31 декабря 1968 года совершил испытательный полет первый в мире сверхзвуковой пассажирский самолет Ту-144. Тремя годами позже, летом 1971 года, он произвел невероятное впечатление на организаторов и гостей Международной авиационной выставки в Париже. Для демонстрации возможностей «советской птицы» разработчики отправили самолет из Москвы в 9 часов утра и в это же время - в 9 часов утра - он приземлился в столице Болгарии.
Проектирование сверхзвукового самолёта Ту - 144.
Ту-144 - советский сверхзвуковой самолёт, разработанный КБ Туполева в 1960-е годы. Наряду с Конкордом он является одним из двух сверхзвуковых авиалайнеров, которые когда-либо использовались авиакомпаниями для коммерческих перевозок.
В 60-х годах в авиационных кругах США, Великобритании, Франции и СССР активно обсуждались проекты создания пассажирского сверхзвукового самолета с максимальной скоростью 2500-3000 км/ч, дальностью полета не менее 6-8 тысяч км. В ноябре 1962 года Франция и Великобритания подписали соглашение о совместной разработке и постройке «Конкорд» («Согласие»).
Создатели сверхзвукового самолёта.
В Советском Союзе созданием сверхзвукового самолета занималось конструкторское бюро академика Андрея Туполева. На предварительном заседании КБ в январе 1963 года Туполев заявил:
«Размышляя о будущем авиаперевозок людей с одного континента на другой, приходишь к однозначному выводу: сверхзвуковые воздушные лайнеры несомненно нужны, и я не сомневаюсь, что в жизнь они войдут…»
Ведущим конструктором проекта назначен сын академика - Алексей Туполев. С его ОКБ тесно сотрудничали более тысячи специалистов из других организаций. Созданию предшествовали обширные теоретические и экспериментальные работы, включавшие многочисленные испытания в аэродинамических трубах и натурных условиях при полетах аналога.
«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.
Форма крыла сверхзвукового самолета.
Но какой должна быть форма крыла? Остановились на тонком треугольном крыле с очертанием переднего края в виде буквы «8». Бесхвостая схема - неизбежная при такой конструкции несущей плоскости - делала сверхзвуковой лайнер устойчивым и хорошо управляемым на всех режимах полета. Четыре двигателя находились под фюзеляжем, поближе к оси. Топливо размещено в кессонных крыльевых баках. Балансировочные баки, расположенные в задней части фюзеляжа и наплывах крыла, предназначены, чтобы изменять положение центра тяжести во время перехода от дозвуковой скорости полета к сверхзвуковой. Нос сделали острым и гладким. Но как в таком случае обеспечить пилотам передний обзор? Выход нашли - «кланяющийся нос». Фюзеляж круглого сечения имел носовой обтекатель кабины экипажа, отклоняющийся вниз под углом 12 градусов в условиях взлета и на 17 градусов при посадке.
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 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.
Строительство модернизированного сверхзвукового самолета.
Строительство предсерийного модернизированного Ту-144 ("004) началось на ММЗ "Опыт" в 1968 году. По расчетным данным с двигателями НК-144 (Ср=2,01) предполагаемая сверхзвуковая дальность должна была составлять 3275 км, а с НК-144А (Ср=1,91) превысить 3500 км. С целью улучшения аэродинамических характеристик на крейсерском режиме М=2,2 изменили форму крыла в плане (стреловидность наплывной части по передней кромке уменьшили до 76°, а базовой увеличили до 57°) , форма крыла стала ближе к "готической". По сравнению с "044", увеличилась площадь крыла, ввели более интенсивную коническую крутку концевых частей крыла. Однако самым важным нововведением по аэродинамике крыла стало изменение срединной части крыла, обеспечившее самобалансировку на крейсерском режиме с минимальными потерями качества, с учетом оптимизации по полетным деформациям крыла на этом режиме. Была увеличена длина фюзеляжа с учетом размещения 150 пассажиров, улучшена форма носовой части, что также положительно повлияло на аэродинамику.
В отличие от "044" каждую пару двигателей в парных мотогондолах с воздухозаборниками раздвинули, освободив от них нижнюю часть фюзеляжа, разгрузив его от повышенных температурных и вибрационных нагрузок, при этом изменили нижнюю поверхность крыла в месте расчетной области поджатия потока, увеличили щель между нижней поверхностью крыла и верхней поверхностью воздухозаборника - все это позволило интенсивней использовать эффект поджатия потока на входе в воздухозаборники на Кмакс, чем это удалось получить на "044". Новая компоновка мотогондол потребовала изменений по шасси: основные стойки шасси разместили под мотогондолами, с уборкой их внутрь между воздушными каналами двигателей, перешли к восьмиколесной тележке, изменилась также схема уборки носовой стойки шасси. Важным отличием "004" от "044" стало внедрение переднего многосекционного убирающегося в полете крылышка-дестабилизатора, выдвигавшегося из фюзеляжа на взлетно-посадочных режимах, и позволявшего обеспечивать требуемую балансировку при отклоненных элевонах-закрылках. Доработки конструкции, увеличение коммерческой нагрузки и запаса топлива привели к возрастанию взлетной массы, которая превысила 190 тонн (для "044" - 150 тонн).
Предсерийный Ту-144.
