181 500 kg (prototyp wersji M-4) 184 000 kg (wersja M-4) 192 000 kg (wersje 3MS/3MD) 202 000 kg z dodatkowymi zbiornikami paliwa 105 000 kg (do lądowania)
Doświadczenia wojny koreańskiej pokazały, że w przyszłym ewentualnym konflikcie zbrojnym pomiędzy Związkiem Radzieckim a Stanami Zjednoczonym, bombowce strategiczne wykonujące atomowe bombardowania nad terytorium przeciwnika aby przetrwać będą zmuszone poradzić sobie z szybkimi, odrzutowymi myśliwcami obrony powietrznej. Aby tego dokonać postanowiono zbudować samolot, którego szybkość zapewniłaby mu przetrwanie nad atomowym polem walki. Prace nad nowym strategicznym bombowcem dalekiego zasięgu, którego planowana szybkość miała wynosić około 900 km/h, biuro konstrukcyjne Miasiszczewa OKB-23 rozpoczęło w marcu 1951. Decyzję o budowie nowej maszyny oznaczonej kryptonimem „M” lub też WM-25 podjął osobiście Józef Stalin. Początkowo biuro konstrukcyjne Miasiszczewa nie miało konkurencji, jednak 11 lipca 1951 roku zadanie zbudowania podobnego bombowca otrzymał Andriej Tupolew. Wynikiem zaangażowania Tupolewa w projekt była budowa bombowca Tu-95. Powszechnie znana była silna rywalizacja i niechęć pomiędzy obydwoma konstruktorami (na burcie pierwszego seryjnego egzemplarza Tu-95 widniał napis „Śmierć Miasiszczewowi”). Zaangażowanie samego Stalina w projekt samolotu dało Miasiszczewowi prawie nieograniczone możliwości. Rok po rozpoczęciu prac gotowy był projekt techniczny, w maju 1952 roku rysunki techniczne przekazano do zakładu produkcyjnego a w grudniu tego samego roku gotowy był pierwszy prototyp. Wybudowano trzy prototypy, jeden do prób statycznych na ziemi i dwa do prób w locie. Pierwszy egzemplarz oblatano 20 stycznia 1953 roku tuż po pierwszym locie podobnej konstrukcji w Stanach Zjednoczonych B-52, lot trwał siedem minut. Samolot po raz pierwszy publicznie zaprezentowano 1 maja 1954 roku podczas defilady pierwszomajowej w Moskwie. Początkowo osiągi M-4 wydawały się być zadowalające, jednak gdy okazało się, że samolot nie byłby w stanie wrócić z misji bombowej nad Stanami Zjednoczonymi postanowiono opracować nowsze wersje samolotu.
W kwietniu 1954 roku Ministerstwo Przemysłu Lotniczego pod przewodnictwem P.W. Dementiewa zleciło instytucjom naukowo-badawczym współpracę z konstruktorami lotniczymi w celu maksymalnego zwiększenia bobowców strategicznych z silnikami turboodrzutowymi. Dobrynin przedstawił przerobienie silnika WD-5 na ekonomiczną WD-7. Miasiszczew natomiast realizował obliczenia użycia czterech silników WD-7 zamiast AM-3 oraz wraz z Tupolewem zaproponowali użycie instalacji tankowania w powietrzu.
Wersja 3M Bison 3
Rada Ministrów ZSRR wydała postanowienie Nr 1428-642 6 lipca 1954 roku. W treści dokumentu wydano pozwolenie na znaczącą modernizację samolotu M-4. Początkowo otrzymała ona oznaczenie M-6, a do przygotowywanej produkcji przyznano ostatecznie oznaczenie 3M. Wybranymi silnikami były WD-7. Posiadały one zużycie paliwa na poziomie od 0,73 do 0,80 kg/daNh (wcześniejsze AM-3 posiadały do 1,03 daNh). W rezerwie w razie konieczności pozostały silniki WK-9 Klimowa lub AM-13 Mikulina ewentualnie TW-12. Wybrano silniki odrzutowe, licząc, że rozwój technologii pozwoli na ich bardziej ekonomiczną i niezawodną eksploatację. Wybranie przez Tupolewa starych sprawdzonych rozwiązań do swojego samolotu Tu-95 okazało się jednak w porównaniu zwycięskie gdyż brak dopracowania dla nowych silników opóźniał rozwój 3M. Wersja 3M na zewnątrz nie różniła się od poprzedniej M-4 pomimo przeprojektowania. Z przodu samolotu zamontowano niehermetyczny przedział dla stacji radiolokacyjnej. W ciśnieniowej kabinie natomiast zamieniono celownik radiolokacyjny z stanowiskiem nawigatora bombardiera. Załoga została zmniejszona do siedmiu osób. Inżynier pokładowały-strzelec miał od tej pory dodatkowo obsługiwać stację SPS-2, a radiooperatorem został górny strzelec. Skrzydła zostały zmienione w następujący sposób: przyznano więcej miejsca na grzebień aerodynamiczny zwiększając jego powierzchnię przez poszerzenie. Usterzenie poziome powiększono do rozpiętości 15,2 m i nie zastosowano wzniosu. Te zabiegi wzmocniły doskonałość aerodynamiczną z 17,45 do 18,7.
Masa samolotu została zmniejszona o 6500 kg. Normy zakładały, że samolot ma wytrzymać przeciążenie 2,5 g z pełnym uzbrojeniem i 3,0 g podczas turbulencji. Odciążenie samolotu udało się osiągnąć przez: wykazanie zawyżonych norm i stworzenie lżejszej konstrukcji, użycie lżejszych silników, zmianę gumy samouszczelniającej na zbiornikach paliwa na folię poliamidową, mniejsze koła tylnego podwozia. Unowocześniono wyposażenie montując: stacje zakłócania SPS-2, autopilota AP-15, dwa automatyczne radiokompasy APK-5, radiowysokościomierze RW-2 i RW-17, nawigację dalekiego zasięgu SPI-1, system „swój-obcy” SRZO-2 i SRO-2, aparatura lądowania bez widoczności SP-50, astrokompas DAK-DB.
