Дирижаблестроение и гидродинамика
Дирижаблестроение и гидродинамика
Двадцатые годы XX века отличались невиданным развитием воздухоплавания во всем мире. Дирижаблям жесткой системы в свое время принадлежали почти все рекорды в области управляемого воздухоплавания: дальности полета и высоты, полезной нагрузки и продолжительности полета. Даже в скорости — 140 км/ч — дирижабли лишь немного уступали современным им аэропланам. Германские дирижабли «Гинденбург» и «Граф Цеппелин» объемом 200 тысяч кубометров поднимали в воздух до 100 тонн.
В СССР первый полет свободного аэростата еще дореволюционной постройки состоялся 27 июля 1920 года в Москве в честь открытия III конгресса Интернационала. С 1921 года приступили к промышленному выпуску отечественных аэростатов. 24 декабря 1922 года состоялось заседание научно-технического комитета Главвоздухфлота, на котором шла речь о возможности постройки «жестких и вообще больших дирижаблей». К работе решили привлечь ЦАГИ, так как институт отвечал за все виды летательных аппаратов — как легче, так и тяжелее воздуха. При этом на Комиссию по строительству металлических самолетов ЦАГИ, которую возглавлял А. Н. Туполев, возлагалась разработка всех металлических конструкций дирижабля. Это положило начало участию Туполева в создании отечественных дирижаблей.
Андрей Николаевич со своими товарищами, хотя у них имелись серьезные возражения, были вынуждены принять участие в проектировании и изготовлении важнейших узлов нескольких дирижаблей, среди которых наиболее известны дирижабли «Московский химик-резинщик» («МХР», Д-1) и «Комсомольская правда».
Исключительно высокая цена катастроф, в которые попадали дирижабли, просчитанные военные требования, резкий, порой устрашающий прогресс авиации, увеличившаяся «высотность» и скорострельность зенитных орудий резко затормозили развитие дирижаблестроения во всем мире. Громадным и уязвимым дирижаблям в грядущей войне просто не оставалось места, и дирижаблестроение отошло в тень.
А. Н. Туполев всегда держал в поле зрения гидродинамику и гидроавиацию. Уже своей дипломной работой — «Опыт разработки гидроплана по данным испытаний в аэродинамических трубах» он подчеркнул интерес к этой теме и впоследствии часто возвращался к ней. В 1921 году он даже вел курс «Гидроавиация» в Институте инженеров Красного Воздушного флота имени Н. Е. Жуковского, а в 1932-м был назначен заведующим кафедрой гидросамолетов в МАИ.
Глиссеры и торпедные катера явились в то время переходной ступенькой к созданию летающих лодок. Морское ведомство уже в 1925 году дало задание ЦАГИ на разработку морского дальнего разведчика (МДР). Но в это время АГОС был всецело загружен срочными работами, и Туполев не мог сразу приступить к реализации нового проекта в полном объеме. В качестве промежуточного решения в августе 1925 года Андрей Николаевич ставит на поплавки сначала только что построенный АНТ-4 (ТБ-1), а затем и АНТ-7 (Р-6), делая их гидросамолетами. Обе машины долгое время успешно эксплуатировались на поплавковом шасси.
В феврале 1929 года Совет труда и обороны утвердил программу военного кораблестроения страны на 1928–1932 годы, разработанную специальной комиссией под председательством К. Е. Ворошилова. В программе предусматривалось строительство 113 кораблей различных классов. На ее осуществление выделялось (без вооружения) 200 миллионов рублей.
Строительство новых надводных кораблей советского флота началось с создания торпедных катеров. Проект первого катера разработал коллектив АГОС ЦАГИ, возглавлявшийся А. Н. Туполевым.
Интерес к первой составляющей слова «гидроаэродинамика» Андрей Туполев проявлял еще с детских лет. Когда-то в Пустомазове он с увлечением конструировал и мастерил модели судов и шлюза, дорабатывал и совершенствовал отцовскую лодку. Во время учебы в ИМТУ он, по просьбе Жуковского, не раз принимал участие в гидравлических расчетах и испытаниях. В ноябре 1920 года специальная расценочная комиссия по оценке сдельных работ Научно-технического отдела оплатила счет сотрудника ЦАГИ А. Н. Туполева (сотрудники института в то время состояли на хозрасчете) за разработку методики расчета глиссеров и выработку их форм. Андрей Николаевич с видимым удовольствием и энтузиазмом лично участвовал в испытаниях катеров и их сдаче флоту.
