Сверхзвуковой пассажирский самолет. Ту-144.

В конце 50-х годов в США, Англии и Франции начались исследования в области создания сверхзвукового пассажирского самолёта (СПС). В начале 60-х уже появились первые эскизные проекты СПС. Это послужило поводом для разработки подобного самолёта и в СССР. 16 июля 1963 года вышло постановление ЦК КПСС "О создании ОКБ А.Н.Туполева СПС Ту-144 с четырьмя реактивными двигателями и о постройке партии таких самолётов". Ведущим конструктором по самолёту был назначен А.А.Туполев (с 1973 года Б.А.Ганцевский, с 1979 - В.И.Близнюк). Общее руководство осуществлял А.Н.Туполев. Разработка двигателя поручалась ОКБ Н.Д.Кузнецова.

При работе над проектом разработчикам пришлось столкнуться с целым рядом сложных технических проблем: аэродинамика, кинетический нагрев, упругие и термические деформации конструкции, новые смазочные и уплотнительные материалы, новые системы жизнеобеспечения пассажиров и экипажа. Особо много усилий потребовала разработка конструкции и аэродинамики крыла (в аэродинамической трубе было исследовано 200 вариантов). Применение в конструкции титановых сплавов потребовало создания новых станков и сварочных аппаратов. Эти проблемы вместе с ОКБ А.Н.Туполева решали специалисты ЦАГИ, ЦИАМ, СибНИА и других организаций. С 1965 года проводились регулярные консультации с конструкторами французской фирмы "Аэроспасьяль", разрабатывавшей СПС "Конкорд". В период подготовки рабочих чертежей из ОКБ О.К.Антонова и С.В.Ильюшина было прикомандировано более 1000 специалистов.

Ту-144

При проектировании самолёта в качестве действующей модели использовали 2 самолёта-аналога МиГ-21И. Фюзеляж МиГа был укорочен на 0,75 м. На нём было установлено крыло овальной формы, представляющее собой уменьшенную копию крыла Ту-144. В 1967 году самолёт-аналог успешно облетали до скорости 2500 км/м. Результаты испытаний легли в основу окончательного расчёта крыла. На МиГ-21И также тренировались будущие пилоты Ту-144. К испытательным полётам привлекались также МиГ-25, Су-9 и Ту-22.

К лету 1965 года наиболее важные конструктивно-компоновочные решения по самолёту были приняты. В июле А.Н.Туполев предъявил МГА эскизный проект Ту-144. В этом же году модель самолёта с размахом крыла около 2 м экспонировалась на авиасалоне в Ле Бурже. 22 июня 1966 года был утверждён полноразмерный макет самолёта. Параллельно с проектированием в опытном производстве ОКБ в Жуковском шло изготовление двух прототипов. В их изготовлении участвовали также Воронежский и Куйбышевский авиазаводы. Постройка первого прототипа завершилась 9 октября 1968 года. 31 декабря экипаж во главе с лётчиком-испытателем Э.В.Еляном впервые поднял его в воздух. 5 июня 1969 года на прототипе была достигнута скорость звука, а 26 июня 1970 года он вдвое её превысил. За проведение испытаний Ту-144 Э.В.Елян был удостоен звания Героя Советского Союза.

Одновременно с лётными испытаниями шли исследования на 80 наземных стендах, на которых отрабатывались все важнейшие конструктивно-компоновочные решения. При помощи этих стендов впервые в СССР была разработана комплексная система оценки отказов с учётом их последствий. Государственные испытания продолжались до 15 мая 1977 года. 29 октября самолёт получил сертификат лётной годности (впервые в СССР).

Ту-144 впервые был показан на авиационном празднике в аэропорту Шереметьево 21 мая 1970 года. Летом 1971 года началась опытная эксплуатация прототипа в "Аэрофлоте". Были совершены полёты из Москвы в Прагу, Берлин, Варшаву, Софию. В 1972 году Ту-144 демонстрировался на авиасалонах в Ганновере и Будапеште.

Первый серийный Ту-144 был собран весной 1971 года в Жуковском. В 1972 году началось производство на Воронежском авиазаводе. Всего было построено 16 самолётов. Ещё один остался недостроенным. Серийные самолёты отличались от прототипа увеличенной на 5,7 м длиной фюзеляжа, несколько изменённой формой крыла и наличием убирающихся передних крылышек. Число мест для пассажиров увеличилось со 120 до 140. Первый рейс серийного самолёта состоялся 20 сентября 1972 года по маршруту Москва - Ташкент - Москва. В марте 1975 года открылась скоростная авиалиния Москва - Алма-Ата (перевозилась почта и грузы). 20 октября 1977 года был выполнен первый рейс с пассажирами.