Maksymalny udźwig wyniósł 24 000 kg. Wraz z wycofaniem bomb 6000 kg, podwieszano dwie bomby FAB-5000 lub jedną FAB-9000. Zyskano w ten sposób miejsce na dodatkowy zbiornik paliwa. Brano pod uwagę możliwość podwieszanych zbiorników paliwa. Maksymalna masa startowa przekroczyła by w tym momencie 200 ton, przy zachowaniu drogi rozbiegu dzięki silnikom i aerodynamice.
Prototypy
Jesienią 1954 udostępniono do oceny szkice projektu i makietę. Prototyp zbudowano w Zakładach Nr 24 w Filiach. W tym celu przebudowano M-4 o numerze 63020101 i nadano oznaczenie Izdielije 201. Przebudowę zakończono 30 października 1955 roku (lub w listopadzie) i oznaczono go burtową Niebieską 60. W celu zapewnienia bezpieczeństwa zastosowano tylko dwa silniki WD-7 z powodu obaw o ich niezawodność i dwa AM-3A. Oblot odbył się 27 marca 1956 roku pod dowództwem Marka Gałłaja. Po starcie doszło do wyłączenia się jednego z silników przez pompaż. Po osiągnięciu wysokości 500 metrów zawrócono. Samolot zetknął się z pasem zacznie dalej niż planowano, a skutkiem ostrego hamowania była awaria systemu hydraulicznego i użycie awaryjnych systemów, zatrzymując samolot na końcu pasa. Krótki lot wykazał tendencję do unoszenia dziobu pomimo kontrowania sterami. W lipcu 1956 roku zamontowano pierwszy raz wszystkie silniki WD-7. W październiku 1956 roku przebudowano trzeci prototyp o numerze 0203, tak aby mógł przenosić dodatkowe zbiorniki paliwa pod skrzydłami o pojemności po 6500 litrów. Prototyp numer 2 o numerze 0202 posłużył do prób statycznych. Po testach zmieniono kąt zaklinowania statecznika poziomego usuwając potrzebę kontrowania sterami.
Pierwszy egzemplarz zakończył próby w styczniu 1957 roku w zakładach montażowych i przekazano go do prób państwowych. Dołączono na dniach trzeci prototyp. Pierwszy samolot określił charakterystyki lotne, stabilność i sterowność, a na drugim oceniono wyposażenie i uzbrojenie. Do prób w razie potrzeby dołączono samoloty seryjne nr. 0204, 0206, 0701, 0705. Miały posłużyć do testów takich jak systemy tankowania czy foteli katapultowanych. Długie opóźnienie prób państwowych WD-7 spowodowały łopatki pierwszych stopni sprężarki. Problem rozwiązano w wersji WD-7B zmniejszając ciąg o 2000 kG i ilość paliwa. Zasięg samolotu wzrósł o 15% aniżeli planowane 25%. Pierwsze próby państwowe z 30 stycznia 1957 roku były nieudane z powodu pompażu silników WD-7. Druga próba z 16 stycznia 1958 roku zwiększyła niezawodność systemów sterowania, przeciwpożarowych i polepszenie warunków nawigatora. Naniesione poprawki ułatwiły pilotaż i niezawodność konstrukcji, którą postanowiono przyjąć na uzbrojenie wojska.
Produkcja seryjna
Produkcja seryjna samolotu odbywała się w Zakładzie Nr 23 w Filiach w latach 1956-1959. W sierpniu 1956 roku wyszło postanowienie Nr 908-425 o produkcji bombowców strategicznych, co dawała ulgę po wcześniejszym postanowieniu Nr 276-133 z 6 marca 1956 roku, który zakończył produkcję M-4 i rozpoczął An-8. Pierwsza seria liczyła siedem samolotów, a każda następna po pięć. Wyznaczono również dwumiesięczny termin propozycji podpięcia do samolotu rakiet X-20 oraz zwiększenia resursu silników WD-7 do 200 godzin, gdzie silniki sprawiały ciągle spore problemy. W 1957 roku w samolotach o numerach 0201, 0203, 0204 i 0210 wymieniono łącznie 27 silników z powodu uszkodzenia łopat lub pompażu. Ostateczne udane próby przypadły na 1962 rok wraz z wersją WD-7P, który nie został jednak zamontowany na wersji samolotu M3. Jak wzorzec dla produkcji przyjęto maszynę o numerze 0301. Samolot o numerze 0302 został zabezpieczony pokryciem, które odbijało efekty wybuchu jądrowe, a brzuch został pomalowany na biało.
Wraz z zakończeniem roku 1957 lotnictwo ZSRR posiadało 50 samolotów M-4 i 3M. Koszt produkcji jednego samolotu 3M w 1958 roku wynosił 12 140 000 rubli. Porównując do Tu-95 był o 2 910 000 rubli droższy (samochód Pobieda kosztował od 16 do 20000 rubli, a średnia pensja to od 600-800 rubli). Pierwsze maszyny 3M były z silnikami AM-3 (potem przemianowane na RD-3M). Silniki WD-7B i RD-3M posiadały jednakowy ciąg startowy jednak pierwszy z nich zużywał zacznie mniej paliwa. Z racji ich niewielkiej dostępności tylko połowa samolotów została w nie wyposażona. Otrzymała ona oznaczenie 3MN, w tym seryjne samoloty 3MN-1, a przerobione 3MN-2. Pozostałe samoloty z silnikami RD-3M-500A otrzymały oznaczenie 3MS. Wizualnie samoloty nie różniły się między sobą, a rozpoznanie możliwe było dopiero po ciągnącym się ogonie czarnego dymu za wersją 3MN. W styczniu 1961 roku podwyższono resurs silników WD-7B do 200 godzin. Maksymalna masa startowa to 203 tony z podwieszanymi zbiornikami paliwa po 13 000 litrów.