Первый опытный катер, спущенный на воду 17 марта 1927 года, назывался «Первенец». Его испытания заняли четыре месяца. Командиром катера был И. А. Ананьин. В акте о приемке «Первенца» комиссия отмечала: «…принимая во внимание, что данный глиссер является опытной конструкцией, комиссия считает, что ЦАГИ выполнил поставленное ему задание полностью и глиссер, независимо от некоторых недочетов специального военно-морского характера, подлежит приему в состав Морских Сил РККА».
Первая группа серийных торпедных катеров (16 единиц) типа Ш-4 (головной назывался АНТ-4) для Балтики и Черного моря принималась Постоянной комиссией в течение 1928 года, а через четыре года в составе Военно-морского флота уже насчитывалось 56 катеров. Катера Ш-4 были вооружены 450-миллиметровыми торпедами.
Основным типом торпедного катера в советском ВМФ стал туполевский Г-5 (ГАНТ-5) с дюралевым корпусом. Головной катер прошел приемо-сдаточные испытания в декабре 1933 года. Государственная комиссия пришла к единодушному заключению, что «торпедный катер Г-5 является лучшим из всех существующих как по вооружению, так и по техническим свойствам».
Мореходные испытания при состоянии моря до четырех баллов показали, что катер «ведет себя хорошо, нет вибрации, устойчив на курсе как без нагрузки, так и с торпедами». Катер был рекомендован к серийному производству. Он имел водоизмещение 14,5 тонны. Основное оружие состояло из двух желобных 533-миллиметровых торпедных аппаратов. Максимальная скорость (без нагрузки), полученная на испытаниях, составила 60,3 узла, с полным боезапасом — 53 узла. Для катера был создан облегченный высокооборотный двигатель ГАМ-34 мощностью 730 кВт на базе авиационного бензинового двигателя АМ-34 конструкции А. А. Микулина. Двигатель снабжался реверсивной муфтой и двойной системой охлаждения.
Интересный эпизод, связанный с испытаниями этого торпедного катера, в которых непосредственное участие принимал А. Н. Туполев, со слов конструктора авиационных двигателей А. А. Микулина, что, к сожалению, снижает реальность эпизода, приведен в книге Л. Л. Лазарева «Коснувшись неба»:
«Туполева Микулин нашел на пирсе в одной из бухт близ Севастополя. Тут же был пришвартован красавец катер. Его устремленные вперед обводы напоминали тигра, приготовившегося к стремительному прыжку.
Тут же, на пирсе, толпились военные моряки, какие-то люди в штатском, очевидно, члены государственной приемной комиссии.
— Начинайте, — громко скомандовал Туполев и махнул рукой.
И катер, плавно набирая скорость, пошел в море.
…При скорости в 32 узла катер обязан был пройти мерную милю за минуту. Но стрелка упорно бежала уже вторую минуту по циферблату, а катер все еще не достиг второго буя.
— Микулин! — закричал Туполев. — Что у тебя с моторами, черт возьми? Почему нет мощности?
Микулина, невзирая на жару, пробил холодный пот.
— Понятия не имею, — пробормотал он. — Сейчас подойдет к пирсу и узнаем, в чем дело…
— Что у вас с моторами? — закричал Туполев командиру, прежде чем матрос успел бросить швартовы.
— Моторы давали предельные обороты, — ответил тот. — Я даже чуть превысил их.
— Винты… — Туполев выругался.
— Что винты? — не понял председатель комиссии — высокий моряк с широкими золотыми нашивками на рукаве белого кителя.
— Снимайте винты, — распорядился Туполев. — Кузница здесь далеко?
— Кузница рядом. А катер вечером поднимем на слип и снимем винты.
— К черту вечер! Снимайте немедленно! — начал бушевать Туполев. — Я сам нырну и сниму их! — И он начал расстегивать свою излюбленную парусиновую толстовку. — А ты чего стоишь? — прикрикнул он на Микулина. — Раздевайся! Мне поможешь.
Микулин покорно начал стягивать с себя тенниску.
— Андрей Николаевич! — пробовал успокоить председатель комиссии. — Ну зачем вам и товарищу Микулину лезть в воду! Матросы сами через полчаса снимут оба винта. Приступайте! — скомандовал он командиру катера.
