При проработках проекта во главу угла ставилась задача получения конкурентноспособного по отношению к находившимся в эксплуатации и в разработке магистральным дозвуковым пассажирским самолетам. Конкурентноспособность такого самолета (по сравнению с обычным дозвуковым лайнером) должна была обеспечиваться экономической эффективностью, экологической приемлемостью и удобствами для пассажиров. При этом экономическая эффективность (меньшие удельные затраты) обуславливалась большей производительностью СПС-2, чем у дозвуковых машин (за счет скорости), что должно было обеспечить перевозку растущих пассажиропотоков меньшим количеством самолетов, по сравнению с парком дозвуковых самолетов. Разница в стоимости необходимого количества тех и других пассажирских самолетов и в затратах на их эксплуатацию должна была компенсировать для авиаперевозчиков увеличение затрат на топливо, связанное с использованием менее экономичных СПС-2. Экологическая приемлемость СПС-2 во многом определяла успех или неуспех проекта. Решение этой проблемы было связано с определением уровня экологического воздействия СПС-2 на окружающую среду (звуковой удар, шум на местности, эмиссия вредных веществ, в том числе влияние выбросов на озоновый слой). Все эти проблемы в той или иной степени стояли и при создании СПС-1, но в момент их начального проектирования (первая половина 60-х) годов, к ним относились не как к основным. Основная задача стояла в создании и внедрении в эксплуатацию реально летающего СПС.
Работы по СПС-2 велись и ведутся в ОКБ вот уже в течение 25 лет. За эти годы было подготовлено несколько различных проектов Ту-244, отличавшихся друг от друга аэродинамической компоновкой, конкретными конструктивными решениями по планеру, силовой установке и летно-техническими данными. Основным отличием подготовленных проектов СПС-2 от СПС-1 стал более высокий уровень аэродинамических характеристик самолета, большая экономичность силовых установок, а также возрастание их массо-габаритных параметров, при обеспечении перевозки большего количества пассажиров на большие дальности полета. Работами по СПС-2 в ОКБ долгие годы руководил непосредственно А.А.Туполев. В настоящее время Главным конструктором по теме СПС-2 является А.Л. Пухов, техническое руководство по работам над Ту-244 осуществляет М.И.Казаков.
Один из первых проектов ОКБ самолета Ту-244 стал проект 1973 года с четырьмя двигателями с взлетной тягой по 37500 кгс с удельным расходом топлива на крейсерском сверхзвуковом режиме 1,23 кг/кгс х час. По проекту взлетная масса самолета достигала 360 тонн, коммерческая нагрузка 30 тонн (в различных вариантах компоновок пассажирских салонов могло размещаться от 264 до 321 пассажира). Площадь крыла достигала 1100 м2. На крейсерской скорости 2340 км/ч самолет с нормальной коммерческой нагрузкой должен был иметь дальность полета 8000 км. По своей схеме этот проект являлся дальнейшим развитием Ту-144. Основные усилия при разработке аэродинамической компоновки были направлены на увеличение значений Кмакс с целью получения заданной дальности полета. С этой целью на самолете уменьшили относительные мидели фюзеляжа и мотогондол, применили крыло увеличенной площади и удлинения, применили механизацию передней кромки крыла в виде отклоняемых носовых частей (отклонение предусматривалось на дозвуковых режимах), расположили раздельные мотогондолы с осесимметричными воздухозаборниками за линией максимальных толщин крыла, оптимизировали форму поверхности крыла с учетом интерференции с мотогондолами и т.д. В результате удалось при продувках моделей получить крейсерское К макс=8,75-9,0 на М=2,2 и на дозвуковом режиме Кмакс=14,8.