Eksploatacja samolotów nie odbywała się bez problemów. 22 listopada 1957 roku zginęła załoga samolotu nr 0303. Przyczyną było nieusunięcie blokad sterów, które zakładano naziemnie gdy samolot stał w celu ochrony przed wiatrem. 14 lutego 1958 roku w samolocie 0704 zapalił się płyn hamulcowy w wyniku przegrzania hamulców. Strażacy zdołali ugasić tylko przednią część samolotu. Mimo to skierowano samolot do remontu. 17 września 1958 roku doszło do zniszczenia samolotu 0901 w wyniku pożaru. Gdy samolot był zatankowany do prób długodystansowych doszło do urwania łopaty silnika. Przebiła się ona do zbiorników paliwa doprowadzając do pożaru, który strawił samolot w 15 minut. Efektem było obowiązkowe zmniejszenie zużycia powietrza o 13,6% co skutkowałem spadkiem ciągu z 11 000 do 9500 kG. To tymczasowe rozwiązanie w 1959 roku zrodziło silnik WD-7B.
Od marca 1958 roku poprawiono niezawodność sterowania i efektywność środków przeciwpożarowych. Zamontowano również system który wymuszał na układzie sterowania łączność podzespołów. Pozwalał na sterowanie ręczne i umożliwiał lot z kierowaniem do 500 km/h. Poprawiono niezawodność blokowania sterów i skrócono czas na przestawienie statecznika poziomego podczas lotu. Zwiększona została też widoczność z kabiny nawigatora.
W 1959 roku na samolocie o numerze 201M, ustalono osiem rekordów świata. Wśród nich było: wzniesienie się z ładunkiem 5000 kg i 10 000 kg na wysokość 15 317 metrów, wniesienie się z ładunkiem 55 220 kg na wysokość 13 121 metrów. Te osiągnięcia zainspirowały inżynierów do opracowania wersji transportowej 3M-T. 21 października 1959 roku załoga na samolocie M-4 nr 103M 0003 z silnikami WD-7 pobiła kolejne siedem rekordów świata w tym lot po kręgu o długości 1000 kilometrów z prędkością 1028,664 km/h. Samolot znacznie ulepszono pod względem lotno-technicznym porównując do pierwszych M-4 lecz kwestię zwiększenia zasięgu rozważano z zastosowaniem rakietowych wspomagaczy startowych lub wózka startowego.
13 marca 1959 Rada Ministrów postanowiła, że 34 samoloty dostaną wzmocnioną konstrukcję i pokrycie z odbiciem o współczynniku 0,84. W lecie 1958 roku w jednostkach liniowych było 21 sztuk M-4 i 36 sztuk M-3. Ogólnie na służbie było 51 bombowców kontynentalnych i 24 cysterny M-4 o promieniu działania 4300 do 4500 km. W 30 sierpnia 1958 roku Ministerstwo Przemysłu Lotniczego wydało postanowienie według którego w zakładzie numer 346 rozpoczęto badania nad grzbietową wieżyczką z działkiem Gsz-23 kalibru 23 mm. W kwietniu 1962 roku rozpoczęły się próby cysterny na bazie samolotu 3MR-2 zrobionego z egzemplarza 0501 z silnikami AM-3A. Samolot dostał nowy radar RSBN-2SW, automatyczny radiokompas ARK-42, radiostację RSIU-5W, dopplerski miernik prędkości i kąta znowu DISS-1. Cysterna miała tankować samoloty Tu-94KR. 18 lipca 1959 roku rozpoczęto próby w fabryce, a następnie państwowe dla nowszej wersji 3ME. Zamontowano radiostację Rubin-1, celownik radiolokacyjny Argon-2 i poprawiono system nawigacji i łączności. W 1964 roku zamontowano silniki WD-7P. Przerobiono na te wersję jeszcze dwa samoloty o numerach 0201 i 1101 z czego ten drugi spisano ze stanu po kolizji z M-50. Z wersji 3ME powstała wersja 3MD.
W wersji tej dla zmniejszenia masy samolotu usunięto 2 z 5 wieżyczek mieszczących działka do samoobrony. Ponieważ nowa wersja samolotu w dalszym ciągu nie była w stanie wykonać uderzenia na Waszyngton i bezpiecznie powrócić do bazy, samoloty tego typu zostały przejęte przez marynarkę wojenną i przystosowane do roli rozpoznawczego samolotu dalekiego zasięgu.
3MD Bison C
Po stronie państw zachodnich pojawiły się nowe myśliwce przechwytująceF-102 i F-104 oraz Electric Lighning, a także kompleksy rakiet przeciwlotniczych. W ten sposób zmalała szansa, że duża wysokość wystarczy aby uniknąć zestrzelenia. Dodatkowo rozwój technologiczny sugerował, że przeżywalność bombowców spadnie drastycznie. Po stworzeniu rakiet balistycznych o zasięgu kontynentalnym poparcie dla bombowców zmalało. Nie jest ustalone czy dowództwo radzieckie posiadało informacje, że atak jądrowy znacznie szybciej mógłby zostać jednak przeprowadzony samolotem niż wojskami rakietowymi. Rakieta potrzebowała na dotarcie około 40 minut lecz przygotowanie jej do startu trwało kilka dni. Samolot mógł prowadzić dyżur przygotowany do nalotu wraz z dyżurem powietrznym będąc poza możliwością wykrycia przez przeciwnika. Samoloty mogły też razić znacznie mniejsze cele niż duże miasta atakowane rakietami. Dodatkowo niski pułap lotu mógł ukryć samolot przed wykryciem radarowym. W tym przypadku samoloty M-3 były mniej wykrywalne niż Tu-95 i B-52 oraz stacje zakłócające SPS-2.
