Наследник ту-144: как развивается проект российского гражданского сверхзвукового самолёта

Салон сверхзвукового самолета

Изначально предполагалось три варианты компоновки салона Конкорда — от 108 до 144 пассажиров. В итоге сертификацию он получил на перевозку 128 пассажиров, но такая компоновка никогда не использовалась. Все самолеты изначально вмещали 108 человек, но эксплуатировавшие их British Airways и Air France привели салон к тому, что в нем было ровно 100 человек.

Вот так скромно выглядел салон Конкорда.

Больше в него было не уместить, так как его ширина составляла всего 2,62 метра. Это даже меньше, чем у ТУ-134. В итоге слева и справа от прохода в каждом ряду было всего по два кресла. При этом гермокабина Конкорда занимала 85% его общего объема.

История создания

В пятидесятые годы прошлого столетия реактивная авиация переживала эпоху бурного развития. После того как проблемы, связанные с преодолением звукового барьера, были решены, первоочередные разработки велись в отношении военной техники. Но затем дело дошло и до гражданских моделей.

Объем мировых пассажирских авиаперевозок ежегодно возрастал, вынуждая конструкторов создать самолеты, по техническим характеристикам способные добиться следующих задач:

• сокращения продолжительности перелетов;
• обеспечение беспересадочных маршрутов.

Требовалось совместить указанные преимущества с высоким уровнем комфорта для пассажиров и экипажа, поднимая мировой престиж пассажирской авиации.

Англия и Франция изначально приступили к самостоятельным проектам. Но вскоре, по причине значительных материальных затрат было решено объединить разработки, создав совместную модель.

Начало работ над проектом

Советский Союз не мог остаться в стороне. Правительственным постановлением, принятым в июле 1963 года аналогичная задача была поставлена перед конструкторским бюро Туполева.

Изначально предполагалось разработать модель сверхзвукового лайнера, способного перевозить до ста пассажиров при скорости до 2700 км/ч и дальности полета до четырех с половиной тысяч километров. В планах конструкторов стояла задача дальнейшего увеличения дальности еще на две тысячи километров.

Руководителем проекта назначили сына главного конструктора — Алексея Туполева, уже получившего опыт работы над беспилотным военным самолетом со схожими техническими характеристиками — Ту-123. Эту модель приняли за основу гражданского лайнера.

Молодому коллективу предстояло заняться поиском сложных технических решений в условиях сжатых сроков, поставленных правительством. Несмотря на имеющийся опыт по созданию сверхзвуковых моделей, самолет строился с нуля.

Чтобы снизить массу, конструкторы решили отказаться от хвостового оперения. Важный вопрос, стоявший перед создателями — выбор двигателя. На то время в мире не было создано экономичной модели силовой установки. Чтобы сократить время проектирования, предпочтение отдали разработке конструкторов Куйбышевского моторного завода, отличающейся большой надежностью и мощностью.

Выбранная силовая установка, для достижения ультразвуковых скоростных характеристик во время полета, предполагала форсажный режим эксплуатации. Это приводило к повышенному расходу горючего, одновременно сокращая дистанцию перелета. Но ведущаяся гонка за лидерство с западными конструкторами не оставляла времени на разработку более совершенной модели двигателя.

Работа над сверхзвуковым самолетом потребовала многочисленных испытаний и связанных с этим строительством для разработки Ту-144 большого количества стендов. Подобные масштабы испытательных экспериментов отмечались впервые.

Чтобы упростить задачу компоновки отдельных узлов, проектантами была выполнена модель самолета в натуральную величину. Это позволило добиться оптимального планирования кабины и пассажирского салона Ту-144, определиться с размещением оборудования.

Первый полет

Первую опытную модель создали на Московском машиностроительном заводе «Опыт», впоследствии ставшей фирмой Туполева. Отдельные узлы поставлялись многочисленными смежниками по всей стране.

Изготовление направляющих рулей, элевонов и главного шасси поручили куйбышевским машиностроителям, отъемная часть крыла и переднее шасси изготавливали в Воронеже. Перевозка крупномасштабных элементов производилась с помощью вертолета-крана Ми-10.

Работы по созданию фюзеляжа и киля выполнялись филиалом завода в подмосковном Томилино. Собирали самолет в Москве, куда доставлялись все комплектующие.

Основные работы были окончены к началу 1968 года. Перед создателями стояла сложная задача транспортировки лайнера в Жуковский, где предстояло завершить сборку и провести испытания. Сложная транспортная комбинация была проведена успешно, учитывая, что перемещение габаритной конструкции в пределах ограниченного расстояния между зданиями, прилегающими к маршруту, требовала предельной точности в осуществлении маневров.