В конце 1976 года появилось решение ВПК при СМ СССР по СПС-2, определявшее порядок разработки и основные данные Ту-244. Согласно этому решению на первом этапе предполагалось проектирование СПС-2 сравнительно небольших размеров с взлетной массой 245-275 тонн, площадью крыла 570-750 м2 и с двигателями со взлетной тягой 22500-27500 кгс. В дальнейшем планировался переход к СПС-2 более крупных размерностей. К 1985 году ОКБ подготовило техническое предложение по Ту-244 с четырьмя двигателями изменяемого цикла (ДИЦ) с взлетной тягой по 24000 кгс. Проект предусматривал создание Ту-244 в параметрах несколько больших размерностей, чем Ту-144Д: взлетная масса 260 тонн, площадь крыла 607 м2, количество пассажиров - 150-170. Расчетная дальность полета 7000-10000 км. Крейсерское расчетное аэродинамического качества на сверхзвуке для проекта определилось в 8,65. Особенностью проекта стало применение двигателей ДИЦ в сочетании с укороченными по сравнению с Ту-144 воздухозаборниками. Применение ДИЦ позволяло в наибольшей степени оптимизировать работу силовой установки на различных режимах полета и давало возможность выполнять высокоэкономичный дозвуковой полет над зонами с высокой плотностью населения.
Прорабатывался проект с двигателями на жидком водороде.
В 1993 г. два Ту-144Д переоборудуются под летающие лаборатории в рамках работ по СПС второго поколения.
Техническая сложность и возрастающая стоимость программ создания СПС-2 заставили ведущие авиастроительные фирмы США, Великобритании, Франции, Германии, Италии, Японии и СССР (России) начиная с конца 80-х годов координировать свои исследования по СПС-2 прежде всего в области экологического воздействия, а также в оценке потребности человечества в СПС и определении их рациональных параметров (следует отметить, что подобное сотрудничество осуществлялось и раньше: начиная с середины 60-х годов между СССР и Францией было налажено, хотя и в ограниченных объемах, сотрудничество по некоторым проблемам создания СПС-1). В начале 90-х годов с целью решения проблем создания СПС-2 на международном уровне оформилась так называемая «Группа Восьми», включавшая фирмы «Боинг», «Мак Доннелл-Дугласс», «Бритиш Аэроспейс», «Аэроспасьяль», «Дойче Аэроспейс Эрбас» (DASA), «Аления», Объединение Японских авиационных корпораций и ОАО АНТК им.АН.Туполева.
На основании предыдущих проработок по СПС-2, учитывая перспективы как российского, так мирового рынка для будущих СПС, в тесном контакте с ведущими российскими отраслевыми научными центрами (ЦАГИ, ЦИАМ, ВИАМ, ЛИИ) ОКБ продолжало в 90-ые годы работать над различными аспектами проекта СПС-2. Ко второй половине 90-х годов облик будущего российского СПС-2 Ту-244 более менее сложился, хотя в ходе дальнейшего развития проекта первый полет Ту-244 возможен при нормальном развитии работ не ранее чем через пять-десять лет. Базовая аэродинамическая схема «бесхвостка», силовая установка из четырех ТРД в раздельных мотогондолах, взлетная масса 320-350 тонн, крейсерская скорость М=2,0-2,05. Выбранные взлетная масса, габариты и пассажировместимость (250-300 и более пассажиров) позволяют обеспечить конкурентноспособность с дозвуковыми самолетами (такими, как Боинг 747 и А 310), имеющими 300-500 мест. Компоновка Ту-244 подчинена обеспечению высокого аэродинамического качества как в сверхзвуковом крейсерском полете (до 9 и более), так и на дозвуковых режимах полета (до 15-16), а также на взлетно-посадочных режимах для снижения уровня шума и создания повышенного комфорта для пассажиров. Крыло трапецевидной формы в плане с наплывом имеет сложную деформацию срединной поверхности и переменный профиль по размаху. Управление по тангажу и крену, а также балансировка обеспечиваются элевонами, передняя кромка снабжена механизацией типа отклоняемых носков. По сравнению с Ту-144 базовая часть крыла имеет значительно меньший угол стреловидности по передней кромке, при сохранении большой стреловидности наплывной части, что обеспечивает