Perspektywa rozwoju samolotu pozwalała na zaadaptowanie go jako platforma dla skrzydlatej rakiety. Jako, że w latach 50 XX wieku ZSRR górował w konstrukcji takich rakiet priorytetem było ich przyjmowanie do uzbrojenia. Pierwsze próby samolotu jako nosiciela były w latach 50 XX wieku po oznaczeniu wersji jako MK. Testowaną konfiguracją było połączenie z rakietą X-20. Usytuowanie jej pod samolotem nie było zadaniem łatwym. Przesunięcie częściowo w komorę bombową było skomplikowane i wymagało np. przerobienia lotnisk i specjalnych dołów do załadunku. Montaż pod skrzydłami zmniejszał osiągi samolotu w tym najważniejszy zasięg. W 1957 roku zbudowano dwie makiety najważniejszych elementów do prób. W 1956 roku wydłużono golenie podwozia Tu-95K co pozwoliło częściowo schować bombę w komorze bombowej. W ten sposób dalsze prace nad MK zostały zawieszone.
W 1957 roku zakładano trzy wersje uzbrojenia samolotu: samolot-pocisk K-10S; K-14; K-22. Pierwszy pocisk używano głównie do zwalczania okrętów, drugi pocisk był jego modyfikacją do celów naziemnych, a trzeci różnił się, że był zasilany paliwem ciekłym i posiadał prędkość 3500 km/h czyli o 1500 km/h szybciej niż dwie pierwsze na silniki turboodrzutowe. Założono, że należało wybrać jedną z trzech opcji i postawiono na K-14. K-10S mogła okazać się w przyszłości przestarzała, a K-22 miała ryzyko nie wejścia do produkcji. Produkcja nosiciela o oznaczeniu 3ME rozpoczęto latem 1958 roku. Z unowocześnień zastosowano hydrauliczne tłumiki w kanale kursowym. Odciążyło to pilotów poprzez poprawienie precyzyjności lotów. Konieczna stała się przeróbka dzioba samolotu ze względu na antenę radarową Rubin-1, który stał się teraz o znacznie ostrzejszym kształcie. W sierpniu 1958 roku zakłady produkcji wizytował Chruszczow i Malinowski. Nie byli oni zadowoleni z wykonywania zleceń bieżących, a konstruktor Miasiszczew twierdził, że przyszłość będzie należeć do skrzydlatych pojazdów niż rakiet balistycznych, co stało w kontrze do opinii wizytatorów. Dodatkowo pracował On nad skrzydlatymi rakietami naziemnego startu oraz samolotem naddźwiękowym dla cywilów. Padły oskarżenia o zaniedbywanie prac nad samolotem M3 w wersji przenoszącej rakiety.
Na wersję 3EM przebudowano samolot M3 o numerze 1101, który porzucono w marcu 1959 roku po 13 lotach. Z racji problemów z tworzeniem rakiety K-14 i jej rozpowszechnieniem pozostawiono maszyny bez podstawowego uzbrojenia. Próby kontrolne zakończyły się w kwietniu 1960 roku. Uwagi dotyczyły głównie stacji radiolokacyjnej samolotu i jej działania. Partię zamówienia na sześćdziesiąt samolotów wstrzymano jednak po kolizji prototypu z innym samolotem – M-50. Uszkodzoną maszynę nie skierowano do remontu, a powodem dodatkowym było skierowanie do prób nowszej wersji 3MD. Posiadała ona dodatkowe miejsce do zawieszenia rakiet blisko kadłuba.
25 listopada 1959 roku oblatano dwa prototypy zbudowane z seryjnych 1301 i 1302. Pomimo ciągłego braku rakiet rozpoczęto testy państwowe. Ich zakończenie skutkowała decyzją o zamianie serii sześćdziesięciu bombowców z 3ME na 3MD. Produkcję rozpoczęto jesienią 1959 roku i w listopadzie oddano pierwszy samolot nr 1701. Okazało się w tym momencie, że rakiety K-14 nie będą produkowane w większej ilości więc samolot został na tym etapie pozbawiony głównego uzbrojenia, do którego był przystosowany. Do jesieni 1960 roku wyprodukowano dziewięć samolotów i zakończono produkcję. Rozesłane zostały ona do bazy Engels i Ukrainki. W 1961 roku stracono jeden samolot z załogą w wyniku pożaru silnika. Drugi samolot utracono w 1965 roku po zderzeniu z wzgórzem wulkanicznym na Syberii. Decyzje polityczne pod presją Tupolewa doprowadziły do upadku Zakładów Nr 23 w sierpniu 1960 roku i pozostaniu na miejscu tylko niewielkiego zespołu techników pozwalający na nadzór nad będącymi na służbie samolotami. Na bazie 3MD powstały samoloty cysterny o oznaczeniu 3M-T z nową stacją przetaczania paliwa. W założeniu miał on przekazywać 70% więcej paliwa niż M-4-II. Projekt zakończono na zbudowaniu makiety i opracowaniu całkowitym całej dokumentacji której nigdy nie użyto.
Jeden egzemplarz 3MD o numerze burtowym 30, w lipcu 1986 roku trafił do Monino do muzeum po wykonaniu 2384 lotów.
W tym czasie pozostające w służbie samoloty wersji M-4 zostały przebudowane na latające cysterny. Bazując na wersji samolotu cysterny opracowano wersję transportową oznaczoną VM-T, przystosowaną do transportu ładunków o dużych rozmiarach. Wersja ta wykonała swój pierwszy lot w 1981. Do służby weszły dwa samoloty tego typu, a ich wycofanie nastąpiło w 1989. Produkcję samolotów M-4 zakończono w 1963 po wyprodukowaniu 93 sztuk. Ostatni egzemplarz w wersji samolotu cysterny został wycofany ze służby w 1994.