Ту-144 стал первым в мире сверхзвуковым пассажирским лайнером, открыв новую эпоху в мировой гражданской авиации. Его создание вывело отечественную авиационную промышленность на передовые позиции. Огромный технологический скачёк совершили и смежные отрасли промышленности. Ту-144 стал не без основания предметом гордости советских людей. Но, вместе с тем, были у него и недруги. Боясь ответственности, многие чиновники МГА всячески тормозили процесс освоения самолёта Аэрофлотом. Авария с опытным Ту-144Д 23 мая 1978 года послужила формальным предлогом для прекращения эксплуатации Ту-144 с двигателями НК-144 на пассажирских линиях, хотя с самого начала было ясно, что эта авария произошла именно из-за конструктивных особенностей модификации Ту-144Д. В 1979 году на самолётах Ту-144Д был выполнен ряд грузовых рейсов в Хабаровск. Позже, в 1981-1982 годах принимались решения о возобновлении пассажирских перевозок, но они так и остались на бумаге.

Самолёты Ту-144 до середины 90-х годов применялись для проведения различных испытаний, а также для исследований озонового слоя атмосферы Земли, солнечных затмений, фокусированного звукового удара. На Ту-144 тренировались космонавты, проходящие подготовку по программе "Буран". В июле 1983 года экипаж лётчика-испытателя С.Т.Агапова на Ту-144Д установил 13 мировых авиационных рекордов, которые не побиты до сих пор. Опыт, полученный при создании Ту-144, был использован при разработке тяжёлых сверхзвуковых самолётов Ту-22М и Ту-160.

В 1972 г. вышел на линии Аэрофлота новый 164-местный пассажирский самолет Ту-154, призванный заменить устаревшие Ту-104, Ан-12 и Ил-18. Ту-154 оснащен тремя двухконтурными турбореактивными двигателями НК-8 (конструкции Н.Д.Кузнецова) с тягой по 9500 кг и развивает крейсерскую скорость до 900 км/час.Среднемагистральный пассажирский самолёт Ту-154 разработан в ОКБ А.Н.Туполева. Он стал первым советским самолётом, который изначально создавался с большой перспективой использования и совершенствования в соответствии с требованиями технического прогресса и авиационной безопасности. Проектное задание ставило задачу создать самолёт, равный по дальности и надёжности Ил-18, скорости Ту-104 и посадочным характеристикам Ан-10. В 1968 году изготовлено 6 прототипов. 3 октября 1968 года экипаж лётчика-испытателя Ю.В.Сухова впервые поднял самолёт в небо. Серийное производство началось в 1969 году в Куйбышеве на заводе №18. В этом же году один из прототипов демонстрировался в Ле-Бурже. Испытания самолёта продолжались около 5 лет.

Ту-154

Ту-154 относится ко второму поколению пассажирских реактивных самолётов (с целым рядом свойств третьего поколения). На нём впервые в практике отечественного гражданского самолётостроения применены необратимые бустеры, отказ от аэродинамических триммеров, мощная и развитая механизация крыла в сочетании с управляемым стабилизатором, трёхкратное резервирование всех систем, система электроснабжения переменного тока, трёхосные основные тележки шасси (аналогов в мире не имеют), эргономика кабины с индивидуальным местом бортинженера и выносом рабочего места штурмана из остеклённого носа в кабину, навигационно-вычислительное устройство с индикацией места самолёта на движущейся карте. Избыточная тяговооружённость, также применённая впервые, дала высокую безопасность полёта и экономию топлива. Самолёт может продолжать полёт при отказе одного двигателя на любом этапе полёта без существенных ограничений. Ту-154 первым из гражданских получил Сертификат Госавиарегистра СССР на соответствие нормам по пролётным шумам.

Начиная с 80-х годов, Ту-154 стал самым массовым отечественным среднемагистральным самолётом. В процессе производства он неоднократно модернизировался. Серийное производство продолжалось до 2005 года. Всего изготовлено 926 самолётов Ту-154 22 модификаций. Из них около 150 экспортировано в 15 стран мира: Болгарию, Венгрию, ГДР, Иран, Китай, КНДР, Кубу, Монголию, Польшу, Румынию, Югославию и др.

