Аэролодка амфибия

В двадцатых годах прошлого века в СССР началось интенсивное исследование и разработка транспортных средств, пригодных для использования в любое время года. Коллективы конструкторов и отдельные энтузиасты экспериментировали с различными моделями, создавая опытные образцы. Однако только в 1960-х удалось разработать транспортное средство, которое соответствовало бы как требованиям массового производства, так и ожиданиям пользователей. За этим успехом стоял инженер Г.В. Махоткин.

Лучшее враг хорошему

Глеб Васильевич Махоткин, родившийся 14 декабря 1930 года в Ленинграде в семье знаменитого летчика В.М. Махоткина, столкнулся с трудностями из-за ареста отца и клейма «сын врага народа». Это казалось непреодолимым препятствием для его будущего. Однако, не имея возможности учиться в престижных университетах крупных городов, Глеб в 1953 году окончил Сибирский лесотехнический институт. Его дипломная работа была посвящена проекту «Летающая лодка из дерева», и после окончания института он был направлен в Сибирский научно-исследовательский институт авиации (СибНИА), где его наставником стал инженер Р.Л. Бартини, также переживший репрессии.

XX съезд Коммунистической партии Советского Союза оказал значительное воздействие на общественную жизнь страны. Процессы реабилитации и отмены ограничений в правах открыли новые возможности для многих людей, в том числе для Махоткина, который смог переехать в Москву и устроиться на работу инженером в ОКБ имени А.Н. Туполева.

К концу 1950-х годов ОКБ имени А.Н. Туполева стало одним из ведущих авиастроительных предприятий Советского Союза. Оно включало не только главный конструкторский центр («территория А»), но и филиалы в Томилино, на Дубининской улице, базу для летных испытаний и доводок, а также подразделения на двух крупных серийных заводах. В 1960 году основной деятельностью ОКБ были государственные бюджетные проекты, выполнение которых осуществлялось по 51 направлению, утвержденному планом.

Глеб В. Махоткин был поглощен разработкой двух инновационных проектов: усовершенствованным воздушным винтом с повышенной тягой и концепцией амфибийного транспортного средства. Одним из потенциально революционных изобретений мог стать так называемый «щелевой воздушный винт», который состоял из двух винтов, расположенных на близком расстоянии друг от друга, создавая профилированную щель между задними кромками переднего винта и передними кромками заднего. Такая конструкция могла обеспечить на 20-30% большую тягу по сравнению с традиционными винтами при рабочих скоростях. Несмотря на то, что теоретические расчеты для щелевого винта были недостаточно разработаны, Глеб посвящал свои вечера, после работы, созданию миниатюрных деревянных пропеллеров размером с спичечный коробок, которые он затем превращал в щелевые винты. Эти макеты заполнили картонную коробку, которая до сих пор хранится у его дочери, хотя самый последний и наиболее успешный винт в ней отсутствует.

Махоткин представил свой миниатюрный винт руководителю ОКБ, вместе с идеей создания амфибии. А.Н. Туполев не только одобрил эти начинания молодого инженера, но и разрешил ему привлечь к проекту других энтузиастов из конструкторского бюро, при условии, что это не будет мешать их основной работе. Под руководством Махоткина была сформирована небольшая команда.

Для тестирования винтов был построен простейший глиссер, испытания которого подтвердили перспективность концепции щелевого винта. В параллель, был изготовлен маленький самоходный прототип амфибии, испытания которого начались весной 1960 года. К осени того же года конструкция амфибии была в целом завершена, и прототип был продемонстрирован корреспонденту газеты «Комсомольская правда». В интервью Г.В. Махоткин выразил свои мысли о будущем:

«Мы полагаем, что наш трех-четырехместный вездеход будет способен передвигаться не только по утрамбованному снегу, но и по рыхлой земле, мелководью и болотистым территориям. Для глиссера-вездехода достаточно будет глубины обычной лужи, и он сможет преодолевать даже лед».