компромисс между крейсерскими полетами на больших сверхзвуковых скоростях и на дозвуке. Конструкция крыла близка к Ту-144. Предусматривается широкое использование композитов в конструкции крыла, фюзеляжа, оперения, мотогондол, что должно обеспечить снижение массы планера на 25-30%. Как и на Ту-144, вертикальное оперение имеет двухсекционный руль и конструктивно подобно крылу. Фюзеляж состоит из гермокабины, носового и хвостового отсека. Для выбранной пассажировместимости 250-320 человек оптимальным явился фюзеляж шириной 3,9 м и высотой 4,1 м. На Ту-244 отказались от отклоняемой носовой части фюзеляжа. Остекление кабины экипажа дает необходимый обзор в полете, а на взлетно-посадочных режимах требуемая видимость обеспечивается системой оптико-электронного обзора. Увеличение массы самолета потребовало изменить схему шасси, в отличие от Ту-144, на Ту-244 шасси состоит из одной передней и трех главных стоек, из которых наружные имеют трехосные тележки и убираются в крыло, а средняя стойка имеет двухосную тележку и убирается в фюзеляж. Взлетная тяга каждого двигателя определяется в 25000 кгс, с типом пока полной ясности нет: рассматриваются и ДИЦ, и обычные двухконтурные ТРД с эжекторным соплом, обеспечивающим шумопоглощение на взлете и посадке. Системы и оборудование Ту-244 должны разрабатываться с учетом опыта по Ту-160 и Ту-204.
Стремясь обеспечить гибкость подхода к проблеме СПС-2, в ходе работ по проекту в ОКБ было подготовлено несколько возможных проектов Ту-244, отличающихся массами, габаритами, пассажировместимостью и незначительными отличиями в компоновочном и конструктивном плане. В одном из последних вариантов Ту-244, предложенных ОКБ, речь идет о самолете с взлетной массой 300 тонн, площадью крыла 965 м2, четырьмя ТРДД с взлетной тягой по 25500 кгс и с пассажировместимостью 254 человека. Расчетная практическая дальность полета на сверхзвуке с нормальной коммерческой нагрузкой равняется 7500 км.
Весомым вкладом России в разработку СПС-2 стало создание на базе серийного Ту-144Д летающей лаборатории Ту-144ЛЛ «Москва». Работа по Ту-144ЛЛ шла в рамках международного сотрудничества с США, при активном финансировании со стороны американцев.
Информация о самолете была представлена на Парижском авиасалоне в июне 1993 г. Предположительный срок поступления. в эксплуатацию - 2025 г. Потенциальный рынок оценивается более чем в 100 самолетов.
история проекта
Компоновка самолета Ту-244 подчинена обеспечению высокого аэродинамического качества как на сверхзвуковом крейсерском, так и на взлетно-посадочном режимах для снижения уровня шума, а также созданию повышенного комфорта для пассажиров.
КРЫЛО Ту-244 трапециевидной формы в плане с наплывом имеет сложную деформацию срединной поверхности и переменный профиль по размаху. Управление по тангажу и крену, а также балансировка обеспечиваются элеронами. Передняя кромка снабжена механизацией типа отклоняемых носков. Если на Ту-144 было реально достигнуто аэродинамическое качество 8,1 при М=2, то на Ту-244 намечалось получить качество 10 при М=2 и 15 при М=0,9.
Конструктивно крыло делится на среднюю, проходящую через фюзеляж, консоли и переднюю часть. Принята многолонжеронная и много-нервюрная силовая схема для средней части и консолей и безнервюрная для передней части крыла, как на Ту-144.
В качестве конструкционного материала для наиболее нагруженного кессона средней части крыла и консолей целесообразно использование высокопрочного титанового сплава типа ВТ-6Ч. Для сравнительно мало нагруженной передней части крыла, для механизации и несиловых элементов исследуются алюминиевые сплавы и композиционные материалы. Широкое применение композиционных материалов, например графитоэпоксидных, в конструкции крыла, оперения, мотогондол, фюзеляжа по оценкам наших и зарубежных специалистов, может обеспечить к 2000 году снижение веса планера на 25-30 %.
В крыле расположены топливные кессон-баки, ниши для уборки основных стоек шасси.
