Изыскания по этим темам в конечном итоге вылились в новый проект с шифром «88». К этому времени под руководством А. Микулина был создан ТРД типа АМ- 3 с тягой 8750 кгс. Однако облик самолета сложился не сразу: сложную задачу определения размеров самолета, его аэродинамической и конструктивной компоновки удалось решить путем проведения большого числа параметрических исследований, модельных экспериментов и натурных испытаний, выполненных совместно с ЦАГИ.
В 1950 г. руководством ОКБ перед бригадой проектов была поставлена задача выбрать такие значения площади крыла, массы самолета и тяги двигателей, при которых самолет имел бы следующие летные и тактические данные:
1. Бомбовая нагрузка:
нормальная – 6000 кг
максимальная – 12 000 кг
2. Вооружение – по проекту самолета «86»
3. Экипаж – шесть человек
4. Максимальная скорость на уровне земли – 950 км/ч
5. Практический потолок – 12 000-13 000 м
6. Дальность полета с нормальной бомбовой на грузкой – 7500 км
7. Разбег без ускорителей – 1800 м
8. Разбег с ускорителем – 1000 м
9. Пробег – 900 м
10. Время набора 10 000 м – 23 мин
Работы по проекту получили по ОКБ шифр «494» (четвертый проект 1949 г.). Именно с этого проекта начинается та прямая, которая и привела к созданию опытного самолета «88», а затем серийного Ту-16.
В основном заявленным данным, кроме дальности полета и бомбовой нагрузки, удовлетворил самолет «86», поэтому первоначально поиски по проекту «494» опирались на материалы, полученные при проектировании «86»-й машины, при сохранении общих компоновочных решений этого самолета.
Рассматривались следующие варианты силовой установки:
– два двигателя АМРД-03 со статической тягой по 8200 кгс;
– четыре двигателя ТР-ЗА – 5000 кгс;
– четыре двухконтурных двигателя ТР-5 – 5000 кгс.
Все варианты проекта «494» были геометрически подобны исходному самолету «86». Крыло имело угол стреловидности 36°. В проекте предусматривалось несколько вариантов размещения силовой установки и основного шасси. Для двигателей АМРД-03 предлагалось установить в одной гондоле с шасси или подвесить на подкрыльевых пилонах, а шасси расположить в отдельных гондолах (в дальнейшем такая компоновка была применена на целой серии туполевских самолетов).
Анализ различных вариантов самолета по проекту «494» показал, что вариант с двумя АМРД-03 имеет лучшие перспективы, чем остальные, за счет меньшего сопротивления и массы силовой установки.
Заданные летно-тактические характеристики могли быть достигнуты при следующих минимальных параметрах самолета:
– взлетная масса 70-80 т;
– площадь крыла 150-170 м2 ;
– суммарная тяга двигателей 14 000-16 000 кгс.
В июне 1950 г. выходит первое постановление Совета Министров СССР, обязующее ОКБ А.Н. Туполева спроектировать и построить опытный дальний бомбардировщик – самолет «88» с двумя двигателями АЛ-5 (Тр-5). В постановлении оговаривалась также возможность установки более мощных АМ-03. Однако в тот момент руководство страны смотрело на АМ-03 как на рискованную затею, а даль-
ний бомбардировщик нужен был срочно, поэтому первоначально ставку делали на AJI-5 как имеющий большую степень готовности, тем более такие же двигатели предназначались и для конкурента туполевской машины – самолета Ил-46. Но к августу 1951 г. двигатели АМ-03 уже стали реальностью, поэтому все усилия ОКБ были переориентированы на двухдвигательный вариант с микулинским АМ-03, развивавшим тягу 8000 кгс (впрочем, как резервный вариант, на случай неудачи с двигателем АМ-3, некоторое время прорабатывался и проект «90-88» под четыре ТРД ТР-ЗФ с тягой около 5000 кгс – два двигателя в корне крыла и два – под крылом).
В 1950-51 гг. проводится полная перекомпоновка самолета, в этой работе активное участие принимали сам А.Н. Туполев и его сын Л.A. Туполев, работавший в то время в бригаде проектов.
