ТУ-4 активная роль отводилась танкеру. Он подходил сзади справа к заправляемому самолету, который к тому времени выпускал из законцовки крыла специальный трос. Для стабилизации троса на его конце имелся небольшой парашют и груз, роль которого выполнял замок сцепки.

 

Заправщик «ложился» левой консолью (нижней поверхностью концевой части) на трос и перемещался, пока замок сцепки не входил в зацепление со специальным кольцевым захватом, расположенным на нижней поверхности консоли.

После сцепки трос автоматически втягивался в крыло заправляемого бомбардировщика, а за ним из крыла заправщика вытягивался заправочный шланг (он был расположен по передней кромке вдоль всего крыла танкера). Шланг подтягивался к узлу сцепки на бомбардировщике, и после захвата начиналась перекачка топлива.

У ТУ-16-го все происходило несколько иначе. Активную роль здесь играл заправляемый самолет. Он подходил сзади справа к заправщику. Тот в это время выпускал из законцовки правой консоли топливный шланг со стабилизирующим парашютом и замком на конце. Шланг полностью выходил из крыла и далее за ним выходил присоединенный к нему трос длинной 30 м.

Заправляемый самолет «ложился» левой плоскостью на шланг и своими эволюциями добивался попадания замка шланга в кольцевой зацеп на нижней части плоскости, после чего происходила автоматическая сцепка, и шланг оказывался присоединенным к входному заправочному устройству на крыле (этот процесс достаточно хорошо виден в ролике, приведенном в конце статьи).

Сразу после этого заправляемый ТУ-16 увеличивал обороты двигателей и догонял танкер, становясь с ним почти рядом. На танкере в это время выпущенный трос  втягивался в крыло, увлекая за собой шланг, который войдя в крыло, автоматически подсоединялся там к топливоподающей магистрали. После подключения начиналасьперекачка топлива. Шланг при этом приобретал в пространстве форму петли.

В качестве заправщика использовался самолет ТУ-16З (иногда вместо наименования «З» использовалось «Ю»). Внешне он практически не отличался от обычного бомбардировщика, за исключением видоизмененной законцовки правого крыла с образованием в виде небольшой трубы.

Записывая эти строки, не могу не вспомнить свои детские годы. Практическив все мое детство, с 1961 по 1977 год, прошло в городе Спасск-Дальний Приморского края. В то время там, на аэродроме Хвалынка, стоял 219-й ОДРАП (отдельный дальний разведывательный авиационный полк) ТУ-16-х, в котором служил мой отец, летавший в задней кабине в качестве КОУ (командир огневых установок).

Об этом я еще обязательно напишу отдельную статью, а пока скажу, что курс взлета бомбардировщиков проходил практически над нашим домом. Пролетали они довольно низко, и мы с дворовыми мальчишками без труда отличали заправщик по трубе на законцовке правой консоли с выглядывавшим из нее маленьким трепещущим парашютиком.

Как я уже говорил в части 1-й, дозаправка в воздухе – один из самых сложных элементов полета современных самолетов. Для ТУ-16 со способом дозаправки «с крыла на крыло» это утверждение носило особый смысл. При осуществлении сцепки и во время заправки заправляемая машина легко могла попасть (и бывало, что попадала) в зону мощной турбулентности, создаваемую вихревым жгутом от правой консоли заправщика.

Осуществлять при этом ювелирные (иначе не скажешь) перемещения тяжелой машины было, мягко говоря, не всегда легко. Точнее сказать практически всегда непросто. Пилотаж бомбардировщика был затруднен еще и тем, что весь процесс сцепки проходил у летчиков, так сказать, за спиной, и они руководствовались подсказками и корректировкой находящихся в задних кабинах КОУ, как своего самолета, так и заправщика.

Эти специалисты проходили специальное обучение, и от их правильных действий многое зависело. Одним из таких спецов был и мой отец, поэтому о непростом процессе дозаправки мне приходилось слышать, что называется с детства.