Ту-204

В конце 70-х годов вышло постановление СМ СССР, поручавшее ММЗ "Опыт" (так тогда называлось ОКБ Туполева) разработку среднемагистрального самолёта для замены Ту-154. В 1979 году ведущим конструктором по Ту-204 официально утверждён Л.Л.Селяков. К работе были подключены НИИ МАП и МГА. При проектировании широко применялась вычислительная техника. При выборе силовой установки выбор пал на перспективный двигатель Д-90 ОКБ П.А.Соловьёва. В течение двух лет проект был переработан под этот двигатель (первоначально в трёхдвигательном варианте). 11 августа 1981 года вышло Постановление СМ СССР №782-230 о разработке трёхдвигательного среднемагистрального пассажирского самолёта. Но с появлением самолётов Боинг-757, Боинг-767 и A-300 требования к самолёту изменились: он стал двухдвигательным. В конструкции самолёта были применены новые алюминиевые и титановые сплавы, композитные материалы. Для сокращения числа стыков использованы длинномерные панели. Применена усовершенствованная схема шумоизоляции и новые лакокрасочные материалы. Все системы спроектированы на основе новых принципов и с широким применением цифровой техники. Много сил и внимания уделено эргономике кабины экипажа.

В 1987 году Ульяновский авиазавод приступил к подготовке серийного производства. В 1988 году на опытном производстве АНТК изготовлен первый прототип. 2 января 1989 года он впервые поднялся в небо. Не дожидаясь окончания испытаний "Авиастар" начал серийное производство. 17 августа 1990 года был выпущен первый серийный Ту-204. Эксплуатационные испытания самолёта прошли с марта по декабрь 1993 года в авиакомпании "Внуковские авиалинии". 12 января 1995 года Госавиарегистр РФ выдал на Ту-204 сертификат лётной годности. 23 февраля 1996 года Ту-204 совершил первый рейс с пассажирами по маршруту Москва - Минеральные Воды.

Самолёт Ту-204 открыл новую эпоху в отечественной гражданской авиации. Впервые в истории нашей авиации авиалайнер создавался с учётом современных тому периоду международных авиационных требований и стандартов, соответствовал уровню мировой цивилизации вообще. При создании самолёта учитывались требования экономической эффективности, ограничения по шуму на местности и экологических международных стандартов. Ту-204 должен был стать таким же массовым, как и его предшественник Ту-154, но начавшийся развал страны и экономики не позволил этому осуществиться. Это привело к тому, что потенциальные возможности самолёта полностью не реализованы до сих пор.

В 1975-1976 гг. начались испытания самолетов Як-42 и Ил-86.

Ил-86

В процессе их проведения были определены летно-технические характеристики самолета Ил-86 и достигнута скорость полета, эквивалентная числу М = 0,93, оценены характеристики устойчивости и управляемости самолета, которые были проверены также и на больших углах атаки, на 11 град. превышавших угол атаки, установленный для нормальной эксплуатации самолета. Заводские испытания позволили также определить характеристики двигателей НК-86 в полетах на различных режимах, оценить работу систем силовой установки, систем и оборудования самолета.

Государственные испытания показали, что создан самолет, обладающий высокой эксплуатационной эффективностью: по сравнению с другими эксплуатирующимися на авиалиниях средней протяженности пассажирскими самолетами Ил-86 обеспечивает существенное снижение эксплуатационных расходов и экономит значительное количество топлива.

Рейсом Москва - Ташкент 26 декабря 1980 г. открылась регулярная эксплуатация самолета на воздушных линиях страны. В истории самолета Ил-86 начался новый этап, который, без сомнения, стал и качественно новой вехой в развитии советской гражданской авиации. В течение 1981 г. самолеты Ил-86 были внедрены в эксплуатацию сразу на нескольких внутренних и международных воздушных линиях. Высокие летно-технические данные самолета Ил-86 получили и международное признание. В сентябре 1981 г. на серийном самолете Ил-86 экипаж заслуженного летчика-испытателя СССР, Героя Советского Союза Г. Волохова установил 18 мировых рекордов: с коммерческим грузом 35, 40, 50, 60 и 65 т самолет развил среднюю скорость 971 км/ч на замкнутом маршруте протяженностью 2000 км, а с коммерческим грузом от 35 до 80 т самолет летел со скоростью около 956 км/ч по замкнутому маршруту протяженностью 1000 км.

Одновременно с созданием первого отечественного широкофюзеляжного самолета большой пассажировместимости Ил-86, в ОКБ имени С. В. Ильюшина развернулись проектно-исследовательские работы по широкофюзеляжному дальнемагистральному пассажирскому самолету. Необходимость создания такой машины определялась постоянным увеличением объема пассажирских перевозок на авиалиниях большой протяженности как в Советском Союзе, так и во всем мире.