Строительство предсерийного сверхзвукового самолета № 01-1 (бортовой № 77101) завершилось в начале 1971 года, 1 июня 1971 года совершил первый полет. По программе заводских испытаний машина выполнила 231 полет, продолжительностью 338 часов, из них 55 часов летал на сверхзвуке. На этой машине отрабатывались комплексные вопросы взаимодействия силовой установки на различных режимах полета. 20 сентября 1972 года машина совершила перелет по трассе Москва-Ташкент, при этом маршрут был пройден за 1 час 50 минут, крейсерская скорость во время полета достигала 2500 км/ч. Предсерийная машина стала основой для развертывания серийного производства на Воронежском авиационном заводе (ВАЗ), которому решением правительства было поручено освоение в серии сверхзвукового самолета.
Первый полет серийного Ту-144.
Первый полет серийного сверхзвукового самолета № 01-2 (бортовой № 77102) с двигателями НК-144А состоялся 20 марта 1972 года. В серии, по результатам испытаний предсерийной машины, была откорректирована аэродинамика крыла и еще раз несколько увеличена его площадь. Взлетная масса в серии достигла 195 тонн. Удельный расход топлива НК-144А к моменту эксплуатационных испытаний серийных машин намеревались довести до за счет оптимизации сопла двигателя до 1,65-1,67 кг/кгс час, а в дальнейшем до 1,57 кг/кгс час, при этом дальность полета должна была увеличиться до 3855-4250 км и 4550 км соответственно. Реально смогли достичь к 1977 году в ходе испытаний и доводок серии Ту-144 и НК-144А Ср=1,81 кг/ кгс час на крейсерском сверхзвуковом режиме тяги 5000 кгс, Ср=1,65 кг/кгс час на взлетном форсажном режиме тяги 20000 кгс, Ср=0,92 кг/кгс час на крейсерском дозвуковом режиме тяги 3000 кгс и на максимальном форсажном режиме на трансзвуковом режиме получили 11800 кгс. Обломок сверхзвукового самолета.
Первый этап испытаний.
За короткий период времени в строгом соответствии с программой было выполнено 395 полетов с общим налетом 739 часов, в том числе более 430 часов на сверхзвуковых режимах.
Второй этап испытаний.
На втором этапе эксплуатационных испытаний в соответствии с совместным приказом министров авиационной промышленности и гражданской авиации от 13 сентября 1977 года № 149-223 происходило более активное подключение средств и служб гражданской авиации. Была образована новая комиссия по проведению испытаний, которую возглавил заместитель министра гражданской авиации Б.Д. Грубий. Решением комиссии, затем подтвержденным совместным приказом от 30 сентября - 5 октября 1977 года, были назначены экипажи для проведения эксплуатационных испытаний:
Первый экипаж: летчики Б.Ф. Кузнецов (Московское транспортное управление ГА), С.Т. Агапов (ЖЛИиДБ), штурман С.П. Храмов (МТУ ГА), бортинженеры Ю.Н. Аваев (МТУ ГА), Ю.Т. Селиверстов (ЖЛИиДБ), ведущий инженер С.П. Авакимов (ЖЛИиДБ).
Второй экипаж: летчики В.П. Воронин (МГУ ГА), И.К. Ведерников (ЖЛИиДБ), штурман А.А. Сенюк (МТУ ГА), бортинженеры Е.А. Требунцов (МТУ ГА) и В.В. Соломатин (ЖЛИиДБ), ведущий инженер В.В. Исаев (ГосНИИГА).
Третий экипаж: летчики М.С. Кузнецов (ГосНИИГА), Г.В. Воронченко (ЖЛИиДБ), штурман В.В. Вязигин (ГосНИИГА), бортинженеры М.П. Исаев (МТУ ГА), В.В. Соломатин (ЖЛИиДБ), ведущий инженер В.Н. Поклад (ЖЛИиДБ).
Четвертый экипаж: летчики Н.И. Юрсков (ГосНИИГА), В.А. Севанькаев (ЖЛИиДБ), штурман Ю.А. Васильев (ГосНИИГА), бортинженер В.Л. Венедиктов (ГосНИИГА), ведущий инженер И.С. Майборода (ГосНИИГА).
До начала испытаний была проведена большая работа по рассмотрению всех полученных материалов с целью использования их «для зачета» выполнения конкретных требований. Однако, несмотря на это, отдельные специалисты гражданской авиации настаивали на выполнении «Программы эксплуатационных испытаний сверхзвукового самолета», разработанной в ГосНИИГА еще в 1975 году под руководством ведущего инженера А.М.Тетерюкова. Эта программа требовала по сути, повторения уже ранее выполненных полетов в объеме 750 полетов (1200 летных часов) на трассах МГА.
Общий объем эксплуатационных полетов и испытаний по обоим этапам составят 445 полетов с налетом 835 часов, из них 475 часов на сверхзвуковых режимах. Выполнено 128 парных рейсов на маршруте Москва-Алма-Ата.
Заключительный этап.
