Ту-144, который по кодификации НАТО получил название Charger, – сверхзвуковой советский пассажирский самолет разработки КБ Туполева.
Созданный в 60-е годы, он стал первым сверхзвуковым авиалайнером, который эксплуатировали авиакомпании для коммерческих авиаперевозок.
История Ту-144
Первый полет опытного самолета Ту-144 был выполнен 31.12.1968. В ходе создания проводились работы одновременно в двух направлениях. Первое подразумевало создание бесфорсажного экономичного ТРД типа РД-36-51, второе было направлено на усовершенствование аэродинамических характеристик Ту-144.
В результате планировали получить выполнение задания по достижению сверхзвукового полета. В 1969 году решением комиссии СМ СССР был принят вариант комплектации самолета с силовой установкой РД-36-51.
Параллельно организацией МГА принимается решение о постройке шести Ту-144 с более экономичными двигателями НК-144А. Модернизация с новыми моторами удовлетворяла требованиям по дальности сверхзвукового полета первого этапа (4-4,5 тыс. км), серийные модели планировалось оснастить моторами РД-36-51.
Первый предсерийный модернизированный самолет Ту-144 начали складывать в 1968 г. на ММЗ «Опыт». По расчетным данным двигатели НК-144 могли обеспечить сверхзвуковую дальность полета на уровне 3275 км, а НК-144А – 3500 км.
Чтобы улучшить аэродинамические характеристики машины, изменили форму крыла. Был изменен градус стреловидности: по передней кромке он составлял 76°, а по базовой − 57°. В отличие от «044», площадь крыла была увеличенной, введена интенсивная коническая крутка конечных частей крыла. Но главное, что улучшило аэродинамику, − изменение центральной части крыла, которое обеспечивало самобалансировку в крейсерских режимах скорости. Изменения коснулись длины фюзеляжа, который мог поместить до 150 пассажиров. Улучшению аэродинамических данных способствовала переработка формы носовой части фюзеляжа. Парные двигатели вместе с мотогондолами раздвинули, тем самым освободив место в нижней части фюзеляжа. Такая компоновка повлекла за собой изменения в системе шасси: основные опоры шасси стали размещать под мотогондолами, убирание проходило внутрь между воздушными каналами моторов.
В результате доработок конструкции, увеличения запаса топлива и коммерческой нагрузки взлетная масса самолета увеличилась до 190 тонн (в проекте «044» этот показатель составлял 150 т).
Первый предсерийный экземпляр Ту-144 был выпущен в начале 1971 г., а первый полет на нем состоялся 1.06.1971. По программе заводских испытаний проведен 231 вылет, 55 летных часов выполнены в сверхзвуковом режиме.
20.09.1972 самолет выполнил перелет по маршруту Москва − Ташкент, который удалось преодолеть за 1 час 50 мин. Во время полета крейсерская скорость машины достигала отметки 2500 км/ч.
Серийное производство авиалайнера Ту-144 было налажено на Воронежском авиационном заводе.
Серийную модель, которая была оснащена двигателями НК-144А, впервые подняли в воздух 20.03.1972. В отличие от предсерийной машины, несколько добавили площадь крыла, что повлекло за собой увеличение взлетной массы до 195 т.
3.06.1973 первый серийный самолет потерпел катастрофу на глазах 350 тыс. зрителей. Экипаж хотел повторить подвиг «Конкорда», который выполнил накануне «истребительский» маневр – пролететь над ВПП и снова взлететь. Однако это сделать не удалось. Начиная с высоты 1200 м, самолет внезапно начал пикировать и, только достигнув 120 м над землей, начал медленно подниматься. Перегрузка намного превысила допустимый уровень, вследствие чего сперва отвалилось левое крыло, а далее – хвостовой отсек. Конструкция самолета полностью разрушилась. Крушение произошло вблизи небольшого французского города Гуссенвиль. В результате катастрофы погиб весь экипаж лайнера и 7 местных жителей, 28 человек получили ранения.
Первый пассажирский рейс с участием Ту-144 состоялся 1.10.1977. До мая 1978 г. на самолете выполнено 55 пассажирских и 47 грузовых рейсов.
Всего было произведено 17 экземпляров сверхзвуковых авиалайнеров Ту-144, 14 из которых – в Воронеже. Оборудование пассажирских салонов заказывали в ГДР. В нынешнее время два самолета Ту-144 хранятся в авиамузеях Монино и г. Ульяновск.
Конструкция
Ту-144 – это цельнометаллический низкоплан, который был выполнен по схеме «бесхвостка». Фюзеляж самолета сделан по типу полумонокока и имеет гладкую работающую обшивку со стрингерами и набором шпангоутов. Шасси Ту-144 трехопорное, присутствует носовая стойка.
В состав силовой установки входят четыре ТРД НК-144А, в модификации Ту-144Д – бесфорсажныеРД-36-51А. Каждый из моторов имеет свой воздухозаборник. Расположение воздухозаборников – попарное. Носовая опора шасси убирается в пространство передней части фюзеляжа между воздухозаборниками.
Крыло самолета изменяемой стреловидности. Обшивка крыла сделана из листов алюминиевого сплава. На задней кромке размещены титановые элевоны. Они вместе с рулями направления выполняют отклонение за счет необратимых бустеров. Кабина сделана подвижной по типу «утки» для обеспечения лучшего обзора во время взлета и посадки самолета.
Большая часть топлива находится в 18 крыльевых баках. В заднюю часть фюзеляжа поместили балансировочный бак. В него поступает топливо на этапе перехода от дозвукового режима скорости к сверхзвуковому. Выполнение посадки можно было проводить в любое время суток и в любых погодных условиях. Новым техническим решением стало дебютное применение в истории советского самолетостроения на этом самолете автоматизированной системы контроля работоспособности бортовых систем. Это в свою очередь снизило время и трудоемкость техобслуживания машины.
Самолеты Ту-144 применялись не только как лайнеры. Их задействовали во время проведения исследований солнечных затмений, озонового слоя, фокусированного звукового удара. Эти самолеты стали центрами подготовки космонавтов, которые тренировались по программе «Буран». В 1983 г. летчик-испытатель С.Т. Агапов установил на Ту-144Д тринадцать рекордов мировой авиации, которые не побиты до нынешнего времени.
Ту-144 характеристки:
длина самолета без ПВД - 64,45 м;
размах крыла - 28,8 м;
высота самолета - 12,5 м;
площадь крыла с наплывом - 506,35 м2;
максимальная взлетная масса - 207000 кг;
масса пустого снаряженного самолета для варианта на 150 пассажиров - 99200 кг;
крейсерская сверхзвуковая скорость полета - 2120 км/ч;
практическая дальность полета, с коммерческой нагрузкой:
7 тонн (70 пасс.) - 6200 км;
11-13 тонн (110-130 пасс.) - 5500-5700 км;
15 тонн (150 пасс.) - 5330 км.
Ту-144 видео
К концу 1950-х годов в развитых странах назревала проблема перегрузки пассажирских авиалиний. Особенно актуальной она была для трансатлантических рейсов, связывавших Европу с Америкой. Требовалось в несколько раз увеличить вместимость самолетов или повысить их оборачиваемость, сократив время на перелет. Сегодня, когда громадные лайнеры перевозят сотни пассажиров, мы знаем, в каком направлении пошло самолетостроение. Но тогда выбор не выглядел таким очевидным — особенно на блестящем фоне военной авиации, которая к тому времени уже уверенно обходила звук. Прототип дальнего сверхзвукового бомбардировщика Ту-22 поднялся в небо в 1958 году, прототип ракетоносца М-50 — годом позже.
Конструкторы тех лет привыкли к тому, что гражданские самолеты проектируются на основе боевых, которые помогают «обкатывать» почти все базовые решения и системы. Поэтому создание сверхзвуковых пассажирских самолетов (СПС) казалось задачей доступной, а концепты и проекты множились, как грибы после дождя. Начиная с 1962 года инженеры французской Sud Aviation (проект Super Caravelle) объединили усилия с британцами из компании Bristol (проект Type 223) и, заручившись поддержкой на государственном уровне, начали работу над совместным СПС — «Конкорд».