Так как винты находились под водой, то снять их оказалось нелегко. Моряки, ныряя по очереди, отвинчивали болты, на которых они крепились.
Наконец, оба винта лежали на пирсе.
— В кузницу, — сказал Туполев и, обращаясь к членам комиссии, добавил: — Комиссии не расходиться. Через час продолжим испытания.
В кузнице Туполев приказал положить винты в горн и сам схватил кувалду. Буквально в течение пятнадцати минут при всеобщем изумлении он сам на глазок загнул лопасти на несколько градусов и, отдуваясь, бросил молот.
— Все! Теперь ставьте винты на место! — скомандовал он. На сей раз сообразительный командир торпедного катера нагрузил на нос какие-то ящики и бочки так, что корма поднялась над водой и винты удалось быстро поставить на место.
Вновь взревели моторы, и катер помчался в море. Видно, командир поставил полный вперед, потому что нос корабля задрался вверх и катер понесся по волнам на редане, оставляя за собой белые усы буруна. Вот он достиг мерной мили. Снова щелкнули секундомеры. И едва успела стрелка обежать один круг по циферблату, как катер миновал второй буй.
— От торпедной атаки на такой скорости кораблям противника отвернуть не удастся, — сказал председатель комиссии.
— Отличный катер, — поддержал его кто-то из моряков.
— А как ты думаешь, Микулин? — громко спросил его Туполев.
— Здорово получилось, Андрей Николаевич!
— Ну, а раз здорово, обедом нас кормить моряки будут? Как ты думаешь?..»
Эпизод этот, возможно неточный в деталях, весьма характерен. Очевидна и предельная настойчивость Туполева, его нацеленность на результат, точность его инженерных оценок и его личное умение. Очевидно также едва скрытое восхищение, с каким вспоминает Туполева выдающийся конструктор авиационных двигателей, академик АН СССР, Герой Социалистического Труда, трехкратный кавалер ордена Ленина, четырежды лауреат Сталинской премии А. А. Микулин.
На нескольких испытаниях торпедных катеров присутствовал писатель Лев Кассиль, знакомый с Туполевым с начала 1920-х годов. Быстроходные стремительные катера произвели на него большое впечатление, и позднее оно нашло отражение в нескольких эпизодах книги «Вратарь республики»:
«Машина с наскоку брала волну, пробиваясь сквозь стену ливня, расколотую молниями. Мотор заглушал раскаты. Великолепное молчание нерасслышимой грозы окружало глиссер.
Ослепительные штыки молний беззвучно вонзались в закуролесившую воду. Больно стегали по лицам плети ливня. Глиссер трясло и било, как на мостовой. Гофра впивалась в тело. Все вымокли до костей. Бег машины был предопределен. И она пробилась».
В предвоенный период торпедные катера типа Г-5 составляли основу советского «москитного флота». Их перестали строить только в 1944 году, когда кораблестроители создали более совершенный тип катера — «Комсомолец».
Туполевский Г-5 (их было изготовлено 330 штук) по военно-морской классификации относится к малым катерам. В составе Военно-морского флота были и большие торпедные катера типа Д-3, с деревянным корпусом, созданные в 1939 году Л. Л. Ермашом и П. Г. Гойкинсом, и «ленд-лизовские» «Восперы» и «Хиггинсы».
К началу Великой Отечественной войны в Военно-морском флоте насчитывалось 269 торпедных катеров. Около 180 из них были туполевскими Г-5. «Москитный флот» достойно выдержал суровый экзамен войны и нанес врагу значительный урон.
Боевое крещение катера Туполева получили еще у берегов Испании и на Хасане. В годы Второй мировой войны сражались на Волге и Дунае, на Черном море и на Балтике, на Азове и Каспии, в Баренцевом и Японском морях. Североморские торпедные катера отражали атаки противника и отважно действовали в десантных операциях. Бригада торпедных катеров Северного флота под командованием капитана 1-го ранга А. В. Кузьмина была награждена орденом Красного Знамени. Звания Героя Советского Союза удостоены девять катерников, а капитан-лейтенант А. О. Шабалин стал дважды Героем Советского Союза. Уже в 1943 году рубку его торпедного катера украшала цифра «5», означавшая число потопленных вражеских кораблей.