Заключительный этап испытаний не был напряженным с технической точки зрения. Ритмичная работа по расписанию обеспечивалась без серьезных сбоев и крупных дефектов. Инженерный и технический составы «развлекались», проводя оценки бытового оборудования, готовясь к пассажирским перевозкам. Подключенные к испытаниям стюардессы и соответствующие специалисты ГосНИИГА стали проводить наземные тренировки для отработки технологии обслуживания пассажиров в полете. Были проведены т.н. «розыгрыши» и два технических рейса с пассажирами. «Розыгрыш» был проведен 16 октября 1977 с полным моделированием цикла регистрации билетов, оформления багажа, посадки пассажиров, полета реальной продолжительности, высадки пассажиров, оформления багажа в аэропорту назначения. От «пасса- жиров» (лучших работников ОКБ, ЖЛИиДБ, ГосНИИГА и других организаций) отбою не было. Рацион питания в «полете» был на высшем уровне, поскольку утверждался по меню первого класса, все получили большое удовольствие. «Розыгрыш» позволил уточнить многие важные элементы и детали обслуживания пассажиров. 20 и 21 октября 1977 года были выполнены два технических рейса по трассе Москва-Алма-Ата с пассажирами. В качестве первых пассажиров выступали работники многих организаций, которые принимали непосредственное участие в создании и испытаниях сверхзвукового самолета. Сегодня даже трудно представить атмосферу на борту: там царило чувство радости и гордости, большая надежда на развитие на фоне первоклассного обслуживания, к которому технические люди абсолютно не приучены. В первых полетах на борту были все руководители головных институтов и организаций.
Дорога для пассажирских перевозок открыта.
Технические рейсы прошли без серьезных замечаний и показали полную готовность сверхзвукового самолета и всех наземных служб к регулярным перевозкам. 25 октября 1977 года министром гражданской авиации СССР Б.П. Бугаевым и министром авиационной промышленности СССР В.А. Казаковым был утвержден основной документ: «Акт по результатам эксплуатационных испытаний сверхзвукового самолета с двигателями НК-144» с положительным заключением и выводами.
На основании представленных таблиц соответствия Ту-144 требованиям Временных норм летной годности гражданских Ту-144 СССР, полного объема представленной доказательной документации, включающей акты по государственным и эксплуатационным испытаниям, 29 октября 1977 года председатель Госавиарегистра СССР И.К. Мулкиджанов утвердил заключение и подписал первый в СССР сертификат летной годности типа № 03-144 на сверхзвуковой самолет с двигателями НК-144А.
Дорога для пассажирских перевозок была открыта.
Дорога для пассажирских перевозок была открыта.
Сверхзвуковой самолет мог садиться и взлетать в 18 аэропортах СССР, в то время как Конкорду, чья взлётно-посадочная скорость была на 15% выше, для каждого аэропорта требовался отдельный сертификат на посадку.
Второй серийный экземпляр сверхзвукового самолета.
В июне 1973 года во Франции состоялся 30-й Международный парижский авиасалон. Огромным был интерес, вызванный советским лайнером Ту-144 - первым в мире сверхзвуковым самолетом. 2 июня тысячи посетителей авиасалона в пригороде Парижа Ле-Бурже наблюдали за выходом на взлетную полосу второго серийного экземпляра сверхзвукового самолета. Рев четырех двигателей, мощный разбег - и вот уже машина в воздухе. Острый нос лайнера выпрямился и нацелился в небо. Сверхзвуковой «Ту», ведомый капитаном Козловым, совершал над Парижем свой первый демонстрационный полет: набрав необходимую высоту, машина ушла за горизонт, потом вернулась и сделала круг над аэродромом. Полет проходил в нормальном режиме, никаких технических неполадок не отмечено.
На следующий день советский экипаж решил показать все, на что способен новый.
Катастрофа во время демонстрации.
Солнечное утро 3 июня, казалось, не предвещало беды. Поначалу все шло по плану, - зрители, задрав головы, дружно аплодировали. Сверхзвуковой самолет, показав «высший класс», пошел на снижение. В этот момент в воздухе появился французский истребитель «Мираж» (как впоследствии выяснилось, он проводил съемку аэрошоу). Столкновение казалось неизбежным. Чтобы не врезаться в аэродром и зрителей, командир экипажа принял решение подняться выше и потянул штурвал на себя. Однако высота уже была потеряна, создались большие нагрузки на конструкцию; в результате правое крыло треснуло и отвалилось. Там начался пожар, и через несколько секунд пылающий сверхзвуковой самолет устремился к земле. Страшное приземление произошло на одной из улиц парижского пригорода Гусенвилля. Гигантская машина, круша все на своем пути, рухнула на землю и взорвалась. Весь экипаж - шесть человек - и восемь французов на земле погибли. Пострадал и Гусенвилль - разрушено несколько зданий. Что привело к трагедии? По мнению большинства экспертов, причиной катастрофы стала попытка экипажа сверхзвукового самолета уйти от столкновения с «Миражом». При заходе на посадку «Ту» попал в спутную струю от французского истребителя «Мираж».
На фотографии подпись первого космонавта высадившегося на луну Нила Армстронга, летчика космонавта Георгия Тимофеевича Берегового и всех погибших членов экипажа. Сверхзвуковой самолет № 77102 разбился во время демонстрационного полета на авиасалоне в Ле Бурже. Все 6 членов экипажа (заслуженный летчик-испытатель Герой Советского Союза М.В.Козлов, летчик-испытатель В.М.Молчанов, штурман Г.Н.Баженов, заместитель главного конструктора, инженер генерал-майор В.Н.Бендеров, ведущий инженер Б.А.Первухин и бортинженер А.И.Дралин) погибли.
По мнению работников ОКБ А.Н.Туполева, причина катастрофы была в подключении неотлаженного аналогового блока системы управления, приведшего к выходу на разрушающую перегрузку.
По словам лётчиков, внештатные ситуации происходили практически в каждом полёте. 23 мая 1978 года произошло второе крушение сверхзвукового самолета. Улучшенный опытный вариант лайнера, Ту-144Д (№ 77111) после возгорания топлива в зоне мотогондолы 3-ей 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.