Завершающие работы проводились в круглосуточном режиме, в условиях жесткого контроля руководства. В последний день декабря 1968 года самолет впервые поднялся в воздух. Время взлета — 13-25. Испытание продолжалось тридцать восемь минут и завершилось успешно.

Многие западные издания обвиняли советскую сторону в промышленном шпионаже, замалчивая факт взаимного сотрудничества СССР, Великобритании и Франции в ходе разработок.

Ту-144

История

Официально история создания советского сверхзвукового пассажирского авиалайнера началась 16 июля 1963 года. Специальным постановлением Совета министров СССР конструкторское бюро А. Н. Туполева получило задание создать самолёт вместимостью до 100 пассажиров, способные преодолевать до 4 500 километров и развивать скорость до 2 700 км/час. И уже через пять с половиной лет, в последний день 1968 года, лётчик испытатель Э. Елян поднял новое детище советских авиаконструкторов в воздух.

Конструкция

Главной видимой конструктивной особенностью Ту-144, конечно, был нос. Он мог изменять свою конфигурацию, выдвигаясь при взлёте и посадке. Выпускаемое из носа переднее крыло служило для торможения – конструкция самолёта не предусматривала наличия закрылков.

Самолёт собирали из самых прочных и жаростойких материалов, имевшихся на тот момент. Иллюминаторы делали из фторсодержащего стекла, мотогондолы из титана, часть фюзеляжа была покрыта нержавеющей сталью. В Ту-144 использовались особые сорта топлива и масел.

Сверхзвуковой лайнер был оснащён даже неким прообразом современных систем позиционирования. Лётчики могли видеть положение самолёта относительно аэродрома на экране с изображением аэропорта, проецировавшегося с плёнки.

Пассажирские перевозки

Первый условно коммерческий пассажирский рейс Ту-144 состоялся 1 ноября 1977 года. Условно коммерческим его стоит называть потому, что, несмотря на довольно высокую для СССР стоимость билета (80 рублей на полёт из Москвы в Алма-Ату), даже при полной загрузке самолёт окупал очень небольшую долю расходов. Цену билета нужно было поднимать в несколько раз, но по политическим, да и экономическим (в СССР было крайне мало людей с соответствующими легальными доходами) причинам это было невозможно.

Скорее всего, именно фактор нерентабельности, а не аварийность Ту-144, о которой ниже, и привели к тому, что уже 1 июня 1978 года полёты по единственному маршруту Москва – Алма-Ата были прекращены. Всего за 55 рейсов два самолёта Ту-144 перевезли чуть более 3 000 пассажиров.

Катастрофы

В 1973 году Ту-144 демонстрировали на крупнейшем авиасалоне во французском Ле Бурже. На глазах у десятков тысяч зрителей самолёт начал набирать высоту, но потом свалился в пике. Экипаж пытался вывести самолёт из пике, но из-за сверхкритических нагрузок корпус самолёта начал разрушаться ещё в воздухе. Ту-144, на борту которого было 6 человек, упал на жилой район. На земле погибли ещё 8 человек.

Официальный отчёт о причинах катастрофы был составлен настолько невнятно, что его формулировка о неустановленных причинах катастрофы сразу была подвергнута сомнению. Выдвигались и выдвигаются различные версии случившегося, однако материальных подтверждений ни одна из них не получила, тем более, что все самописцы самолёта были отключены.

https://youtube.com/watch?v=Tiyz16cStHk

Пятью годами позже ещё один Ту-144 загорелся во время испытательного полёта над Московской областью. Лётчики смогли совершить жёсткую посадку. Большая часть экипажа успела спастись, погибли лишь два человека, которые не смогли выбраться из пылающего самолёта. Считается, что именно после этой катастрофы было принято принципиальное решение прекратить пассажирские полёты на Ту-144. Самолёты ещё некоторое время использовались в качеству грузовых и опытных. Последний Ту-144 был собран в 1984 году.

