Дозаправка в воздухе — акробатика или необходимость военной авиации
Дмитрий Хазанов — о том, как шли к современной системе дозаправки самолетов без посадки
Дозаправка в воздухе — сложный и весьма рискованный элемент полета. До сих пор зрители различных авиационных праздников и авиашоу с замиранием сердца наблюдают за его выполнением. От летчиков требуется высокое летное мастерство, ведь самолеты нужно приблизить друг к другу на расстояние 20 м, и все это на огромной скорости.
70 лет назад, осенью 1954 года, началось первое испытание заправки в воздухе реактивного истребителя МиГ-15бис от бензозаправщика Ту-4. Эта важная работа позволила многократно повысить дальность полетов истребителей, сделать их надежными защитниками тяжелых самолетов на пути к цели.
Канистра с бензином и далее
Среди первых методов дозаправки топливом в небе можно, конечно, считать случаи, когда канистру с бензином пилоты просто передавали с одного медленно летевшего аэроплана на другой. Такое практиковалось, например, уже в 1912 году. Но назвать это системой все же будет сложно. "По-настоящему" дозаправлять летательный аппарат в воздухе предложил в Российской империи летом 1917 года летчик, военный теоретик, а затем авиаконструктор Александр Прокофьев-Северский. Правда, запатентовал он эту идею уже в США в 1921 году, после эмиграции из Советской России.
В начале 1930-х годов над совершенствованием системы дозаправки работали в разных странах, прежде всего в Великобритании и США. Кроме увеличения дальности полета, был еще один резон — уменьшение массы самолета при взлете. Это давало возможность, например, бомбардировщикам взять на борт больше авиабомб. В это время была создана первая система дозаправки с использованием специальных захватов и стальных тросов.
Среди советских изобретателей эту тему затрагивал, например, один из идеологов и родоначальников Воздушно-десантных войск СССР Павел Гроховский, основным делом которого была разработка самой различной техники для этого вида Вооруженных сил. Но серьезно он все же не увлекся модернизацией систем заправки самолетов в воздухе. А вот авиаконструктор, автор идеи "составного самолета" (или "самолета-звена") Владимир Вахмистров занимался этим вопросом плотнее и вполне успешно. Первые свои удачные опыты он провел в 1932 году. Однако довести конструкцию до практического применения тогда не удалось. С 1933 по 1935 год под руководством инженера-летчика Трофима Алтынова тестировали схему Аркадия Запанованного. Согласно ей, бензин переливали из многоцелевого одномоторного самолета-биплана Р-5 в бомбардировщик-торпедоносец ТБ-1 и из ТБ-1 — в истребители И-15 и И-16, а также из одного бомбардировщика в другой. Однако во всех случаях системы признали излишне сложными, а полеты рискованными.
На заре реактивной эры
Вновь вернулись к теме дозаправки в воздухе после Второй мировой войны. Особенно обозначилась потребность в эффективных способах с принятием на вооружение первых реактивных истребителей. Новые машины ввиду огромного по меркам предыдущего поколения самолетов расхода топлива имели радиус действия сильно меньший, чем их поршневые предшественники. К примеру, Як-15 при полной заправке в 590 кг имел дальность полета 510 км, тогда как его прародитель Як-3 — 780 км при наличии на борту 350 кг топлива.
Впервые советские первенцы реактивной авиации показали широкой публике во время авиационного парада 1 мая 1947 года. Тогда полсотни МиГ-9 и столько же Як-15, собравшись в две колонны, пролетели по заданному маршруту над Красной площадью. Это был триумф сталинской авиации. Было принято решение о переходе всей истребительной авиации на реактивную технику. Однако при подготовке к параду пришлось особенно тщательно выбирать маршрут следования и организовать взлет самолетов большими группами с минимальными временными интервалами. При этом организовать процесс переучивания летчиков при столь малой продолжительности полета (всего 23 минуты занял торжественный рейд) представлялось затруднительным делом.
В начале 1948 года служивший тогда в Летно-исследовательском институте Министерства авиационной промышленности (ЛИИ МАП) инженер Вахмистров получил задание разработать систему дозаправки в воздухе и довести ее до практического применения. Изучив и зарубежный опыт, он остановился на принципе с использованием гибкого шланга и тросов. В ЛИИ МАП работали также летчики-испытатели Игорь Шелест и Виктор Васянин. Наблюдая за деятельностью Вахмистрова, они по собственной инициативе разработали и предложили построить комплекс, отличный от проектируемого им. Летчики считали, что процесс дозаправки следует автоматизировать и максимально упростить.