После приземления через форточку кабины экипажа покинули лайнер командир экипажа В. Д. Попов, второй пилот Э. В. Елян и штурман В. В. Вязигин. Находившиеся в салоне инженеры В. М. Кулеш, В. А. Исаев, В. Н. Столповский покинули лайнер 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, сработал как нож бульдозера, набирая землю, и провернулся под живот, войдя в фюзеляж.) 1 июня 1978 года Аэрофлот навсегда прекратил сверхзвуковые пассажирские рейсы.
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.
M = 1,2-5).
Энциклопедичный YouTube
-
1 / 5
В наши дни появляются новые самолёты, в том числе выполненные по технологии снижения заметности «Стелс ».
Пассажирские сверхзвуковые самолёты
Известны всего два серийно выпускавшихся пассажирских сверхзвуковых самолёта, выполнявших регулярные рейсы: советский самолёт Ту-144 , совершивший первый полёт 31 декабря 1968 года и бывший в эксплуатации с по 1978 год и выполнивший двумя месяцами позже - 2 марта 1969 года - свой первый полёт англо-французский «Конкорд» (фр. Concorde - «согласие»), совершавший трансатлантические рейсы с по 2003 год . Их эксплуатация позволяла не только значительно сократить время перелёта на дальних рейсах, но и использовать незагруженное воздушное пространство на больших высотах (≈18 км), в то время как основное используемое лайнерами воздушное пространство (высоты 9-12 км) уже в те годы было сильно загруженным. Также сверхзвуковые самолёты совершали полёты по спрямлённым маршрутам (вне воздушных трасс).
Несмотря на неосуществление нескольких других бывших и существующих проектов пассажирских сверхзвуковых и околозвуковых самолётов (Boeing 2707 , Boeing Sonic Cruiser , Douglas 2229 , Lockheed L-2000, Ту-244 , Ту-344 , Ту-444 , SSBJ и др.) и вывод из эксплуатации самолётов двух реализованных проектов, разрабатывались ранее и существуют современные проекты гиперзвуковых (в том числе суборбитальных) пассажирских авиалайнеров (напр., ZEHST , SpaceLiner) и военно-транспортных (десантных) самолётов быстрого реагирования. На разрабатываемый пассажирский бизнес-джет Aerion AS2 в ноябре 2015 был сделан твердый заказ на 20 единиц суммарной стоимость 2,4 миллиарда долларов с началом поставок в 2023 году.
Теоретические проблемы
Полёт на сверхзвуковой скорости, в отличие от дозвукового, протекает в условиях иной аэродинамики, поскольку при достижении воздушным судном скорости звука качественно меняется аэродинамика обтекания, из-за чего резко возрастает аэродинамическое сопротивление , также растёт кинетический нагрев конструкции от трения набегающего на большой скорости воздушного потока, смещается аэродинамический фокус, что ведёт к утрате устойчивости и управляемости самолёта. Кроме того, проявилось такое неизвестное до создания первых сверхзвуковых самолётов явление, как «волновое сопротивление».
Поэтому достижение скорости звука и эффективный стабильный полёт на около- и сверхзвуковых скоростях были невозможны за счёт простого увеличения мощности двигателей - потребовались новые конструктивные решения. Как следствие, изменился внешний облик самолёта: появились характерные прямые линии, острые углы, в отличие от «гладких» форм дозвуковых самолётов.
Следует отметить, что проблему создания эффективного сверхзвукового самолёта нельзя считать разрешённой до сих пор. Создателям приходится идти на компромисс между требованием увеличения скорости и сохранением приемлемых взлётно-посадочных характеристик. Таким образом, завоевание авиацией новых рубежей по скорости и высотности связано не только с использованием более совершенной или принципиально новой двигательной установки и новой конструктивной компоновки самолётов, но также с изменениями их геометрии в полёте. Такие изменения, улучшая характеристики самолёта на больших скоростях, не должны ухудшать их качества на малых скоростях, и наоборот. В последнее время создатели отказываются от уменьшения площади крыла и относительной толщины их профилей, а также увеличения угла стреловидности крыла у самолётов с изменяемой геометрией, возвращаясь к крыльям малой стреловидности и большой относительной толщины, если уже достигнуты удовлетворительные величины максимальной скорости и практического потолка. В таком случае считается важным, чтобы сверхзвуковой самолёт имел хорошие лётные данные на малых скоростях и малое сопротивления при больших скоростях, особенно на малых высотах.
ТАСС-ДОСЬЕ. 25 января 2018 года президент РФ Владимир Путин в ходе посещения Казанского авиационного завода им. C. П. Горбунова (филиал ПАО "Туполев") присутствовал при демонстрационном полете нового сверхзвукового стратегического ракетоносца Ту-160 "Петр Дейнекин" и предложил создать гражданскую версию данного самолета.
Редакция ТАСС-ДОСЬЕ подготовила справку об отечественных и иностранных программах по созданию сверхзвуковых пассажирских авиалайнеров.
Начало разработок
Изыскания в области сверхзвуковой гражданской авиации начались в Великобритании, Франции и США в конце 1950-х годов. Первые эскизные проекты соответствующих пассажирских авиалайнеров появились на Западе в начале 1960-х годов. В это же время в Советском Союзе приступили к разработке собственного сверхзвукового самолета.
Ту-144
16 июля 1963 года вышло постановление ЦК КПСС и Совмина СССР "О создании ОКБ А. Н. Туполева сверхзвукового пассажирского самолета Ту-144 с четырьмя реактивными двигателями и о постройке партии таких самолетов". Общее руководство проектом осуществлял генеральный конструктор ОКБ Андрей Туполев, а после его смерти в 1972 году - сын конструктора, Алексей Туполев.
