Постройка второго опытного экземпляра с двигателями «Испано-Сюиза». Ноябрь 1934 г.
15 мая 1934 г началась постройка второго прототипа с двигателями Испано-Сюиза. При этом были частично учтены результаты испытаний первого прототипа. Крыло второго прототипа имело больший размах, его площадь была увеличена до 51,95 кв. м, были внесены исправления систему управления. Второй прототип АНТ-40ИС (Испано-Сюиза) имел следующие характеристики (Таблица 1, третья колонка).
30 декабря 1934 состоялся первый полет второго прототипа, который пилотировал летчик-испытатель Н.С.Журов. Во время заводских испытаний, которые закончились 21 января 1935 г, на этом самолете с нормальным полетным весом 5000 кг была достигнута скорость 430 км/час на высоте 4000 м. Полученные результаты заводских испытаний превзошли ожидания заказчика представители ВВС еще до их окончания настояли на срочной передаче самолета на госиспытания по полной программе. На первой стадии госиспытаний с полезной нагрузкой 1536,5 кг были получены максимальная скорость 346 км/час, время подъема на высоту 5000 м — 7,5 мин и потолок 9400 м.
Первый этап испытаний начался 8 февраля, но был прерван 3 марта 1935 г из-за аварии самолета, когда при скоростных испытаниях на малой высоте на самолете возникла нарастающая вибрация крыла. Только благодаря действиям опытного летчика-испытателя К.П.Миндера, который мгновенно выключил двигатели и перевел самолет в режим подъема, было предотвращено полное разрушение самолета. После посадки была обнаружена вздутая из-за вибрации обшивка крыла. Причиной аварии оказался изгибно-крутильный флаттер крыла, с которым впервые столкнулись советские конструкторы. Он был вызван недостаточной весовой балансировкой элеронов. По рекомендации экспериментально-аэродинамического отдела ЦАГИ она была увеличена до 90–93 % и это решило проблему флаттера. Восстановительные работы на втором прототипе продолжались до апреля 1935 г.
С 9 апреля испытания самолета были возобновлены и продолжались до 16 июня 1935 г. При этом были поставлены задачи определить эффективность новых элеронов на вибрацию, испытать крыло на флаттер, испытать на продольную устойчивость новое оперение, определить эффективность водяных радиаторов с разными вариантами продува, определить посадочные характеристики при передних центровках.
Второй опытный экземпляр АНТ-40 с двигателями «Испано Сюиза» перед заводскими испытаниями, декабрь 1934 г.
Вторая стадия госиспытаний АНТ-40ИС проходила с 16 июня по 17 июля 1935 г. Самолет с взлетным весом 4850 кг показал максимальную скорость 404 км/ час на высоте 5000 м. С взлетным весом 5350 кг он поднимался на высоту 5000 м за 9,4 мин и имел потолок 9400 м (таблица 2, вторая колонка). Поле испытаний АНТ-40ИС вновь поступил в ЦАГИ для устранения отмеченных в дефектной ведомости недостатков: самолет имел недостаточную продольную устойчивость и очень большую чувствительность руля высоты, что усложняло пилотирование и прицельное из-за постоянного напряжения летчика во время полета. Кроме этого самолет имел плохую боковую устойчивость и стремление к возрастанию крена по мере увеличения скорости. При эксплуатации опытного экземпляра выявились и другие дефекты: недостаточная жесткость крепления верхней турели в кабине стрелка, затруднявшая ведение прицельного огня; вибрации подмоторной рамы, трудности технического обслуживания и многое другое. Несмотря на это Туполев пытался протолкнуть «сырой» самолет в серийное производство, но пока безуспешно. Кстати, большинство из перечисленных дефектов сохранились «родимыми пятнами» на серийных машинах.
АНТ-40 с двигателями «Испано-Сюиза» на втором этапе государственных испытаний, 16.06.-17.07.1935.
Третий прототип АНТ-40-2 (ИС-2) на заводских испытаниях, осень 1935 г.
Радикальное улучшение характеристик АНТ-40 произошло после изменения аэродинамического профиля. Раньше в крыле первого и второго прототипов был использован профиль АНТ-6. В июле и августе 1935 г советская делегация, в составе которой были А.Н. Туполев и А.А. Архангельский, посетила с визитом США. После возвращения среди прочих заграничных закупок числились аэродинамические профили NACA 230 серии (это были математические таблицы для построения профилей и их аэродинамических параметров). Анализ показал, что американский профиль обладает лучшими характеристиками, чем советский и профиль NACA решили поставить на крыло АНТ-40. При этом произошло чудесное превращение и «новый» профиль получил обозначение ЦАГИ-40. Обычная практика советских конструкторов, не брезгующих плагиатом во все времена, у нас это называлось обмен опытом. Применение американского профиля позволило при некотором снижении подъемной силы значительно уменьшить сопротивление крыла, при этом нагрузка на крыло оставалась сравнительно невысокой: 85-110 кг/ кв. см. Так как его применение вело к значительным изменениям в конструкции крыла, был построен следующий (третий) прототип АНТ-40-2 (АНТ-40ИС-2). Практически это была радикальная модернизация второго прототипа.
Двигатели М-100 и М-100А оснащались жалюзи, управляемые термостатом. На этом снимке двигатель выключен и жалюзи закрыты…
Серийный СБ-2 М-100А, 1936
…а здесь двигатель работает и жалюзи распахнуты. На самолете с этими двигателями стояли радиаторы сотового типа.
Для устранения выявленных дефектов в конструкцию третьего прототипа был внесен ряд значительных изменений: двигатели были смещены вперед на 100 мм, внесены изменения в конструкцию крыла. Кроме того, для улучшения продольной устойчивости и управляемости на 14,5 % были увеличены площади киля, введены передние аэродинамические и весовые балансиры руля высоты. Поперечная устойчивость была улучшена изменением конструкции крыла и повышением эффективности элеронов и руля направления путем увеличения их аэродинамической балансировки. В октябре 1935 г модернизированный самолет был передан на вторую стадию госиспытаний, которые успешно закончились в апреле 1936 г.
СБ-2М-100А модернизированный на государственных испытаниях в мае-июне 1937 г.
Летные качества АНТ-40-2, получившего войсковое обозначение СБ (скоростной бомбардировщик) были признаны выдающимися. По оценке летчиков он стал устойчивым и легко управляемым на всех полетных режимах. На максимальной скорости рули высоты и направления были высокоэффективны и требовали мягкого и плавного управления. Крен самолета легко устранялся триммером элерона, который снимал большие нагрузки на штурвал. С помощью триммеров самолет легко управлялся на всех скоростях и выполнял полет с брошенным управлением. Самолет допускал виражи с креном до 60–75 градусов (с бомбами — не более 45 градусов), боевой разворот, боковое скольжение и штопор, а так же горизонтальный полет и даже полет с подъемом высоты при одном выключенным двигателе. Он развивал скорость 418 км/час на высоте 5300 м и 356 км/час земли. В апреле 1936 г третий прототип был передан московскому авиазаводу № 22 в качестве эталона для серийного производства.