Первоначально предполагалось, что отечественный дальний широкофюзеляжный самолет будет являться дальнейшим развитием самолета Ил-86 и сохранит максимально возможную конструктивную общность с ним. В соответствии с таким подходом новый самолет, получивший обозначение Ил-86Д («дальний»), имел одинаковую с Ил-86 конструкцию фюзеляжа, оперения, основных бортовых функциональных систем. Это позволяло сократить сроки создания новой машины, быстро внедрить ее в серийное производство параллельно с производством самолета Ил-86 и упростить техническое обслуживание Ил-86 и Ил-86Д в эксплуатации. От своего предшественника Ил-86Д отличался только площадью крыла и новыми двигателями с большой степенью двухконтурности и малыми удельными расходами топлива на крейсерских режимах полета.

Разразившийся в середине семидесятых годов «энергетический кризис», связанный с резким, скачкообразным возрастанием цен на нефть, заставил конструкторов пассажирских самолетов обратить особое внимание на снижение расходов топлива вновь создаваемыми самолетами.

Анализ составляющих этого критерия показал, что наибольшее влияние на расход топлива пассажирским самолетом оказывают четыре основных фактора: уровень аэродинамического совершенства самолета, уровень его весового совершенства, уровень технического совершенства двигателей, определяемый величиной расхода топлива двигателями на крейсерском режиме полета, массой двигателя, его миделем, высотно-скоростными и дроссельными характеристиками, а также пассажировместимость самолета.

Оценка различных проектов пассажирских самолетов по критерию топливной эффективности убедила в том, что топливную эффективность Ил-86Д можно значительно улучшить за счет применения новых проектно-конструкторских решений, повышающих аэродинамическое и весовое совершенство самолета

В соответствии с этим в конце 1970-х гг. был разработан проект дальнего широкофюзеляжного пассажирского самолета Ил-96 с Т-образным хвостовым оперением. Уровень технического совершенства Ил-96 был повышен, по сравнению с самолетом Ил-86Д, за счет применения нового крыла с большим удлинением и с новыми «суперкритическими» профилями.

Однако достижения в области аэродинамических исследований, разработка новых двигателей, бортового оборудования и систем, появление металлических сплавов и неметаллических материалов с более высокими физико-механическими свойствами, создание прогрессивных технологических процессов заставляли конструкторов создавать новые пассажирские самолеты с учетом всех тех новых достижений в авиационной науке и технике, которые могли быть реализованы не только в ближайшем, но и в довольно отдаленном будущем.

Ил-96

Новый подход к решению проблемы создания дальнего широкофюзеляжного пассажирского самолета потребовал отказаться от применения агрегатов планера и систем с самолета Ил-86 и создавать совершенно новый самолет Ил-96-300 с использованием новых проектно-конструкторских решений, направленных в первую очередь на повышение аэродинамического совершенства самолета, снижение его массы, обеспечение простоты технического обслуживания машины в эксплуатации.

В соответствии с требованиями МГА самолет Ил-96-300 предназначен для перевозки пассажиров, их багажа, почты и грузов на магистральных воздушных линиях протяженностью 4000 ... 11 000 км.

Основные параметры самолета Ил-96-300 определили как требования по перевозке коммерческой нагрузки 30 и 15 т на практическую дальность 9000 и 11 000 км с крейсерской скоростью 850 ... 900 км/ч на высоте 9000 ... 12 000 м, так и условия базирования, в соответствии с которыми Ил-96-300 должен эксплуатироваться с существующих аэродромов, предназначенных для приема дальних магистральных самолетов и имеющих длину ВПП, равную 3200 м. Расчетные оценки показали, что для выполнения указанных требований наиболее оптимальным является самолет, выполненный по традиционной схеме свободнонесущего моноплана с низкорасположенным крылом, обычным хвостовым оперением и двигателями ПС-90АН, установленными на пилонах под крылом.

По своему внешнему виду Ил-96-300 напоминает Ил-86, однако в его параметры, конструкцию планера, функциональные системы, бортовое оборудование внесены, как уже отмечалось, принципиальные нововведения, реализованы новейшие научно-технические достижения. Это обеспечивает значительно большую дальность полета самолета Ил-96-300 по сравнению с другими дальними самолетами, созданными в ОКБ имени С. В. Ильюшина, и качественно новые характеристики эффективности самолета - минимальный расход топлива на пассажирокилометр у Ил-96-300 в два раза меньше, чем у дальнего самолета Ил-62М. Максимальная взлетная масса самолета Ил-96-300 практически одинакова с массой серийных самолетов Ил-86 и равна 216 т, а поднимаемая им максимальная коммерческая нагрузка достигает 40 т. 

28 сентября 1988 г. экипаж заслуженного летчика-испытателя СССР С. Г. Близнюка выполнил первый полет на опытном самолете Ил-96-300.