К тому времени превратить свои сверхзвуковые военные машины в пассажирские пытались и в СССР. В ОКБ-23 Мясищева делали ставку на перспективные ракетоносцы М-50 и М-52, аналогичный проект ОКБ-155 Сухого базировался на ударном самолете Т-4. Но в 1962 году, когда англо-французское соглашение заставило всех резко набрать темп работы, самым перспективным оказался проект ОКБ-156 Туполева. Здесь сверхзвуковые Ту-22 пытались развивать сразу в двух направлениях: в сторону новых тяжелых сверхзвуковых бомбардировщиков Ту-135 — и к их пассажирской версии Ту-135П. Летом 1963 года вышло правительственное постановление, в котором Туполеву поручались работы над новым СПС, способным развивать до 2300−2700 км/ч и переносить 80−100 человек на 4000−4500 км либо 39−50 человек — на 6000−6500 км. Но уже осенью стало ясно: наскоком задачу не решить и военный сверхзвуковой самолет в гражданский не превратить.
Задачи
«Американцы тоже глубоко прорабатывали концепции СПС, — рассказал нам директор Музея ПАО «Туполев» Владимир Ригмант. — Существовали даже довольно экзотические проекты на базе бомбардировщиков Convair B-58 и экспериментальных «валькирий» XB-70. Однако их расчеты также показали, что привычный подход здесь не работает». В самом деле, сверхзвуковой полет с пассажирами — совсем не то, что с бомбами и ракетами. Боевой самолет проводит почти все время в обычном, дозвуковом полете и лишь на отдельных участках (при взлете с увеличенной нагрузкой, при маневрах или прорыве ПВО противника) включает форсаж. При этом резко увеличивается тяга силовой установки, и летательный аппарат переходит на сверхзвуковой режим полета — но для самого двигателя это работа «на грани инфаркта». СПС, цель которого — быстрая и безопасная доставка пассажиров на большие расстояния, должен оставаться на сверхзвуке и в крейсерском полете, часами. Это предъявляет совершенно иные требования к компоновке, двигателям, к устойчивости и управляемости планера на малых и больших скоростях.
Внешние поверхности разогреваются до 100−120 °C, создавая потребность в особо теплостойких материалах, а заодно и мощной системе кондиционирования, которая должна поддерживать температуру внутри салона на комфортном уровне. Наконец, возникает проблема звукового удара, который неминуемо сопровождает такие скоростные полеты: бомбардировщик, пройдя в паре сотен метров над землей на сверхзвуке, может вызвать и контузию. Военных эти вопросы не слишком волнуют, но для гражданского самолета, который совершает рейсы над населенными районами, грохот, способный выбить стекла и травмировать людей, — серьезный недостаток.
Британско-французский консорциум избежал многих этих проблем сразу. «Конкорд» проектировался для полетов над океаном, где его звук никому особенно не угрожал, что позволило оставаться на приличной, но довольно умеренной высоте 16−18 км. Ту-144, для которого планировались самые разные маршруты, требовалось взять планку повыше — уже до 20 км, что создавало новые трудности для работы двигателей, воздухозаборников да и всей конструкции. С каждым новым нюансом задача создания СПС усложнялась и тянула за собой поиск сразу во многих областях, от двигателестроения и систем обслуживания до материаловедения и аэродинамики.
| Ту-144Д | Aérospatiale-BAC Concorde | Ту-144Д | Aérospatiale-BAC Concorde | ||
| Полет | Самолет | ||||
| Количество пассажиров | 150 | 108 | Площадь крыла, м 2 | 507 | 425 | 15 | 12.7 | Размах крыльев, м | 28.8 | 25.6 |
| Дальность полета, км, при сниженном числе пассажиров | 6300 : Москва-Хабаровск | 6300 : Париж-Вашингтон | Длина самолета, м | 64.5 | 62.1 |
| Крейсерская скорость, км/ч | 2300 | 2200 | Диаметр фюзеляжа, м | 3.3 | 2.9 |
| Шум на местности, дБ | 112.6 | 119.5 | Двигатели | НК-144, РД-36−51А | Olympus 593 |
| Аэродинамическое качество | 7.6 | 7.2 | Салон и багажники | ||
| Взлет и посадка | Длина салона, м | 36.6 | 35.2 | ||
| Скорость отрыва, км/ч | 360 | 300 | Макс. ширина салона, м | 3.0 | 2.6 |
| Длина пробега, м | 1160 | 1620 | Число мест | 150 | 108−128 |
| Максимальная взлетная масса, т | 195 | 176.6−180 | Объем багажников, м 3 | 18.0 | 20.0 |
| Масса топлива, т | 97 | 94 | Объем пространства кухонь | 8.8 | 4.6 |
| Число туалетов | 4 | 3 | |||
Решения
Шумиху, поднятую вокруг схожести Ту-144 и «Конкорда», всерьез не воспринимает никто из специалистов. На взгляд обычного пассажира, дозвуковые самолеты Туполева, Ильюшина, Антонова, Boeing и Airbus тоже подозрительно схожи. Лишь мелкие, недоступные взгляду неспециалиста «нюансы» — удлинение, стреловидность, профилировка «скрученности» крыла — обеспечивают разное техническое совершенство летательных аппаратов.
Разумеется, отец и сын Туполевы, которые руководили работами по СПС, использовали доступную информацию от стартовавших раньше европейских коллег. Однако над своим планером в СССР работали вполне самостоятельно, проведя огромный объем расчетов и «обдув» в аэродинамических трубах ЦАГИ десятки моделей, прежде чем нащупали оптимальную схему-«бесхвостку». Крыло с переменным углом стреловидности, состоящее из двух трапеций (как на «Конкорде»), позволяло придать самолету устойчивость и на дозвуковой скорости, и на сверхзвуке, а в переходном режиме балансировка обеспечивалась временной перекачкой топлива в бак, расположенный в задней части самолета.
Доктор технических наук Анатолий Кощеев, принимавший непосредственное участие в создании «обводов» Ту-144, поясняет: «По направлению «Аэродинамика» были разработаны и реализованы несколько решений, обеспечивавших превосходство аэродинамического совершенства Ту-144 над «Конкордом». Например, впервые использовалось крыло с несимметричным профилем, которое прежде считалось неэффективным для сверхзвукового полета. В результате по аэродинамической эффективности крыла Ту-144 на 5% превосходил «Конкорд»».
Машины, построенные по классической схеме, для уменьшения взлетно-посадочной дистанции (ВПД) аэродрома используют механизацию крыла, закрылки и предкрылки. Создаваемый ими негативный пикирующий момент (стремление самолета «клюнуть» носом) парируется отклонением хвостового горизонтального оперения. Но у «бесхвостки» Ту-144 такого оперения нет. Поэтому туполевские конструкторы нашли уникальный механизм выдвижных «крылышек» в носовой части самолета, которые помогли сократить ВПД. За счет меньшей массы и удлиненного пробега «Конкорд» обошелся без сложных механизмов переднего оперения, но в итоге Ту-144 поднялся в воздух раньше. Первый полет состоялся уже накануне нового 1969 года. После более чем недели совершенно нелетной погоды самолет летел в густом тумане, и очевидцы вспоминали, с каким волнением все (включая самого Туполева) прислушивались к его грохоту — пока, уже после посадки, он не замер на ВПП аэродрома в Жуковском.
Компромиссы
Последующие экземпляры Ту-144 дорабатывались, получали новые системы и даже двигатели. В отличие от британских Olympus 593, установленных на «Конкорде», разработанные для Ту-144 двухконтурные НК-144 практически все время перелета работали в режиме форсажа. Это позволило снизить температуру горения в камере, сделав двигатель легче и надежнее: часть топлива вырабатывалось уже за ее пределами. Но это же заставило разнести двигатели вдоль крыльев подальше от фюзеляжа, который перегревался от слишком мощного выброса раскаленных газов. А главное, форсаж привел к несуразному для гражданской машины расходу топлива: за каждый час работы четыре двигателя забирали по 10 т из баков в крыльях лайнера.