Eksploatacja
Pierwsze bombowce 3M wysłano do bazy Engels w maju 1957 roku, a adaptacja załóg trwała szybko z powodu działania do tej pory na wersji M-4. Silniki WD-7B przysparzały problemów służbom technicznym, natomiast piloci cenili same samoloty za łatwy pilotaż. Dzięki sporej liczbie samolotów sformowany został 40. Gwardyjski Pułk Ciężkich Bombowców w Ukraince. Dołączył do niego 79. Pułk Ciężkich Bombowców. Samoloty M3 posiadały zdolność tankowania w locie, a pierwsze tankowanie odbyło 1 marca 1959 roku przez majora Nazimkowa. W drugiej połowie lat 50 XX wieku odnotowano podczas lotów stratosferycznych wpadania w pionowe prądy powietrzne. Katastrofy samolotów Tu-104 potwierdziły, że początkowe zignorowanie tego zagrożenia było niesłuszne, a testowe loty Tu-16 i Tu-104 wykazały, że zbyt mała jest stabilność podłużna i sterowność.
Na pułapie taktycznym dochodziło do zrywania się strumienia powietrzna na skrzydłach. Badania przy dużym kącie natarcia rozpoczęto z początkiem 1960 roku. W celu zabezpieczenia samolotu M-4 nr 0705 domontowano spadochrony, które miały przeciwdziałać korkociągom. Późniejsze badania rozszerzono o wersje 3M i 3MD. 20 sierpnia 1957 roku jeden z samolotów z silnikami WD-7 zatankowano maksymalną ilością paliwa w celu odbycia 20 godzinnego lotu. Zamontowano jedną bombę wewnątrz o masie 5000 kg co dało masę startową 202 tony. Pilot Gorianow wystartował z lotniska w Ramienskoje o 00:30 w asyście latającej cysterny M-4-II o masie 194 ton. Trasa miała wynieść od 15 do 16 000 kilometrów na trasie Moskwa–Wołogda–Irkuck–Nikołajewsk nad Amurem–Ziemia Północna–Narian-Mar-Moskwa–Mińsk–Kijów–Moskwa. Założono, że niedaleko Wołogdy zrzucone zostaną podwieszane zbiorniki paliwa, a w dalszej części dojdzie do zrzutu bomb na poligon. Po osiągnięciu wysokości 8700 m ustawiono autopilota na prędkość 800 km/h z wznoszeniem. Niestety nie udało się osiągnąć celu. Przed zrzutem zbiorników wleciano w burzę, która powodowała przechyły samolotu o 50-50° i spore wyładowania atmosferyczne na jego powierzchni. Front burzowy doprowadził do zgaśnięcia trzech z czterech silników, które udało się ponownie uruchomić po jego opuszczeniu. W celu uniknięcia braku mocy zrzucono natychmiast zbiorniki paliwa i bombę aby zmniejszyć masę maszyny. Wyładowania atmosferyczne doprowadziły do zakłóceń urządzeń pokładowych, a odczyt z barogramu wskazał utratę wysokości o 4800 metrów w 40 sekund. Załoga podjęła decyzję o przerwaniu zadania i wypalaniu paliwa w 8 godzin lecąc do Łuchowic. Pomimo tego niepowodzenia kolejna próba długodystansowa została przeprowadzona 20–21 maja 1958 roku na samolocie nr 0204. Trasa tym razem została wyznaczona według: Ramienskoje-Krasnojarsk-Irkuck-Nikołajewsk nad Amurem-Irkuck-Krasnojarsk-Ramineskoje z długością 14 660 km i czasem przelotu 18 godzin i 8 minut. Tankowanie w powietrzu pokazało konieczność zastosowania systemu zbliżenie-spotkanie i wymianę radiostacji z RSIU-4W na RSIU-5W.
W październiku 1960 roku para samolotów przystąpiła do tankowania. Doszło jednak do zerwania końcówki węża, a wyciekająca nafta zalała okna kabiny pilotów. Lecąca powyżej cysterna zwolniła natomiast 3M przyspieszył. Doprowadziło to do zbliżenia się samolotów na odległość około 10 metrów i przez interferencję cysterna osiadła na grzbiecie bombowca. Z uszkodzeń doszło do: zniszczenia steru kierunku, lewego steru wysokości, uszkodzenia klap obok pierwszego silnika oraz oderwało anteny zewnętrzne. Statecznik 3M wyrwał drzwi z komory bombowej cysterny. Po utracie 4000 metrów wysokości samolot cysterna wylądował na lotnisku w Szawlach. Bombowiec 3M wpadł w korkociąg spadając 5000 metrów, a stery zostały zablokowane przez uszkodzone odłamki i manewry wykonywano lotkami. Po kilku próbach w końcu udało się pochylić samolot o około 2°, które pozwalały na szeroki zakręt i lot w kierunku Stalingradu. Dzięki zdolności pilotów udało się wylądować używając ciągu silników, a wcześniej krążąc i wypalając paliwo w celu obniżenia masy samolotu.
W celu szkoleń załóg do ataków atomowych skierowane je na poligon atomowy na Nowej Ziemi. 2 października 1961 roku dokonano szkoleń na samolotach M3. Sześć samolotów podzielono na dwie grupy i przydzielono do 35. Pułku Bombowego. Zrzucono z Tu-16 bombę atomową o mocy 250 kt. W ten sposób można było odczuć skutki wybuchu. 27 lutego 1962 roku pierwszy raz zrzucono ładunek jądrowy z samolotu tej konstrukcji, posiadający moc 330 kt. Samolot był wybrany z 1096. Pułku Ciężkich Bombowców z załogą Bielenkowa. Wraz z kryzysem kubańskim przerzucono do Szawli samoloty z 201. Dywizji Ciężkich Bombowców. Był to jedyny przypadek najwyższej gotowości gdy: samoloty zatankowano do pełna, podwieszono bomby termojądrowe, komory bombowe zostały zaplombowane, a załogom oddano zalakowane pakiety map i kodów do zapalników bomb.