По их схеме самолеты должны были лететь параллельно друг другу, что исключало неблагоприятное воздействие спутной струи (вихревое возмущение воздуха из-за близко пролетающего самолета — от его крыла, стабилизатора, других поверхностей) от одного на другой. Топливо предлагалось подавать не самотеком, как у Вахмистрова, а под давлением, что должно было ускорить процесс дозаправки. Система оказалась весьма многообещающей, ее одобрило руководство и выделило для экспериментов два бомбардировщика Ту-2. На одном из них смонтировали полноразмерный макет оборудования танкера, а на втором — макет топливоприемника. 16 июня 1949 года Шелест и летчик-испытатель Амет-Хан Султан выполнили первую стыковку в воздухе. Позже макет топливоприемника установили на крыле истребителя Як-15 и также опробовали в небе. А работа над системой Вахмистрова развития не получила.
Тем временем при создании второго поколения реактивных истребителей конструкторы решили проблему продолжительности полета — МиГ-15 имели дальность (без подвесных баков) уже 1330 км. Но начиналась холодная война, и дальности советского основного бомбардировщика Ту-4 не хватало — потенциальный противник находился за океаном. Поэтому Шелест и Васянин получили задание провести разработку уже не макетной, а полностью функционирующей системы передачи топлива для Ту-4 методом "с крыла на крыло", причем танкером должен был служить самолет того же типа. Кроме того, устанавливалось требование обеспечить перекачивание 35–40% общего запаса топлива не более чем за 20 минут. Двум летчикам-испытателям предложили продумать вопрос установки дополнительных бензобаков в бомбоотсеке, а оборудование для приема топлива сделать предельно легким, чтобы не ограничивать боевые возможности Ту-4.
В итоге процесс дозаправки выглядел следующим образом: из законцовки консоли крыла бомбардировщика выпускался трос, на конце которого имелся стабилизирующий парашютик и груз, представляющий собой замок сцепки; танкер подходил сзади-справа, концевая часть его левой консоли ложилась на трос и перемещалась до касания замка кольцеобразным зацепом, установленным на ее нижней поверхности. Так осуществлялась сцепка. После этого в крыло бомбардировщика втягивался трос, а за ним топливоподающий шланг, который размещался на самолете-танкере вдоль передней кромки по всему размаху крыла. После стыковки шланга начиналась перекачка топлива.
Испытание системы проводили летчики Алексей Якимов и Амет-Хан Султан. После окончания работы комплекс дозаправки типа "с крыла на крыло" был установлен на ряде серийных Ту-4, а позднее на Ту-16. При этом в монтируемой на Ту-16 системе отсутствовал трос, что упростило процесс передачи топлива. По новой схеме заправки уже танкер летел слева-впереди, и операция начиналась выпуском из законцовки его крыла топливного шланга со стабилизирующим парашютиком и замком. Сцепка происходила аналогичным образом. Самолеты-танкеры на базе Ту-16 получили наименование Ту-163.
"Проведенные нами предварительные расчеты на дозаправку серийного… Ту-4 с дозаправщика, тоже Ту-4, показали, что нет никаких технических трудностей для увеличения дальности одиночного самолета, имеющего бомбовую нагрузку 2 тонны до 9700 км при двух дозаправках горючим в воздухе. Эта дальность не является пределом и может быть увеличена в результате опытных работ, даже без существенных конструктивных изменений серийного Ту-4. При дальнейшей же модификации… дальность (с двумя-тремя дозаправками в воздухе) может быть доведена до 15 000 — 16 000 км, что позволит одиночным самолетам — тяжелым бомбардировщикам — иметь тактический радиус (с учетом 15% навигационного запаса) в 6000–7000 км.
При использовании аэродромов на о. Рудольфа, в районе Мурманска или в восточной части Чукотки в пределах этого радиуса будут находиться Канада и большая часть территории США. Таким образом, применение дозаправки самолетов типа Ту-4 в воздухе с дозаправкой от того же типа позволит перенести воздушные операции на территорию Северной Америки, причем полет на 3/4 будет проходить над районами Арктики и Заполярья, которые не могут быть насыщены сильными средствами ПВО", — пояснялось в письме главкома ВВС Павла Жигарева от 12 апреля 1949 года министру авиационной промышленности Михаилу Хруничеву.