Достаточно было неудач и аварийных случаев, особенно на этапах разработки и обучения. Дело усугублялось еще и тем, что довольно близко к узлу стыковки на консоли бомбардировщика располагался левый элерон, активно участвовавший в управлении при стыковке и дальнейшем процессе дозаправки в воздухе.

Бывали случаи, когда при резких эволюциях заправляемого самолета (например, в турбулентном потоке), заправочный шланг попадал в щель между элероном и плоскостью, его «закусывало», элерон заклинивало. Самолет лишался управления в поперечном канале. Такой случай обычно заканчивался катастрофой.

Тем не менее несмотря на трудности способ дозаправки в воздухе «крыло в крыло» был успешно освоен экипажами советских ВВС и довольно активно применялся (на ТУ-16-х, конечно). Есть немало фильмов с показом такой дозаправки, в их числе и художественные. Особенно хорош, на мой взгляд, в этом плане фильм «Случай в квадрате 36-80». Там хоть и не все фазы сцепки и дозаправки видны, но для художественного фильма все очень натурально, и сами ТУ-16 показаны неплохо. Очень красивые самолеты…

Заправщик Ту16З были в эксплуатации до второй половины 90-х годов, пока все ТУ-16 не были полностью сняты с вооружения. А за рубежом (в Китае) эти самолеты активно летают до сих пор. И правильно делают…

Надо сказать, что после успешного освоения дозаправки в воздухебомбардировщиков «оживили» идею заправки истребителей. КБ Микояна с 1954 по 1956 год проводило работы по доработке и испытанию истребителя МИГ-19 с целью осуществления его дозаправки от ТУ-16З.

 

Экспериментальный самолет носил наименование СМ-10. Принцип сцепки и топливопередачи и конструктивное исполнение было такое же, как и на бомбардировщиках. Доработки и испытания тоже были вполне успешны. В одном из полетов СМ-10 после двух дозаправок продержался в воздухе 6 часов. Однако в серию доработанный МИГ-19 не пошел. Ему не повезло, как и некоторым другим новым авиационным разработкам того времени. Тогда Н.С.Хрущев гораздо больше благоволил к ракетам.

Способ дозаправки в воздухе «с крыла на крыло» использовался только в СССР и только на самолетах ТУ-4 и ТУ-16. Ни одна другая страна мира этот способ не использовала.

Однако существует система дозаправки в воздухе, которая с успехом используется как в России, так и за рубежом. Эта система носит название «шланг-конус» (иногда еще ее называют «шланг-конус-штанга»).

В Советском Союзе к ней, так сказать, подбирались издалека:-). Первоначальные разработки в этом направлении начались после проведения испытаний системы буксировки в воздухе «Бурлаки».

Тогда военные высказывали пожелания о том, что неплохо бы во время буксировки организовать дозаправку истребителей топливом (и не только им, кстати:-)). Кроме того и разработчики в сотрудничестве с испытателями в заключении после войсковых испытаний высказали предложение о переделке системы буксировки в системудозаправки в воздухе.

На прямую переделку не пошли, но кое-какие изменения в конструкции были сделаны. В целом система получилась достаточно сложной, потому что к имеющейся системе буксировки после ее небольшой доработки просто добавили систему дозаправки. Как известно, в осуществлении проекта «Бурлаки» в качестве танкера использовали ТУ-4, а в качестве заправляемого МИГ-15бис.

 

ОКБ №30 доработало заправщик. На него были установлены три дополнительных топливных бака, насос, заправочный шланг с конусом (вдоль буксировочного троса), лебедка и система нейтрального газа для продувки шланга после расцепки. А Яковлевское КБ (ОКБ №115) модернизировало МИГ, точнее его «гарпун». Были добавлены необходимые клапана и трубопроводы.