W 1962 roku na służbie było 78 bombowców 3M i 25 samolotów cystern M-4-II z łącznej liczby 116 wyprodukowanych. Mijało sześć lat od początku eksploatacji co w efekcie kończyło resurs 1000 godzin lotu. 15 kwietnia 1962 roku został wygłoszony meldunek w Komitecie Centralnym z którego wynikało, że aby utrzymać bezpieczeństwo samolotów, należy przy okazji prac remontowych należy dostosować je do współczesnych warunków pola walki. Latem rozpoczęto wzmacnianie skrzydeł. Testy lotów na małej wysokości w celu ochrony przez przeciwnikiem pozwoliły za dnia wykonywać lot na wysokości 50–200 metrów, a nocą od 200–300 metrów jednak znacznie spadał zasięg maszyn. Po pierwszej dekadzie służby 201. Dywizja Ciężkich Bombowców osiągnęła najwyższy poziom gotowości bojowej. Loty o niskim pułapie jak i oceaniczne stały się powszechne. Rozpoczęto więc obserwacje amerykańskich lotniskowców i grup uderzeniowych. Loty trwały średnio 16h, a załoga ppłk. A. Buławina dokonując dwóch tankowań w powietrzu pozostawała przez 21 godzin. W 1970 roku próbowano opracować rakiety skrzydlate KRS-5 i 5N które miały być montowane pod silnikami na zaczepach i oznaczeniem dla samolot jako 3M-5.
Prototyp 3MN-1 o numerze 0503 dostał nową radiostację Rubin-1KW, celownik optyczny OPB-112, automat nawigacyjno-bombardierski, radiowysokościomierze RW-5, radiowy system nawigacji RCDN-3S, aparatura 3AS, autopilot AP-15. Nie został on jednak dopuszczony do seryjnej produkcji. Po przebudowaniu samolotów na cysterny głównym zadaniem było tankowanie w powietrzu. W latach 70 przebazowano część samolotów do Engels uzupełniając stany pułków. Zrezygnowano również z samolotów Tu-16 do utrzymania nalotów załóg jako, że samolot znacznie różnił się techniką pilotażu. Z czasem zapotrzebowanie na cysterny rosło, a liczba samolotów korzystających z ich usług wzrosła do 500. Powołany został Pułk Samolotów-Cystern w miejsce 1230. Pułku Ciężkich Bombowców. Samoloty brały w akcji podejmowania lądowników kosmicznych z misji Zond.
W trakcie wojny w Wietnamie i obserwacji wykorzystania B-52 szukano zastosowania taktycznego dla bombowców. Załogi opracowały nową taktykę omijania najnowszych systemów przeciwlotniczych oraz unikania naddźwiękowych myśliwców. Szyk był ciasny i prowadzony trójkami przez co na radarach dawał efekt jednego samolotu zamiast trzech. W 1980 roku w skład Lotnictwa Dalekiego Zasięgu wchodziły cztery pułki uzbrojone w maszyny Miasisczewa: 40., 79., 1096., 1230. Pułk Ciężkich Bombowców. Dwa pierwsze były w 73. Dywizji Ciężkich Bombowców, a dwa następne w 201. Dywizji Ciężkich Bombowców, a obie te jednostki wchodziły w skład 37. Armii Lotniczej. W połowie lat 80 zaczęto redukować ilość uzbrojenia co nie ominęło samolotów bombowych. Stare bombowce M3 trafiły na złom, a dziewięć 3MD zabezpieczono na lotnisku w Engels. W 1985 roku wycofano ten typ bombowca z 73. Dywizji Ciężkich Bombowców. Decyzja o ich złomowaniu okazała się zbyt wczesna gdy wprowadzono samoloty Su-24M i MiG-31, które zwiększyły zapotrzebowanie na tankowanie w powietrzu. Pozostałe samoloty zaczęto intensywniej eksploatować. Ostatni lot samolotu odbył się 21 marca 1994 roku. Po początkowym przeniesieniu samolotów do rezerwy w 1997 roku trafiły na złom.
Tankowanie w powietrzu
Pierwsze M-4 z powodu zbyt małego zasięgu wymusiły opracowanie systemu tankowania w powietrzu w 1953 roku. Pierwsze przekazanie paliwa odbyło się 11 lipca 1955 roku. 8 lutego 1957 roku wykonano lot o dystansie 14 500 km z dwoma tankowaniami. 19 lipca 1955 roku pierwszy raz oblatano wersję samolotu z podwieszonymi zbiornikami. Przeleciano 12 050 km w 15 godzin i 15 minut. Przyjęte cysterny na wyposażenie dostały oznaczenie M-4-II lub M-4-2. W ciągu 18 minut przesyłano 30 700 kg nafty na dystansie 220 km. Z powodu porozumień i konieczności ograniczenia zbrojeń przebudowano część bombowców na cysterny z 3MS na 3MS-2 w zakładach w Riazaniu. Montowano w tym celu aparaty tankowania KAZ. Posiadały one dodatkowy zbiornik paliwa, wąż do tankowania, stożkowa końcówka długości 50 metrów i wyciągarka. Samoloty posiadały wzmocnione oświetlenie oraz systemy pożarowe.