«Конкорд» и Ту-144

Разработчикам пришлось поломать голову, чтобы найти оптимальную схему машины. Принципиально важна скорость проектируемого лайнера — 2500 или 3000 км/ч. Американцы, узнав, что «Конкорд» рассчитывается на 2500 км/ч, заявили, что всего на полгода позже выпустят свой пассажирский «Боинг-2707», выполненный из стали и титана. Только эти материалы без разрушительных последствий выдерживали нагрев конструкции при соприкосновении с воздушным потоком на скоростях 3000 км/ч и выше. Однако цельные стальные и титановые конструкции должны еще пройти серьезную технологическую и эксплуатационную проверку. На это уйдет много времени, и Туполев принимает решение строить сверхзвуковой самолет из дюралюминия, в расчете на скорость 2500 км/ч. Американский проект «Боинга» впоследствии был вообще закрыт.

В июне 1965 года модель показали на ежегодном авиасалоне в Париже. «Конкорд» и Ту-144 оказались поразительно похожими друг на друга. Советские конструкторы говорили — ничего удивительного: общая форма определяется законами аэродинамики и требованиями, предъявляемыми к определенному типу машин.

Что дальше?

Сверхзвуковой Ту-244 (самолет, фото которого представлено ниже) неожиданно пропал из проектной документации как объект исследования. Она была принята в две тысячи двенадцатом году и предполагала, что первые сто единиц пассажирских авиалайнеров поступят в эксплуатацию не позже 2025 года. Такая чехарда с документацией вызвала ряд вопросов и кривотолков. Кроме того, из этой программы пропало еще несколько интересных и многообещающих разработок.

Подобная перспектива виделась в негативном плане. Факты свидетельствовали о том, что проект заморожен или закрыт полностью. Однако официального подтверждения или опровержения по этому поводу не последовало. Учитывая нестабильность экономики, можно сделать массу предположений в субъективной конфигурации, но факты говорят сами за себя.

Спецификации

Ту-144

Конкорд

Спецоперация «Крыло»

Создание первых образцов Ту-144 было связано с решением множества уникальных задач. Одной из них стала транспортировка готовых крыльев. Опытные модели собирались на заводе ОКБ Туполева в подмосковном Жуковском, а за производство крыльев отвечал Воронежский авиазавод. Изначально планировалось доставить готовые крылья по речному пути, но в начале 1967 года реки уже покрылись льдом. Тогда было решено использовать «летающий кран» Ми-10. Однако специалисты ЦАГИ рассчитали, что подъем таких больших крыльев на вертолете невозможен. 

Создатели англо-французского «Конкорда», что называется, наступали ОКБ Туполева на пятки, остро стоял вопрос престижа страны, и любые промедления были чреваты проигрышем в этом негласном соревновании. Сроки сборки Ту-144 поджимали, и было решено рискнуть и проверить теоретические выкладки ЦАГИ на практике. Для этого в ОКБ Миля был собран специальный экипаж, который должен был выполнить «невыполнимое» задание.

Выкатка первого серийного Ту-144 из сборочного цеха Воронежского авиационного завода, 1972 г.

На Воронежском авиазаводе работали круглые сутки и изготовили макеты крыльев для тестового полета. В хвостовую балку вертолета для устойчивости загрузили более тонны мешков с песком, а все лишнее оборудование, наоборот, сняли. Первые попытки подъема крыльев подтвердили расчеты ЦАГИ: вертикальный взлет с таким грузом был невозможен. Тогда летчик-испытатель КБ Миля В.П. Колошенко отважился на взлет с разбегом, который оказался удачным. 

В полете Ми-10 с крылом сопровождали самолеты Ли-2, Ан-2 и вертолет Ми-4. Из-за плохой погоды и опасности обледенения полет пришлось прервать и экстренно приземлиться в районе Тулы. Вертолет получил небольшие повреждения и через три дня успешно доставил крыло Ту-144 в Жуковский. Все участники этой спецоперации получили благодарности и премии. 

Сверхзвуковой самолёт поднимается в небо

Впервые сверхзвуковой самолет поднимается в небо в последний день 1968 года. Машиной управлял летчик-испытатель Э.Елян. Как самолет пассажирского назначения он первый в мире преодолел скорость звука в начале июня 1969 года, находясь на высоте 11 километров. Вторую скорость звука (2М) сверхзвуковой самолет взял в середине 1970 года, находясь на высоте 16.3 километра. Сверхзвуковой самолет вобрал в себя множество нововведений конструкторского и технического плана. Здесь хочется отметить такое решение как переднее горизонтальное оперение. При использовании ПГО улучшалась маневренность полета и гасилась скорость при заходе на посадку. Отечественный сверхзвуковой самолет мог эксплуатироваться с двух десятков аэропортов, тогда как франко-английский «Конкорд», имея большую скорость при посадке, мог сесть только в сертифицированном аэропорту. Конструкторы КБ Туполева провели колоссальную работу. Взять, к примеру, натурные испытания крыла. Они проходили на летающей лаборатории — МиГ-21И, переделанного специально под испытания конструкции и оборудования крыла будущего сверхзвукового самолета.