Проектирование инновационной техники — это только начало. Для воплощения идеи в жизнь требуются финансы, и даже для ОКБ А.Н. Туполева задача по их поиску была далеко не тривиальной. Сложности возникли после XX съезда КПСС, когда в ходе экономических реформ министерства были преобразованы в государственные комитеты, а часть их функций перешла к местным советам народного хозяйства и республиканским министерствам. Это привело к разрушению устоявшихся механизмов управления и связей, установленных еще во времена первой пятилетки. Особенно это усложнило взаимодействие между организациями разного профиля, расположенными в разных уголках страны. Например, для производства аэросаней-амфибий ПА-18, включенных в план семилетки, необходимы были кооперированные поставки от предприятий различных отраслей.

Координацию работы совнархозов, министерств и других структур, помимо Госкомитета по науке и технике, возложили на новый Государственный комитет по координации научно-исследовательских работ (ГК по КНИР). Однако ГК по КНИР вспоминают в основном из-за шпиона Пеньковского, работавшего там. В реальности же, этот комитет, будучи мощной бюрократической структурой, мог затормозить множество ценных инициатив под тяжестью бумажной волокиты. В итоге, вместо запуска в серийное производство аэросаней ПА-18 в 1960 году, опытный образец был построен и представлен на испытания только к 1964 году. Такая участь могла постигнуть любой конструкторский коллектив, включая ОКБ Туполева. Но XXI съезд КПСС открыл новые перспективы, и ГКАТ решил отметить его проведение новыми достижениями. Был объявлен конкурс изобретателей, в котором приняло участие и ОКБ Туполева. Благодаря конкурсу количество рационализаторских предложений и заявок на изобретения значительно возросло. Так, если в 1960 году в БРИЗ ОКБ Туполева поступило 5731 предложение от 2432 человек, то в 1961 году было представлено уже 6404 предложения от 2649 изобретателей и рационализаторов. Участие принимали все категории сотрудников ОКБ, включая рабочих, инженеров, летчиков-испытателей и управленцев. Было организовано девять молодежных бригад, подготовивших 111 предложений. Из всех поданных предложений, включая молодежные, было внедрено 5336, и 23 из них запатентованы. Одно из запатентованных предложений — №734904/27 «Аэросани амфибия» — было разработано Г.В. Махоткиным и 26 соавторами. Все предложения были подготовлены в свободное от работы время при формальной поддержке БРИЗ завода и ВОИР. Главным стимулом для изобретателей служило внедрение их идей в производство, что обеспечивало материальное вознаграждение и перспективы карьерного роста.

Успешное участие в конкурсе ГКАТ и получение патента открывали двери для финансирования создания прототипа амфибийного транспортного средства за счет средств БРИЗ. Так как амфибия разрабатывалась как инновационное изобретение, а не как стандартный промышленный образец, она изначально не имела официального наименования. В технической документации использовались рабочие индексы, такие как «1-А» и «А» — например, номер чертежа общего вида был «1-А-0000-1». В результате, в производственных планах ОКБ на 1961 и 1962 годы упоминания об амфибии не находилось.

Экспериментальный аппарат был выполнен в виде узкокорпусной лодки-глиссера с центрально расположенной четырехместной кабиной, плавно переходящей в моторный отсек. В левой передней части кабины находилось место водителя, а остальные места были оборудованы авиационными креслами для пассажиров, которые можно было демонтировать для транспортировки грузов. Двигатель М-11ФР с толкающим воздушным винтом был установлен на пилоне, защищенном с боков вертикальным оперением и нижней частью корпуса. Управление амфибией осуществлялось с помощью двух рулей: верхние части рулей находились в потоке воздуха от винта, а нижние служили полозьями, скользя по снегу или воде. Тормозная система амфибии активировалась разведением рулей в стороны, что достигалось путем притягивания рулевого колеса к себе.

Конструкция амфибии была комбинированной: корпус лодки и вертикальное оперение изготовлены из сосны и фанеры, в то время как кабина и моторный пилон выполнены из дюраля и стальных труб. Киль лодки состоял из сосновой балки размером 50×65 мм, двух бортовых стрингеров 20×35 мм и десяти донных стрингеров 20×20 мм. Обшивка днища была фанерной с двумя слоями стеклоткани и 4-мм слоем полиэтилена, а шпангоуты — сосновые, покрытые 2-мм фанерой. Кабина оснащалась системами обогрева и освещения. Для амфибии «А» предусматривалось использование специально разработанных двухлопастных щелевых и четырехлопастных воздушных винтов традиционной конструкции.