Экономичностью не отличался и «Конкорд», так что его рейсы, несмотря на значительный спрос, приходилось постоянно «спонсировать» на государственном уровне. Но для Ту-144 такой расход топлива означал и серьезное ограничение в дальности. Поэтому при всех грандиозных планах по организации сверхзвуковых беспосадочных рейсов из Москвы в Хабаровск, на Дальний Восток и далее, за недолгое время эксплуатации Ту-144 перевозил пассажиров лишь до Алма-Аты и обратно. Даже появление не требовавших форсажа турбореактивных РД-36−51А (устанавливались на поздние модификации Ту-144Д) ситуацию не переломило. Масса нерешенных проблем, шокирующая гибель самолета во время демонстрационных полетов на авиасалоне в Ле-Бурже, а также экономический кризис в СССР — все это привело к окончательному закрытию программы в 1983 году. Некоторые произведенные экземпляры еще продолжали доставлять срочные грузы, а в 1995—1999 годах один Ту-144 был модифицирован по заказу NASA и использовался в качестве летающей лаборатории, несколько машин оказались в музеях. Ну а в гражданской авиации окончательно утвердились более простые и надежные дозвуковые гигантские пассажирские самолеты, рассчитанные на «неторопливую», но безопасную и экономичную перевозку сотен пассажиров на расстояние до 10 000 км и более.
Наследие
Надо сказать, что проблемы перегруженности авиалиний в СССР появились позже, чем на Западе, и связаны были не столько с дефицитом вместительности авиапарка, сколько с неразвитостью сети аэропортов. Это было ясно и в 1960-х, но соображения политического престижа тогда перевесили практику. «В свое время американцы просто лучше просчитали экономику полетов и отказались от аналогичных программ, как только стало ясно, что оправданным будет создание СПС, который может быть отнесен уже к следующему поколению, — продолжает Владимир Ригмант. — Это скорости в два и более Маха, но уже на дальности более 7500 км, а на борту порядка 300 и более пассажиров… Это задача совершенно другого уровня, на будущее».
Вместе с тем программа Ту-144 дала мощный толчок авиации. Ту-144 оказался машиной на порядок более сложной, чем все, что летало в небе в те годы. «Не будь 144-го, нам было бы тяжелее с созданием боевых самолетов, начиная с Ту-22М и вплоть до Ту-160», — говорит Владимир Ригмант. При работе над проектом СПС советским специалистам пришлось впервые изучить экологические аспекты эксплуатации самолета, заняться внедрением новых технологий автоматизации управления, новых стандартов наземного обслуживания, контроля и ухода за ВПП. «По сути, те подходы и принципы, которые мы продолжаем внедрять сегодня, начали появляться именно тогда», — резюмирует Владимир Ригмант.
Самолет, налетавший всего около 4000 часов, оставил исключительно яркий след в истории и стал настоящей «иконой» для любителей авиации. А когда придет время создавать сверхзвуковые пассажирские машины нового поколения, российские конструкторы знают, с чего начать работу, — с идей, появившихся на Ту-144.
Память
В Музее ВВС в Монино огромный, но изящный Ту-144 привлекает самое большое внимание посетителей. Вокруг много интересного — и легендарные штурмовики Ил, и стратегические бомбардировщики, и даже секретный космоплан МиГ-105. Но на их грозном фоне белоснежный 144-й выделяется особенно ярким пятном. С бортом уже больше десяти лет работает группа волонтеров из Фонда содействия музею. Их усилиями к самолету, который в 1990-е изрядно пострадал от рук мародеров, возвращается его прежний прекрасный облик.
«Вы бы видели, какая очередь выстраивается, чтобы заглянуть внутрь в День открытых дверей, — рассказал «ПМ» координатор группы волонтеров Дмитрий Стерлигов. — Мы с утра до ночи на ногах, проводим экскурсии». Ту-144 04−1 стал седьмым из 14 построенных в СССР сверхзвуковых пассажирских лайнеров. Свой первый рейс он совершил весной 1975 года и использовался для испытательных полетов, в которых отрабатывались не только системы самого самолета, но и наземная инфраструктура, необходимая для организации постоянных рейсов Москва — Алма-Ата.
Семен Клейман, волонтер, техник: «К счастью, самолет высокий, забраться в него непросто. Но один раз вандалам это удалось. С него было содрано практически все, что только можно, от проводки и приборов в кабине пилотов до обшивки кресел и лакированных столиков в салоне повышенной комфортности». Сергей Чечёткин, волонтер, авиационный инженер-электронщик: «Ту-144 в Музее техники Зинсхайма снаружи выглядит великолепно, но внутри они всё выпотрошили. Проделали вход для посетителей в заднем грузовом отсеке, освободили проходы от кресел, закрыли кабину стеклом. Честно говоря, нам такой подход не близок».
Раз в неделю он совершал перелет, доставляя почту и грузы — в 8:30 вылетал из Домодедово, а в 14:00 уже отправлялся обратно. Именно этот борт, номер СССР-77106, показан в фильме «Мимино», где он, следуя первоначальным замыслам конструкторов Туполева, совершает рейсы из Дели в Сан-Франциско, сверхзвуковые и беспосадочные. В действительности его последний полет состоялся 29 февраля 1980 года, когда 04−1 прибыл на свою окончательную стоянку в Монино.
СССР-77106 — один из восьми Ту-144, более-менее сохранившихся на сегодняшний день. Один борт даже был продан частному Музею техники в немецком Зинсхайме, где стоит по соседству со своим собратом и конкурентом — «Конкордом».
Работу волонтеров можно назвать полноценной авиационной реставрацией: они намерены восстановить самолет в том виде, в котором он летал и появился на киноэкране. Понемногу Ту-144 приходит в норму: сегодня он сверкает свежей краской, восстановлена работа электроприводов, поднимающих носовой обтекатель и раскрывающих знаменитые передние крылышки. Стерлигов и его единомышленники наладили контакты с авиапредприятиями и КБ, где то и дело находятся чудом сохранившиеся детали. Удалось найти новые колеса для основных стоек шасси взамен старых, в руки волонтеров попали некоторые приборы, фрагменты технической документации, позволяющие восстановить работу электросистемы…
Для замены колес на 100-тонной машине пришлось пригнать сверхмощные домкраты, и «шиномонтаж» превратился в опасное предприятие. Но в остальном работа волонтеров — занятие медленное и кропотливое: деталь за деталью они складывают огромный пазл — целый самолет, один из самых сложных и удивительных в истории авиации.
- Ту-144С («004») - Серийный самолет с НК-144А.
- Ту-144Д («004Д») - Серийный самолет с РД-36-51А.
- Ту-144ЛЛ - Летающая лаборатория с НК-32-1.
Модификации Ту-144
- Ту-144 («044») - прототип (1968г.)
- Ту-144С («004») - Серийный самолет с НК-144А. (1971г.)
- Ту-144Д («004Д») - Серийный самолет с РД-36-51А. (1974г.)
- Ту-144ДА - проект с двигателями «61». (конец 70-х.)
- Ту-144П - проект постановщика помех. (конец 70-х.)
- Ту-144ПР - проект постановщика-разведчика. (конец 70-х.)
- Ту-144К
- Ту-144КП - проект авиационно-ракетного комплекса. (конец 70-х.)
- ДП-2 - проект дальнего перехватчика. (конец 70-х.)
- Ту-144ЛЛ - Летающая лаборатория на базе Ту-144Д с НК-32-1. (1996г.)
схема Ту-144
| Ту-144 | ||
|---|---|---|
| Первый полет | 31 декабря 1968 | |
| Экипаж, чел | 4 | |
| Размеры | ||
| Ту-144 | ||
| Длина фюзеляжа, м | 59,4 | |
| Высота самолета, м | 10,5 | |
| Размах крыла, м | 27,65 | |
| Площадь крыла, м 2 | 438 | 411 |
| Удлинение крыла | 1,74 | |
| Стреловидность крыла по передней кромке | центроплан | 78^о |
| консоли | 55^о | |
| Массы | ||
| Ту-144 | ||
| Взлётная, кг | при 98 пассажирах | 130000 |
| при 120 пассажирах | 150000 | |
| максимальная | 180000 | |
| Пустого, кг | 85000 | 12000 (120) |
| Вес топлива, кг | ок.70000 (92000) | |
| Силовая установка | ||
| Ту-144 | ||
| Двигатели | 4 ДТРДФ НК-144 | |
| Тяга, кГc | максимал | 4х 13000 |
| форсаж | 4х 17500 | |
| Тяговооруженность | 0.44 | |
| Удельный расход топлива на крейсерском сверхзвуковом режиме, кг/кгс х ч | 2,23 | |
| Лётные данные | ||
| Ту-144 | ||
| Максимальная скорость полета на высоте 17 км, км/ч (М=) | 2430 (2,35) | |
| Крейсерская скорость, км/ч (М=) | 2300 | |
| Скорость захода на посадку, км/ч | 290 | |
| Посадочная скорость, км/ч | 270 | |
| Практическая дальность полета (сверхзвуковая), км | 2920 | |
| Практический потолок, м | 20000 | |
| Пробег, м | 1500 | |
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).