Опытный экземпляр Ту-144 (бортовой номер СССР-68001) совершил первый полет 31 декабря 1968 года.
Выпуск серийных экземпляров Ту-144 был развернут на Воронежском авиационном заводе (ныне - ПАО "ВАСО" в составе ОАК). Всего с 1972 по 1984 годы было произведено 17 серийных машин, из них три проходили статические испытания, эксплуатировались 14 (в том числе две - с пассажирами), две разбились в авиакатастрофах, одна так и не была достроена. В период с ноября 1977 года по май 1978 года два Ту-144 выполнили 55 рейсов между Москвой и Алма-Атой, перевезя в общей сложности 3 тыс. 284 пассажиров.
В 1978 году после второй катастрофы эксплуатация Ту-144 была прекращена, а сама программа свернута. Работы по созданию модификации Ту-144ДА (с увеличенной дальностью полета) не получили развития.
Concorde
Aerospatiale/BAC Concorde ("Конкорд", с фр. "согласие") с 1962 года создавался французской компанией Aerospatiale совместно с British Aircraft Corporation. Опытный экземпляр (регистрационный номер - F-WTSS) поднялся в воздух через два месяца после первого полета Ту-144 - 2 марта 1969 года.
Всего в 1965-1979 годах было построено 20 экземпляров самолетов. 14 из них в 1976-2003 годах эксплуатировались авиакомпаниями Air France и British Airways на регулярных пассажирских линиях: в основном для трансатлантических перелетов по маршрутам в Нью-Йорк из Парижа и Лондона. В среднем расстояние между Парижем и Нью-Йорком самолет преодолевал за 3,5 часа.
За все время эксплуатации Concorde с самолетами этого типа произошла одна катастрофа. 25 июля 2000 года при взлете из Парижа машина Air France с регистрационным номером F-BTSC потерпела крушение из-за наличия на взлетно-посадочной полосе постороннего предмета. Тогда погибли 109 человек на борту и четыре человека на земле.
Всего за 27 лет эксплуатации Concorde перевезли более 2,5 млн пассажиров. Окончательно Air France и British Airways отказались от эксплуатации самолетов этого типа из- за спада пассажиропотока, вызванного терактами в США 11 сентября 2001 года, ростом затрат на поддержание самолетов в летной готовности и отсутствием перспектив по их модернизации.
Американская программа 1960-х годов
5 июня 1963 году президент США Джон Кеннеди объявил о запуске национальной программы создания сверхзвукового пассажирского авиалайнера, предложив компенсировать за счет государства 75% затрат компании-разработчика. Целью программы было конкурировать с проектом Concorde. Создать новый самолет выразили намерение корпорации Boeing, Lockheed и North American, предложившие, соответственно, проекты Boeing 2707, Lockheed L-2000 и гражданскую версию стратегического бомбардировщика XB-70 Valkyrie.
Наиболее перспективным был проект Boeing 2707 - широкофюзеляжного лайнера, рассчитанного на перевозку 277 пассажиров на расстояние до 7,8 тыс. км со скоростью 2 тыс. 900 км/ч. Был построен натурный макет самолета, Boeing получил 120 заказов от авиакомпаний США.
Однако в 1971 году стало очевидно отставание американской программы от европейского Concorde и советского Ту-144. В результате Конгресс США прекратил ее финансирование. Boeing и другие компании продолжать ее за свой счет отказались.
Другие проекты
Опыт программ Ту-144 и Concorde показал, что эксплуатация самолетов такого типа имеет целый ряд недостатков по сравнению с обычными, дозвуковыми лайнерами. В частности, из-за большого потребления топлива и дороговизны обслуживания сверхзвуковых пассажирских авиалайнеров очень сложно сделать прибыльной. Также не удалось решить проблем с шумностью двигателей самолетов, а также похожих на взрыв звуковых ударов в момент перехода на сверхзвук.
Тем не менее, изыскания в данной области продолжаются и в настоящее время. Так, в 2016 году американская Boom Technology объявила о разработке самолета на 40 мест, способного преодолеть расстояние между Лос-Анджелесом и Сиднеем за шесть часов. Американские компании Aerion и Lockheed Martin работают над проектом трехдвигательного сверхзвукового бизнес-джет Aerion AS2 на 12 пассажиров, первые поставки которого намечены на 2023 год. Еще одна американская компания Spike Aerospace планирует сертифицировать в том же 2023 г. свой бизнес-джет Spike S-512, рассчитанный на перевозку 18 пассажиров.
Центральный аэрогидродинамический институт (ЦАГИ, гордод Жуковский, Московская область) представил на международном аэрокосмическом салоне МАКС-2017 макет сверхзвукового бизнес-джета, который может быть создан в течение ближайших десяти лет. В числе отмененных проектов такого рода - Sukhoi Supersonic Business Jet, Ту-344 (бизнес-джет на базе ракетоносца Ту-22М3), Ту-444 и др., программа NASA High Speed Civil Transport (1990-1999).
Освоение неба долгие века было недостижимой мечтой для человечества. После того как просторы все-таки удалось покорить, летательные аппараты становились все совершеннее и выносливее. Существенным достижением на этом поприще стало изобретение сверхзвуковых военных и пассажирских самолетов. Одним из таких лайнеров стал Ту-244, особенности и характеристики которого рассмотрим далее. К сожалению, это проект не развился до серийного производства, как и большинство аналогичных разработок. В настоящее время изыскиваются средства для возобновления разработок данного проекта или подобных самолетов.