"Бурлаки" в небе
Казалось, что вопрос достижения необходимой дальности можно считать решенным. Но любые, даже хорошо вооруженные бомбардировщики понесут большие потери, если их не прикрыть истребителями. Вторая мировая это только подтвердила. Например, при налетах американских "Летающих крепостей" на Европу в 1943–1944 годах фашистам удавалось нанести существенный ущерб бомбардировщикам (несмотря на их мощное оборонительное вооружение) до тех пор, пока их не стали прикрывать дальние истребители "Тандерболты" и "Мустанги" на всем маршруте. В СССР еще до войны инженер Вахмистров реализовал системы транспортировки истребителей на крыле или под крылом — подвешивая — самолета-носителя ТБ-3, но авиаконструктор Александр Яковлев предложил перевозить истребители на жесткой сцепке.
22 февраля 1949 года было подписало постановление c шифром "Бурлаки" — коллективу ОКБ Александра Яковлева поручили реализовать новый метод. Несомненно, было учтено, что опытное конструкторское бюро имело опыт транспортировки планеров на сцепке, успели отработать несколько вариантов захватов в полете буксировочных тросов. Но военные потребовали, чтобы система позволяла производить многократную сцепку-расцепку самолетов. Конструкторы, проанализировав шесть вариантов захватов и законцовок буксировочного троса, в конце концов остановились на системе "конус — гарпун".
Сначала проводились экспериментальные буксировки истребителя Як-25, на котором летел Сергей Анохин за бомбардировщиком B-25 (его пилотировал Валентин Хапов). Они стартовали 1 июня 1949 года и продолжались 16 месяцев. В их ходе было произведено девять сцепок, все на высоте около 2 тыс. м при скорости 350 км/ч. Затем пару составили истребитель МиГ-15бис и бомбардировщик Ту-4. Причем последний доработали: слева от кабины кормового стрелка закрепили конус, его трос шел вдоль фюзеляжа и уходил внутрь хвостовой части, а на реактивный истребитель установили гарпун по аналогии с Як-25. В марте 1951 года начались летные испытания этого варианта. 30 октября того же года было подписано правительственное постановление о подготовке пяти таких "Бурлаков" для войсковых испытаний, которые прошли с 9 июля по 8 сентября 1952 года в Белоруссии. Было выполнено 142 стыковки, в том числе 17 ночью. Наибольшая продолжительность разовой буксировки составила 2 часа 30 минут, из них 2 часа 27 минут — с выключенным двигателем. В ходе испытаний не произошло ни одного летного происшествия.
В процессе работы у специалистов возник вопрос — а нельзя ли использовать трос также для дозаправки горючего? Так начался второй этап создания эффективного алгоритма дозаправки в воздухе. Испытания доработанной системы — шланг с дополнительным конусом под штангу-топливоприемник, совмещенный с гарпуном, — стартовали 24 сентября 1954 года и шли до марта 1955-го. Во время государственных испытаний "Миг" пилотировал Анохин, самолет-танкер Ту-4 — Александр Ефимов. Было выполнено пять контактов на высотах 2 тыс. м и 4 тыс. м, и в трех из них перекачивалось топливо.
А вот эксперимент на высоте 8,5 тыс. м окончился неудачей — резиновые детали наружных узлов системы замерзли, потеряли эластичность, стыковка не состоялась. Кроме того, военные посчитали недопустимым, что скорость полета буксировщика Ту-4 значительно снижалась, не позволяя ему держать место в строю бомбардировщиков. После выключения двигателя на истребителе (дозаправка шла одновременно с буксировкой и самолет мог лететь без работающего двигателя) прекращала работать система наддува и обогрева кабины — у летчика-истребителя на высотах 7 тыс. м от холода не попадал зуб на зуб.
Однако в целом система позволяла транспортировать истребитель на большое расстояние в безмоторном полете, запускать двигатель и осуществлять прикрытие дальних бомбардировщиков, то есть решать основную задачу. Кроме того, как и во время предыдущих испытаний, система обеспечила надежную дозаправку в полете на малых и средних высотах.
В итоге эта работа имела продолжение. В настоящее время на вооружении российских военных стоят многоцелевые Ил-78 и Ил-78М, которые способны обслуживать практически весь авиапарк ВВС, включая современные истребители сопровождения. Дозаправщики активно применяются в ходе крупных военных учений последних лет.