Создание
Анализ условий существования будущего СПС, проведенный в СССР применительно к уровню отечественного самолетостроения и его ближайших перспектив, а также экономических возможностей страны и потребностей ГВФ, показал, что для СССР наиболее предпочтительным является путь создания отечественного СПС по своим ожидаемым летно-техническим данным близкий к англо-французскому «Конкорду». Перед отечественной авиационной наукой и промышленностью в ходе создания советского СПС ставились ряд научно-технических проблем, с которыми наша ни дозвуковая пассажирская, ни военная сверхзвуковая авиация не сталкивались. Прежде всего для обеспечения требуемых летно-технических характеристик СПС (двухмаховый полет на дальность до 6500 км со 100-120 пассажирами, в сочетании с приемлемыми взлетно-посадочными данными) требовалось обеспечить значительное улучшение аэродинамического совершенства самолета при крейсерских полетах на М=2-2,2. Аэродинамическое качество на этих режимах необходимо было увеличить до 7,5-8,0, что значительно превышало значения, полученные для аэродинамических схем отечественных тяжелых сверхзвуковых боевых самолетов того периода (расчетное значение Кмакс. для М=2 для Ту-22 равнялось 4,4; для М-50 - 5,5; для М-52 - 5,6; для Ту-135 и М-56 - 6,4). Требовалось решить вопросы устойчивости и управляемости тяжелого самолета при полетах в дозвуковой, трансзвуковой и сверхзвуковой областях, выработать практические методы балансировки самолета на всех этих режимах с учетом минимизации аэродинамических потерь. Длительный полет на скорости М=2 был связан с исследованиями и обеспечением прочности конструкции агрегатов планера при повышенных температурах (близких к 100-120 ?С), предстояло создать теплостойкие конструкционные материалы, смазки, герметики, а также разработать типы конструкций, способных длительно работать в условиях циклического аэродинамического нагрева. Очень высокие требования предъявлялись к агрегатам силовой установки: необходимо было создать мощные и экономичные двигатели, устойчиво работающие в условиях сверхзвукового полета, решить проблемы регулирования воздухозаборников, работающих в широком диапазоне высот и скоростей, обеспечив регулирование требуемого расхода воздуха на входе при возможно меньших аэродинамических потерях. Выполнение длительного сверхзвукового крейсерского полета наиболее рационально было выполнять на больших высотах, соответственно перед головным и агрегатными ОКБ ставилась задача разработки принципов создания новых систем кондиционирования воздуха, а затем и конкретных агрегатов и систем, обеспечивающих комфортные условия пассажирам и экипажу на больших высотах (до 20 км) и при длительных полетах при значительных нагревах элементов конструкции планера. Необходимо было создать ряд новых устройств и систем, обеспечивающих автоматическое управление полетом, точную навигацию в условиях длительного сверхзвукового полета и автоматическую посадку. Возникла необходимость изучения экологических особенностей эксплуатации СПС, связанных с выбросом в атмосферу большого количества отработанных газов двигателей на больших высотах и их влияние на озонный слой, воздействия шума и звукового удара на людей, животных и строения, влияние длительных полетов на больших высотах на пассажиров и экипаж, связанных с воздействием солнечной радиации. При создании СПС, исходя из условий безболезненного его внедрения в существующую транспортную систему, необходимо было при проектирование СПС учитывать особенности отечественной и международных систем воздушных перевозок, существующих аэропортов и управления воздушным движением.
Все эти задачи, с привлечением в определенной степени западного опыта, детально изучались в ЦАГИ, в ОКБ А.Н.Туполева, другими ОКБ, привлекавшимися к программе создания советского СПС. Официальным основанием для начала работ по отечественному СПС первого поколения (СПС-1), получившему обозначение Ту-144, стало Постановление Совета Министров СССР № 798-271 от 16 июля 1963 года и Приказ МАП № 276 от 26 июля того же года. ОКБ А.Н.Туполева задавалось спроектировать и построить СПС с крейсерской скоростью полета 2300-2700 км/ч, практическая дальность полета на сверхзвуке с 80-100 пассажирами оговаривалась 4000-4500 км; в перегрузочном варианте с дополнительными топливными баками и с 30-50 пассажирами - 6000-6500 км. Эксплуатация с аэродромов первого класса при нормальной взлетной массе 120-130 тонн. Предполагалось в 1966-1967 годах построить 5 экземпляров Ту-144 (2 экземпляра для прочностных испытаний). Учитывая техническую сложность получения максимальной дальности полета первого отечественного СПС, решено было вести работы в два этапа: на первом этапе достигнутая практическая дальность полета должна была составлять 4000-4500 км, на втором этапе Ту-144 должен был достичь дальности 6500 км. Двигатели для Ту-144, в соответствии с рекомендациями ЦИАМ, задавались двухконтурные турбовенти-ляторные с форсажными камерами. ОКБ Н.Д. Кузнецова на основе газогенератора ДТРД НК-8 бралось создать для будущего советского СПС ДТРДФ, получивший обозначение НК-144, с взлетной тягой 20000 кгс и удельным расходом топлива на крейсерском сверхзвуковом режиме на уровне 1,35-1,45 кг/ кгс час. Следует отметить, что успех проекта Ту-144 в большой степени зависел от успехов двигателестроителей. Выбор для Ту-144 ДТРДФ, работающего на форсаже на крейсерских режимах отнюдь был небесспорным, он давал возможность получить для Ту-144 менее напряженный в температурном отношении двигатель (соответственно более надежный и менее дорогой), а так же более оптимизированный двигатель для выполнения полетов в широком диапазоне высот и скоростей, чем в случае выбора одноконтурного ТРД. Большие сомнения вызывала возможность получения умеренных расходов топлива на крейсерских режимах на данном типе двигателя и, как следствие обеспечение требуемой дальности полета. Все это не было большим секретом ни для туполевцев, ни для МАП.
Еще на этапе проектирования мясищевских сверхзвуковых стратегических носителей М-50/М-52 и М-56, а также проработки проектов СПС М-53 и М-55, в ОКБ-23 получили расчетные результаты, говорящие о том, что получить приемлемую сверхзвуковую дальность полета на тяжелом самолете вполне реально, при условии использования двигателей с удельными расходами топлива в пределах 1,2 кг/кгс час. Такой двигатель в опытных экземплярах к началу 60-х годов в СССР был создан - это был одноконтурный бесфорсажный ТРД «16-17» (взлетная тяга 18000 кгс, удельный расход топлива на крейсерском режиме 1,15 к/кгс час), разработанный в ОКБ-16 П.Ф.Зубца. Англо-французы, выбирая тип двигателя для своего «Конкорда» пошли промежуточным компромисным путем, выбрав для него одноконтурный ТРДФ Бристоль «Олимп» 593 с небольшой степенью форсирования и удельным расходом топлива на форсаже 1,327 кг/кгс час (взлетная тяга на форсаже 17200 кгс). К сожалению работы по мясищевским проектам тяжелых сверхзвуковых машин были закрыты, соответственно в начале 60-х годов в СССР временно прервалась линия развития мощных экономичных бесфорсажных одноконтурных ТРД (0КБ-16 перевели на тематику твердотопливных ракетных двигателей), и, как результат, к началу проектирования Ту-144, ОКБ А.Н.Туполева пришлось пойти на технический риск, сделав ставку на ДТРДФ НК-144. Вскоре, в 1964 году, когда полным ходом шло проектирование Ту-144 с НК-144, решено было реанимировать работы по экономичным мощным бесфорсажным ТРД для СПС: в ОКБ-36 под руководством П.А.Колесова началось проектирование одноконтурного ТРД РД-36-51 для Ту-144 с максимальной взлетной тягой 20000 кгс и ожидаемым удельным расходом топлива на крейсерском сверхзвуковом режиме полета 1,23 кг/кгс час (работы по РД-36-51 шли одновременно с проектированием другого мощного одноконтурного ТРД РД-З6-41 для дальнего сверхзвукового ударного самолета Т-4 ОКБ П.О.Сухого).
