Пикирующий авиаконструктор: как Владимир Петляков создал бомбардировщик Пе-2

27 июня 1891 г. (15 июня по старому стилю) на свет появился советский авиаконструктор Владимир Петляков. Его фамилия куда менее известна, чем имена прославленных коллег по цеху, – Александра Яковлева, Сергея Ильюшина или Андрея Туполева. Тем не менее Петляков стал создателем самого массового и наиболее эффективного бомбардировщика времен Великой Отечественной войны – пикирующего Пе-2. «Ведомости» вспоминают, как трагически переплелась судьба конструктора и его детища.

Инженер вопреки

Будущий создатель Пе-2 родился под Таганрогом в семье торгового служащего. В 1892 г. Петляковы попытались обосноваться в Москве, но вскоре после смерти кормильца вернулись обратно. В 1910 г. юноша окончил курс Таганрогского среднего восьмиклассного технического училища и получил специальность техника-механика. В следующем году он поступил на механический факультет Императорского Московского технического училища, что давало ему право стать инженером, однако на втором курсе прервал обучение, не сумев его оплатить. Зато Петляков избежал воинской повинности и мобилизации на фронт после начала Первой мировой войны. В тылу он трудился на оборонных и стратегических предприятиях на разных должностях – от рабочего до техника.

Приход к власти большевиков вернул его к возможности стать инженером: Совет народных комиссаров предписал восстановить всех студентов, которые были вынуждены прервать образование из-за войны, революционных событий и материальных трудностей. Одновременно Петляков начал работать в Центральном аэрогидродинамическом институте (ЦАГИ). С 1925 по 1936 г. он прошел путь от рядового инженера-конструктора до заместителя главного конструктора. Будущий создатель пикирующего бомбардировщика занимался проектированием крыльев всех самолетов Туполева, начиная с одноместного АНТ-1 и заканчивая гигантом АНТ-20 «Максим Горький». Также Петляков возглавлял разработку и внедрение тяжелого бомбардировщика АНТ-42.

Процесс опытного самолетостроения заключался в применении новых конструктивных схем и материалов. В те годы не существовало формализованных методов расчета, опиравшихся на руководства и инструкции, – их приходилось создавать на практике. Единственным обязательным требованием являлось соблюдение норм прочности. «Работа нередко велась кустарно, а это в конечном счете приводило к большим и не всегда оправданным затратам материальных средств и сил», – вспоминал Яковлев в книге «Советские самолеты».

Скрупулезный расчет: инженерно-практическое решение

Накануне Великой Отечественной конструкторы стали переходить на классический сегодня тип самолетов – свободнонесущий моноплан. Прочность крыла определялась возможностью без разрушения воспринимать аэродинамические нагрузки от подъемной силы, лобового сопротивления, силовой установки, шасси, топливных баков, навесного оборудования и так далее. Совместно с прочнистом Виктором Беляевым Петляков разработал метод, который увязывал изгиб, кручение и сдвиг многолонжеронного крыла, рассматривая его как единую тонкостенную конструкцию. Весь силовой набор – лонжероны (продольные составные балки), стрингеры (профильные силовые элементы), нервюры (поперечные составные балки) и обшивка – разбивались на простые элементы, вносящие собственный вклад в обеспечение общей прочности.

Вклад этот не был одинаковым и учитывался специальными коэффициентами. Расчеты основывались на многочисленных и довольно трудоемких итерациях с изменением параметров, позволяющих получить сходимость по напряжениям. Однако сходимость могла не наблюдаться или быть ложной. В этом случае конструкция менялась и вычисления повторялись.

Метод Петлякова позволил математически связать работу лонжеронов, нервюр, стрингеров и обшивок в единую систему – довольно трудоемкую для ручных расчетов, но хорошо подтверждаемую прочностными испытаниями. Конструкция рассчитывалась как замкнутый жесткий короб – кессон, способный одновременно сопротивляться колоссальному изгибу и скручиванию. Это, в свою очередь, позволяло эффективно бороться с флаттером – автоколебаниями крыла на высоких скоростях.

Самолет «100»

В 1936 г. Петляков был назначен начальником конструкторского отдела московского завода №156, который создавал опытные самолеты на базе разработок ЦАГИ, а в 1937-м стал главным конструктором предприятия. Однако уже осенью инженера арестовали по ложному обвинению «во вредительском затягивании сроков доводки АНТ-42». С августа 1938 г. Петляков работал в «шарашке» – специальном закрытом КБ при НКВД (ЦКБ-29) и руководил группой, проектирующей высотный скоростной истребитель в специальном техническом отделе (СТО). Возможно, по созвучию с этой аббревиатурой самолет условно именовали «100». Вскоре Петляков стал главным конструктором ЦКБ-29, в его подчинении находилось около 80 человек.

Эскизный проект самолета «100» успешно прошел защиту в середине 1939 г., первый полет состоялся в апреле 1940-го. Машина получилась настолько удачной, что ее показали в небе над Красной площадью во время первомайского парада. А еще через некоторое время, после визита советской делегации в Германию и ознакомления с гитлеровской техникой, самолет было решено переделать. За полтора месяца требовалось превратить высотный истребитель-перехватчик в трехместный пикирующий бомбардировщик с мощным вооружением.