ВЕРТИКАЛЬНОЕ ОПЕРЕНИЕ имеет двухсекционный руль направления.и конструктивно подобен крылу.
ФЮЗЕЛЯЖ состоит из гермокабины, носового и хвостового отсеков. Выбор оптимального диаметра фюзеляжа зависит от пассажировместимости. Для числа пассажиров 250-320 оптимальным является фюзеляж шириной 3,9 метра, в котором пассажирские кресла размещаются по схеме 3+3 в ряд в туристском и бизнес-классах и 2+2 в первом классе. Высота 4,1 метра позволяет оборудовать удобный багажник под полом пассажирского салона с погрузкой контейнеров международного образца. Подобное сечение фюзеляжа имеет самолет Ту-204. Гермокабина будет изготовлена из алюминиевых сплавов, носовой и хвостовой отсеки - из композитов.
На самолете не предусматривается отклоняемый нос, как на Ту-144. Нет и обычного «фонаря» пилотской кабины. Остекление кабины экипажа дает необходимый обзор в полете, а на взлете, посадке и движении по земле требуемая видимость взлетно-посадочной полосы обеспечивается системой оптико-электронного обзора, действующей при любых метеоусловиях.
ШАССИ состоит из передней стойки и трех главных, из которых наружные имеют трехосные тележки и убираются в крыло, а средняя стойка имеет двухосную тележку и убирается в фюзеляж. Прототипом носовой опоры является стойка самолета Ту-144. Схема с тремя главными опорами выбрана из условий обеспечения заданных нагрузок на бетон взлетно-посадочной полосы.
Пилотажно-навигационное оборудование должно было обеспечивать посадку по категории IIIА ИКАО.
- Описание
- Разработчик ОКБ им. А.Н.Туполева
- Обозначение Ту-244
- Тип Cверхзвуковой пассажирский самолет
- Вариант 1999 г.
- Количество пассажиров 300 254
- Размещение пассажиров (число / шаг кресел, мм) I класс 20 / 1050
- II класс 108 / 960
- Туристский класс 108 + 65 / 870
- Геометрические и массовые характеристики
- Длина самолета, м 88,7 88,0
- Размах крыла, м 54,77 45,0
- Высота самолета, м 15,0
- Площадь крыла, м2 1200 965
- Удлинение крыла 2,5
- Стреловидность крыла по передней кромке центроплан 75о
- консоли 35о
- Ширина фюзеляжа, м 3,9 3,9
- Высота фюзеляжа, м 4,1
- Объем багажного отделения, м3 32
- Взлетный вес (максимальный), кг 350000 300000
- Вес самолета без топлива, кг 172000
- Вес топлива, кг 178 000 150000
- Силовая установка
- Число двигателей 4 4
- Тип двигателя ДТРД ДТРД или ДИЦ
- Тяга двигателя, кгс 4х 33 000 4х 25 000
- Летные данные
- Крейсерская скорость, М= 2,05 2,0
- Практическая дальность полета, км 9200 7500
- Высота полета, м 18000-20000 18000-20000
- Потребная длина ВПП, м 3000
Если вам часто приходится путешествовать, то вам важно экономить на перелетах. Самые дешевые авиабилеты ты сможешь приобрести на сайте авиакомпании "МАУ". Бронируй билеты самым низким ценам.
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). История появления первых проектов СПС уходит своими корнями в первые послевоенные годы, когда в США и Великобритании было предложено несколько гипотетических проектов, весьма далеких по своим техническим решениям от практической реализации. 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.
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.
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.
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.Е-ляна (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».
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»). 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. 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. 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». 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 испытаний 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.
Работы по развитию базовой конструкции самолета «044» шли в в двух направлениях: создание нового экономичного бесфорсажного ТРД типа РД-36-51 и значительное улучшение аэродинамики и конструкции Ту-144. Результатом этого должно было стать выполнение требований по дальности сверхзвукового полета. Решение комиссии Совета Министров СССР по варианту Ту-144 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 Ту-144, о строительстве шести Ту-144 с НК-144А с уменшеными удельными расходами топлива. Конструкцию серийных Ту-144 с НК-144А предполагалось значительно модернизировать, провести значительные изменения в аэродинамике самолета, 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 предсерийного модернизированного самолета 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 улучщения аэродинамических характеристик самолета на крейсерском режиме М=2,2 изменили форму крыла в плане (стреловидность наплывной части по передней кромке уменьшили до 76 градусов, а базовой увеличили до 57 градусов), 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 самолета.