Проектирование Ту-144 Андрей Николаевич решил поручить Отделению «К», занимавшемуся до этого беспилотной техникой и имевшему достаточный опыт в области освоения длительного полета со скоростями превышающими М=2 (ударный беспилотный самолет Ту-121, беспилотные самолеты-разведчики - серийный Ту-123 и опытный Ту-139). Главным конструктором и руководителем работ по теме Ту-144 Андрей Николаевич назначил А.А.Туполева. Именно под его руководством, с привлечением лучших сил отечественной авиационной науки и техники, в Отделении «К» рождалась идеология и будущий облик Ту-144. В дальнейшем после смерти А.Н.Туполева и назначения А.А.Туполева руководителем предприятия, темой Ту-144 руководили Ю.Н.Попов и Б.А.Ганцевский. Вскоре Ту-144 становится одной из основных и приоритетных тем в деятельности ОКБ и всего МАП на ближайшие 10 лет.
Аэродинамический облик Ту-144 определялся главным образом получением большой дальности полета на крейсерском сверхзвуковом режиме, при условии получения требуемых характеристик устойчивости и управляемости и заданных характеристик взлета и посадки. Исходя из обещанных удельных расходов НК-144, на первоначальном этапе проектировании поставили задачу получить на крейсерском сверхзвуковом режиме полета Кмакс=7. По суммарным экономическим, технологическим, весовым соображениям приняли число М крейсерского полета равным 2,2. В ходе проработки аэродинамической компоновки Ту-144 в ОКБ и в ЦАГИ рассматривалось несколько десятков возможных вариантов. Изучались «нормальная» схема с горизонтальным оперением в хвостовой части фюзеляжа, от нее отказались, так как подобное оперение давало до 20% в общем балансе сопротивления самолета. Отказались и от схемы «утка», оценив проблему влияния дестабилизатора на основное крыло. Окончательно исходя из условий получения требуемого аэродинамического качества и получения минимальных разбежек фокуса при дозвуковых и сверхзвуковых скоростях остановились на схеме низкоплана - «бесхвостки» с составным треугольным крылом оживальной формы (крыло образовывалось двумя треугольными поверхностями с углом стреловидности по передней кромке 78° - для передней наплывной части и 55°- для задней базовой части), с четырьмя ДТРДФ, размещенными под крылом, с вертикальным оперением, расположенным по продольной оси самолета, и трехопорным убирающимся шасси. 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. По всей задней кромке крыла размещались элевоны, состоявшие из четырех секций на каждом полукрыле. Конструкция крыла многолонжеронная, с мощной работающей обшивкой из сплошных плит, выполненных из алюминиевых сплавов, центральная часть крыла и элевоны изготовлялись из титановых сплавов. Секции элевонов приводились в действие двумя необратимыми бустерами. Руль направления также отклонялся с помощью необратимых бустеров и состоял из двух, независящих друг от друга, секций. Аэродинамическая форма фюзеляжа выбиралась из условий получения минимального сопротивления на сверхзвуковом режиме. Добиваясь этого, пошли даже на некоторое усложнение конструкции самолета. Характерной особенностью Ту-144 стала опускающаяся, хорошо остекленная носовая часть фюзеляжа перед пилотской кабиной, что обеспечивало хороший обзор на больших взлетно-посадочных углах атаки, присущих самолету с крылом малого удлинения. Опускание и подъем носовой части фюзеляжа осуществлялся с помощью гидропривода. При конструировании отклоняющейся негерметичной части и ее агрегатов удалось добиться сохранения гладкости обшивки в местах сочленения подвижной части с герметичной кабиной и остальной поверхностью фюзеляжа.
Форма мотогондол определялась в основном компоновочными соображениями и условиями надежности работы силовой установки. Четыре ДТРДФ НК-144 разместили под крылом близко друг к другу. Каждый двигатель имел свой воздухозаборник, причем два соседних воздухозаборника объединялись в общий блок. Подкрыльевые воздухозаборники - плоские с горизонтальным клином. Торможение потока при сверхзвуковых скоростях полета осуществлялось в трех косых скачках уплотнения, в прямом замыкающем скачке и дозвуковом диффузоре. Работа каждого воздухозаборника обеспечивалась автоматической системой управления, которая изменяла положение панелей клина и створки перепуска в зависимости от режима работы двигателя НК-144. Длина мотогондол определялась размерами двигателей и требованиями ЦАГИ и ЦИАМ к обеспечению необходимой длины каналов воздухозаборников для нормальной работы двигателей. Следует отметить, что в отличие от проектирования воздухозаборников и двигателей «Конкорда», где этот процесс шел как единое целое, проектирование НК-144 и мотогондол с воздухозаборниками шли как два во многом независимых процесса, что привело в какой-то степени к переразмеренности мотогондол и в дальнейшем ко многим взаимным неувязкам работы двигателей и системы воздухозаборников. Предполагалось, как и на «Конкорде», ввести систему торможения на посадке за счет реверса двигателей, реверс планировалось установить на два крайних двигателя (систему реверса не довели, в результате опытная и серийные машины эксплуатировались с тормозным парашютом).
|
Основные стойки шасси убирались в крыло, передняя стойка убиралась в переднюю часть фюзеляжа в пространство между двумя блоками воздухозаборников. Небольшая строительная высота крыла потребовала уменьшения размера колес, в результате в основных стойках шасси использовалась двенадцатиколесная тележка с колесами сравнительно небольшого диаметра. Основной запас топлива размещался в крыльевых кессон-баках. Передние кессон-баки крыла и дополнительный килевой бак служили для балансировки самолета. Основные работы по выбору оптимальной аэродинамической схемы Ту-144 в ОКБ возглавлял Г.А.Черемухин, вопросами оптимизации силовой установки по проекту занималось подразделение во главе с В.М.Булем. На Ту-144 фактически были применены многие принципиальные решения дистанционной системы управления, в частности рулевые агрегаты привода органов управления самолета отрабатывали сигналы системы улучшения устойчивости и управляемости по продольному и путевому каналам. На некоторых режимах указанное мероприятие позволяло осуществлять полет при статической неустойчивости. Выбор идеологии системы управления Ту-144 во многом является заслугой Г.Ф.Набойщикова. В создание и доведение этой принципиально новой системы управления большой вклад внес Л.М.Роднянский, ранее занимавшийся системами управления в ОКБ П.О.Сухого и В.М. Мясищева, и в начале 60-х годов сделавший очень много для доводки весьма «сырой» системы управления Ту-22. Кабина пилотов проектировалась с учетом требований современной эргономики, она выполнялась четырехместной: два передних места занимали первый и второй пилот, за ними размещался бортинженер, четвертое место на первой опытной машине предназначалось для инженера-экспериментатора. В дальнейшем предполагалось ограничить экипаж тремя пилотами. Отделка и компоновка пассажирского салона Ту-144 соответствовали мировым требованиям к современному дизайну и к комфортабельности, при их отделке использовались новейшие отделочные материалы. Пилотажно-навигационное оборудование Ту-144 комплектовалось самыми совершенными системами, какие могла дать на тот период отечественная авионика: совершенный автопилот и бортовая электронно-вычислительная машина автоматически поддерживали курс; летчики могли видеть на экране, размещавшемся на приборной доске, где в данный момент находится самолет и сколько километров осталось до места назначения; заход на посадку осуществлялся автоматически в любое время суток при сложных погодных условиях и т.д. - все это было серьезным рывком вперед для нашей авиации.
Модель Ту-144 была впервые показана в 1965 на Парижском авиационном салоне, где было объявлено, что первый полет намечен на 1968 г.
Постройка первого опытного самолета Ту-144 («044») началась в 1965 году, одновременно строился второй экземпляр для статических испытаний. Опытная «044» первоначально рассчитывалась на 98 пассажиров, позднее эта цифра была увеличена до 120. Соответственно расчетная взлетная масса увеличилась со 130 тонн 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 самолета. В конце 1967 года опытную «044» перевезли в ЖЛИ и ДБ, где в течение всего 1968 года осуществлялись доводочные работы и доукомплектование машины недостающими системами и агрегатами.
Испытания
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 летчики-испытатели, в том числе и те которым предстояло испытывать Ту-144, в частности Э.В.Елян. Самолет-аналог успешно облетали до скорости 2500 км/ч и материалы этих полетов послужили основой для окончательной корректировки крыла Ту-144, а также позволили летчикам-испытателям подготовиться к особенностям поведения самолета с таким крылом.