Сам процесс дозаправки не сильно-то отличался от полета в сцепке. Заправщик-буксировщик выпускал трос и вдоль него шланг с заправочным конусом. Причем трос на длину порядка 90 м, а шланг – 20 м. После осуществления автосцепки истребитель подтягивался тросом к заправочному конусу. При необходимости летчик, увеличивая обороты двигателя, сообщал самолету небольшое ускорение, после чего происходило надежное соединение буксировочного и заправочного конусов.

После окончания дозаправки в воздухе расцепка происходила автоматически, без участия летчика. При необходимости продолжения буксировки сматывался только заправочный шланг.

Достаточная надежность и герметичность обеспечивалась до высот 4000 м. Выше 8500 м попытки заправки оказались неудачными из-за низкой температуры воздуха. Все резиновые детали соединительных механизмов теряли на морозе эластичность и не могли обеспечить необходимую герметичность.

Несмотря на успешные испытания, такая система дозаправки, впрочем как и весь комплекс «Бурлаки» так и не вышел из экспериментальной стадии. Появились более совершенные разработки, плюс дозаправка истребителей в воздухе в который уже раз отошла на второй план.

Однако дозаправка в воздухе дальних бомбардировщиков актуальность не потеряла. С конца 1952 года к работам подключилось ОКБ-918. Это широко известное сегодня ОАО «НПП «Звезда». Все системы и агрегаты дозаправки, применяющиеся на сегодняшний день в России разработаны именно в этом КБ.

Первоначально в ОКБ-918 была впервые проработана система по схеме «шланг-конус-штанга». Она основывалась на работах группы В.С.Вахмистрова, специалисты которой продолжили свою деятельность в этом ОКБ.

Основываясь на разработках фирмы FRL и опыте испытаний системы «Бурлаки», а также на собственных разработках в 1953 году ими была выполнена системадозаправки в воздухе одновременно двух МИГ-15 от танкера ТУ-4. Точки дозаправки были две – на законцовках крыла. Тросы не использовались. Выпускались шланги с конусами, которые стыковались со специальными телескопическими штангами, укрепленными на носовой части истребителей.

В кабине кормового стрелка ТУ-4 находился оператор заправки, имеющий возможность поддерживать связь с летчиками заправляемых самолетов по радио.

Испытания эта система прошла, но в серию не попала все по той же причине. Дозаправка истребителей к тому времени уже считалась неактуальной. Тем более, что на очереди стояли более серьезные заказчики.

Начало 50-х – время создания еще одного очень заметного (не только, кстати, по величине) самолета в нашей истории – стратегического бомбардировщика М-4. Это был во многих отношениях очень проблемный самолет, и одной из нерешенных задач для конструкторского бюро В.М.Мясищева была его дальность (особенно в конкуренции с создававшимся одновременно ТУ-95).

 

Она оказалась при испытаниях значительно ниже заявленной. Нужно было что-то срочно предпринимать, и единственным реальным на тот момент решением было использование дозаправки в воздухе. Применение уже разработанных систем (для ТУ-4 и ТУ-16) было затруднительно из-за определенной натянутости отношений между различными КБ. Поэтому В.М.Мясищев обратился в ОКБ-918.

Предполагалось, что М-4 будет заправляться от однотипного самолета. Для это разработали так называемый комплексный агрегат заправки (КАЗ). В нем имелся барабан (с гидролебедкой) для топливного шланга с аварийным тормозом, насос и сам шланг с конусом, аэродинамике которого уделили особое внимание с целью обеспечения устойчивой стабилизации в полете. В бомбоотсек заправщика устанавливались дополнительные топливные баки.Производительность КАЗ была довольно высока — 2250 л/мин.

Для приема топлива на заправляемом самолете устанавливалась телескопическаяштанга -топливоприемник, наконечник которой выдвигался (выстреливался) сжатым воздухом для обеспечения надежного контакта с конусом.

Для осуществления заправки заправляемый самолет должен был приблизиться сзади и немного ниже к танкеру так, чтобы между конусом и штангой оставалось расстояние в 1 м. После этого штанга «выстреливалась» в конус, который при этом сдвигался, головка штанги входила в горловину, и при этом закрывался замок, после чего начиналась перекачка топлива.