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 под-жатия 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 вось-миколесной тележке, изменилась также схема уборки носовой стойки шасси. Важным отличием «004» от «044» стало внедрение переднего многосекционного убирающегося в полете крылыш-ка-дестабилизатора, выдвигавшегося из фюзеляжа на взлетно-посадочных режимах, и позволявшего обеспечивать требуемую балансировку самолета при отклоненных элевонах-закрылках. Доработки конструкции, увеличение коммерческой нагрузки и запаса топлива привели к возрастанию влетной массы самолета, которая превысила 190 тонн (для «044» — 150 тонн).
Строительство предсерийного Ту-144 № 01-1 (бортовой № 77101) завершилось в начале 1971 года, 1 июня 1971 года самолет совершил первый полет. По программе заводских испытаний машина выполнила 231 полет, продолжительностью 338 часов, из них 55 часов самолет летал на сверхзвуке. На этой машине отрабатывались комплексные вопросы вопросы взаимодействия силовой установки и самолета 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 Ту-144.
Первый полет серийного Ту-144 № 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.
3 июня 1973 года первая серийная машина во время демонстрационного полета в Ле-Бурже потерпела катастрофу. Погиб экипаж во главе с летчиком-испытателем М.В.Козловым (помимо М.В Козлова в этом полете погибли второй пилот В.М.Молчанов, Заместитель главного конструктор В.Н.Бендеров, бортинженер А.И.Дралин, штурман Г.Н. Баженов, инженер Б.А.Первухин). Для расследования катастрофы была создана комиссия, в которой принимали участия специалисты СССР и Франции. По результатам расследования французы отмечали, что отказа в технической части самолета не было, а причиной катастрофы явилось: наличие в кабине непристегнутых членов экипажа, внезапное появление самолета «Мираж» в поле зрения экипажа самолета Ту-144, наличие кинокамеры в руках одного из членов экипажа, которая при падении могла заклинить штурвал управления. Судя по всему в тот момент подобное заключение устраивало всех. Пожалуй наиболее емко и точно о катастрофе Ту-144 в Ле-Бурже в 90-е годы высказался Э.В.Елян: «Эта катастрофа — горький пример того, как стечение мелких на первый взгляд, незначительных небрежностей, в данном случае и со стороны французских служб управления полетами, привело к трагическим последствиям.»
Производство Ту-144 с НК-144А продолжалось в Воронеже до начала 1977 года. На этих машинах был проведен большой объем летных испытаний и начаты полеты с пассажирами. На Ту-144 № 02-1 (бортовой № 77103), первый полет выполнен 13 декабря 1973 года, отрабатывался пилотажно-навига-ционный комплекс НПК-144, система электроснабжения, проводились испытания на режимах прерванного взлета, совершались технические рейсы по городам СССР.
На Ту-144 № 02-2 (бортовой № 77144), первый полет 14 июня 1974 года, проводились исследования по аэродинамике, прочности, поведению на больших углах атаки, проверялась работа самолетных систем и оборудования в нештатных полетных ситуациях, в 1975 году машина летала в Ле-Бурже.
Ту-144 № 03-1 (бортовой № 77105) построили в 1973 году и сразу переделали в Ту-144Д с двигателями РД-36-51А.
Ту-144 № 04-1 (бортовой № 77106), первый полет 4 марта 1975 года, использовался для оценки эффективности работы СКВ, на нем решались некоторые проблемы по топливной системе. 26 декабря 1975 года на этой машине был выполнен первый эксплуатационный рейс по маршруту Москва — Алма-Ата. К этому моменту помимо летчиков МАП, на Ту-144 уже начали летать летчики МГА. Самолет перевозил по маршруту грузы, почту, полеты проходили на высотах 18000 м и со скоростями 2200 км/ч. В настоящее время Ту-144 № 04-1 можно видеть в экспозиции Музея в Монино.