В конце 1968 года опытный «044» (бортовой № 68001) был готов к первому полету. На машину назначили экипаж в составе: командира корабля - заслуженного летчика-испытателя Э.В.Еляна (получившего затем за Ту-144 Героя Советского Союза); второго пилота - заслуженного летчика испытателя Героя Советского Союза М.В.Козлова; ведущего инженера-испытателя В.Н.Бендерова и бортинженера Ю.Т.Селиверстова. Учитывая новизну и необычность новой машины, ОКБ пошло на неординарное решение: впервые на опытную пассажирскую машину решили установить катапультируемые кресла экипажа. В течение месяца проводились гонки двигателей, пробежки, последние наземные проверки систем. С начала третьей декады декабря 1968 года «044» находилась 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 оторвалась от взлетной полосы аэродрома ЛИИ и быстро набрала высоту. Первый полет продолжался 37 минут, в полете машину сопровождал самолет-аналог «21-11». По отзывам экипажа, машина показала себя послушной и «летучей». На первом вылете присутствовали А.Н.Туполев, А.А.Туполев, многие руководители подразделений ОКБ.
Первый полет Ту-144 стал событием мирового значения и немаловажным моментом в истории отечественной и мировой авиации. Впервые в воздух поднялся сверхзвуковой пассажирский самолет и это был самолет построенный в СССР, первый «Конкорд» уйдет в полет только 2 марта 1969 года. Было доказано на практике, что тяжелые самолеты бесхвостой схемы имеют права гражданства в СССР (до этого полета у нас все ограничивалось большим количеством проектов тяжелых «бесхвосток»).
Второй полет (50 мин) состоялся 8 января 1969 г, а уже через полгода, 5 июня 1969 года опытный самолет первый раз на высоте 11000 м превысил сверхзвуковую скорость, к маю 1970 года машина летала на скоростях М=1,25-1,6 на высотах до 15000 м. 26 мая 1970 г. Ту-144 впервые в истории гражданской авиации достиг скорости 2150 км/ч (М=2) на высоте 16300 м. 12 ноября 1970 года в часовом полете «044» летала полчаса на скорости превышающей 2000 км/ч, на высоте 16960 м была достигнута максимальная скорость 2430 км/ч. К осени 1970 опытный образец налетал 100 ч.
Впервые самолет был показан публично 21 мая 1970 г. в аэропорту «Шереметьево». В ходе испытаний опытная машина неоднократно летала за рубежи СССР, в мае-июне 1971 года «044» приняла участие в салоне в Ле-Бурже, где она впервые «встретилась» с англо-французским «Конкордом». Ее полет в Болгарию занял всего 1 час: взлетев в Москве в 9 часов утра, он сел в Софии также в 9 утра. Крейсерская скорость на высоте 16 км составила 2300 км/ч. Эта высота была набрана на дистанции около 350 км за 18 мин.
Конструкция
Ту-144 представляет собой выполненный по схеме «бесхвостка» низкоплан. Оживальное крыло с отклоненным вниз носком имеет угол стреловидности передней кромки 78° в околофюзеляжных частях и 55° на всей остальной части. Крыло самолета (удлинения 1,74 и сужения 7, многолонжеронной конструкции) состоит из основной и отъемных частей и имеет кессонную конструкцию с силовой нагруженной обшивкой в виде фрезерованных крупногабаритных панелей вафельной конструкции из высокопрочных алюминиевых сплавов.
Управление самолетом осуществляется с помощью четырехсекционных элевонов (на каждой консоли) и двухсекционного руля направления, расположенного на классическом вертикальном оперении. Киль самолета, так же как и крыло, многолонжеронной конструкции, выполнен заодно с хвостовой частью фюзеляжа. Внутренний объем киля использован в качестве топливного кессон-бака.
Фюзеляж круглого сечения имеет носовой обтекатель кабины экипажа, отклоняющийся вниз под углом 12° в условиях взлета и на 17° при посадке. Остекление кабины экипажа прототипа состоит из двух передних, а также боковых окон. Носовой обтекатель снабжен четырьмя продольными удлиненными боковыми окнами, обеспечивающими видимость вперед во время его подъема и в крейсерском полете. Фюзеляж прототипа предназначался для размещения 100-121 пассажиров.
Фюзеляж, состоящий из стрингеров, балок и шпангоутов, скрепленных с обшивкой, конструктивно разделяется на 3 части: носовую, центральную и хвостовую. В носовой части размещаются кабина экипажа (с фонарем, вписанным в обводы фюзеляжа) и отклоняемый носовой обтекатель, выполненный в виде многослойной конструкции из стеклопластика с сотовым заполнителем. Центральная часть, в которой располагаются пассажирские салоны, вместе с носовой частью составляет единый герметичный отсек. Окантовки иллюминаторов, входных, служебных и аварийных дверей изготовлены из фрезерованных панелей. Хвостовая часть фюзеляжа, являясь топливным кессон-баком, выполнена герметичной. Ее законцовка представляет собой контейнер тормозного парашюта.
Шасси - трехстоечное. Передняя стойка имеет спаренные колеса. В опытных образцах главные стойки были оснащены убираемыми в консоли крыла 12-колесными тележками (3 оси). Такая схема уборки шасси была вызвана тем, что, в отличие от «Конкорда», место под фюзеляжем было занято пакетом двигателей. Для размещения колес в крыле пришлось уменьшать их диаметр и увеличивать количество.
Планер самолета рассчитан на ресурс 30000 ч и выполнен из сплавов алюминия и титана (преимущественно в виде монолитных укрупненных конструкций). Титановые сплавы широко использованы в конструкции воздухозаборников, мотогондол и крыла.
Оборудование. Самолет оборудован современной электронной аппаратурой, обеспечивающей автоматическое управление на взлете, в полете и при посадке в сложных метеорологических условиях. Впервые на отечественном пассажирском самолете пилотажно-навигационное оборудование было выполненн с использованием цифровой вычислительной техники.Благодаря этому экипаж самолета состоит всего из трех человек: двух пилотов и бортинженера (выполнение полетного маршрута также контролируется бортовой автоматикой). Управление самолетом осуществляется при помощи электрогидравлической системы с необратимыми гидроусилителями. В каналах тангажа, курса и крена использованы автоматы загрузки командных рычагов управления, функционирующие в зависимости от угла их отклонения, а также скорости и высоты полета. В канале тангажа, кроме того, применена система автоматической балансировки.
Все основные системы самолета имеют многократное резервирование, что существенно повышает надежность. В целом Ту-144 создан в соответствии с международными нормами летной годности, предъявляемыми к пассажирским самолетам.
Силовая установка.
На опытном самолете использовалась силовая установка, состоящая из четырех турбовентиляторных двигателей НК-144 конструкции Н.Д. Кузнецова. Двигатели установили в пакет под фюзеляжем, что сократило возможный разворачивающий момент при выходе части из них из строя. Выход сопел расположен в плоскости, лежащей приблизительно на половине хорды элевонов. Многорежимные двухконтурные двигатели с форсажем должны были обеспечить возможность эксплуатациии Ту-144 как на средних (дозвуковой полет), так и дальних (сверхзвуковой) маршрутах.
У первого опытного самолета два внешних двигателя должны были оборудоваться устройствами реверса тяги. Благодаря большой энерговооруженности, механизации крыла, тормозным устройствам и реверсу тяги эксплуатация Ту-144 возможна на всех аэродромах 1 класса, имеющих бетонные взлетно-посадочные полосы длиной 3000 м, рассчитанные на прием современных дозвуковых тяжелых реактивных самолетов. Однако на продемонстрированном в 1971 г. самолете реверс тяги был заменен тормозным парашютом. Двигатели снабжены индивидуальными регулируемыми воздухозаборниками прямоугольного сечения. Положение воздухозаборников относительно фюзеляжа соответствует положению косых скачков уплотнения под крылом при полете с крейсерской скоростью.
Топливо размещено в кессонных крыльевых баках (около 70 000 кг в опытных самолетах). В самолете имеются балансировочные баки, которые расположены в задней части фюзеляжа и наплывах крыла и предназначены для изменения положения центра тяжести самолета во время перехода от дозвуковой скорости полета к сверхзвуковой.
Взрывобезопасность топливных баков обеспечена путем двойного азотирования топлива.