Zachowano możliwość powrotu do zdolności bojowych poprzez wypięciu aparatury KAZ, a następnie z powodu dalszych umów konieczne stało się zamknięcie komór bombowych na stałe z pozostawieniem jedynie luku w celu wypuszczania węża. Przekazywano 40 ton paliwa z prędkością 2250 litrów na minutę. Tankowanie ustalono na wysokości od 4000 do 9000 metrów. Po podleceniu otwierano drzwi luku, wpuszczano wąż i ustawiano końcówkę pod odpowiednim kątem. Pilot podlatujący wystrzeliwał sondę do poboru paliwa. W momencie połączenia synchronizowano prędkość lotu. Po zakończeniu czynności tankowania samoloty się rozłączały. Cysterny na samolotach 3MS-2 i 3MN-2 były podstawowe dla tankowania w powietrzu. Używane były do 1994 roku, a od 1997 zostały zezłomowane.
Ocena
Samoloty służyły przez 40 lat w pierwszej linii. Trudny okazał się początek, w którym nie spełniono wymagań państwa jak i pojawiające się niebezpieczne zdarzenia lotnicze. Dzięki ciężkiej pracy inżynierów, techników, załóg udało się usprawnić maszyny do zadowalającego poziomu pomimo oceny mówiącej o awaryjności. Z 116 samolotów utracono 27 w wyniku katastrof. W 63% w katastrofach brały udział samoloty M-4, a wypadki miały miejsce przez błędy ludzkie. Braki dostaw rakiet dla samolotu rzutował negatywnie na jego postrzeganie. M-4 posiadał minimalną masę pustego samolotu na poziomie 40,6% co w porównaniu do konkurencyjnych konstrukcji wypada korzystnie. Samolot spełniał normy krajowe pod względem wytrzymałości. Zużycie paliwa zbliżone było do B-52. Rozwój bombowców zatrzymał się w 1960 roku, a brak rozwoju nowych silników odrzutowych zahamowało możliwość zwiększenia zasięgu do poziomu B-52 lub Tu-95.
Konstrukcja
Samolot jest czterosilnikowym, całkowicie metalowym średniopłatem ze skrzydłami o skosie 38°48' i klasycznym usterzeniu. Załogę stanowiło 8 ludzi w wersji M-4 i 7 w wersjach M3. Fotele katapultowały lotników do dołu. Silniki umieszczone są po dwa u nasady skrzydeł. Aby strugi wylotowe z silników nie uszkadzały usterzenia dysze wylotowe ustawione są pod kątem 4° na zewnątrz. Podwozie w układzie jednotorowym składające się z dwóch zespołów po cztery koła umieszczonych jeden za drugim, na końcówkach skrzydeł jednokołowe golenie zapobiegające tarciu płata o ziemie podczas startu i lądowania. Podczas startu pierwsza para kół unosi się do góry zwiększając kąt natarcia w konsekwencji skracając rozbieg samolotu. W konstrukcji płatowca wykorzystano duraluminium. Prototyp w celu zmniejszenia masy maszyny pokryty był stopami magnezu, który o mało co nie doprowadził do katastrofy, jako że miał bardzo niską odporność na wibrację.
Podstawowe dane taktyczno-techniczne samolotów Miasiszczew 3M
3MN
3MS
3MN-2
3MD
WM-T
Rozpiętość [m]
53,14
53,14
52,14
53,14
53,14
Długość [m]
48,66
48,76
48,76
49,81
58,7
Wysokość [m]
11,5
11,5
11,5
11,5
14
Powierzchnia skrzydła [m²]
351,78
351,78
351,78
370
351,78
Typ silnika
WD-7B
RD-3M-500A
WD-7B
RD-3M-500A
RD-3M-500A
Ciąg silników [kG]
4 x 9500
4 x 9500
4 x 9500
4 x 9500
4 x 9500
Masa [kg]
maksymalna startowa
normalna startowa
pustego samolotu
paliwa
193 000
140 000
75 740
-
190 000
-
75 210
-
189 590
135 000
73 430
108 000
190 000
-
76 800
-
210 000
-
74 500
-
Prędkość maksymalna [km/h]
nad ziemią
na wysokości
925
-
925
-
950-970
8000-9000
970
-
925
-
Prędkość lądowania [km/h]
190
210
190
-
210-220
Pułap praktyczny [m]
12 500
12 250
12 700
12 000
10 200
Zasięg [km]
techniczny
praktyczny
15 400
11 800
-
10 600
12 700
11 870
-
10 950
-
9400
Długość [m]
rozbiegu
dobiegu
-
-
2650
1500-1800
2300
1140
-
-
1200
1800-1950
Załoga
8
7
7
7
6
Uzbrojenie
6 x działko AM-23
18 ton rakiet lub bomb
6 x działko AM-23
18 ton rakiet lub bomb
6 x działko AM-23
6 x działko AM-23
18 ton bomb lub 4 x rakiety
na zewnętrznych podwieszeniach
Uzbrojenie
Bomby konwencjonalne lub termojądrowe. Bombowiec w wersji M-4 mógł przenosić maksymalnie 18 000 kg bomb, w wersji 3M 24 000 kg. W bombowcu zamontowane były trzy (cztery w M-4) ruchome wieżyczki strzeleckie, każda z dwoma działkami AM-23 kalibru 23 mm. Działka były zdalnie sterowane.
Warianty
WM-T Atlant
W trakcie eksploatacji zostały opracowane wersje samolotu:
M-4 Bison-A – pierwszy podstawowy wariant bombowca.
M-4A – wersja M-4 z systemem uzupełniania paliwa w locie.
2M (M-28) – planowany wariant wysokościowy samolotu. Silnik maszyny miały zostać umieszczone na podskrzydłowych wysięgnikach. Pierwotnie miały być to Dobrynin WD-5, kolejno WD-7 a w ostatecznym projekcie WD-7W z komorą dopalacza.
