С ростом радиуса действия и бомбовой нагрузки бомбардировочной авиации начался ответный рост скорости истребителей. Задача истребителя - догнать бомбардировщик и сбить его или, в крайнем случае, помешать ему прицельно бомбить противника. Более того, бомбардировщику, груженному бомбами, тяжело в буквальном смысле слова сражаться с маневренным, юрким, скоростным истребителем.
Поэтому бомбардировщику, прежде чем принять бой с истребителями, прядется избавиться от бомб - сбросить их куда попало, а значит, не выполнить поставленной задачи. А скорость истребителей росла. Если в 1930 году истребитель И-5 с двигателем мощностью 480 лошадиных сил, вооруженный 2 пулеметами, имел скорость 266 километров в час, что было на 2 километра меньше, чем у гиганта-бомбовоза ТБ-3, то спустя всего три года следующая модель истребителя конструкции Поликарпова И-15 с мотором мощностью 715 лошадиных сил уже обладала максимальной скоростью 362 километра в час. И следовательно, такой истребитель мог смело вступать в бой с бомбардировщиком.
Поэтому, когда командование ВВС дало АГОСу задание на новый фронтовой бомбардировщик, то оно заказало очень большую скорость будущего самолета - 350 километров в час.
Однако бомбардировщиков, которые могли бы летать с такой скоростью, в мире еще не было. Ведь самолеты делались из гофрированного дюраля. Гофрированная поверхность крыла вдвое больше, чем у крыла с гладкой обшивкой. А сопротивление тем больше, чем больше поверхность трения о воздух. Следовательно, надо переходить к гладкой обшивке и гладкому крылу. Но как быть с жесткостью? Как добиться, чтобы форма сечения крыла в полете не менялась, иначе говоря, чтобы оно не деформировалось?
Задача эта более чем не простая. Достаточно вспомнить, что самолетостроители даже пытались обтягивать гофрированные крылья перкалем, чтобы придать им гладкость и сохранить прочность. Но такие попытки мало что дали. Нужно было принципиально новое решение конструкции самолета. Делать новый фронтовой бомбардировщик, который получил индекс АНТ-40, Туполев поручил коллективу бригады Архангельского под своим личным руководством.
Это было смелое, но оправданное решение. К этому времени за плечами Архангельского были такие машины, как "Крылья Советов" и "Правда", и еще участие в работе над ТБ-1 и ТБ-3.
Однако те самолеты, которые он ранее создавал как ведущий конструктор, делались на базе уже существующих бомбардировщиков, и ему не приходилось ломать голову над принципиальными проблемами аэродинамики.
В поисках скорости Туполев и Архангельский решились на то, на что не решался до них никто, - делать самолет с гладкой обшивкой. Вечером, после того как Туполев впервые заговорил с ним о новом самолете, приехав домой, Архангельский уселся в кабинете и начал думать над тем, каким должен стать будущий самолет.
Он положил на стол лист бумаги и принялся писать. Это были наброски для себя. Он как бы мысленным взором, анализируя, осматривал множество самолетов, подмечал их аэродинамическое несовершенство. Взять хотя бы шасси. Эти колеса, которые безобразно торчат под брюхом самолета, съедают не один десяток километров скорости. Их надо убирать. Следует тщательно закапотировать моторы - их лобовое сопротивление также значительно уменьшится.
Теперь об обшивке. Для того, чтобы ее трение о воздух было минимальным, надо перейти к потайной клепке, чтобы головки заклепок не торчали над обшивкой. Вроде все. А бомбы? Ведь в существующих бомбардировщиках их попросту подвешивают в специальных держателях. Значит, бомбы тоже увеличивают аэродинамическое сопротивление. Что ж, бомбы спрячем в специальный бомбовый отсек, который прикроют от встречного потока воздуха створки бомболюка. Значит, все это ему придется делать, причем делать впервые. Ну что ж, сделаем.
Очевидно, в самолете придется ставить большое количество новых подкрепляющих элементов, образующих каркас, - нервюр, шпангоутов, стрингеров. И наверняка придется переходить на новый, повышенной прочности, дюраль - супердюраль. Не обойтись и без разработки новых сортаментов листов, труб и профилей с малой толщиной стенки. Короче говоря, промышленности будет много работы. Но ничего, Туполев пробьет и эти заказы.
На следующий день началось формирование пятой бригады - той, которой было поручено делать самолет.
Конструкторские бригады в АГОСе формировались по принципу специализации. Но время шло, бригады набирались опыта, и в коллективах начинала бродить мысль, оформившаяся в виде своеобразного девиза: "Бригаде - машину". Туполев поддержал это начинание и предложил Архангельскому делать новую машину именно силами одной бригады.
Разумеется, это не исключало при необходимости помощи со стороны и других бригад и, в первую очередь, самого Андрея Николаевича. Но все-таки самолет будет создавать одна бригада.
Сначала в бригаде было 100 человек, спустя несколько месяцев - 120. Бригада получилась молодежной, средний возраст конструкторов - 25-27 лет. Архангельский в свой 41 год оказался самым старшим.