Среди балтийских катерников известны Герои Советского Союза капитаны 3-го ранга В. П. Гуманенко и Е. А. Осипов, капитан-лейтенанты А. И. Афанасьев и В. М. Жильцов, А. Г. Свердлов и Б. П. Ущев.
О высокой «живучести», надежности механизмов и оборудования катеров Г-5 свидетельствуют многочисленные боевые эпизоды. В результате нападения неприятельских бомбардировщиков 21 мая 1943 года торпедный катер ТКА-23 Краснознаменного Балтийского флота, находившийся у острова Лавенсари, получил несколько десятков пробоин, потерял ход. На катере начался пожар, вышел из строя ряд механизмов. Многие члены команды получили ранения. Но экипажу удалось удержать катер на плаву, с помощью моряков подошедшего катера ТКА-33 пожар был потушен, пробоины заделаны, и вскоре ТКА-23 вновь был в строю.
Соединение наших катерных тральщиков 30 октября 1943 года производило траление в Нарвском заливе. Внезапно появились шесть вражеских сторожевых кораблей и больших тральщиков, которые начали обстрел. На помощь катерным тральщикам пришла группа торпедных катеров под командованием капитан-лейтенанта В. П. Гуманенко. Несмотря на повреждение, полученное в атаке, старший лейтенант С. Глушков сумел довести свой катер до дистанции стрельбы и двумя торпедами потопил вражеский тральщик.
Образцы мужества и воинского мастерства вписали в летопись войны и черноморские катерники. Особенно активно действовали катера в 1944 году. Дерзкие удары по конвоям противника наносили катера из бригад, которыми командовали капитаны 2-го ранга В. Т. Проценко и Г. Д. Дьяченко. С 11 апреля по 12 мая 1944 года торпедные катера (большинство типа Г-5) совершили 268 боевых выходов в море. Тринадцати черноморским катерникам присвоено звание Героя Советского Союза.
Быстрые торпедные катера Черноморского флота участвовали и в высадке десантов, в том числе и в известной Новороссийской операции, когда они прорвали защиту противника и открыли путь десанту.
Во время Парада Победы 1945 года соединение торпедных катеров Г-5 Балтийского флота под командованием капитана 1-го ранга Г. А. Бутакова, внука прославленного русского адмирала Г. И. Бутакова, своим ходом вошло в Москву-реку и прошло у стен Кремля. Это было признанием особой роли торпедных катеров в морских сражениях и операциях Великой Отечественной войны.
Заметим, что работа над новыми торпедными катерами всегда увлекала Туполева, она продолжалась и в ходе госиспытаний, и после принятия катера Г-5 на вооружение. Больших усилий лучших сил ОКБ (бригады отдела АГОС, возглавляемой Н. С. Некрасовым) потребовало проектирование катера Г-6 водоизмещением 70 тонн (водоизмещение Г-5 — 14,5 тонны). Привод двух гребных валов осуществлялся посредством восьми микулинских моторов!
Сложными были проектные работы по созданию большого скоростного катера, но это скорее подзадоривало азартного Туполева. Строительство опытного катера часто задерживали смежники. Не видя объективных причин задержки или не соглашаясь с ними, Андрей Николаевич сердился и нередко выходил из себя. Со значительным опозданием был поставлен полный комплект двигателей, и уж вовсе затянутой оказалась поставка новых торпедных аппаратов. Построенный в Москве 36-метровый корпус катера, имевший ширину 6,6 метра, не входил в товарные вагоны и не мог быть размещен на платформе. Доставка катера в Севастополь потребовала немало выдумки, остроумия, даже смелости. От ворот завода до Москвы-реки корпус судна довезли на специально сконструированной тележке. Там перегрузили на плавучий док и доставили в Сталинград. На той же тележке корпус отвезли из Сталинграда в Калач, далее на речной барже — до Ростова-на-Дону и до Севастополя — на морской барже. 22 марта катер был спущен на воду и доставлен на базу в Карантинной бухте. Первый выход в море состоялся 7 апреля. В сентябре 1936 года на ходовые испытания в Севастополь приехал Туполев. 10 декабря 1936 года Туполев писал начальнику Управления морских сил РККА (Начморси), флагману флота 1 — го ранга В. М. Орлову:
«— Управление и маневрирование на своих моторах надежно, несмотря на сложную многомоторную установку,
— мореходные качества катера выше, чем у существующих двухмоторных,
— замер скоростей на мерной миле показал, что… при водоизмещении в 70 т скорость в 50 узлов вполне реальна…
Наблюдение за поведением элементов конструкции корпуса с учетом экспериментальных данных, полученных в 1935—36 гг. по прочности серийных катеров Г-5, показали, что корпус Г-6 требует пересмотра конструкции набора для значительного повышения прочности. Это позволит удовлетворить тактико-техническим требованиям при испытании катера на прочность при высокой балльности моря».
