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La fin de la seconde guerre mondiale correspond à l'apparition de la bombe atomique des deux côtés du rideau de fer. Le besoin de transporter cette nouvelle arme sur de grandes distances et à grande vitesse ne pouvant être rempli par les bombardiers à hélices de l'époque, (le Boeing B-29 et sa copie conforme, le Tupolev Tu-4) les deux camps s'attelèrent à l'étude d'un bombardier lourd à réaction. Ceci se concrétisa du côté Américain par la naissance d'avions comme les B-47 et B-52, les soviétiques de leur côté sortant un avion en de nombreux points équivalent, le Myasishchev M-4, (code OTAN 'Bison').
La machine ne put malheureusement jamais répondre aux critères pour lesquels elle avait été conçue, grandement handicapée par un rayon d'action insuffisant. Les réacteurs de l'époque ne pouvaient en fait pas encore conjuguer fiabilité, légèreté, puissance élevée et consommation réduite.
Le nombre impressionnant d'innovations intégrées par le M-4 témoigne néanmoins des efforts et des problèmes énormes rencontrés dans la réalisation de cette nouvelle génération d'avions à réaction lourds : Train intégré au fuselage, ailes en flèche à grand allongement, ravitaillement en vol.
Le premier vol du projet M-25 eut lieu le 20 janvier 1953, avec les pilotes F. Opadchiy et A. Gratzyansky aux commandes, moins de deux ans après le lancement du projet.
Le second prototype apporte de nombreuses modifications, la plus spectaculaire étant le montage d'un vérin augmentant automatiquement l'extension du train avant lorsque la vitesse de décollage était atteinte, modifiant ainsi l'angle d'incidence de l'aile. La position très reculée du train arrière interdisait en effet une rotation classique à l'aide des seules gouvernes de profondeur. Le système fut à l'origine de nombreux accidents au début des opérations, à cause notamment du manque d'expérience des pilotes sur ce système.
Produit de 1954 à 1956, le M-4 fut par la suite utilisé pour la reconnaissance et comme avion ravitailleur, les moteurs devenant des Mikulin AM-3M de 9.500 kgf.
Cette version est un développement du M-4 caractérisé par une charge payante moindre (18 tonnes au lieu de 24), des dimensions réduites et un meilleur aérodynamisme.
Le 3M fit son premier vol le 27 mars 1956, piloté par M. GallaÏ et N. Goryainov. A cette époque, les moteurs VD-7 prévus n'étaient qu'au tout début de leur production et posaient encore de nombreux problèmes. Le vol fut donc effectué avec deux VD-7 d'un côté et deux AM-3 de l'autre.
La production des premières machines fut très vite démarrée, alors que les essais n'étaient pas encore terminés. La catastrophe fut évitée à plusieurs reprises durant cette période, à cause notamment du manque de fiabilité et de stabilité de fonctionnement des moteurs.
Avec des ailes conçues pour disperser les ondes radio, le 3M est le premier bombardier russe intégrant la technologie des avions invisibles. Le plan horizontal à incidence réglable fait également partie des innovations apportées en cours de production.
Le 3M, surnommé 'TroÏka', s'octroya plusieurs records mondiaux en 1959 : Record de charges emportées à haute altitude et record de vitesse sur 1000 km.
La production cesse brutalement au début des années soixante, les ressources de l'usine 23 de Moscou étant réaffectées de toute urgence à l'étude et la construction des nouveaux missiles balistiques. Par la suite, c'est à l'usine de Ryazan que seront réalisés les entretiens et diverses modifications sur les modèles éxistants.
Pendant les années 80 et jusqu'en 1994, les 3M furent principalement utilisés comme ravitailleurs.
Toutes versions confondues, 75 TroÏka furent construits de 1956 à 1959.
La carrière du 3M se termine par la transformation de deux machines en transporteurs de charges exceptionnelles par conteneur externe, comme les éléments de la navette Bourane et de la fusée Energia. De nouveaux moteurs VD-7MD (Poussée de 10.750 kg) et un double empennage furent installés, de même que divers renforcements de structure. Premier vol en avril 1981.
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