Сверхзвуковой самолет Ту-144

В начале 60-х годов стало понятно, что СССР необходим сверхзвуковой пассажирский самолёт, т.к. основной реактивный лайнер того времени - Ту-104 от Москвы до Хабаровска летел с двумя промежуточными посадками для дозаправки. Турбовинтовой Ту-114 выполнял на этом маршруте беспосадочные рейсы, но в полете был целых 14 часов. А сверхзвуковой Ту-144 расстояние 8500 километров преодолел бы за 3,5 часа! Советскому Союзу для обеспечения растущих пассажиропотоков в условиях протяжённых трансконтинентальных маршрутов нужен был новый современный сверхзвуковой пассажирский самолёт (СПС).

Однако детальный анализ и проработка предложенных проектов СПС на базе первых сверхзвуковых бомбардировщиков показали, что создание эффективного конкурентоспособного СПС путём модификации военного прототипа - задача крайне сложная. Первые сверхзвуковые боевые тяжёлые самолёты по своим конструктивным решениям в основном отвечали требованиям сравнительно кратковременного полёта на сверхзвуке. Для СПС требовалось обеспечить длительный крейсерский полёт на скоростях не менее двух скоростей звука - число Маха равное 2 (М=2). Специфика задачи по перевозке пассажиров дополнительно требовала значительного повышения надёжности работы всех элементов конструкции самолёта, при условии более интенсивной эксплуатации с учётом увеличения длительности полётов на сверхзвуковых режимах. Анализируя все возможные варианты технических решений, авиационные специалисты как в СССР, так и на Западе, пришли к твёрдому мнению, что экономически эффективный СПС необходимо проектировать как принципиально новый тип летательного аппарата.

ТУ-144Д № 77115
ТУ-144Д № 77115 на авиасалоне МАКС 2015 / Фото (с) Андрей Величко

Перед отечественной авиационной наукой и промышленностью в ходе создания советского СПС ставился ряд научно-технических проблем, с которыми наша ни дозвуковая пассажирская, ни военная сверхзвуковая авиация не сталкивались. Прежде всего, для обеспечения требуемых лётно-технических характеристик СПС, это полёт со скоростью М=2 на дальность до 6500 км со 100-120 пассажирами, в сочетании с приемлемыми взлётно-посадочными данными, требовалось значительно улучшить аэродинамическое качество самолёта при крейсерских скоростях полёта. Требовалось решить вопросы устойчивости и управляемости тяжёлого самолёта при полётах в дозвуковой, трансзвуковой и сверхзвуковой областях, выработать практические методы балансировки самолёта на всех этих режимах с учётом минимизации аэродинамических потерь. Длительный полёт на скорости М=2 был связан с исследованиями и обеспечением прочности конструкции и агрегатов планера при повышенных температурах, близких к 100-120 градусам С, предстояло создать теплостойкие конструкционные материалы, смазки, герметики, а также разработать типы конструкций, способных длительное время работать в условиях циклического аэродинамического нагрева.

Аэродинамический облик Ту-144 определялся главным образом получением большой дальности полёта на крейсерском сверхзвуковом режиме, при условии получения требуемых характеристик устойчивости и управляемости, а также заданных характеристик взлёта и посадки. Аэродинамическое качество Ту-144 на двойной скорости звука равнялось 8,1, на «Конкорде» - 7,7, а у большинства сверхзвуковых «МиГов» середины 60-х годов прошлого века АК не превышало коэффициента, равного 3,4. В конструкции планера первого СПС в основном использовались традиционные алюминиевые сплавы, на 20% он был изготовлен из титана, хорошо переносящего нагрев до 200 градусов С. Единственный самолет в мире, в котором так же применялся титан,- SR-71, знаменитый «Черный дрозд», американский сверхзвуковой разведчик.

ТУ-144Д № 77115 на авиасалоне МАКС 2015
ТУ-144Д № 77115 на авиасалоне МАКС 2015 / Фото (с) Андрей Величко

Исходя из условий получения требуемого аэродинамического качества и оптимальных режимов работы планера, систем и агрегатов самолёта при дозвуковых и сверхзвуковых скоростях, остановились на схеме низкоплана "бесхвостка" с составным треугольным крылом оживальной формы. Крыло образовывалось двумя треугольными поверхностями с углом стреловидности по передней кромке 78° и 55°- для задней базовой части. Четыре ТРДДФ размещались под крылом. Вертикальное оперение располагалось по продольной оси самолёта. В конструкции планера в основном использовались традиционные алюминиевые сплавы. Крыло образовывалось из симметричных профилей и имело сложную крутку в двух направлениях: в продольном и поперечном. Этим достигалось наилучшее обтекание поверхности крыла на сверхзвуковом режиме, кроме того, подобная крутка содействовала улучшению продольной балансировки на этом режиме.