Состояние
На «044» стояли опытные двигатели НК-144 с удельным расходом топлива на крейсерском сверхзвуковом режиме 2,23 кг/кгс час, с такими удельными расходами на испытаниях Ту-144 сумел выйти на сверхзвуковую дальность полета 2920 км, что было значительно меньше требуемой дальности. Кроме этого в ходе испытании столкнулись с некоторыми конструктивными недоработками: в полетах наблюдались повышенная вибрация и нагрев хвостовой части фюзеляжа от счетверенного пакета двигателей, не выручали даже титановые конструкции. Выполнив программу испытательных полетов «044» (всего около 150 полетов), так и осталась в одном опытном экземпляре. От нее большего и не требовалось, свою задачу доказать техническую возможность создания в СССР сверхзвукового пассажирского самолета она выполнила. Необходимо было продвигаться дальше, улучшая конструкцию самолета и двигателей.
Многие западные специалисты видели в Ту 144 только копию англо-французского Concorde , но советский лайнер тяжелее, гораздо мощнее и быстрее. Самолёт, изготовленный в Советском Союзе, по ряду технических аспектов превосходил подобные разработки, которые ещё только были в стадии проекта на Западе.
История создания самолёта Ту 144
Не коммерческие соображения или опыт международных авиалиний, а необъятные просторы Советского Союза стали обоснованием для появления Ту 144 . Было подсчитано, что каждый перелёт создаёт экономию времени в среднем 24,9 часа, а это важно для таких пассажиров, как врачи, учёные и офицеры. Увеличить эту экономию до 36 часов могли только сверхзвуковые лайнеры. Это давало основание на производство 75 самолётов.
Заказ поручили отделу ОКБ, которым руководил А.А. Туполев в июле 1963 года. В ОКБ Н.Д. Кузнецова разработали новый двигатель НК-144, изготовленный из высокопрочных материалов, выдерживающих высокую температуру и оснащённый камерой форсажа с регулируемым соплом.
В ОКБ Микояна на базе МиГ-21 построили А-144 – летающий аналог Ту-144 , крыло которого это уменьшенная копия крыла сверхзвукового лайнера. Испытательные полёты на аналоге подтвердили, что новая машина может обойтись без горизонтального оперения.
В последний день уходившего 1968 года, сопровождаемый самолётом аналогом А-144 впервые взлетел первый прототип Ту-144 – намного раньше, чем Concorde . Экипаж – лётчики-испытатели Э. Елян и правый лётчик М.Козлов, инженер Ю.Селивёрстов и глава лётных испытаний В.Бендеров.
5 июня 1969 года превышена скорость М=1. В конце мая 1970 года достигли скорости М=2 на высоте 16300 м.
Наконец, машина достигла скорости М=2,4 при расчётной крейсерской скорости М=2,35 (2500 км/час). Конечно, этот прототип далёкий от пассажирской машины, так как внутренности салона были заполнены испытательным оборудованием, а члены экипажа сидели в катапультных креслах под отстреливаемыми люками.
После демонстрации Ту-144 в Шереметьево 21 мая 1970 года об этом проекте ничего не было слышно до появления в 1973 году первого серийного самолёта. К удивлению многих, самолёт практически полностью переделали.
Описание конструкции самолёта Ту 144
Аэродинамическая схема Ту-144 – это низкоплан без горизонтального оперения, киль с рулём поворота располагался вдоль оси самолёта, снизу под крылом установлены двигатели, шасси – две основные стойки по четыре колеса и одна двухколёсная передняя.
Новое крыло имело передние кромки, образованные двумя прямыми линиями, с трапециевидными законцовками, кроме того, оно получило ярко выраженную крутку и кривизну с загибающимися передней и задней кромками, особенно на законцовках. Площадь крыла расширилась до 438 м 2 . Элевоны с переделанной системой управления удлинили к законцовкам и модифицировали.
В конструкции крыла в большом объёме применили титановые сплавы, увеличили площади сотовой обшивки и элементов жесткости, стало больше сварных швов, вместо заклёпочных. Фюзеляж удлинили на 6,3 м.
Силовую установку полностью реконструировали, левую и правую мотогондолы (по два двигателя в каждой) развели в стороны. Переделали воздухозаборники, изменив их профиль. Двигатели сместили в хвост машины, так что сопла выступали за крыльевую кромку.
Переднюю опору шасси удлинили и передвинули на 9,6 м к носу, с уборкой вперёд в негерметичную нишу. Главные стойки шасси переделали в восьмиколёсные тележки, прикреплённые к фермам в гондолах двигателей и убирающиеся вперёд с поворотом на 90 0 между трактами воздухозаборников.
Совершенно новым и самым заметным элементом стало добавление выдвижного ПГО (переднего горизонтального оперения) большой подъёмной силы. Это складное крылышко крепилось к верхней части фюзеляжа за кабиной пилотов.
В крыльевых кесонах размещён основной объём топлива, а в хвостовой части корпуса находится балансировочный бак, используемый для перекачки в него горючего из остальных ёмкостей для устранения сильного смещения центровки в процессе перехода от дозвуковой скорости на сверхзвук и наоборот.
У Ту-144 характерное отличие – остеклённая опускаемая носовая часть корпуса, обеспечивающая видимость пилотам на больших углах атаки взлётно-посадочного режима, что присуще для крыла с малым удлинением. Эта опускающаяся часть никак не нарушает герметичность отсека экипажа, но сопряжение с обшивкой фюзеляжа выполнено так, что гладкость в сочленении сохранилась.
В кабине пилотов размещались три члена экипажа, впереди два пилота, несколько позади них бортовой инженер. Бортовая ЭВМ и автопилот выдерживали заданные параметры полёта, на дисплее отображалось место самолёта и остаток пути до пункта прилёта. Автоматика заводила самолёт на посадочную глиссаду в сложных метеоусловиях днём и ночью.
Три салона лайнера свободно вмещали 150 пассажиров. В хвосту самолёта размещалось багажное отделение, проход между креслами свободный, высотой 1,93 метра.
Лётные характеристики самолёта Ту 144
- Размах крыла – 28,8 м.
- Длина самолёта – 64,45 м.
- Высота самолёта – 12,5 м.
- Площадь крыла – 506,35 м 2 .
- Вес пустого самолёта(вариант 150 пас.) – 99,2 т.
- Максимальный взлётный вес – 207 т.
- Крейсерская скорость на сверхзвуке – 2120 км/час.
- Дальность с коммерческой нагрузкой: 7 т.(70 пасс) – 6200 км.
11 – 13 т.(110 – 130 пасс.) – 5500 – 5700 км.
15 т.(150 пасс.) – 5330 км.
Интересные факты о самолёте Ту 144
Интересное решение для Ту-144 – это применение на взлётно-посадочных режимах переднего горизонтального оперения. Выпуск ПГО и отклоняемая спереди часть корпуса разрешали снизить скорость на посадке до нормальной.
У двигателей Ту144 не было реверса – это компенсировалось мощными вентиляторами охлаждения шасси и тормозным парашютом.
Два печальных факта, во Франции 3 июня 1973 года на авиашоу произошло опасное сближение лайнера с истребителем «Мираж». Слишком резко выполнив маневр ухода от столкновения, Ту-144 упал на жилые районы. Члены экипажа погибли и с ними 8 человек в городе, 25 жителей получили ранения.
Во время очередных испытаний 23 мая 1978 года произошёл пожар в системе питания топливом. Пилотам пришлось произвести посадку на первое подвернувшееся поле, двух членов экипажа зажало фрагментами конструкции самолёта и их не удалось спасти, остальные шесть человек остались живы, самолёт полностью сгорел.
Ту-144 стал первым пассажирским лайнером, достигшим сверхзвуковой скорости.
Неустранимым недостатком Ту-144 являлся непрестанный шум в пассажирском салоне во время охлаждения системы кондиционирования на сверхзвуке.
Большая максимальная скорость Ту-144 в отличие от «Конкорда» , явилась неоспоримым фактором для его использования в качестве летающей лаборатории НАСА.
Видео: взлёт Ту 144
Константин Богданов, обозреватель РИА Новости.
Сорок лет назад под Парижем . Машина тогда еще даже не вышла на пассажирские трассы, она выйдет на них потом, но летать будет недолго — до 1978 года. Что случилось с советской "супертушкой" и ее заокеанским alter ego — ? Куда и зачем человечество подевало свою сверхзвуковую пассажирскую авиацию?