После «эволюционного» этапа работ по проекту «494», в ходе которого развивались идеи самолета «86», был сделан резкий качественный скачок в аэродинамическом совершенстве будущего самолета за счет особой компоновки центральной части планера, которая тактически соответствовала конструктивному решению, вытекающему из «правила площадей», активное внедрение которого в зарубежную авиационную практику началось лишь через несколько лет. Такая компоновка позволяла решить проблему интерференции в стыке крыла с фюзеляжем. Кроме того, «пограничное» расположение двигатей между крылом и фюзеляжем позволило создать так называемый «активный зализ»: реактивная струя двигателей подсасывала воздух, обтекающий и крыло, и фюзеляж, и тем самым улучшалось обтекание в этой напряженной аэродинамической зоне самолета.
Для самолета «88» было выбрано крыло переменной стреловидности: по средней части крыла – 37° и по объемной части крыла 35°, что способствовало лучшей работе элеронов и закрылков.
Крыло было спроектировано по двухлонжеронной схеме, причем стенки лонжеронов, верхняя и нижняя панели крыла между лонжеронами, образовывали мощный основной силовой элемент крыла – кессон. Такая схема была развитием схемы крыла самолета Ту-2, но кессон в этом случае был большим по своим относительным размерам, что сделало ненужным третий лонжерон. Мощный жесткий лонжерон принципиально отличал конструктивную схему крыла «88» от гибкого крыла американского бомбардировщика В-47.
Окончательно все компоновочные решения по новому самолету отрабатывались в бригаде общих видов, которой руководил С.М. Егер. К конструктивным и компоновочным особенностям проектируемого самолета, полученным в ходе работ и определившим лицо туполевских машин на следующие 5-10 лет, следует отнести:
– создание большого грузового (бомбового) отсека в фюзеляже за задним лонжероном центроплана, благодаря чему сбрасываемые грузы располагались близко к центру масс самолета, а сам грузоотсек не нарушал силовой схемы крыла;
– размещение экипажа в двух герметических кабинах с обеспечением катапультирования всех членов экипажа. В задней (кормовой) герметической кабине, в отличие от всех других самолетов, размещались два стрелка, что обеспечивало их лучшее взаимодействие при обороне;
– создание комплекса мощного оборонительного стрелково- пушечного вооружения, состоящего из трех подвижных пушечных установок, четырех оптических прицельных постов с дистанционным управлением и автоматического радиолокационного прицела;
– оригинальную схему шасси с двумя четырехколесными тележками, поворачивающимися при уборке на 180°. Такая схема обеспечивала высокую проходимость самолета как по бетонным, так и по грунтовым и снежным аэродромам. В переднем шасси впервые в СССР было применено спаривание колес на одну ось;
– применение тормозного парашюта в качестве аварийного средства при посадке самолета.
Работы по проектированию и постройке самолета «88» осуществлялись в весьма сжатые сроки, «на все про все» отводилось 1-1,5 года. Макет бомбардировщика начали строить еще летом 1950 г., он был представлен заказчику в апреле 1951 г., одновременно с эскизным проектом. Тогда же, в апреле, началось производство самолета. Одновременно в сборке были два планера: один для летных испытаний, другой – для статических.
В конце 1951 г. первый опытный экземпляр бомбардировщика «88», получивший название Ту-16, был передан на летную базу для испытания и доводки. 27 апреля 1952 г. экипаж летчика-испытателя Н. Рыбко поднял Ту-16 в воздух, а в декабре 1952 г. уже было принято решение о запуске самолета в серийное производство.
Полученная при испытаниях скорость превышала указанную в техническом задании. Однако машина не достигла нужной дальности: конструкция Ту-16 была явно перетяжелена. А.Н. Туполев и ведущий конструктор самолета Д.С. Марков организовали в ОКБ настоящую борьбу за снижение веса. Счет шел на килограммы и даже граммы. Были облегчены все несиловые элементы конструкции, кроме того, анализ особенностей тактического применения бомбардировщика, предназначенного в первую очередь для действий на больших высотах, позволил установить ограничения на максимальную скорость для малых и средних высот, что несколько снизило требования к прочности конструкции и также позволило уменьшить массу планера. В результате получилась в значительной степени новая конструкция, имеющая массу, на 5500 кг меньшую массы планера прототипа.