В подчинение Петлякову передали дополнительно около 300 человек. Для ускорения работ чертежи отправлялись сразу на заводы. Участники работ вспоминали, что трудиться приходилось с восьми утра до полуночи, а в 22 часа им подавали специальный «ночной ужин». Опытного экземпляра не строили – насколько хорошо показал себя самолет «100». Планер оставили почти неизменным, добавив только люки для атаки из горизонтального положения, подвески для пикирующего бомбометания, аэродинамические тормозные щитки, а также некоторые другие элементы, продиктованные изменением оборудования и вооружения. Уже в начале июля 1940 г. началось серийное производство.

Тогда же Петляков был досрочно освобожден со снятием судимости, его назначили главным конструктором завода №22. На свободу вышли и коллеги конструктора. Участникам проекта даже выплатили денежные премии, как тогда шутили – «за разбитое сердце». Самолет получил название Пе-2 – по первым буквам фамилии его создателя. Полеты серийных образцов проходили поздней осенью 1940 г. Машина оставила у летчиков-испытателей положительное впечатление, после чего было принято решение о максимальном ускорении производства. До начала Великой Отечественной успели выпустить несколько сотен бомбардировщиков.

В октябре 1941 г. началась эвакуация производства в Казань, туда же переехал и Петляков. 12 января 1942 г. конструктор погиб в авиакатастрофе – он летел на совещание в Москву на собственном детище. Похоронен на Арском кладбище в Казани.

Провода вместо тросов и трубопроводов

Пе-2 представлял собой двухмоторный свободнонесущий моноплан с низкорасположенным крылом, двухкилевым оперением, шасси из двух стоек и хвостового колеса. Конструкция состояла из носовой части (передняя кабина), средней (бомбоотсек) и хвостовой (кабина стрелка-радиста). Бронирование защищало всех членов экипажа.

На машине было установлено невиданное ранее количество электрических приводов – использовалось до 50 электродвигателей. Вместо тяжелых и громоздких тросовых, пневматических или гидравлических магистралей были проложены провода, что облегчало вес самолета и упрощало ремонт в полевых условиях. Наступательное стрелковое вооружение включало два пулемета (включая крупнокалиберный), оборонительное – три (включая два крупнокалиберных). На внутренней подвеске находилось шесть стокилограммовых снарядов. Еще четыре бомбы весом 250 кг и 500 кг подвешивались на наружной – с пикирования сбрасывались именно они.

Пикирующее бомбометание было самым точным, но и самым экстремальным способом уничтожения защищенных целей – мостов, танков, кораблей или дотов. При обычном, горизонтальном, полете бомба летит по сложной дуге. На нее влияют скорость ветра и высота, из-за чего промах в 50–100 м – обычное дело. При пикировании самолет направляется прямо на цель под углом от 60 до 80 градусов. Бомба летит практически по прямой линии – траектории движения самого самолета. Погрешность падения снижается всего до 10–15 м. Несущийся к земле со страшным воем самолет сковывает волю зенитчиков и пехоты, а огромная скорость делает его сложной мишенью для ПВО.

При выходе из пикирования на планер действуют чудовищные перегрузки – до 7–8 g, то есть вес самолета и пилота увеличивается в 7–8 раз. Скорость падения без аэродинамических тормозов может превысить критическую, и самолет потеряет крылья от флаттера или врежется в землю. От перегрузки у пилота темнеет в глазах, он может потерять сознание, не успев вытянуть штурвал. Поэтому Пе-2 оснащался специальной электрической системой – автоматом пикирования. Пилот нажимал кнопку сброса бомб, после чего автоматика переставляла триммеры руля высоты и убирала тормозные щитки. Самолет самостоятельно, плавно и безопасно выходил из крутого пике, даже если летчик на секунду терял ориентацию.

Крылья Победы

Превосходство Пе-2 над главным соперником – немецким пикировщиком Junkers Ju-87 («Штука») – заключалось в том, что тот строился как медленный штурмовик-пикировщик со стационарным шасси. Пе-2 же Петляков создавал как высотный скоростной истребитель, поэтому пикирующий бомбардировщик сохранил его динамику. С убранными шасси и чистыми крыльями он развивал скорость до 540 км/ч. Отбомбившись, «пешка» могла легко уйти от немецких истребителей, в то время как немецкий Ju-87 без прикрытия становился легкой добычей.

Пе-2 стал основным фронтовым бомбардировщиком советских ВВС с первого дня войны и оставался им до последнего, эффективно применяясь практически во всех крупных операциях. В зависимости от модификаций он также использовался как разведчик, ночной и дневной истребитель. Всего было выпущено более 11 400 самолетов всех серий. Широкую известность получила знаменитая «вертушка» – прием массированного прицельного бомбометания с пикирования, разработанный в 1942 г. дважды Героем Советского союза Иваном Полбиным.

Самолет Петлякова вошел в историю Великой Отечественной войны как одно из орудий Победы наравне со штурмовиком Ил-2 и танком Т-36. В каком-то смысле авиаконструктор и его пикирующий бомбардировщик навсегда увековечили друг друга.