С чего все начиналось?
Стремительными шагами авиация начала развиваться после Второй мировой войны. Разрабатывались различные проекты летательных аппаратов с реактивными двигателями, которые должны были прийти на смену обычным силовым агрегатам. Важным моментом в создании сверхзвуковых лайнеров было не достижение скорости звука, а преодоление этого барьера, поскольку аэродинамические законы на подобных скоростях меняются.
Массово подобные технологии начали использоваться с пятидесятых годов прошлого века. Среди серийных модификаций можно отметить отечественные «МиГи», американские истребители North American, Delta Dagger, французские «Конкорды» и многие другие. В пассажирской авиации внедрение сверхзвуковых скоростей происходило намного медленнее. Ту-244 - самолет, который мог составить не просто конкуренцию в этой отрасли, а стать в ней мировым лидером.
Разработка и создание
Первые экспериментальные гражданские самолеты, способные преодолевать звуковой барьер, появились во второй половине шестидесятых годов 20 века. С тех пор и до настоящего времени в серийное производство было пущено всего лишь две модели: Ту-144 и французский «Конкорд». Лайнеры представляли собой типичные самолеты для сверхдальних перелетов. Эксплуатация этих машин перестала быть актуальной в две тысячи третьем году. Сейчас сверхзвуковые авиалайнеры для перевозки пассажиров не используются.
Были попытки создать новые модификации реактивных гражданских лайнеров, однако большинство из них остались в стадии разработки или вообще были закрыты. К таким долгосрочным проектам относится и сверхзвуковой пассажирский самолет Ту-244.
Он должен был сменить своего предшественника, обладать улучшенными характеристиками, заимствованными с прототипов - «Конкорда» и некоторых американских самолетов. В разработку проект полностью был взят конструкторским бюро Туполева, в 1973 году разрабатываемый лайнер получил наименование Ту-244.
Предназначение
Основной задачей разрабатываемого проекта стало создание реактивного сверхзвукового самолета, способного безопасно, быстро и на длительные дистанции перевозить пассажиров. При этом аппарат должен был значительно превосходить по всем параметрам обычные реактивные летательные корабли. Особую ставку конструкторы делали на скорость.
В остальных аспектах сверхзвуковые самолеты уступали своим собратьям. Во-первых, перевозки экономически не окупались. Во-вторых, безопасность полетов была ниже. Кстати, серийный выпуск и использование в гражданской авиации предшественника Ту-244 было прекращено именно по второй причине. Ту-144 за первый год эксплуатации потерпел несколько аварий, приведших к гибели экипажа. В новом проекте предполагалось устранить имеющие недочеты.
Ту-244 (самолет): характеристики технического плана
Окончательная модель рассматриваемого лайнера должна была иметь следующие тактико-технические показатели:
- Экипаж, пилотирующий лайнер, включает в себя трех пилотов.
- Вместимость пассажиров варьировалась от 250 до 300 человек.
- Ориентировочная крейсерская скорость - 2175 километров в час, что вдвое превышает звуковой барьер.
- Силовые установки - четыре мотора с турбинными вентиляторами.
- Дальность перелета - от семи до девяти с половиной тысяч километров.
- Показатель грузоподъемности - триста тонн.
- Длина / высота - 88 / 15 метров.
- Площадь рабочей поверхности - 965 кв. м.
- Размах крыла - сорок пять метров.
Если сравнить показатель скорости, то проектируемый пассажирский самолет Ту-244, история создания которого довольно интересна, стал немного медленнее своих прямых конкурентов. Однако за счет этого конструкторы хотели увеличить вместимость и повысить экономическую выгоду от эксплуатации машины.
Дальнейшие перспективы
Разработка нового проекта, результатом которой должен был стать сверхзвуковой пассажирский самолет Ту-244, затянулась на долгие годы. В конструкцию вносилась масса изменений и доработок. Однако даже после развала СССР КБ Туполева продолжило работу в заданном направлении. В 1993 году были даже представлены подробные сведения о проекте.
Тем не менее экономический кризис девяностых отрицательно отразился и на этой сфере. Официального сообщения о закрытии разработок не было, активных действий тоже. Проект оказался на грани заморозки. К работе подключаются специалисты из США, переговоры с которыми велись уже давно. Для продолжения исследований два лайнера сто сорок четвертой серии были переоборудованы в летающие лаборатории.
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.
Реалии дня сегодняшнего: Ту-244 (самолет)
История создания данного самолета была озвучена выше. А как обстоят дела ныне? Учитывая все сказанное, можно предположить, что рассматриваемый проект в настоящее время как минимум завис в воздухе, если не прикрыт совсем. Официальной подачи заявления о судьбе разработок, а также причинах сокращения и приостановления проекта нет. Вполне возможно, основная проблема заключается в недостаточном финансировании, его экономическом несоответствии или моральном устаревании. Как вариант, могут иметь место все эти три фактора в совокупности.
Не так давно (2014 год) в средствах массовой информации проскочила информация о возможном возобновлении проекта Ту-244. Однако официальной версии по этому вопросу снова так и не поступило. Ради объективности стоит отметить, что зарубежные разработки пассажирских сверхзвуковых лайнеров тоже далеки от завершения, многие из них закрыты или находятся под большим вопросом. Хочется верить, что эта грандиозная машина будет построена согласно всем современным нормам в ближайшем будущем.