Сложность и необычность задачи никого не пугали, наоборот, привлекали, и в пятую бригаду рвались все энтузиасты авиации.
Этому способствовала и та исключительно товарищеская атмосфера, которая возникла в отношениях между людьми. Вспоминая о ней, Игорь Старков спустя сорок с лишним лет сказал:
"У нас не было начальника. У нас был просто старший товарищ. Архангельский был им в силу не своего служебного положения начальника бригады, а в силу своего опыта и авторитета, как ученик Жуковского".
Необычная конструкция крыла получилась очень удачной. Хотя повозиться с ним пришлось очень много. Ведь принцип толстого крыла, примененный Петляковым на ТБ-1 и ТБ-3, здесь уже не годился. Такое толстое крыло обладало слишком большим аэродинамическим сопротивлением и потому было неприемлемо. Пришлось делать тонкое крыло. А его костяк - лонжероны - из особо прочных хромансилевых труб.
Для скорости самолета всегда было решающим выбрать оптимальное сечение крыла - "дужку". Очень большое значение имеет форма профиля, его кривизна, и как этот профиль обтекает поток воздуха. И по сей день все эти вопросы в центре внимания, когда рождается новый самолет.
Задача пятой бригады была двоякой: с одной стороны, требовалось обеспечить хорошее аэродинамическое качество крыла при повышенных скоростях. С другой - выгодно расположить в крыле конструктивные элементы, чтобы поместить в нем топливные баки необходимого объема. Туполевскую идею о расположении в крыле запасов горючего также необходимо было реализовать.
Конструкторы работали не отрываясь по 10-12 часов, исследуя различные сечения крыла, строили эпюры, сравнивали варианты. Туполев лично рассматривал профили, вносил поправки. В считанные дни опытные столяры-краснодеревщики при непосредственном участии конструкторов изготавливали модели самолетов и тут же в аэродинамической трубе ЦАГИ продували их, выбирая лучший вариант.
Интересная и интенсивная работа быстро сплотила молодой коллектив, в котором царил дух творчества и непринужденности. Огромное напряжение подчас снималось удачной шуткой или громким восклицанием вроде "Нашел!" или "Вот так!", которое вырывалось у конструктора в тот момент, когда он наконец-то находил удачное решение. Чертежники, техники и инженеры очень быстро подружились между собой. И конечно же, не обходилось без веселого подтрунивания. Многие получали прозвища. Так, например, инженера Болотова, который умел глубоко сосредоточиваться, грызя при этом карандаш, а поэтому был внешне рассеян, прозвали профессором. 19-летний Гриша Зальцман, занимавшийся облагораживанием аэродинамических форм самолета, особенно сочетанием крыла с фюзеляжем - зализом, тут же был переименован в Зализмана. Ну, а Игоря Старкова из-за маленького роста попросту называли: детский сад.
Крыло было снабжено - впервые в нашей стране - элеронами с флетнерами и посадочными щитками. Элероны необходимы для управления креном самолета в полете относительно его продольной оси. Если самолет будет разворачиваться без крена, только под действием одного руля направления, то этот маневр окажется очень медленным. Таким образом, элероны улучшают маневренность машины.
Флетнер - это автоматическое устройство, которое устанавливается на органах управления самолетом, благодаря чему уменьшается физическое усилие, прикладываемое пилотом на ручку или штурвал машины. Архангельский поставил флетнеры на элеронах. Ведь чем больше скорость самолета, тем больше усилий требуется от пилота во время маневра.
В наше время на самолетах царство автоматики. А тогда все делалось вручную. И от пилота требовалась немалая физическая сила, чтобы управлять машиной. Причем чем выше скорость, тем больше физические нагрузки у летчика. Вот поэтому-то конструкторы, впервые применив в практике авиации флетнеры, решили облегчить работу пилота.
И наконец, о щитках. Это приспособление, которое увеличивает подъемную силу крыла при посадке и одновременно увеличивает сопротивление. В результате сокращается пробег машины по аэродрому при посадке.
Когда приступили к убирающемуся шасси, то вспомнили о АНТ-21 многоместном истребителе, на котором впервые сделали убирающееся шасси. Его делала десятая бригада, из которой в пятую перешла группа конструкторов под руководством 26-летнего выпускника МГУ Георгия Болотова. Эта группа занималась прочностью и оперением.
В АГОСе уже был кое-какой опыт по созданию убирающегося шасси. Правда, этот опыт требовал критического осмысления. Дело в том, что на многоместном истребителе АНТ-21 механизм уборки шасси приводился в действие сжатым воздухом. Причем пневматика действовала так резко, что боялись, как бы убирающиеся "ноги" не повредили самолет. Поэтому на бомбардировщике решили, опять-таки впервые, использовать гидравлическую систему уборки шасси. Колесо ложилось сзади мотора, идеально вписываясь в обводы мотогондолы.
И тем не менее рождение убирающегося шасси сопровождалось бешеными спорами на тему, что будет, если вдруг гидравлика откажет и при посадке шасси не выйдут? Надо сказать, что в практике пилотирования о посадке самолета на "брюхо" никто еще ничего не знал - ведь никто и не летал на таких машинах.