Июнь — нелетное время
На первые числа июня 2013 года приходится сразу две даты, важные для судьбы Ту-144. Обе связаны с катастрофами, которые фактически взяли в рамку судьбу советского сверхзвукового лайнера.
Первый советский сверхзвуковой пассажирский самолет Ту-144 потерпел катастрофу на авиасалоне в Ле Бурже 40 лет назад, 3 июня 1973 года. Смотрите архивные съемки, как создавался знаменитый авиалайнер.3 июня 1973 года во время демонстрационного полета во французском Ле-Бурже советский сверхзвуковик упал — погибло четырнадцать человек, включая руководителя программы испытаний Ту-144 генерал-майора Владимира Бендерова.
Реальные причины того падения так и остались "замятыми". Этому немало способствовал дефицит телеметрии: запись переговоров в кабине не велась, а многие регистраторы параметров были уничтожены при падении. В итоге катастрофу списали на стечение обстоятельств, прозрачно намекнув на вину экипажа.
В Советском Союзе предпринимались неофициальные попытки повесить всех собак на сопровождавший лайнер французский истребитель "Мираж", который якобы неосторожно сманеврировал поблизости от Ту-144, вынуждая экипаж резко уклониться, в результате из-за возникших перегрузок фюзеляж самолета разломился .
Известна и другая, куда более правдоподобная версия: сырая, недоработанная машина пошла в демонстрационный полет. На лайнере до последнего момента монтировалась и перенастраивалась бортовая аппаратура, а система управления, по ряду сведений, в процессе этих "тонких настроек" была выведена в нештатное состояние.
Так или иначе, но машина, которая должна была продемонстрировать всему миру успехи "развитого социализма", рухнула в парижском пригороде. Неприятно, но ладно: это не помешало вывести лайнеры в опытную эксплуатацию на пассажирские трассы.
Однако 23 мая 1978 года происходит вторая катастрофа: в испытательном полете совершает вынужденную посадку на поле под Егорьевском опытный Ту-144Д. Самолет загорелся в воздухе, но его успели посадить. Погибло двое членов экипажа, которые не смогли покинуть горящую машину.
По результатам 1 июня 1978 года (то есть 35 лет назад — вот он, второй "юбилей") эксплуатация Ту-144 на пассажирских трассах была временно остановлена. Как выяснилось — навсегда.
Прыжок через голову
Ту-144 был очень интересной, но совершенно сырой машиной.
Так, конструкция крыла делалась из крупных панелей, что моментально создавало проблемы избыточных локальных напряжений из-за неоднородностей, а кроме того, позволяло трещинам распространяться на большие расстояния. Также выяснилось, что уровень напряжений в планере превосходит расчетный.
Огромной проблемой были двигатели НК-144А. Их технологию никак не могли отладить — они просто выгорали. Потом выяснилось, что экономичность этих двигателей такая, что об указанных в техническом задании 4000-4500 км дальности под максимальной коммерческой загрузкой в 15 тонн можно и не мечтать — пределом оказались 3000 км. ("Конкорд" со своими 13 тоннами выжимал свыше 6200 км.)
Длина маршрута на базовой трассе Ту-144 "Москва — Алма-Ата" составляла 3260 км, и это было близко к пределу возможностей машины с тем количеством перевозимых пассажиров. Двигатели РД-36-51А испытывались на Ту-144Д, и предполагалось, что они решат проблему с дальностью, однако этот проект в итоге так и не довели. Сажать машину в СССР было практически некуда, особенно большую сложность составляли запасные аэродромы потенциальных маршрутов.
Резюмируя, можно сказать, что Ту-144 убили две слабости: напряженная конструкция и технологические огрехи, с одной стороны, и неразвитость инфраструктуры базирования и эксплуатации, с другой.
С любой из этих проблем при наличии определенной воли можно было справиться. И не такие чудовищные машины доводились до приемлемой серийной надежности. И даже первая традиционная проблема России (инфраструктура) тоже поддается настойчивым: перестроили же, в конце концов, аэродромную сеть под первый турбореактивный лайнер Ту-104 — а ведь сколько было проблем с его базированием на раннем этапе…
Но комбинация сразу двух таких сложностей в отсутствие внятно выраженного императива на внедрение сверхзвуковой гражданской авиации со стороны профильного министерства и ЦК отправила Ту-144 на вечный прикол.
Всем не повезло
Можно возразить — ведь если сделать по-человечески, так и летать будет. Вон, у людей "Конкорд" летал сколько лет, а мы чем хуже?
Да ничем не хуже, особенно если вспомнить, как этот "Конкорд" летал. Обе машины, — и Ту-144, и "Конкорд", — сталкивались со своим набором сложностей.
Советский лайнер мог до известной степени наплевать на топливную эффективность и вообще на разного рода рыночные факторы, препятствующие быстрому входу на рынок (так бывает всегда, когда появляется принципиально новая техническая система, развитие которой схлопывает уже существующие ниши). Но его развитие сдерживали технические просчеты при проектировании, недостаточная технологичность, а главным образом — очень узкая сфера применения.
Советский Союз не смог найти для Ту-144 достаточного числа дальних интересных трасс внутри страны. Выйти на трансатлантическую трассу из Парижа или Лондона на Нью-Йорк советскому лайнеру никто не дал бы, как не дали бы западным компаниям с "Боингами" внутренний советский рынок авиаперевозок.
(Даже в данный момент, напомню, "Боингов" у нас в стране полно, а вот иностранцев по-прежнему на внутренние рейсы не пускают.) Трудно было бы встроиться Ту-144 и в великий континентальный маршрут "Европа — Россия — Япония".
"Конкорд" был неплохо отработан технологически, получил приемлемую систему базирования, прижился на трансатлантических трассах, однако его поедом ели "рыночные факторы". В итоге он сдался дешевым и массовым дозвуковым трудягам, оставшись этакой диковинкой, которую при случае за большие деньги можно арендовать под специальный чартер (и это тоже не давало ему окупаться).
В итоге, когда в 2000 году лайнер рухнул под Парижем, эксплуатанты только что от облегчения не вздохнули — ну вот, мол, теперь можно с чистой совестью его списать.
Дети не того будущего
Джон Толкин однажды сказал: "Придумать зеленое солнце несложно; куда сложнее создать мир, в котором оно выглядело бы естественно". Перефразируя эту сентенцию в интересующем нас разрезе, можно заявить: создать сверхзвуковой лайнер не так сложно, как создать сверхзвуковую гражданскую авиацию и отрасль соответствующих авиаперевозок.
Потому что авиация — это не только и столько даже самолеты. Это аэродромы, правила и кадры. Это рынок, наконец. Сверхзвуковые самолеты требовали "сверхзвуковой инфраструктуры", чтобы выиграть небо.
Но торжествующей альтернативой на фоне топливного кризиса середины 1970-х стали те, кто смог выжать нудные проценты прибыли без кардинальной перестройки всей отрасли авиаперевозок. Вы их прекрасно знаете — все эти лобастые дозвуковые дальнемагистральники "Боинга" выжали "Конкорд" даже с его родной трансатлантической трассы.
Выяснилось, что они легко и дешево делают нужное дело за терпимое время. А скорость обходится дорого. И чем ближе к нашей эпохе, тем очевиднее высокая скорость перемещения в физическом пространстве начала уступать скорости, надежности и пропускной способности каналов связи. Мир 1950-х-1960-х годов, понимаемый как постоянное повышение мобильности человека в пространстве, уступил место миру, в котором для высокой мобильности перемещаться, в общем, уже не всегда и нужно.
Мир сверхзвуковой гражданской авиации — это не наш с вами мир, давайте уже отдадим себе в этом отчет. Наш мир еще может стать другим, но в своем нынешнем виде Ту-144 и "Конкорду" в нем, в общем, делать нечего, даже если решить все технические проблемы и залить полпланеты дешевым керосином.
Однако 1970-е годы были уж больно неудачны для того, чтобы сломать шаблон об колено и построить гражданскую авиацию заново.
Не получилось. Пусть теперь эти стремительные красавцы стоят в музеях и напоминают нам о том, что будущее многовариантно, а его тени прихотливо дерутся в настоящем за человеческие души. Чтобы потом обладатели этих душ с важным видом вещали о том, что все случилось так, как случилось, ибо "иначе и быть не могло".