Постройка первого опытного самолёта Ту-144 ("044") началась в 1965 году, одновременно строился второй экземпляр для статических испытаний. Опытный "044" первоначально рассчитывался на 98 пассажиров, позднее эта цифра была увеличена до 120. Соответственно, расчетная взлётная масса увеличилась со 130 до 150 тонн. Опытная машина строилась в Москве в цехах ММЗ "Опыт", часть агрегатов изготовлялась на его филиалах. В 1967 году была закончена сборка основных элементов самолёта. В конце 1967 года опытный "044" перевезли на Жуковскую лётно-испытательную и доводочную базу, где в течение всего 1968 года осуществлялись доводочные работы и доукомплектование машины недостающими системами и агрегатами.

Одновременно на аэродроме ЛИИ начались полеты самолета-аналога МиГ-21И (А-144, "21-11"), созданного на базе истребителя МиГ-21С. Аналог создавался в ОКБ А. И. Микояна и имел крыло геометрически и аэродинамически подобное крылу опытного "044". Всего было построено две машины "21-11", на них летали многие лётчики-испытатели, в том числе и те, которым предстояло испытывать Ту-144. Самолёт-аналог успешно достигал скорости 2500 км/ч, материалы этих полётов послужили основой для окончательной доводки крыла Ту-144, а также позволили лётчикам-испытателям подготовиться к особенностям поведения самолёта с таким крылом.

gfb65
31 декабря 1968 года - первый полёт Ту-144

В конце 1968 года опытный "044" (бортовой № 68001) был готов к первому полёту. На машину назначили экипаж в составе: командира корабля - заслуженного лётчика-испытателя Э. В. Еляна (получившего затем за Ту-144 Героя Советского Союза); второго пилота - заслуженного лётчика испытателя Героя Советского Союза М.В.Козлова; ведущего инженера-испытателя В. Н. Бендерова и бортинженера Ю. Т. Селивёрстова. Учитывая новизну самолёта, ОКБ пошло на неординарное решение: впервые на опытную пассажирскую машину решили установить катапультируемые кресла экипажа.

В течение месяца проводились гонки двигателей, пробежки, наземные проверки систем. С начала третьей декады декабря 1968 года "044" находился в предстартовой готовности, машина и экипаж были полностью готовы к первому вылету, в течение всех этих десяти дней над аэродромом ЛИИ не было погоды, и опытный Ту-144 оставался на земле. Наконец, в последний день уходящего 1968 года, через 25 секунд после момента старта "044" впервые оторвался от взлетной полосы аэродрома ЛИИ и быстро набрал высоту. Первый полёт продолжался 37 минут, в полёте машину сопровождал самолёт-аналог "21-11". Ту-144 успел взлететь на два месяца раньше своего англо-французского «коллеги» — лайнера «Конкорд», который выполнил первый полёт 2 марта 1969 года.

По отзывам экипажа, машина показала себя послушной и "летучей". На первом вылете присутствовали А. Н. Туполев, А. А. Туполев, многие руководители подразделений ОКБ. Первый полёт Ту-144 стал событием мирового значения и немаловажным моментом в истории отечественной и мировой авиации. Впервые в воздух поднялся сверхзвуковой пассажирский самолёт.




3 июня 1973 года первая серийная машина во время демонстрационного полёта в Ле-Бурже потерпела катастрофу. Погибли командир лётчик-испытатель М. В. Козлов, второй пилот В. М. Молчанов, заместитель главного конструктор В. Н. Бендеров, бортинженер А. И. Дралин, штурман Г. Н. Баженов, инженер Б. А. Первухин. Для расследования катастрофы была создана комиссия, в которой принимали участия специалисты СССР и Франции. По результатам расследования французы отмечали, что отказа в технической части самолёта не было, причиной катастрофы явилось наличие в кабине не пристёгнутых членов экипажа, внезапное появление самолета "Мираж" в поле зрения экипажа Ту-144, наличие кинокамеры в руках одного из членов экипажа, которая при падении могла заклинить штурвал управления. Наиболее ёмко и точно о катастрофе Ту-144 в Ле-Бурже в 90-е годы высказался Э. В. Елян: "Эта катастрофа - горький пример того, как стечение мелких на первый взгляд, незначительных небрежностей, в данном случае и со стороны французских служб управления полётами, привело к трагическим последствиям".

fdhsnjs967840Тем не менее, Ту-144 стал совершать регулярные рейсы. Первый рабочий рейс был выполнен 26 декабря 1975 года по маршруту Москва—Алма-Ата, где самолёт перевёз почту и посылки, а с ноября 1977 года на том же направлении начались и пассажирские перевозки.