Испытательные заезды нового транспортного средства с различными вариантами винтов проводились на территории Истринского водохранилища. Открытый характер испытаний позволил пригласить на них известного журналиста из «Комсомольской правды», Ю. Бережного. 3 апреля амфибия «А» успешно справилась с преодолением полыньи, а к 11 апреля 1961 года был завершен первый этап тестирования. На следующий день после завершения этапа Ю. Бережной поделился впечатлениями:

«Как только лед трескается, глиссер-аэросани плавно врезается в полынью, создавая веер брызг, быстро пересекает ее и вновь выходит на ледяную корку… Мы делаем широкие повороты на высокой скорости, то в одну сторону, то в другую, затем рисуем круг и снова устремляемся вперед. Скорость достигает 100 км/ч… Машина уже показывает отличные результаты, но для окончательных выводов еще рано. Впереди множество работы, доработок и тестов… Молодые инженеры, разработавшие глиссер-аэросани в свободное от работы время, планируют значительно улучшить его характеристики — повысить скорость и надежность».

Публикация в газете стала значимым событием для конструкторского бюро А.Н. Туполева и инженера Г.В. Махоткина, однако перед машиной стояла задача доработки и исправления выявленных недочетов. Работы продолжались до весны 1962 года, и к лету амфибия была признана готовой к передаче на тестирование в Министерство связи РСФСР.

В интервью, опубликованном 4 июля, исполняющий обязанности начальника отдела транспорта и перевозок почты Министерства связи РСФСР Т.А. Изотова выразила надежду:

«Я только что беседовала с представителями Колпашевской базы связи, которая находится на реке Обь, в 330 км к северу от Томска. Зимой мы доставляем почту в несколько сельсоветов на аэросанях «Север-2», а летом используем катера для перевозки по Оби. В ближайшие две недели на одной из почтовых линий начнется тестовая эксплуатация амфибий-аэросаней. Машина скоро будет доставлена в Колпашево. Мы очень надеемся, что она хорошо зарекомендует себя. Амфибия станет большой помощью для связистов в их сложной работе».

26 декабря 1963 года, корреспондент газеты «Правда» К. Распевин описал проведение испытаний следующим образом:

«Замерзшая в ледяные оковы, величественная река превращается зимой в тайге в жизненно важную артерию. Ярко-оранжевый аппарат, поднимая снежный вихрь, несется по льду Оби… Испытания новых аэросаней проходили в самых разнообразных условиях и во все сезоны года. Аэросани с легкостью маневрировали среди кустарника, словно зайцы, и благодаря своим компактным размерам могли передвигаться между деревьями в разреженном лесу. В ходе тестирования прототипа не было зафиксировано ни одного случая повреждения днища или рулевого управления при движении по кустарнику и торфяным буграм. Если же аэросани случайно встречали на своем пути полынью, скрытую под снегом, они без труда преодолевали водное препятствие. Скорость аэросаней на полиэтиленовом покрытии достигала 120-130 км/ч на снегу и 50-60 км/ч на воде. Дальность действия новой машины составляла 500 километров.»

Отправка амфибии на испытания не осталась без внимания разработчиков аэросаней «Север-2», которые эксплуатировались в Колпашеве. По результатам командировки для оказания технической помощи в подготовке к эксплуатации Се-2 в зимний период 1963-1964 годов, инженер конструкторского бюро П.М. Варламов 16 января 1964 года направил главному конструктору служебную записку, в которой отметил следующие серьезные недостатки амфибийных аэросаней:

