Первый вариант ДБ-240 с дизелями
Авиационные дизели в начале сороковых были предметом особой гордости отечественных моторостроителей. Только в СССР и в Германии дизель-моторы были «доведены» до уровня отработки, позволившего перейти к летным испытаниям и даже к постройке серийных самолетов. Важнейшими достоинствами дизелей считались существенно меньший расход топлива по сравнению с карбюраторными моторами, а также меньшая пожароопасность керосина (дизельного топлива) по сравнению с легко воспламеняющимся авиационным бензином. Кроме того, дизельное топливо имеет большую плотность, поэтому в баки одной и той же емкости можно залить больше топлива (по массе). Недостатком дизеля является то, что он значительно тяжелее карбюраторного собрата той же мощности. Это связано с большими ударными нагрузками, характерными для процесса сгорания топлива, которое воспламеняется от сжатия. Дизели имеют худшую по сравнению с бензиновыми моторами приемистость. Для запуска дизеля требуется мощный стартер, гораздо более тяжелый, чем у карбюраторного мотора.
Основной вклад в создание авиационных дизелей в СССР был сделан отделом нефтяных двигателей ЦИАМ, которым до ареста руководил Андрей Дмитриевич Чаромский. В 1936–1937 гг. этот коллектив разработал дизель АН-1А мощностью 900 л.с., которая благодаря ПЦН сохранялась до высоты 2500 м. Мотор прошел летные испытания на самолете ТБ-3Д. В дальнейшем доработками конструкции АН-1А занимались два независимых коллектива. Один из них, возглавлявшийся В. М. Яковлевым, работал на знаменитом Кировском заводе в Ленинграде и совершенствовал мотор М-40 (прежнее название — АН-1Р, после ареста А. Д. Чаромского на всех синьках чертежей его замазали и заменили новым). Степень секретности дизелей считалась настолько высокой, что допуск к соответствующей документации давали лично наркомы А. И. Шахурин и Л. П. Берия. Из-за этого даже произошел скандал, когда военпреды (они ведь были из другого ведомства — наркомата обороны) на заводе длительное время не могли ознакомиться с продукцией, качество которой обязаны были контролировать «по положению».
Второе КБ, организованное при московском заводе № 82, представляло собой «шарашку», фактическим руководителем которой был «враг народа» А. Д. Чаромский (но в документах НКАП того периода его фамилия нигде не фигурировала, номинально ответственными считались директор завода С. И. Жилин и главный инженер А. Г. Таканаев). Разработанный коллективом «зэков» дизель назывался М-30. Развитие обеих моделей (М-40 и М-30) велось в одном генеральном направлении: при сохранении рабочего объема, диаметра цилиндра и хода поршня конструкторы добивались повышения взлетной мощности и высотности мотора за счет использования двухступенчатых турбокомпрессоров (ТК-88 на М-40 и ТК-82 на М-30). На каждом двигателе устанавливалось по четыре турбокомпрессора, на этом этапе моторы не имели приводных нагнетателей. В дальнейшем такое решение было признано ошибочным, но в середине 1940 г. недостатки схемы еще не успели осознать, а полученные результаты переоценивались. За благополучным окончанием стендовых испытаний М-40 последовало решение о развертывании их серийного производства помимо Кировского завода еще и на Харьковском тракторном, а позднее и на заводе № 75.[20] Кроме того, В. М. Яковлеву была поставлена задача форсирования мотора до 1500 л.с. на взлетном режиме и до 1250 л.с. на номинальном. Этот вариант двигателя получил обозначение М-40Ф.
Ер-2 с моторами АМ-37 на испытаниях в Летно-испытательном институте наркомата авиапромышленности в июле 1941 г. Оборонительное вооружение еще не усилено.В конце 1941 г. — начале 1942 г. по решению В. Г. Ермолаева несколько самолетов Ер-2 2АМ-37 были переданы в 747-й ап ДД. К сожалению, надежность мотоустановки оказалась очень низкой и неприемлемой для дальнего бомбардировщика.В мае 1940 г. у Чаромского «на выходе» был готов мотор М-30 с аналогичными техническими характеристиками. Оба двигателя проходили летные испытания, правда, ограниченного объема, на двух самолетах БОК-15. До майского (1940 г.) постановления Комитета Обороны при СНК оба двигателя предназначались в основном для достижения политического результата — кругосветного беспосадочного полета советского самолета под управлением М. М. Громова. Технические параметры комплекса «самолет — мотор» могли обеспечить выполнение этой задачи при условии, что двигатель выдержит не менее 100 часов непрерывной работы на номинальной мощности. Однако летом 1940 г. ни М-30, ни М-40 не имели еще такого ресурса. Комитет Обороны выдал моторостроителям новое задание: в августе 1940 г. провести государственные испытания обоих типов дизелей на стенде, а в октябре — декабре установить их на самолеты ТБ-7 и ДБ-240, после чего приступить к летным испытаниям.