M-29 – wersja pasażerska, projektowana w 1956 roku dla 200–250 pasażerów rozmieszczonych na dwóch pokładach.
3M Bison-B – wersja o zwiększonym zasięgu. Do pracy nad tą wersją przystąpiono w 1954 roku, nowy samolot otrzymał nowe silniki WD-7, lżejsze i bardziej ekonomiczne niż dotychczasowe. powiększono zapas zabieranego paliwa wewnątrz samolotu oraz dodano możliwość zabierania dodatkowych dwóch zbiorników podwieszanych pod skrzydłem pomiędzy silnikami. Zmieniono profil płata oraz powiększono jego rozpiętość. Zmniejszono masę samolotu rezygnując z jednej z wieżyczek strzeleckich, zmniejszono załogę z 8 ludzi do siedmiu. Dziób bombowca otrzymał dielektryczną osłonę, za którą umieszczono radar RBP-4. 27 marca 1956 roku dokonano oblotu nowej wersji a 1 maja tego samego roku po raz pierwszy zaprezentowano ją publicznie.
3MS – wersja 3M z silnikami RD-3M-500A.
3MN – wersja 3M z silnikami WD-7B.
3MD Bison-C – wersja 3M z systemem uzupełniania paliwa w locie i silnikami WD-7B.
3MR – wersja rozpoznawcza 3M używana przez Radzieckie Lotnictwo Morskie.
3MJe – wersja z silnikami WD-7P.
M-4-2 – latający zbiornikowiec.
3MN-2 – latający zbiornikowiec.
3MS-2 – latający zbiornikowiec.
3MT (WM-T Atlant) – wersja przystosowana do przenoszenia na grzbiecie radzieckiego promu kosmicznego Buran. Wzmocniono kadłub i skrzydła, klasyczne usterzenie zamieniono na układ w kształcie litery H aby uniknąć wpływu wirów powietrznych generowanych przez transportowany na grzbiecie ładunek. Silniki WD-7M.
WM-T Atlant
Była to ostatnia wersja samolotu o oznaczeniu 3M-T z silnikami WD-7MD bez dopalaczy. Pod koniec 70 brano pod uwagę problemy w transporcie rakiety Energia i wahadłowca Buran. Po wykluczenie kolei i dróg wybrano samoloty do testów: An-22, Ił-76 i projektowany An-124. Wybór padł jednak na szybkie chociaż tymczasowe rozwiązanie w postaci 3MS-2. Argumentami był wysoki udźwig i aerodynamiczność. Wybrano trzy samoloty do przystosowania o numerach: 1402, 1502 i 1504. Zakres przeróbek samolotu okazał się tak duży, że powstał nowy samolot którego ukończenie opracowania przejął Fiedotow po śmierci Miasiszczewa. Ogon samolotu wydłużono o 7 metrów z wzmocnieniem. Ogon dostał dwa stateczniki pionowe o powierzchni 26% skrzydła. Takie rozwiązanie zabezpieczyło tylne usterzenie przed wibracjami które mogły doprowadzić do rozpadu samolotu. Komorę bombową zamknięto z pozostawieniem włazu dostępu. Podwozie zostawiono bez zmian z wzmocnieniem na końcu skrzydeł na wypadek silnego wiatru. Uzbrojenie zostało usunięte.
W 1980 roku przekazano samolot do prób naziemnych. W marcu 1981 roku 3M-T dokonywał prób kołowania, a pierwszy lot odbył się 29 kwietnia. Podczas jednego lotu bez ładunku dłuższy ogon wpadł w drgania o amplitudzie 2,4 cm. Przerwaniem tego zjawiska było zmniejszenie prędkości, gdyż stery reagowały z większym opóźnieniem z powodu długości cięgien. Dla nowego typu samolotu przeznaczono cztery ładunki:
zbiornik paliwa bloku C rakiety nosiciela o średnicy 7,75 m i długości 44,46 metra i wadze 31,5 tony
nosowa i ogonowa część rakiety nosiciela o średnicy 7,75 m i długości 15,67 metra i wadze 15 ton
wahadłowiec Buran o rozpiętości 23,8 m i długości 38,45 m i wadze 50,5 tony
bloki rakiety nosiciela o średnicy 7,75 m i długości 26,41 metra i wadze 30 ton
Z powodu ciągle nie odtajnienia samolotu nadano mu oznaczenie WM-T i nadano barwy Aerofłotu z numerami cywilnymi CCCP-01402 i CCCP-01502.
Pierwszy przewóz Burana skończył się na zjechaniu przednim podwoziem na grunt i wbicie się goleni podwozia w ziemię. Próba użycia wyciągnika z powodowała złamanie goleni i pogięcie przodu samolotu. Wyciągnięcie samolotu dokonano dopiero po zdjęciu wahadłowca. Oba samoloty dokonały około 200 lotów przewożąc ładunki kosmiczne i doprowadzając do lotu Burana 15 listopada 1988 roku. Gabaryty ładunku ograniczały zasięg samolotu do 1700 km. Loty do kosmodromu Bajkonur wykonywano z międzylądowaniem w Kujbyszewie. Pomimo późniejszego zamontowania instalacji do tankowania w powietrzu nigdy go nie wykorzystano. Samolot o rejestracji RA-01502 stoi w Eksperymentalnych Zakładach Produkcji Maszyn im. Miasiszczewa. Pokazywana była na salonach lotniczych, a także poddana remontowi w Riazaniu. Po przerwaniu programu Burana próbowano zastosować samoloty do transportu rozmaitych ładunków.
Trudność w używaniu tak dużego samolotu polega na potrzebie pasa startowego o szerokości 60 metrów. 21 października 2009 roku zaproponowano wymianę silników na D-30. Miało tu umożliwić wynoszenie pojazdów KM-91 do lotów suborbitalnych. Pomysł nie doczekał się realizacji.
