Хотя официально в нашей стране доктрина Дуэ о решающей роли бомбардировочной авиации в войне полностью не принималась, многие из ее положений оказали существенное влияние на создание тяжелых и сверхтяжелых отечественных машин. Перед авиационной промышленностью ставилась задача создания сверхтяжелых бомбардировщиков с бомбовой нагрузкой до 25 тонн при сохранении дальности и скорости, достигнутых на ТБ-3.

В апреле 1930 года Совет труда и обороны СССР утвердил план опытного самолетостроения, где фигурировали работы по созданию ТБ-4 (АНТ-16). Реально работы по опытной машине вместо планируемого года заняли более двух лет, в мае 1930-го началось эскизное проектирование. Только в канун нового, 1933 года были получены требуемые двигатели, а в феврале 1933-го начали вывозить агрегаты на аэродром для сборки. К апрелю 1933 года АНТ-16 в целом собрали. В июле — летные испытания.

Общее руководство проектом осуществлял А. Н. Туполев, проектирование фюзеляжа как всегда возглавил А. А. Архангельский, крыла — В. М. Петляков, оперения — Н. С. Некрасов, силовой установки — И. И. Погосский и вооружения — Е. И. Погосский, И. И. Толстых. Для проектирования бомбоотсеков были созданы бригады К. В. Свешникова и В. М. Мясищева.

В октябре 1930-го в ЦАГИ закончили предварительный аэродинамический расчет АНТ-16 с двигателями М-35 (проект моноблочного двигателя на базе М-34).

Камнем преткновения для проекта долгое время был выбор типа и числа двигателей. Поскольку на начало 1930-х годов появление двигателей М-35 было проблематично (этот мотор стал реальностью лишь к началу 1940-х), поэтому остановились на шести двигателях меньшей мощности (четыре — на крыле и два — тянущий и толкающий, в спарке над фюзеляжем).

Первоначально планировали вновь установить четыре мотора. Для этого пытались купить двигатели итальянской фирмы «Изотта-Фраскини», но из-за отказа итальянцев перешли к расчетам под шесть М-34 с редуктором и без редуктора, под проектные двигатели М-27 с редуктором, под двигатели «Роллс-ройс» и БМВ. В зависимости от двигателей АНТ-16 должен был иметь нормальную полетную массу — от 27 до 31 тонны, максимальную скорость — 242 км/ч, крейсерскую — 200–210 км/ч.

Как уже отмечалось, по своей аэродинамической схеме, компоновочным решениям и конструкции новый тяжелый бомбардировщик являлся развитием ТБ-3, но отличался большими геометрическими размерами и мощностью силовой установки. При этом основные удельные параметры самолета остались практически на том же уровне, что и у ТБ-3.

Особенностью конструкции фюзеляжа стали два больших бомбоотсека длиной пять метров и шириной около двух метров, расположенных за центропланом крыла. Такие крупные отсеки в фюзеляже впервые появились в практике мирового самолетостроения.

Силовая установка — шесть двигателей М-34 максимальной мощностью по 830 л. с. (номинальная — 750 л. с). Четыре двигателя — в носке крыла, а два — в тандемной установке на сварной раме над фюзеляжем.

В систему оборонительного вооружения ввели пушки. Предлагавшаяся схема оборонительного огня была достаточно эффективна и практически не оставляла «мертвых» зон, в этом АНТ-16 был как бы предтечей будущих «летающих крепостей».

АНТ-16 имел прицел для ночного бомбометания ОПБ-2, радиоприемник, внутреннюю телефонную связь и другие приборы того времени. Столь большой самолет с круговой системой оборонительного вооружения потребовал увеличения экипажа до двенадцати человек: два пилота, штурман, радист-пеленгатор, бортмеханик и семь стрелков.

Согласно техническому заданию опытный ТБ-4 с шестью двигателями М-34 должен был иметь нормальную полетную массу — 31 тонну (перегрузочная — 37 тонн), массу пустого — 10,7 тонны, максимальную скорость у земли — 208 км/ч, дальность — 1600 километров… Нормальная бомбовая нагрузка — четыре тонны, максимальная — десять тонн. Оборонительное вооружение, для того времени очень мощное, — две пушки «Эрликон» калибра 20 миллиметров и десять пулеметов ДА.

Первый полет на машине совершил экипаж летчика Громова 3 июля 1933 года. Краткая оценка M. M. Громова была такой: «Взлет — прост, тенденций к развороту нет. Разбег — короток. При наборе высоты самолет устойчив и набирает высоту хорошо. При полете — устойчив и прост в управлении. При планировании устойчив, и перестановки стабилизатора почти не требуется. Посадка — очень простая, заворотов при пробеге не чувствуется…»

В сентябре 1933 года машина поступила на госиспытания. В состав экипажа входили П. М. Стефановский, М. А. Нюхтиков[44], Л. Шевердинский и А. К. Рязанов. Общее впечатление всех испытателей о новой машине было положительным.

Однако ТБ-4 было трудно управлять при быстром изменении режима полета, не хватало эффективности руля высоты на посадке. Кроме того, полеты выявили, что при одновременном отключении двух двигателей на одной из плоскостей у самолета возникают недопустимые колебания хвостовой части фюзеляжа. С полетной массой 33 тонны самолет показал максимальную скорость всего 200 км/ч. Сказывалась недостаточная мощность силовой установки.

Об испытаниях ТБ-4 остались воспоминания Стефановского, по ним можно судить о восприятии летчиками этой машины:

«…ТБ-4 заставил забыть и о характере, и о привычках. Он просто потрясал! Человек среднего роста свободно расхаживал не только в фюзеляже, но не пригибался и в центральной части крыла. Оборудование чудовищной машины напоминало небольшой промышленный комбинат. Имелась даже самая настоящая малогабаритная электростанция для автономного энергопитания всех самолетных агрегатов… Различное оборудование, вооружение, системы и аппараты управления заполнили всю внутренность самолета диковинных размеров. M. M. Громов, передавая мне машину, охарактеризовал ее более чем кратко: „Хорошо летает. Сам увидишь“.

…Тридцать пять тонн металла и горючего дали себя знать сразу. Машина разбегалась грузно. На взлете не хватило руля высоты. Конструкторы возможность такого случая предусмотрели. Киваю второму пилоту Мише Нюхтикову, он нажимает кнопку электрического устройства стабилизатора. Самолет послушно отрывается от полосы.

На этом корабле со стабилизатором вручную вообще не совладаешь. По площади он равен крылу одномоторного самолета. Вследствие недостаточной аэродинамической компенсации трудно управлять такой махиной, особенно при быстром изменении режима полета… К помощи электроуправления стабилизатором прибегали и на посадке, чтобы дожать самолет на три точки. Так оно и полагалось — руля высоты не хватало и здесь… На этот раз предстояло проверить поведение самолета при посменном выключении сначала одного, затем двух из шести моторов. Отключение одного мотора на пилотирование машины почти не сказывалось. Когда же выключили сразу два, и притом на одной стороне крыла, на хвостовом оперении появились сильные колебания. Поэкспериментировали второй, третий, пятый раз — то же самое: колебания возникают совершенно недопустимые, явно угрожающие разрушением воздушного корабля…»