Проект ОКБ Туполева «160» в его первоначальном исполнении выполнялся по схеме «бесхвостка» с треугольным крылом неизменяемой стреловидности и был логическим развитием схемы Ту-144 в сторону значительного увеличения размеров и масс.
Все три проекта являлись кок бы естественным дополнением друг друга, и все три концепции имели право на существование, хотя каждая из них имела свои достоинства и недостатки.
Как отмечалось выше, одним из основных требований, предьявляемых в тот период к многорежимному тяжелому самолету, являлось обеспечение большой длительности полета по сложному профилю с преодолением зоны ПВО на большой высоте со сверхзвуковой скоростью или при полете у земли с большой дозвуковой скоростью. При этом основной полет к цели должен был происходить на оптимальных высотах с дозвуковой крейсерской скоростью. Дополнительным требованием являлись условия эксплуатации самолета с аэродромов I класса с ограниченными ВПП.
Совмещение указанных свойств в одном самолете являлось (до и является до сих пор) сложной технической задачей, так как для получения подобной многорежимности требуется и многорежимный самолет, конструктивные особенности которого позволяли бы ему сравнительно легко адаптировать его компоновку к тем или иным условиям полета.
Если характеристики однорежимного самолета оптимизированы для выполнения одной основной задачи, практически для одного основного полетного режима, то характеристики многорежимного самолета должны быть гибкими желательно по всему диапазону выполнения задания. Подобного можно достичь, обеспечив разумный компромисс между дозвуковыми и сверхзвуковыми характеристиками самолета и его силовой установки.
Одним их средств такого компромисса в компоновочных решениях самолетов в 60-70-х годах XX века стало использование крыла изменяемой стреловидности, нашедшего достаточно широкое применение в серийных самолетах фронтовой авиации – советских самолетах Су-17, Су-24, МиГ-23, американских F-111, F-14, европейском «Торнадо». Сюда можно также добавить работы по созданию двигателей изменяемого цикла.
По большому счету, подобный подход не нов. Кок только появились первые самолеты с изменяющимися по ходу полета элементами, то можно было говорить о многорежимности конструкции. Сюда можно отнести и ставшие традиционными средства механизации крыла (закрылки, щитки, предкрылки, интерцепторы), и убирающееся в полете шасси, и регулируемые входные устройства силовой установки, а также многое другое, чем обзавелись самолеты за прошедшие 100 лет.
Для оценки пределов целесообразной зоны существования тяжелых многорежимных самолетов зададимся режимами их использования.
Указанный самолет предназначен для полета с крейсерской дозвуковой скоростью (М-0,8) на наивыгоднейшей высоте с большой дозвуковой скоростью. Крейсерский полет он должен выполнять на скорости, соответствующей числу М-3,0 на большой высоте (проекты T-4M1-4MC, М-20 и первые проекты по теме Ту-160) или М-2,2 (проект М-18, В-1 А и Ту-160 в окончательной конфигурации).
Соответственно при анализе возможных аэродинамических компоновок рассмотрим возможность использования на многорежимном тяжелом самолете крыла изменяемой стреловидности и жесткого крыла большой стреловидности малого удлинения.
Как показали экспериментальные исследования моделей многорежимных самолетов с одинаковой площадью крыла в аэродинамических трубах ЦАГИ, на дозвуковых скоростях обтекания аэродинамическое качество самолетов с крылом изменяемой стреловидности примерно в полтора раза, а взлетные характеристики в два раза лучше, чем у самолета с жестким крылом малого удлинения.
В случае крейсерского полета со сверхзвуковой скоростью самолет с крылом изменяемой стреловидности в сложенном положении по аэродинамическому качеству идентичен самолету с жестким крылом малого удлинения.
Сразу следует оговорить, что серьезным естественным недостатком самолета с крылом изменяемой стреловидности является увеличение массы за счет внедрения в конструкцию шарнира и механизмов поворота крыла. Однако анализ полученных в ходе исследований зависимостей показал, что оптимальная нагрузка на крыло у самолета с изменяемой стреловидностью значительно выше, чем у самолета с жестким крылом. При этом потребная тяговооруженность первого для обеспечения заданной длины разбега меньше, чем у второго.