Развитие и модификация

Работы по развитию базовой конструкции «044» шли в в двух направлениях: создание нового экономичного бесфорсажного ТРД типа РД-36-51 и значительное улучшение аэродинамики и конструкции сверхзвукового самолета. Результатом этого должно было стать выполнение требований по дальности сверхзвукового полета. Решение комиссии Совета Министров СССР по варианту сверхзвукового самолета с РД-36-51 было принято в 1969 году. Одновременно по предложению МАП — МГА принимается решение, до момента создания РД-36-51 и установки их на сверхзвуковой самолет, о строительстве шести сверхзвуковых самолетов с НК-144А с уменьшенными удельными расходами топлива. Конструкцию серийных сверхзвуковых самолетов с НК-144А предполагалось значительно модернизировать, провести значительные изменения в аэродинамике, получив на крейсерском сверхзвуковом режиме Кмакс более 8. Эта модернизация должна была обеспечить выполнение требований первого этапа по дальности (4000-4500 км), в дальнейшем предполагался переход в серии на РД-36-51.

Пассажирские сверхзвуковые

Успехи в создании в 50-е годы сверхзвуковых боевых самолетов, в том числе и тяжелого класса, создало благоприятную обстановку для изучения возможности создания сверхзвукового пассажирского самолета (СПС). Во второй половине 50-х годов по обе стороны «железного занавеса» появляются сначала опытные, а затем и серийные сверхзвуковые тяжелые самолеты военного назначения, и, практически сразу на их базе ведущие мировые авиационные фирмы подготавливают проекты СПС различных аэродинамических и компоновочных схем. Детальный анализ и дальнейшая проработка предложенных проектов СПС на базе первых сверхзвуковых бомбардировщиков показали, что создание эффективного конкурентноспособного СПС путем модификации военного прототипа – задача крайне сложная (в отличие от процесса создания первых реактивных пассажирских самолетов на базе дозвуковых тяжелых боевых самолетов). Первые сверхзвуковые боевые тяжелые самолеты по своим конструктивным решениям в основном отвечали требованиям сравнительно кратковременного полета на сверхзвуке. Для СПС требовалось обеспечить длительный крейсерский полет на скоростях соответствующих как минимум М=2, плюс специфика задачи по перевозки пассажиров требовала значительного повышения надежности работы всех элементов конструкции самолета, при условии более интенсивной эксплуатации с учетом увеличения длительности полетов на сверхзвуковых режимах. Постепенно, анализируя все возможные варианты технических решений, авиационные специалисты, как в СССР, так и на Западе пришли к твердому мнению, что экономически эффективный СПС необходимо проектировать как принципиально новый тип летательного аппарата.

В ОКБ А.Н.Туполева к решению проблемы проектирования СПС подошли в начале 60-х годов. Первые технические предложения ОКБ по СПС в основном базировались на проектах дальних бомбардировщиков: прежде всего на проектах самолетах семейства Ту-22 («105А» и «106А» – «134»), а также проекте стратегического ударного самолета «135» – 135П. В дальнейшем, когда начались работы по Ту-144, С.М. Егер предложил предварительный проект Ту-144 с двигателями НК-144, по своим компоновочным решениям повторявший проект Ту-135П. Помимо ОКБ А.Н.Туполева, предварительной проработкой по теме СПС в СССР занималось ОКБ-23 В.М.Мясищева. В этом ОКБ в конце 50-х годов на основе технических решений по стратегическим самолетам-носителям М-50/М-52 и М-56/М-57 были подготовлены предложения по нескольким оригинальным проектам СПС (М-53, М-55А, М-55Б и М-55В). 

Начало 60-х годов ознаменовалось развертыванием практических работ над англо-французским СПС «Конкорд» (начало исследований по теме 1955-1956 годы) с крейсерской сверхзвуковой скоростью полета более М=2 и дальностью полета со 120-140 пассажирами на борту 6000-6500 км. Одновременно основные авиационные фирмы США, исходя из своего видения рынка будущих СПС, приступили к работам по проектированию значительно более крупного СПС чем «Конкорд», предназначенного для перевозки 250-300 пассажиров с крейсерской скоростью до М=3 на дальность 7000-8000 км (проекты фирм Боинг, Локхид, Дуглас).