— Отсутствие амортизации: при движении аэросаней по утрамбованному снегу и автомобильным дорогам (особенно по речным трассам с торосами) возникала сильная тряска, приводящая к трещинам в корпусе, разрушению шпангоутов и утомлению водителя.
— Плохая управляемость: на льду, утрамбованных дорогах и рельефе с подъемами и спусками аэросани теряли управление, двигаясь по направлению рельефа местности.
— Неэффективное тормозное устройство: торможение с помощью рулей было недостаточным, что приводило к столкновениям с препятствиями.
— Несъемное днище: покрытое полиэтиленом, прикрепленным к днищу, требующее значительных временных затрат на замену.
— Отсутствие обогрева: стекла кабины и сама кабина не обогревались, что ухудшало видимость и создавало холод внутри.
— Отсутствие ножного управления «газом»: управление дроссельной заслонкой карбюратора осуществлялось вручную, усложняя управление.
— Отсутствие перегородки между кабиной водителя и грузовым отсеком: при движении по неровным участкам груз мог сползать на водителя.

В ОКБ А.Н. Туполева также вели учет дефектов для усовершенствования конструкции, но такие документы не предназначались для публичного ознакомления и тем более для центральной прессы. По результатам испытаний Совнархоз РСФСР принял решение о производстве опытной партии амфибий для эксплуатационных испытаний.

Производство амфибий ОКБ А.Н. Туполева облегчалось отсутствием необходимости в межведомственных кооперированных поставках специально разработанных агрегатов и оборудования. Все компоненты были широко доступны и освоены в производстве. В качестве силовой установки использовались авиационные моторы М-11ФР, снятые с производства, но доступные в достаточном количестве. Специализированные изделия должны были выпускаться серийным заводом.

Основными проблемами в производстве и эксплуатации оставались отсутствие амортизации и эффективной тормозной системы. Приемлемые конструкции амортизирующих устройств и реверсивных воздушных винтов стали доступны только в наше время, а их разработка и производство в те годы были невозможны без участия специализированных предприятий и финансирования. В таких условиях отказ от идеала в пользу реально достижимого был оправдан.

Несмотря на решение СНХ РСФСР о выпуске партии машин, оставались вопросы с серийным заводом, так как амфибия не была включена в государственный план и план работ ОКБ как промышленный образец. Таким образом, внедрение амфибии в производство началось как изобретение. В качестве серийного завода был выбран Тушинский машиностроительный завод (ТМЗ).

В плане ТМЗ на 1964 год по товарной продукции были два оборонных изделия (включая ракету комплекса С-25), опытное производство, изделие ГП-100 (лодка «Казанка»), а также другая продукция. Поскольку эта номенклатура не обеспечивала полный объем товарного и валового выпуска, в план завода были включены аэросани-амфибия «АС», три новых объекта оборонной тематики и опытные работы по ЗУР комплекса С-125.

На Тушинском машиностроительном заводе был разработан и утвержден комплект технической документации для массового производства аэросаней «АС». На основе этой документации было выпущено 23 аппарата, которые предназначались для испытаний на заводе и демонстрации потенциальным покупателям. В годовом отчете завода отмечалось, что планировалось начать серийное производство аэросаней-амфибий с третьего квартала, несмотря на то, что ни один из образцов не прошел полного цикла испытаний. Тем не менее, это заявление было не совсем точным, так как прототипы амфибийных аэросаней проходили многолетние испытания. В ходе подготовки к серийному производству конструкция аппаратов была значительно модифицирована: в отличие от прототипов с комбинированной конструкцией, серийные модели были выполнены из цельного металла.

В рамках подготовки к серийному производству амфибийных аэросаней модели «АС», на Тушинском машиностроительном заводе было создано 1930 единиц специализированного оборудования, включая 136 станочных приспособлений, 464 единицы режущего и измерительного инструмента, 274 штампа и пресс-формы, а также 72 комплекта стапельно-сборочного оборудования.

В ходе тестирования и эксплуатации первой партии амфибий были выявлены определенные недостатки. В результате, в первом, втором и частично третьем кварталах 1965 года основное внимание завода было сосредоточено на устранении этих недостатков. Для производства улучшенной версии аэросани было необходимо разработать и изготовить 1081 новую единицу производственного оборудования. Благодаря усилиям коллектива, амфибийные аэросани достигли высокого уровня эксплуатационной надежности.

