При проектировании систем Ту-160 получили дальнейшее развитие программно-математические методы проектирования и изготовления деталей. Внедрение новых методов в практику проводилось под руководством И.Л.Миндрула, Б.П.Белоглазова, И.П.Сандры- кина, А.С. Маркова.
В значительной степени совершенство и изящество форм Ту-160 связано с тем, что впервые в практике ОКБ внешняя поверхность самолета была описана математически. По программам были изготовлены рубильники стапелей, шаблоны, большое количество деталей и узлов как производственной оснастки, так и для самолета.
Практически одновременно с проектированием самолета были начаты работы по созданию мощной лабораторной базы для опережающей отработки агрегатов и функциональных систем самолета в целом. Всего было построено 112 стендов и установок, которые позволили решить многочисленные задачи совершенствования конструкции самолета и сокращения времени на доводку и летные испытания. В их числе: стенд узла поворота консолей крыла, натурный стенд управления, стенд аварийного покидания на ракетной дорожке, стенд электроснабжения, комплексный стенд полунатурного моделирования КПМ-1600, комплекс стендов топливной системы, стенд воздухозаборника, летающая лаборатория для отработки двигателя НК-32 (Ту-142ЛЛ на базе первой машины Ту- 142М (ВПМК)), стенд шасси, стенд грузовых отсеков и многие другие. Организацией работ по стендам руководили А.В.Мещеряков и В.П.Воронков.
Как бы подытоживая всю ту работу, которую провело ОКБ совместно с другими организациями и предприятиями страны в ходе проектирования Ту-160, в МАП был представлен доклад следующего содержания, в котором отмечались и успехи, и еще стоящие проблемы перед создателями Ту-160:
"1. Постановлением ЦК КПСС и Совета Министров от 19.12.75 г. Министерству авиационной промышленности и другим оборонным Министерствам задано создать стратегический многорежимный ракетоносец Ту-160. Самолет должен быть способен летать на большой сверхзвуковой скорости, на большой дозвуковой скорости у земли и длительно (до 20 часов) на больших высотах. Поэтому мы были вынуждены принять изменяемую в полете геометрию крыла.
2. Для решения такой грандиозной проблемы, как создание Ту -160, совместно был проведен с ЦАГИ, ЦИАМ, НИАТ и НИИ других министерств крупный комплекс научно-исследовательских работ, потребовавший принципиально новых подходов и обьемов исследований. Например, в ходе аэродинамических исследований было продуто 70 вариантов моделей (2200 трубо-часов). Полученное аэродинамическое качество превосходит то, что было получено на В-1 как на дозвуке, так и на сверхзвуке.
Прочностной аналог Ту-160 в масштабе 1:3
3. Для того, чтобы обеспечить требуемую весовую отдачу, что очень трудно для самолета такого гигантского размера с изменяемой геометрией крыла, мы приняли интегральную конструкцию передней части крыла + фюзеляж. Это единый агрегат, что дает уменьшение омываемых поверхностей, снижение сопротивления, повышение аэродинамического качества и уменьшение площади конструктивных поверхностей, то есть снижение веса конструкции.
По поворотной части крыла, для того чтобы получить минимальный вес и хорошие флаттерные характеристики на больших скоростях, мы приняли новую бесстрингерную конструкцию и новую технологию – шесть нервюр без стрингеров. Габариты листа из сверхчистого алюминия – 20 м. Передняя и задняя часть – сотовой и композитной конструкции. Используются большие титановые элементы.
Центроплан, на который приходятся очень большие нагрузки от узла поворота (до 3000 т по щеке), выполнен путем электронно-лучевой сварки. Сращивание – с минимальным количеством болтов. Используется новый метод создания конструкций: определяется напряженное состояние агрегата и под это напряжение наращивается материал. Для того, чтобы обеспечить такую технологию, МАП совместно с институтом им.Патона создали автоматические сварочные камеры и камеры для вакуумного отжига.
Очень большая конструктивная проблема – это конструкция грузовых люков. Для размещения 12-24 изделий грузовые люки имеют объем 86 м2 , это в три раза больше, чем у В-52 или Ту-95МС. И такой объем, такая "квартира" должна быть открыта на сверхзвуке и быть прочной для воздействия пульсирующих и тепловых нагрузок. Для решения этой проблемы разработана жесткая сотово-композитная конструкция.
Оперение – сотово-монолитной конструкции. Всего на самолете будет 500 м2 композитно-сотовых конструкций.
4. Для обеспечения необходимых прочностных характеристик этой принципиально новой конструкции уже проведен и запланирован большой комплекс работ по прочности. Изготовлены 12000 образцов для прочностных испытаний, вес некоторых из них достигает 150 кг. Для прочностных исследований изготовлена динамически подобная модель (М 1:12,5) и прочностной аналог Ту-160 (М 1:3). В производстве находится второй экземпляр опытного самолета (планер) для статических испытаний, планируется построить планер для испытаний на выносливость.
5. Большие работы проведены по снижению ЭПР.