Совершенствование сверхзвукового самолета

Работы над совершенствованием сверхзвукового самолета продолжались еще несколько лет. Выпущено пять серийных самолетов; еще пять находились в процессе постройки. Разработана новая модификация — Ту-144Д (дальний). Однако выбор нового двигателя (более экономичного), РД-36-51, потребовал значительной перепланировки самолета, особенно энергетической установки. Серьезные конструктивные пробелы в этой области привели к задержке выпуска нового лайнера. Лишь в ноябре 1974 года серийный Ту-144Д (бортовой номер 77105) поднялся в воздух, а спустя девять (!) лет после своего первого полета, 1 ноября 1977 года, сверхзвуковой самолет получил свидетельство летной годности. В тот же день открыты пассажирские рейсы. За свою недолгую эксплуатацию лайнеры перевезли 3194 пассажира. 31 мая 1978 года полеты прекращены: на одном из серийных Ту-144Д возник пожар, и лайнер потерпел катастрофу, разбившись при вынужденной посадке.

Катастрофы в Париже и Егорьевске привели к тому, что интерес к проекту со стороны государства уменьшился. С 1977 по 1978 год было выявлено 600 неполадок. В результате уже в 80-х годах сверхзвуковой самолет решено снять, объяснив это «плохим влиянием на здоровье людей при переходе звукового барьера». Тем не менее четыре из пяти находившихся в производстве Ту-144Д все же были достроены. В дальнейшем они базировались в Жуковском и поднимались в воздух в качестве летающих лабораторий. Всего было построено 16 сверхзвуковых самолетов (в том числе и в дальней модификации), совершивших в общей сложности 2556 вылетов. К середине 90-х годов из них сохранилось десять: четыре в музеях (Монино, Казань, Куйбышев, Ульяновск); один остался на заводе в Воронеже, где построен; еще один находился в Жуковском вместе с четырьмя Ту-144Д.

Впоследствии Ту-144Д использовался только для грузовых перевозок между Москвой и Хабаровском. В общей сложности, сверхзвуковой самолет совершил 102 рейса под флагом Аэрофлота, из них 55 — пассажирских (было перевезено 3 194 пассажира).

Позже сверхзвуковые самолеты совершали только испытательные полеты и несколько полетов с целью установления мировых рекордов.

На Ту-144ЛЛ были установлены двигатели НК-32 в связи с отсутствием пригодных к эксплуатации НК-144 или РД-36-51, аналогичные используемым на Ту-160, разнообразные датчики и испытательная контрольно-записывающая аппаратура.

Всего было построено 16 лайнеров Ту-144, которые совершили в общей сложности 2 556 вылетов и налетали 4 110 часов (среди них больше всего, 432 часа, налетал борт 77144). Постройка ещё четырёх лайнеров так и не была закончена.

Опытные самолёты и модификации[править]

Сколько стоил полет на Конкорде

Несмотря на первоначальный успех модели и ее революционность, вскоре выяснилось, что с экономической точки зрения она совершенно невыгодна. Летал самолет в основном по маршруту из Парижа в Нью-Йорк и обратно. Время в пути занимало всего три часа, но за это время самолет выжигал до 8 тонн топлива на одну тонну полезной нагрузки. Если грубо, то для доставки к месту назначения 10 человек с одним чемоданом каждый, требовалось 8 тонн топлива.

8 тонн топлива для доставки одной тонны полезной нагрузки — та ее экономичность.

При этом самолет требовал более дорогого и долгого обслуживания. Конкорд работал в более сложных условиях, чем обычные лайнеры, и кроме обычного обслуживания, надо было еще проверять прочность конструкции, иногда даже с использованием рентгеновского оборудования. Все это приводило к долгим простоям и даже на земле самолет требовал на свое содержание очень много денег. Не говоря уже о закупочной стоимости самого борта, которая тоже была намного выше, чем у обычного реактивного самолета.

В разное время полет на Конкорде стоил по-разному, но можно усредненно говорить о цене в 10-11 тысяч долларов. Столько стоил билет из Парижа в Нью-Йорк и обратно. Даже сейчас сумма кажется очень большой. Тогда это было целое состояние и далеко не все могли себе позволить регулярно летать по делам на таком самолете. Многие пассажиры брали на него билет просто как на аттракцион.

Полетали бы на этом красавце за 10+ тысяч долларов?

Когда Конкорд совершал свой последний рейс, цены на него на аукционах поднимались до 60 тысяч долларов.