Ту-144 № 04-2 (бортовой № 77108), первый полет 12 декабря 1975 года, проводились доводочные работы по системам навигационного оборудования, по АБСу-144, по системе директорного захода на посадку, по автомату тяги.
Ту-144 № 05-1 (бортовой № 77107), первый полет 20 августа 1975 года, после заводских испытаний и испытаний по различным программам, был представлен в 1977 году в качестве комплексного объекта на совместные государственные испытания. По результатам этих испытаний отмечалось, что летно-технические характеристики самолета, за исключением практической дальности полета с заданным числом пассажиров, взлетной массе, соответствуют заданным на Ту-144 требованиям (при испытаниях получили практическую дальность полета на сверхзвуке при взлетной массе 195 тонн при коммерческой нагрузке 15 тонн 3080 км, при 7 тоннах — 3600 км. Подчеркивалось, что дальность полета 4000-4500 км, при коммерческой нагрузке 14-15 тонн на Ту-144 с НК-144А не может быть реализована и отмечалось, что получение требуемой дальности возможно с двигателями РД-36-51А.
После окончания совместных испытаний принимается решение МАП-МГА о начале пассажирских перевозок на самолетах Ту-144 с НК-144А. Ту-144 № 05-2 (бортовой № 77109), первый полет 29 апреля 1976 года, и Ту-144 № 06-1 (бортовой № 77110), первый полет 14 февраля 1977 года, использовались для регулярных пассажирских перевозок по трассе Москва — Алма-Ата. В первый пассажирский рейс Ту-144 отправился 1 ноября 1977 года. Полеты на расстояние 3260 км на высоте 16000-17000 м со скоростью 2000 км/ч проводились один раз в неделю, количество пассажиров на борту не превышало 80 человек. До момента прекращения регулярной эксплуатации с пассажирами в мае 1978 года, экипажи Аэрофлота на Ту-144 выполнили 55 рейсов, перевезя 3284 пассажира. Ту-144 с НК-144А стал первым в СССР пассажирским самолетом, который получил национальный сертификат летной годности на безопасность перевозки пассажиров, остальные самолеты Аэрофлота в то время подобного сертификата не имели (исключение составлял Ту-134, который был сертифицирован в Польше по английским нормам летной годности).
Модификация: Ту-144
Размах крыла, м: 28,80
Длина самолета, м: 65,70
Высота самолета, м: 12,85
Площадь крыла, м2: 507,00
Масса, кг
-пустого самолета: 91800
-нормальная взлетная: 150000
-максимальная взлетная: 195000
Тип двигателя: 4 х ТРДДФ НК-144А
Тяга, кгс
-нормальная: 4 х 15000
-форсированная: 4 х 20000
Максимальная скорость, км/ч: 2500 (М=2,35)
Крейсерская скорость, км/ч: 2200
Практическая дальность, км: 6500
Дальность полета на сверхзвуке, км: 2920
Практический потолок, м: 18000-20000
Экипаж, чел: 3
Полезная нагрузка 150 пассажиров или 15000 кг груза.
Ту-144 перед первым полетом.
Ту-144 после взлета.
Сверхзвуковой пассажирский July 14th, 2015
После того, как канули в лету «Конкорды» и Ту-144 на поле сверхзвуковой авиации никого не осталось. Непонятно, то ли не нужны такие самолеты (нерентабельны), то ли наша цивилизация еще не достигла такого технического совершенства и надежности в этом направлении.
Постепенно начинают появляться небольшие частные проекты.