Постоянная натяжка шланга обеспечивалась автоматическим включением лебедки для разматывания или сматывания шланга. Управление дозаправкой на танкере должен был обеспечивать бортинженер (а также КОУ в задней кабине), а на заправляемом самолете — командир экипажа.

Заправщик получил наименование М-4-2 (цифра “2″ первоначально была римской). В начале была проведена отработка КАЗ на летающей лаборатории, роль которой выполнял ИЛ-28ЛЛ (то есть только имитация). Роль заправляемого выполнял МИГ-19. Макеты топливоприемников на нем устанавливались в трех вариантах: в носовой части над воздухозаборником двигателя, на правом и на левом крыле.

Испытания системы проходили очень непросто. Сильные аэродинамические возмущения от носовой части фюзеляжа при сближении заставляли конус очень ощутимо колебаться (попросту говоря, болтаться), что затрудняло сцепку.

Первая дозаправка в воздухе М-4А (опытный вариант М4) от М-4-2 была выполнена в июле 1955 года, но и та оказалась неудачной. После перекачки первых 400 л топлива была нарушена герметичность замка сцепки, и при расстыковке конус оборвался. В дальнейшем было много нештатных ситуаций с обрывом конусов, забросом шланга на оперение заправщика, разлива топлива при расстыковке и т.д.

Государственные испытания системы «шланг-конус», в течение которых было проведено множество дозаправок, в том числе повторных и ночных, проходили с сентября 1956 года по июнь 1958 года и завершились положительно.

В это время на смену довольно неудачному М-4 пришел улучшенный бомбардировщик 3М. Поэтому все имеющиеся в эксплуатации «четверки» с 1958 года начали переделывать в заправщики. Эта переделка, впрочем, оставалась обратимой, так как КАЗ и дополнительные баки можно было демонтировать.

С появлением таких заправщиков на стратегических бомбардировщиках ТУ-95 и 3Мстали устанавливать заправочные штанги с приемным топливным оборудованием. С появлением ТУ-22 и ТУ-22М их тоже оснастили такими топливоприемниками. Однако 22-е «М»-ки проносили их недолго. После заключения договора ОСВ-2 в 1979 году их пришлось демонтировать.

В дальнейшем, вплоть до 1987 года (последний самолет) стратегические 3М (особенно те, что выводились в резерв) тоже стали переделывать в заправщики, получившие наименование 3МС-2 и 3МН-2.

Их переоборудовали из модификаций бомбардировщика 3МС и 3МН, отличавшихся друг от друга установленными на них двигателями. Заправочное оборудование было аналогично оборудованию М-4-2. Они могли отдавать заправляемым самолетам до 40 тонн топлива на расстоянии до 4000 км от места своего базирования.

 

Надо сказать, что агрегат КАЗ системы «шланг-конус» от самолета В.М.Мясищева устанавливали и на другой самолет. Причина такого решения была в том, что заправщики типа М-4-2 и 3МС-2 из-за своих размеров и массы могли базироваться только на аэродромах определенного класса (например в Энгельсе). Поэтому часто для того чтобы дозаправить, к примеру ТУ-22, размещавшиеся а Белоруссии, им приходилось преодолевать немалые расстояния.

Поэтому решено было приспособить под заправщик уже хорошо известный и меньший по размерам ТУ-16, который бы вполне мог разместиться на том же аэродроме, что и заправляемые им самолеты.

Этот самолет получил наименование ТУ-16Н. На нем стояло оборудование в точности такое же, как и на 3МС-2, только топливный бак был, естественно, меньших размеров. Соответственно и запас перекачиваемого топлива был меньше. Да, вобщем-то, и весь КАЗ был «втиснут» в ТУ-16-й с немалыми трудностями.

Предусмотрен был демонтаж заправочного оборудования при необходимости, после чего самолет превращался в обычный бомбардировщик. Для удобства выдерживания строя при дозаправке на нижней части фюзеляжа ТУ-16Н была нанесена продольная красная полоса.