Уменьшение тяговооруженности приводит к снижению массы и уменьшению миделя силовой установки.
Большее значение удельной нагрузки на крыло (меньшая площадь крыла) и меньшая масса силовой установки самолета с крылом изменяемой стреловидности в значительной степени компенсирует увеличение массы конструкции самолета из-за наличия узла поворота крыла. Как следствие, при одинаковой взлетной массе и постоянной длине разбега, весовая отдача самолета по топливу для обеих компоновок имеет близкое значение. В то же время аэродинамическое качество на дозвуковой скорости полета для самолета с крылом изменяемой стреловидности значительно больше, чем у самолетов с жестким крылом.
Дальность полета на крейсерской дозвуковой скорости на средних высотах самолета с крылом изменяемой стреловидности примерно на 30-35%, а на малой высоте – на 10% больше, чем у самолета с жестким крылом малого удлинения. Дальности полета на сверхзвуковой скорости для самолетов обеих компоновок близки по своим значениям.
Серьезным вопросом при создании многорежимного стратегического самолета являлся выбор максимального значения крейсерской скорости сверхзвукового полета. Сравнительная оценка дальности полета самолета с крылом изменяемой стреловидности, рассчитанного на полет с крейсерской сверхзвуковой скоростью, соответствующей М=2,2 и М=3,0, показала, что уменьшение крейсерской скорости до М=2,2 позволяет обеспечить значительное увеличение дальности полета на этом режиме.
В то же время важным технологическим и экономическим выигрышем в случае выбора Мкр. макс.=2,2 становится возможность использования в конструкции самолета традиционных алюминиевых сплавов, а не титана и высокопрочных и высокотемпературных стальных сплавов, в случае выбора Мкр.макс.=3,0. Подобный подход был присущим для ОКБ А.Н.Туполева еще на этапе проектирования Ту-135. Этих же принципов это ОКБ придерживалось при выборе Мкр для СПС Ту-144 и в этих же пределах отстаивало перед заказчиком значения максимальной скорости в ходе проектирования Ту-160.
По этому же пути пошло ОКБ В.М.Мясищева переходя от проекта М- 20 к проекту М-18. Американцы в своих работах по В-1, в том числе и на этапах предпроектов, выше Мкр.макс.=2,5 вообще не поднимались, оставаясь в пределах использования в конструкции, в основном, алюминиевых сплавов.
Что касается некоторого снижения скорости реакции системы при снижении Мкр.макс., то оно было не столь критичным, чтобы из-за этого, хоть и важного, параметра значительно усложнять конструкцию самолета.
Расчетные исследования, проведенные в тот период в авиационных ОКБ и в ЦАГИ, в дальнейшем подтвержденные практикой отечественного и мирового самолетостроения, показали, что крыло изменяемой стреловидности является достаточно эффективным средством на путях создания многорежимного самолета. При обспечении высокой культуры проектирования, это крыло способно обеспечить хорошие взлетно- посадочные характеристики, высокие значения аэродинамического качества на основном дозвуковом и сверхзвуковом режимах полета, приемлемые характеристики при полете с высокой дозвуковой скоростью на малой высоте.
Для получения многорежимной машины ОКБ П.О.Сухого решило провести модернизацию конструкции исходного Т-4, решив проблему дальности, увеличив значительно запас топлива, а проблему многорежимности путем внедрения новых аэродиномических и компоновочных решений, оставив силовую установку, большую часть оборудования и вооружения без изменений.
В ходе предварительной отработки в ОКБ (руководитель проекта Н.С.Черников) пытались попытаться обойти достаточно «острый» вариант с изменяемой стреловидностью крыла – слишком дорого по массе обходился узел поворота крыла. Однако логика многорежимной машины на тот период неумолимо подводила создателей самолета к крылу изменяемой стреловидности. В плане этих работ после проведения в январе- феврале 1967 года макетной комиссии по базовому Т-4 ВВС выдало ОКБ П.О.Сухого требования к многорежимной машине на базе Т-4.
К проработке подобного самолета ОКБ приступило еще весной 1967 года в инициативном порядке,