Строки из записки Туполева показывают, насколько глубоко тот владел отнюдь не авиационной проблемой, как масштабно оценивал стоящие задачи.
Начиная с 1936 года в ОКБ Туполева велись работы над катерами Г-7, Г-8, Г-9 и Г-10. Каких-либо данных по катеру Г-7 не осталось. М. Б. Саукке предполагает, что соответствующие документы были уничтожены 16 октября 1941 года, когда часть Москвы охватила паника, связанная с прорывом немецких войск к Москве.
Катер Г-8 (АНТ-8) с улучшенными по сравнению с катером Г-6 ходовыми характеристиками и вооружением, был построен, испытан и даже принят в состав Военно-морского флота. В акте приемочной комиссии было предложено:
1) Принять катер в состав боевых единиц ВМФ.
2) Считать серийное производство катера целесообразным.
Но нарком ВМФ Н. Г. Кузнецов, утвердивший акт комиссии 24 сентября 1941 года, одновременно запретил проектные работы для серийного производства Г-8. Удивительное решение! По-видимому, нарком решил таким образом отмежеваться от Туполева и компании, спроектировавших катер и еще в 1937 году объявленных «врагами народа».
Единственный построенный экземпляр Г-8 был включен с состав Черноморского флота и в годы войны участвовал в боях.
Проектирование торпедных катеров с улучшенными мореходными качествами Г-9 и Г-10 было прекращено в 1938 и 1939 годах соответственно ввиду превращения КОСОС в спецтюрьму НКВД ЦКБ-29.
Уже после войны, в 1954 году, ввиду необходимости оснащения флота новой техникой, командование ВМФ вновь обратилось к А. Н. Туполеву с предложением вернуться к проектированию скоростных катеров. Туполев, несмотря на крайнюю загруженность, не нашел в себе сил отказаться.
Была сформирована инициативная группа из бывших сотрудников бригады торпедных катеров, которую возглавил М. Н. Петров. Размещалась группа в «святая святых» туполевского ОКБ — в крошечной нише Дубового зала площадью около четырех квадратных метров, занавешенной тяжелой портьерой.
Разработки продолжались с 1954 по 1958 год, когда Хрущев провел «реорганизацию» Военно-морского флота. За это время усилия были сконцентрированы на создании катера на подводных крыльях, проведены испытания, разработаны схемы, преодолены возникшие трудности. В частности, были предложены пути преодоления «гидравлического барьера» — явления кавитации на подводном крыле. Разработчики встали на путь проектирования разрезного «шарнирного» катера — машины интересной, но технически сложной.
В результате хрущевских реформ командование ВМФ потеряло интерес к этой работе, а результаты исследований были переданы в сормовское КБ Р. Е. Алексеева, разработавшего и создавшего знаменитые в свое время «Ракеты» и «Метеоры».
Андрей Николаевич, несмотря на очевидные объективные причины и крайнюю загруженность своего ОКБ, переживал закрытие «катерных» работ как личную неудачу, печально повторяя: «Нельзя объять необъятное».
Заслуги А. Н. Туполева в деле создания катерного («москитного») флота не были забыты. Поздравляя А. Н. Туполева с 80-летием, коллегия Минсудпрома написала в приветственном адресе от 10 ноября 1968 года:
«Ваша деятельность по созданию первых отечественных быстроходных торпедных катеров оказала Военно-морскому флоту неоценимую услугу по оснащению его современным оружием. Спроектированные под Вашим непосредственным руководством катера типа Г-5 успешно участвовали на всех морских театрах в Великой Отечественной войне и нанесли противнику урон.
Конструктивная схема созданных Вами торпедных катеров легла в основу последующих разработок, что позволяет считать Вас одним из основоположников отечественного быстроходного малого боевого флота…»