С 1963 года переоборудованные заправщики начали поступать в войска. В дальнейшем около 20 машин ТУ-16З с системой дозаправки «с крыла на крыло» были переделаны для работы по системе «шланг-конус». Было снято старое оборудование, а также задняя пушечная установка. Такие самолеты получили название ТУ-16НН.

Интересно, что еще в первой половине 50-х один экземпляр ТУ-16, названный впоследствии ТУ-16Д переделывался для испытаний дозаправки в воздухе по системе «шланг-конус» в качестве заправляемого самолета. Заправочная штанга с соответствующим оборудованием располагалась над фонарем кабины пилота.

Испытания были довольно успешны, однако в серию такие самолеты не пошли и находящиеся в эксплуатации переделывать тоже не стали. ТУ-16Д служил в качестве летающей лаборатории для отработки дозаправки самолетов ТУ-95 и ТУ-22.

В настоящее время единственным действующим самолетом заправщиком в российских ВВС является самолет ИЛ-78 и его модификация ИЛ-78М. Он был создан даже несколько позже главного орудия своей работы, если так можно сказать.

 

Дело в том, что непосредственные действия по дозаправке в воздухеосуществляются с помощью специального подвесного агрегата, который носит название унифицированный подвесной агрегат заправки (УПАЗ). Кодовое название программы его разработки – «Сахалин».

После последних серьезных работ по созданию систем дозаправки в воздухе, имевших место в 50-х годах, в этой области наступило некоторое затишье. Однако с появлением в ВВС нового фронтового бомбардировщика СУ-24 ( 1975 год) встала задача улучшения его боевых возможностей, а конкретно дальности. Особенно это актуально было для европейского театра военных действий. Бомбардировщик должен был «достать» до любой точки Европы.

Многие существующие заправщики к тому времени уже устарели (как морально так и по техническому состоянию), а оставшиеся не могли быть оптимальным вариантом для СУ-24. Наиболее правильной показалась идея использовать для дозаправки в воздухе такой же, однотипный самолет, причем без каких-либо кардинальных переделок и базирующийся на том же аэродроме.

То есть требовался комплекс оборудования, соединенный в едином агрегате, который был бы самодостаточен и мог бы  легко подвешиваться под любой бомбардировщик СУ-24, превращая его тем самым в танкер. Почему подвешиваться? Потому что бомбоотсека у «Сухого» нет.

Именно таким агрегатом и стал УПАЗ. Разработку его вела, конечно, «Звезда» (бывшее ОКБ-918), по сей день единственное в России КБ, работающее по этой тематике. Первоначально он назывался просто ПАЗ, потому что создавался конкретно для подвески на СУ-24. Но потом появилась идея об использовании его и на других самолетах с теми же целями.

Первым кандидатом для этого (кроме самого СУ-24) стал транспортный самолетИЛ-76, как нельзя лучше подходивший для этих целей и по техническим параметрам и по скорости своего полета. Идея по созданию заправщика на базе ИЛ-76 возникла еще в 1968 году, когда этот транспортник только разрабатывался.

Но по имеющимся тогда техническим данным он смог бы отдавать только 10 тонн топлива, что никак не могло удовлетворить потребности универсальной дозаправки в воздухе. Но когда появилась улучшенная модификация (военная) – ИЛ-76МД, то разработки продолжили. К тому же тогда уже был почти готов подходящий для этих целей агрегат УПАЗ.

Новый топливозаправщик получил наименование ИЛ-78 (по классификации NATO –Midas). Первый свой полет он совершил в 1983 году, а в войска стал поступать с 1987-го (из-за довольно долгой доводки). По сравнению с ИЛ-76МД он получил следующие изменения: в грузовой отсек были установлены два топливных бака общей емкостью около 28000 кг топлива с необходимой топливной аппаратурой, кабина кормового стрелка была переоборудована в кабину для оператора заправки. Имелось специальное светотехническое оборудование.