Немного о предшественнике
Разработка ТУ-144 по решению Совета Министров Советского Союза началась в тысяча девятьсот шестьдесят девятом году. Строительство сверхзвукового гражданского самолета началось на ММЗ «Опыт». Расчетная дальность полета лайнера должна составить три с половиной тысячи километров. Для улучшения аэродинамики самолет получил измененную форму крыльев в плане и увеличенную их площадь.
Длина фюзеляжа выполнена с расчетом внутреннего размещения ста пятидесяти пассажиров. Две пары двигателей разместили под каждым крылом. Первый полет реактивный летательный аппарат совершил в 1971 году. Программа заводских испытаний предусмотрела около двухсот тридцати вылетов.
Сравнительные характеристики
Сверхзвуковой Ту-244 - самолет, размеры которого несколько весомее таковых у предшественника. Он имеет отличительные параметры и в других тактико-технических значениях. Для сравнения рассмотрим показатели лайнера Ту-144:
- состав экипажа - четыре человека;
- вместимость - полторы сотни пассажиров;
- длина / высота - 67 / 12,5 метра;
- тяга с форсажем - 17 500 кг/с;
- предельный вес - сто восемьдесят тонн;
- скорость крейсерская составляет 2 200 километров в час;
- практический потолок - восемнадцать тысяч метров;
- предельная дальность - шесть с половиной тысяч километров.
Основным внешним отличием нового самолета (Ту-244) от предшественника должно было стать изменение конструкции загнутой носовой части.
Кардинальной особенностью двести сорок четвертого проекта от своего прототипа под индексом "144" является отсутствие отклоняемого вниз носа. Остекление кабины выполнено в минимальном оснащении. Такое решение ориентировано на то, что во время полета будет обеспечиваться необходимая обзорность, а взлет и посадку, независимо от метеоусловий, контролирует блок оптики электронного обзора.
Стоит отметить, что современные требования экологического плана к гражданским авиалайнерам существенно препятствуют созданию сверхзвуковой машины рассматриваемого класса, поскольку её эксплуатация априори становится экономически ущербной. Были предприняты разработки по созданию сверхзвукового самолета бизнес-класса, способного преодолевать сверхзвуковой барьер. Однако проект Ту-444 также был приостановлен. Его преимущества над конкурентами - это относительная дешевизна по сравнению с лайнером Ту-244, а также решение технических вопросов, связанных с экологическими требованиями, предъявляемыми к современным самолетам. Для справки: рассматриваемый сверхзвуковой лайнер широкой публике был представлен во Франции (1993 г., авиасалон в Ле Бурже).
В заключение
Если бы все советские начинания в авиации были доработаны и реализованы, вполне возможно, что эта отрасль сделала бы огромный скачок вперед. Однако экономические, политические и прочие проблемы существенно тормозят этот процесс. Одним из самых ярких представителей в мире сверхзвуковой гражданской авиации должен был стать лайнер Ту-244. К сожалению, по ряду причин проект до сих пор находится в разработке или «подвешенном» состоянии. Хочется надеяться, что найдутся люди, которые профинансируют проект, а это в итоге приведет к созданию не только самого быстрого пассажирского самолета, но и транспорта будущего, отличающегося экономичностью, вместимостью и безопасностью.
Идея президента России Владимира Путина, вдохновленного полетом нового «Белого лебедя», о создании сверхзвукового самолета заставила задуматься не только сотрудников Казанского авиастроительного завода, но и многих других наблюдателей. Может ли ракетоносец вдохновить конструкторов на создание новых типов сверхзвуковых самолетов?
Самый большой и самый мощный в истории военной авиации сверхзвуковой самолет Ту-160, известный многим по прозвищу «Белый лебедь», на днях получил новую жизнь. Впервые за долгие годы Казанский авиастроительный завод представил общественности обновленный бомбардировщик Ту-160М, названный в честь первого главнокомандующего ВВС России Петра Дейнекина.
За первым полетом ракетоносца лично наблюдал Верховный главнокомандующий ВС РФ и президент России Владимир Путин. Глава государства был глубоко впечатлен полетом нового «Белого лебедя» и высоко оценил профессионализм выполнявших маневр летчиков, попросив отблагодарить пилотов еще до приземления воздушного судна. В эмоциях президента не было ничего удивительного, поскольку Путин и сам пилотировал ракетоносец Ту-160 еще в 2005 году.
По завершении полета президент высказал казанским авиаконструкторам предложение создать на основе нового Ту-160М версию пассажирского сверзвукового «Лебедя» для гражданской авиации.
Но для того чтобы понять, насколько реально воплотить в жизнь идею Владимира Путина, следует обратиться к истории российской авиации и вспомнить, какие шаги уже предпринимались авиаконструкторами в данном направлении.
Ту-144
Одним из самых больших успехов промышленности в истории России было создание самолета Ту-144. Он был изготовлен задолго до Ту-160 и стал первым в истории человечества сверхзвуковым пассажирским авиалайнером. К тому же Ту-144 и по сей день является одним из двух известных истории типов сверхзвуковых пассажирских самолетов.
Авиалайнер был создан по заданию Совета Министров СССР, вышедшему 19 июля 1963 года. К первому сверхзвуковому пассажирскому самолету предъявлялись серьезные требования. Самолет должен был быть способным летать на крейсерской скорости от 2300 до 2700 км/ч на расстояние до 4500 километров, при этом перевозя на борту до 100 пассажиров.
Первый прототип самолета ОКБ Туполева создало в 1965 году. Уже через три года самолет впервые поднялся в небо, опередив на два месяца главного и единственного конкурента – знаменитого британско-французского «Конкорда».