Рейсы выполняли только два самолёта — № 77108 и № 77109. Лётчики Аэрофлота летали только в качестве вторых пилотов, командирами же экипажа всегда были лётчики-испытатели ОКБ Туполева. Билет стоил немалые по тем временам деньги — 82 рубля, а на обычный рейс Ил-18 или Ту-114 по тому же маршруту - 48 рублей.

С экономической точки зрения уже через некоторое время стало понятно, что эксплуатация Ту-144 была убыточна - сверхзвуковые самолёты летали полупустыми, и через 7 месяцев Ту-144 сняли с регулярных рейсов. Похожие проблемы испытывал и «Конкорд»: из Европы в Америку летали всего 14 самолетов, и даже дорогие билеты не могли компенсировать авиакомпаниям огромные расходы на топливо. В отличие от Ту-144, полёты "Конкордов" дотировались правительствами Франции и Великобритании почти до начала 90-х годов. Стоимость билета на трассе Лондон-Нью-Йорк в 1986 году составляла 2 745 USD. Позволить такие дорогие полеты могли только весьма состоятельные люди, для которых формула "время-деньги" - есть основное кредо существования. На Западе такие люди были и для них полёты на "Конкордах" - естественная экономия времени и денег, тому подтверждение - их общий налет на межконтинентальных трассах за 1989 год в 325 000 лётных часов. Поэтому можно считать, что программа "Конкорд" для англичан и французов была в достаточной мере коммерческой, а дотации выделялись для поддержания престижа по отношению к американцам.

23 мая 1978 года произошло второе крушение Ту-144. Улучшенный опытный вариант самолёта Ту-144Д (№ 77111) после возгорания топлива в зоне мотогондолы 3-й силовой установки из-за разрушения топливопровода, задымления в кабине и отключения экипажем двух двигателей, совершил вынужденную посадку на поле у деревни Ильинский Погост, неподалеку от города Егорьевска. Командир экипажа В. Д. Попов, второй пилот Э. В. Елян и штурман В. В. Вязигин смогли покинуть самолёт через форточку кабины. Находившиеся в салоне инженеры В. М. Кулеш, В. А. Исаев, В. Н. Столповский покинули самолет через переднюю входную дверь. Бортинженеры О. А. Николаев и В. Л. Венедиктов оказались зажатыми на рабочем месте деформировавшимися при посадке конструкциями и погибли. Отклоненный носовой обтекатель коснулся грунта первым, он сработал, как нож бульдозера, входя землю, провернулся под днище и вошёл в фюзеляж. 1 июня 1978 года Аэрофлот навсегда прекратил сверхзвуковые пассажирские рейсы.

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

twtwte984998
Фото: Ту-144 борт СССР-77115 / (с) Баскаков В.Д.

Позже Ту-144 совершали только испытательные полёты и несколько полётов с целью установления мировых рекордов. С 1995 по 1999 годы один значительно модифицированный Ту-144Д (№77114) под названием Ту-144ЛЛ использовался американским космическим агентством НАСА для исследований в области высокоскоростных коммерческих полётов с целью разработать план для создания нового, современного сверхзвукового пассажирского самолёта. Из-за отсутствия пригодных к эксплуатации двигателей НК-144 или РД-36-51 на Ту-144ЛЛ были установлены НК-32, аналогичные используемым на Ту-160, разнообразные датчики и контрольно-записывающая аппаратура.

Всего было построено 16 самолётов 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 самолётов так и не была закончена.

Ту-144 на стоянке в ЛИИ им. Громова, аэродром в Жуковском / Фото (с) Андрей Величко, МАКС 2003
Ту-144 борт СССР-77114 на стоянке в ЛИИ им. Громова, аэродром в Жуковском / Фото (с) Андрей Величко, МАКС 2003

Оставшихся в лётном состоянии самолётов в настоящее время не существует. Практически полностью укомплектованы деталями и могут быть восстановлены до лётного состояния только борты Ту-144ЛЛ № 77114 и ТУ-144Д № 77115. Борт № 77114, который использовался для тестов НАСА, хранится на аэродроме в Жуковском. ТУ-144Д № 77115 также хранится на аэродроме в Жуковском. Раз в два года эти машины демонстрируют на статической стоянке во время международных авиакосмических салонов МАКС.