После успешной демонстрации амфибий на ВДНХ, завод-изготовитель был отмечен дипломом второй степени, а создатели аэросаней были награждены одной золотой и тремя серебряными медалями. В дополнение к этому, в годовом отчете Тушинского завода было указано, что награжденное на ВДНХ изобретение было впервые реализовано на их производстве. Изначально планируемая себестоимость аэросани «АС» составляла 27790 рублей, но благодаря значительным усилиям конструкторов, рабочих и рационализаторов, она была снижена до 27457 рублей. Это делало аэросани «АС» более конкурентоспособными по сравнению с продукцией других конструкторских бюро.

Кроме того, в 1965 году Тушинский завод уделял особое внимание разработке нового сверхзвукового бомбардировщика «100» (Т-4) от ОКБ П.О. Сухого. Переориентация производственных мощностей завода на выпуск компонентов для этого самолета привела к прекращению производства аэросаней «АС» и ГП-100 в 1966 году. В качестве новой производственной площадки был выбран Смоленский авиазавод, который в 1967 году выпустил две серии амфибий и начал подготовку к выпуску партии машин для экспорта. В Смоленске амфибии прошли первую значительную модернизацию, включая изменения, связанные с местными производственными условиями.

В процессе использования амфибийных аэросаней «АС» выявилось, что двигатель М-11ФР не обладает достаточной мощностью для самостоятельного начала движения по нетронутому снегу, из-за чего требовалась внешняя поддержка для раскачивания и толкания машины. Также, из-за спешки при списании двигателей М-11, их запасы оказались ограниченными. По аналогии с легкомоторной авиацией, на амфибиях двигатель М-11 был заменен на более мощный АИ-14.

Амфибии экспортного назначения были представлены в Северной и Южной Америке, странах Восточного блока и Западной Европе. В 1968 году амфибия производства Смоленского завода даже достигла Ирака, где продемонстрировала превосходные ходовые характеристики на реке Тигр, что было отмечено в статье газеты «Правда» от 15 ноября. Несмотря на это, зарубежные партнеры отдали предпочтение другим изделиям советской авиационной промышленности и не стали закупать амфибии конструкторского бюро А.Н. Туполева для использования на Ближнем Востоке по причинам, не связанным с техническими характеристиками машин.

Производственный процесс амфибийных аэросаней был перенесен на завод в Дубовом, где сборка продолжалась до 1989 года, уже с использованием двигателя М-14. За исключением первой серии, выпущенной Тушинским машиностроительным заводом с трехзначным порядковым номером, все последующие амфибии получили четырехзначные идентификационные номера. В этих номерах первые две цифры указывали на номер серии, а последние две — на порядковый номер машины внутри серии. Для облегчения идентификации, амфибии с различными двигателями получили свои обозначения: модели с М-11 назывались «А» или «А-1», с АИ-14 — «А-2», а с М-14 — «А-3». Несмотря на это, конструкция амфибий постоянно улучшалась, и отдельные партии отличались друг от друга по дизайну корпуса и комплектации приборного оборудования.

До 1980-х годов, до момента появления эффективных аппаратов на воздушной подушке, амфибии А-3 от ОКБ А.Н. Туполева фактически были единственным средством транспорта, подходящим для использования в течение всего года, особенно в периоды межсезонья. Несмотря на их недостатки в управляемости и надежности, эксплуатанты ценили их за всепогодность, что вызвало интерес к этим машинам не только у гражданских, но и у военных структур. Особенно активно амфибии А-3 использовались КГБ для нужд Пограничных войск, а также Министерством обороны. Была разработана специальная модификация для поисково-спасательных операций службы поддержки космонавтов.

К началу 1990-х годов регулярное использование амфибий А-3 было прекращено. В настоящее время эти машины можно встретить в музеях или у частных коллекционеров, хотя некоторые из них до сих пор находятся в рабочем состоянии.

Продолжение читайте в статье История зарождения аэролодок. Оттепель Часть 2

Современная популярная аэролодка