6. Лично В.А.Казаковым (Министр авиационной промышленности) проведена большая работа по комплекси- рованию увязки взаимодействия всей аппаратуры и двигателей. Этому способствовала комплексная группа научно-технического сопровождения промышленности – МО. По оборудованию проведена значительная работа в МАП, МРП, МПСС, МОП и МЭП….
Для самолета Ту-160 ПСМ задано создать двигатели с взлетной тягой 25 т, Сг=0,72-0,73 кг/кгс ч, с электронной системой регулирования, с очень высокими весовыми и другими техническими данными. Мощность четырех двигателей свыше полумиллиона лошадиных сил. По двигателям Кузнецовым и другими организациями проведена большая работа. Однако еще очень много надо сделать по получению требуемых ресурса, удельных расходов топлива и по устойчивой работе двигателя при реальных неравномерностях потока в полете на входе в двигатель…
8. Большое внимание уделяется отладке конструкций и оборудования на стендах. Для обеспечения всей программы работ создается 60 стендов и 7 летающих лабораторий…
9. Для обеспечения новой технологии необходимы новые станки и оборудование. Минавиапром разработал ряд новых станков, идет разработка новых станков в Минстанкопроме…
10. Сегодня продвижение в МАП по созданию Ту-160 таково, что мы держим проблему в руках, машина получается по ТТТ, и мы поняли грандиозность и масштабность проблемы…"
Работа по новому стратегическому авиационному ударному комплексу была в тот период времени самой приоритетной для МАП, по ней постоянно проводились совещания у министра и даже выделялись специальные премии. Все понимали, что успех стратегического комплекса на базе самолета Ту-160 зависит от усилий многих предприятий. Забегая вперед, следует отметить, что в итоге все работы по комплексу, включавшему самолет-носитель Ту-160, прицельно-навигационный комплекс, крылатую ракету Х-55, были закончены в установленные сроки.
На всех этапах создания Ту-160 активные консультации и практическую помощь оказывали представители Заказчика – как Главного штаба ВВС, так и структур Дальней авиации. Командующий Дальней авиации на этапе проектирования Ту-160 В.В.Решетников и все те, кто сменил его на этом посту, командиры дивизий, технические специалисты ВВС всех уровней заинтересованно решали практические вопросы на всех этапах создания самолета. В частности, именно В.В. Решетников помог отстоять "ручку управления", заменившую привычный штурвал на Ту-160, применение которой в сочетании с характеристиками электродистанционной системы управления позволило обеспечить легкое и точное управление машиной.
Что же представлял собой по конструктивно-компоновочной схеме новый "туполевский" стратегический ракетоносец?
Вопросы, связанные с общей аэродинамической компоновкой самолета, решались в неразрывной связи с конструктивными и технологическими проблемами. Несмотря на отказ от прямого развития схемы Ту-144, некоторые использованные на нем конструктивно-технологические решения нашли применение и на Ту-160. К их числу относятся элементы интегральной аэродинамической компоновки, объединившей фюзеляж и наплывную часть крыла в единый агрегат. Такая компоновка решила три важные задачи сразу: обеспечила высокое весовое совершенство, улучшила несущие свойства и позволила, благодаря большим внутренним объемам, разместить значительное количество боевой нагрузки и топлива. В итоге при близких к Ту-95 габаритах, взлетный вес Ту-160 оказался на 50% больше.
Общую схему крыла разрабатываемое "изделие" унаследовало от Ту-22М. Поворотные части крыла, узлы поворота и привода по своей схеме и техническим решениям в общем повторяли решения, принятые для Ту-22М, однако значительное увеличение размеров и нагрузок на них потребовало существенных доработок конструкции и увеличения мощности приводов. В частности, конструкция основных силовых элементов втрое более тяжелой машины отличалась следующим…
Пятилонжеронные консоли нового бомбардировщика, собранные из семи монолитных панелей (четырех снизу и трех сверху), навешивались на шарнирные узлы мощной центропланной балки, вокруг которой и "собирался" весь самолет. Центральная титановая балка воспринимала все основные нагрузки, а вокруг нее группировались остальные элементы планера. Для изготовления столь большого конструктивного элемента, как титановая балка, был разработан технологический процесс электронно-лучевой сварки в нейтральной среде, который и до настоящего времени относится к уникальным технологиям.
Разработать крыло изменяемой стреловидности и узлы его поворота для столь тяжелого самолета оказалось весьма сложной задачей. Его применение на стратегическом бомбардировщике требовало качественных изменений технологии производства. Для этой цели была сформирована специальная Государственная программа новых технологий в металлургии, которую координировал Министр авиапромышленности П.В.Дементьев.
Для упрощения схемно-конструктив- ной завязки крыла и центральной части планера была разработана оригинальная конструкция, позволяющая образовывать хорошее сочетание агрегатов и рационально необходимую аэродинамическую схему при различных положениях крыла. Основным элементом этого решения стали так называемые "гребни" – отклоняемые корневые части закрылков, синхронно отслеживающие поворот консолей от "крейсерской" до максимальной стреловидности.