Трудности доводки отодвинули сроки реализации заданий Комитета Обороны. Только в ноябре 1940 г., после завершения стендовых испытаний дизельного авиамотора М-40, в ОКБ-240 разработали эскизный проект, а 17 марта 1941 г. под председательством начальника НИИ ВВС генерал-майора А. И. Филина в присутствии Ермолаева и Озимкова состоялось заседание макетной комиссии по новому самолету, но уже с форсированными дизелями М-40Ф. Максимальную бомбовую нагрузку машины задали равной 6000 кг, при этом одна ФАБ-2000 должна была подвешиваться внутри фюзеляжа, а еще две — на подкрыльевых держателях! Такой вариант вооружения в то время считался неподъемным даже для четырехмоторного ТБ-7 (лишь во второй половине войны самолеты Пе-8 с моторами АШ-82Ф в исключительных случаях стали совершать боевые вылеты с шестью тоннами бомб на борту). Не дожидаясь начала испытаний, руководство НКАП с благословения СНК спланировало серийный выпуск «дизельных» ДБ-240 начиная с III квартала 1941 г. Как уже упоминалось, всего воронежский завод № 18 должен был до конца этого года выпустить 90 машин,[21] а в 1942 г. — построить 800 самолетов!
В середине апреля 1941 г. самолет Ер-2 с дизелями М-40Ф был выведен на аэродром и совершил ряд рулежек и подлетов. По результатам отработки пришлось заменить гидроцилиндры подъема основных стоек шасси. При очередной пробежке сложился костыль, хвостовой кок оказался помят. Оба узла пришлось заменить. Первый полет самолета сдерживался отсутствием заводского летчика: к этому времени Н. П. Шебанов уволился с завода № 240, а другой не был назначен. Без Ермолаева решение этого вопроса затянулось. Сам главный конструктор весной 1941 г. почти безвылазно находился в Воронеже на серийном заводе. Только в начале мая к полетам на Ер-2 2М-40Ф был допущен летчик Л. А. Дудкин. Он совершил несколько подлетов, машина в воздухе вела себя нормально. 15 мая летчик из ЛИИ НКАП Шилев перегнал машину в Раменское на испытательный аэродром института. Здесь она оказалась в компании «дальних родственников» — ТБ-7 с дизельными моторами М-30 (зав. № 4227) и М-40Ф (зав. № 4225).
Все дизельные самолеты летали нечасто в основном из-за выявившейся низкой надежности турбокомпрессоров, у которых то и дело рассыпались подшипники и «летели» лопатки. Не минула чаша сия и Ер-2: в конце мая оба его мотора вышли из строя и были отправлены на завод-изготовитель.
Ведущим летчиком по Ер-2 с М-40Ф в ЛИИ НКАП был назначен Г. М. Шиянов. До начала войны ему удалось выполнить 15 полетов, при этом пришлось еще не раз менять турбокомпрессоры и кожухи выхлопных коллекторов. Кроме того, выявился повышенный расход масла, поэтому потребовалось значительно увеличить объем маслобаков. С 7 июня проводимые испытания постановлением правительства были переведены в разряд совместных с НИИ ВВС, для чего в Раменское прибыли военные летчики облета. Одновременно машина в некоторых «внутренних» документах ОКБ получила новое наименование — Ер-6. В дальнейшем под этим обозначением проходил самолет с «универсальной» моторамой, позволявшей без всяких изменений монтировать на ней один из трех двигателей: М-40Ф, М-30 или АМ-38Ф.
23 июля 1941 г. начальник ЛИИ НКАП М. М. Громов утвердил акт об испытании самолета Ер-2 с моторами М-40Ф. Целью испытаний являлась проверка максимальной скоростной дальности машины при длительности полета порядка 17–20 часов. Максимальная взлетная масса машины при этом оценивалась в 16 500–17 000 кг, что было явно завышено. Реально самолет с такой массой при мощности дизелей, ограниченной ЦИАМом по максимальному удельному расходу топлива, не смог бы оторваться от земли, поэтому его взлетная масса не превышала 15 000 кг. В соответствии с расчетами максимальная скорость машины должна была составить 480 км/ч, на испытаниях удалось получить всего 448 км/ч. Недобор скорости ведущий инженер Н. С. Рыбко объяснял меньшей номинальной мощностью двигателей, неучтенной интерференцией открытых жалюзи системы охлаждения и крыла, а также неубирающимся хвостовым колесом.