И вот в спорах родилась идея. Если вдруг гидравлика откажет, то выпускать шасси можно будет при помощи небольшой лебедочки, тем более что на АНТ-25 колеса частично убирались лебедкой. Эту-то идею и заимствовали. Тогда эта лебедочка прошла в истории авиации незамеченной. А зря - именно с нее начинается решение проблемы надежности в авиации путем дублирования систем.
В современном пассажирском реактивном авиалайнере предусмотрено трехкратное резервирование всех систем. Такое же многократное резервирование применяется и в космической технике. И это закономерно. Если откажет одна система, то сработает другая. Не сработает первая и вторая, бывает и такое, - спасет положение третья.
Автоматика - вещь капризная. Ее надо дублировать. И история дублирования в авиации родилась именно в пятой бригаде ЦАГИ в 1934 году.
Впоследствии, когда первая партия новых бомбардировщиков поступила в авиацию и летчики начали осваивать новые машины, от них пришла просьба - установить сигнализатор выпуска шасси. Ведь в ВВС тогда самолет с убирающимся шасси был новинкой, и летчики порой при взлете забывали убирать шасси, что было еще полбеды, а вот при посадке, случалось, не выпускали его, что, естественно, грозило аварией. До появления этих машин посадки самолета "на брюхо" быть не могло. Поэтому Архангельский распорядился быстренько разработать требуемый прибор. Когда шасси выпускалось и становилось в замок, на панели приборов перед пилотом вспыхивали две зеленые лампочки соответственно двум стойкам шасси. С той поры на всех советских самолетах с убирающимися шасси обязательно стали устанавливаться такие сигнализаторы, которые дошли и до наших дней.
В пятой бригаде было много интересного и веселого. Например, однажды помог найти ошибку жук. В большую разграфленную "простыню" с расчетами вкралась ошибка. Где она? Чтобы найти ее, требовалось пересчитывав всю "простыню". Удрученные ребята смотрели на большой лист, разложенный на столе. В это мгновение в распахнутое окно влетел майский жук и уселся прямо на лист, закрыв одну из цифр. Жука поймали и посадили в спичечную коробку. А кто-то возьми и проверь цифру, на которую сел жук. И - о чудо! Именно здесь была ошибка. Ее тут же исправили. И стали думать, что же делать с этим способным жуком. Держать в коробке нельзя - подохнет. И вообще, это явная неблагодарность за помощь. Поэтому жука выпустили на волю. А вместо него по расчетам и графикам пускали волчок - где он остановится, там ищи ошибку. Такие веселые шутки помогали снять усталость от напряженной работы.
Раньше Архангельский, как признанный спец в АГОСе по фюзеляжам, делал их коробчатого сечения - на ТБ-1 и ТБ-3. Но здесь он решил делать обтекаемый фюзеляж овального сечения типа полумонокок.
Но и тонкое крыло и овальное сечение привели к тому, что в самолете оказалось мало свободного места. Поэтому машина была "туго набита" всевозможным оборудованием и вооружением. Позже такое решение назвали принципом плотной компоновки.
И еще одно интересное отличие: машину проектировали с таким расчетом, чтобы ее отдельные части, а то и секции, можно было строить на разных заводах, а потом привозить в одно место и собирать. И наоборот, самолет можно было разобрать на крупные секции, заколотить их в ящики, отправить по железной дороге и на месте назначения за 2-3 дня собрать самолет. Это особенно пригодилось спустя несколько лет, когда бомбардировщик сражался в небе революционной Испании. Конструкторы работали с увлечением. Пожалуй, половина из них состояла из студентов-вечерников. И если им в конце дня не надо было бежать на занятия, то все задерживались до 8-9 часов вечера.
Частенько в чертежный зал заходил Туполев и усаживался за кульман. Перед ним расстилали ватманы с вариантами решений.
- Это не годится, - говорил Туполев тоненьким голосом, отбрасывая чертеж. - И это тоже. И это. А вот это - дело. Посмотри-ка, Александр Александрович.
- Похоже, дело, - кивал Архангельский. - Надо тут несколько вариантов продумать.
- Продумай.
В этих обсуждениях принимали участие все, кто в этот момент был рядом. Всем разрешалось высказывать свое мнение и спорить даже с самим грозным Туполевым, который к тому времени был награжден почти всеми существовавшими тогда орденами и избран членом-корреспондентом Академии наук. Бывало, 18-летний чертежник скажет вполголоса:
- А надо бы это сделать так.
Туполев тут же поворачивался к нему:
- Л ну, давай сюда, ближе.
Тот протискивался сквозь окружавших Туполева тесно стоявших людей, показывал на чертеж.
- А ну повтори! Архангельский, а ведь парень дело говорит. Так и надо попробовать.
Архангельский всячески поощрял инициативу своих "ребят". Особенно он ценил удачное решение. Он тут же отмечал отличившегося. Но этого мало. Он стал также отмечать и других инженеров, если они успешно использовали разработки своих товарищей. Вот так, эффективно внедряя у себя свой же собственный передовой опыт, он даже неожиданно для себя стал добиваться удивительных результатов.