Ту-144 различных модификаций Concorde
Ту-144 («044») Ту-144С Ту-144Д Ту-144ЛЛ
Технические характеристики
Экипаж, чел. 4 3
Длина, м 59,40 65,70 61,66
Высота, м 12,25 12,50 12,2
Размах крыла, м 27,65 28,00 28,80 25,60
Площадь крыла, м² 438 503 507 358,6
Максимальная взлётная масса, кг 180 000 195 000 207 000 203 000 185 000
Масса полезной нагрузки, кг 12 000 15 000 13 380
Масса топлива, кг 70 000 98 000 95 000 95 680
Двигатели
Количество 4
НК-144 НК-144A РД-36-51А НК-32-1 Olympus 593
Тяга, максимальная, кН 171,6 178,0 196,1 245,0 170,0
Тяга на сверхзвуке, кН 127,5 147,0 137,5
Лётные характеристики
Максимальная скорость, км/ч 2 443 2 500 2 285 2 500 2 330
Крейсерская скорость (на сверхзвуке), км/ч 2 300 2 200 2 120 2 300 2 150
Посадочная скорость, км/ч 270 295
Практическая дальность (с полной загрузкой), км 2 920 3 080 5 330 4 000 6 470
Практический потолок, м 20 000 18 300
Длина разбега, м 2 930
Длина пробега, м 2 570

Интересно сравнить судьбу Ту-144 и англо-французского "Конкорда" - машин близких по назначению, конструктивному исполнению и времени создания. Прежде всего следует отметить, что "Конкорд" проектировался в основном для сверхзвуковых полётов над безлюдными просторами Атлантического океана. По условиям звукового удара, это выбор меньших высот крейсерского сверхзвукового полёта и, как следствие, меньшая площадь крыла, меньшая взлётная масса, меньшая потребная крейсерская тяга силовой установки и удельные расходы топлива.

Ту-144 предстояло в основном летать над сушей, поэтому требовались большие высоты полёта и соответствующие параметры самолёта, требуемая тяга силовой установки. Сюда следует добавить менее совершенные двигатели. По своим удельным параметрам двигатели Ту-144 приблизились к "Олимпу" только в последних вариантах, плюс худшие удельные параметры отечественного оборудования и самолётных агрегатов по сравнению с западными. Все эти отрицательные исходные моменты в значительной мере удалось компенсировать высоким совершенством аэродинамики Ту-144 - по значению полученного аэродинамического качества при полётах на крейсерском сверхзвуковом режиме Ту-144 превосходил "Конкорд". Это давалось усложнением конструкции самолёта и снижением уровня технологичности в производстве.

В СССР богатых деловых людей не было, поэтому не было и естественного рынка услуг, который должен был удовлетворять Ту-144. Самолёт заведомо должен был стать в значительной степени дотационным и убыточным в эксплуатации, из-за чего программу создания Ту-144 нужно отнести к понятию престижа страны. Реальных экономических предпосылок для использования СПС на рынке авиационных услуг СССР 60-70 годов ХХ века не существовало. В результате, - с одной стороны героические усилия ОКБ А. Н. Туполева и других предприятий и организаций МАП по развитию Ту-144, а с другой - первоначальный эмоциональный подъём и поддержка со стороны руководства страны, постепенно перешедшая в безразличие и в значительной степени торможение со стороны руководства Аэрофлота, которому малодоходная головная боль с освоением сложнейшего комплекса Ту-144 была, по большому счёту, просто не нужна. Поэтому в начале 80-х годов, когда в СССР начали чётко проступать черты грядущего экономического и политического кризиса, одной из первых пострадала программа Ту-144.

Создание и доводка Ту-144 стала крупнейшей и сложнейшей программой в истории советского самолётостроения. В результате длительной работы удалось создать летательный аппарат высочайшего мирового класса, по своим основным лётно-техническим характеристикам не уступающий соответствующему самолету, созданному на Западе.

По материалам ПАО "Туполев" и сетевого журнала Softmixer

Рейтинг статьи:   +1+2+3+4+5 (оценок - 1, средняя - 5,00)
Загрузка...


ДРУГИЕ СТАТЬИ НА САЙТЕ




СТАТЬИ ПО ТЕМЕ