Ту-144 имел ряд особенностей конструкции, которые даже внешне заметно отличали его от других самолетов. На его крыльях не было закрылков и предкрылков: самолет снижал скорость благодаря отклоняющейся носовой части фюзеляжа. Кроме того, на авиалайнере был установлен предок современных GPS-навигаторов – система ПИНО (Проекционный индикатор навигационной обстановки), проецировавшая необходимые координаты на экран с диафильма.
Однако ввиду слишком больших затрат на эксплуатацию и обслуживание авиалайнера Советский Союз отказался от дальнейшего производства Ту-144. К моменту отказа от производства всего сохранилось 16 самолетов, два из которых позже были уничтожены в результате печально известной катастрофы на международном авиасалоне в Ле-Бурже в 1973 и в катастрофе над Егорьевском в 1978 году. На данный момент в мире в собранном виде осталось всего восемь самолетов, три из которых могут быть полностью восстановлены и готовы к дальнейшему использованию.
СПС-2 и Ту-244
Фото: Stahlkocher / wikimedia.org
Еще одним проектом, на который возлагали серьезные ожидания, стал СПС-2, которому позднее разработчик – ОКБ Туполева – дал многообещающее название Ту-244.
Первые сведения о работах над сверхзвуковым пассажирским авиалайнером второго поколения датируются приблизительно 1971 – 1973 годами прошлого века.
При разработке Ту-224 конструкторы учитывали как опыт создания и эксплуатация его предшественников – Ту-144 и «Конкорда», так и Ту-160, а также американских проектов сверхзвуковых самолетов.
По замыслу разработчиков СПС-2 новый авиалайнер должен был лишиться главной «визитной карточки» своего предшественника – отклоняемой вниз носовой части фюзеляжа. Кроме того, площадь остекления кабины пилотов должна была быть снижена до достаточного для обзора минимума. Для взлета и посадки самолета планировалось использовать систему оптико-электронного обзора.
Также проектируемый самолет должен был подниматься на высоту до 20 километров и умещать на борту около 300 пассажиров. Для достижения таких параметров необходимо было разительно увеличить его размеры по всем параметрам, что и планировалось сделать: с длиной фюзеляжа в почти 90 метров и размахом крыльев около 50 метров Ту-244 выглядел бы исполином на фоне любых имеющихся аналогов.
А вот максимальная скорость авиалайнера, по сравнению с предшественниками, практически оставалась прежней: скоростной предел СПС-2 не превышал 2500 км/ч. В противовес планировалось увеличить максимальное расстояние полета до порядка 9000 километров за счет снижения объемов потребления топлива.
Однако производство подобного сверхзвукового тяжеловеса в реалиях современного мира оказалось экономически нецелесообразным. Ввиду возросших требований к экологическим стандартам затраты на эксплуатацию подобного Ту-244 самолета на данный момент являются неподъемными как для самого авиастроителя, так и для экономики страны в целом.
Ту-344 и Ту-444
Эти самолеты разрабатывались ОКБ Туполева (позднее ОАО «Туполев», ныне – ПАО «Туполев») как ответ на растущий в мире спрос на быстрые и небольшие воздушные судна бизнес-класса. Так появились различные проекты СБС – сверхзвуковых бизнес-самолетов.
Подобные самолеты должны были обладать небольшими размерами и способностью перевозить около 10 пассажиров. Первый проект СБС от «Туполева» – Ту-344 – планировалось изготовить еще в 90-х годах прошлого века на базе военного сверхзвукового бомбардировщика Ту-22М3. Но его разработка обернулась провалом на начальных стадиях, поскольку для международных перелетов самолет также должен был соответствовать высоким требованиям в области , которым он не отвечал уже на первых этапах разработки проекта. Поэтому от дальнейших работ по созданию Ту-344 конструктор отказался.
Работы над проектом его последователя – Ту-444 – начались в начале 2000-х, его разработка дошла до стадии первых эскизов. Несмотря на то что проблемы в области экологии были решены, для реализации проекта требовалось привлечение больших финансовых инвестиций, но «Туполеву» не удалось найти заинтересованных в этом инвесторов.
С-21 (SSBJ)
Фото:Slangcamm / wikimedia.org
Единственным отечественным проектом по созданию сверхзвукового самолета для гражданской авиации, разработкой которого не занималось ОКБ Туполева, стал проект самолета С-21, также известного как Sukhoi Supersonic Business Jet (SSBJ).
Работу над этим проектом ОКБ Сухого начало в 80-х годах. В конструкторском бюро понимали, что спрос на крупные сверхзвуковые авиалайнеры со времен «Конкорда» и «Ту-144» упал и в перспективе будет только снижаться из соображений экономии. Поэтому конструкторы «Сухого» одними из первых пришли к идее создания сверхзвукового бизнес-самолета, рассчитанного на беспересадочные перелеты между мировыми столицами.
Но разработке С-21 помешал развал СССР, вместе с которым прекратилось государственное финансирование проекта.
После распада Советского Союза в «Сухом» долгие годы пытались привлечь к проекту частных инвесторов на территории России и за рубежом. Объем поступавших инвестиций позволили провести первые испытания двигателей для С-21 в 1993 году.
Но для завершения создания и старта серийного производства самолета, по заявлением являвшегося на тот момент главой «Сухого» Михаила Симонова, требовалось еще порядка одного миллиарда долларов США, однако новых инвесторов компании найти не удалось.