Американская компания «Aerion Corporation» из небольшого городка Рено, штат Невада, начала принимать заказы на создание частного сверхзвукового самолета «AS2 Aerion», который создается при поддержке компании Airbus
Не понятно еще что из этого получится, но вот подробности …
Производитель заявляет, что его запатентованная технология ламинарного потока, снижает аэродинамическое сопротивление над крыльями до 80%, что позволяет силовой установке на три двигателя, преодолевать расстояния достаточно быстро. Например, из Парижа в Вашингтон, самолет долетит всего за три часа, а из Сингапура в Сан-Франциско, буквально за шесть часов. Сверхзвуковые полеты над территорией США запрещены, но это не касается полетов над океаном. Корпус самолета изголовлен в основном из углепластика и по шву «сшит» титановым сплавом. Без дозаправки, самолет сможет пролететь до 5400 миль. Выпуск первого самолета планируется на 2021-й год.
Какие проекты сверхзвуковых самолетов не нашли свое воплощение в реальности? Ну вот например из самых серьезных:
Sukhoi Supersonic Business Jet (SSBJ , С-21 ) - проект сверхзвукового пассажирского самолёта бизнес-класса, разрабатываемого ОКБ Сухого. В поисках финансирования ОАО Сухой сотрудничала по данному проекту с компаниями Gulfstream Aerospace, Dassault Aviation, а также рядом китайских компаний.
Разработка С-21 и его более крупной модификации С-51 была начата в 1981 году по инициативе главного конструктора ОКБ Сухого на тот момент Михаила Петровича Симонова. Проект возглавил заместитель главного конструктора Михаил Асланович Погосян.
Анализ коммерческой эксплуатации самолётов Ту-144 и Конкорд показал, что с ростом цен на авиатопливо сверхзвуковые самолёты не могут конкурировать с более экономичными дозвуковыми лайнерами в сегменте массовых перевозок. Количество пассажиров, готовых существенно переплачивать за скорость движения, невелико и определяется, в основном, представителями крупного бизнеса и высшими чиновниками. При этом приоритетными маршрутами движения являются авиалинии, соединяющие мировые столицы. Это определило концепцию самолёта, как предназначенного для перевозки 8-10 пассажиров на дальность 7-10 тысяч километров (для обеспечения беспосадочного перелёта между городами на одном континенте и с одной дозаправкой при полёте из любой в любую столицу мира). Важным также стало уменьшение длины пробега, чтобы самолёт могли принимать все международные аэропорты мира.
В ходе работы над самолётом прорабатывались различные варианты компоновки - с 2, 3 или 4 двигателями. Развал Советского Союза привёл к прекращению финансирования программы со стороны государства. ОКБ Сухого начало поиск независимых инвесторов на проект. В частности, в начале 1990-х работы велись в сотрудничестве с американской компанией Gulfstream Aerospace - при этом прорабатывался вариант с 2-мя английскими двигателями, получивший обозначение S-21G. Однако в 1992 году американская сторона вышла из проекта, опасаясь неподъёмных расходов. Проект был приостановлен.
В 1993 году инвесторы на проект были найдены в России и проект был возобновлён. Полученные от инвесторов 25 миллионов долларов США позволили достичь стадии завершения проектирования. Были проведены наземные испытания двигателей, а также испытания моделей самолёта в аэродинамических трубах.
В 1999 году проект самолёта был представлен на авиасалоне Ле-Бурже, тогда же Михаил Петрович Симонов заявил, что для завершения всех работ по самолёту и начала выпуска серийных лайнеров потребуется ещё около 1 миллиарда долларов. При своевременном и полном финансировании самолёт мог впервые подняться в воздух в 2002 году, а стоимость единицы составила бы около 50 миллионов долларов. Рассматривалась возможность продолжения совместной работы над проектом с французской компанией Dassault Aviation, однако контракт не состоялся.
В 2000 году ОКБ Сухого пробовало найти инвесторов на данный проект в Китае.
В настоящее время инвестиции для завершения разработки и создания самолётов не найдены. В принятой в конце 2012 года государственной программе «Развитие авиационной промышленности на 2013 — 2025 годы» упоминания о самолёте отсутствуют
ZEHST (сокращение от Zero Emission HyperSonic Transport - англ. Высокоскоростной транспорт с нулевым уровнем выбросов ) - проект сверхзвукового-гиперзвукового пассажирскогоавиалайнера, реализуемый под руководством европейского авиакосмического агентства EADS.
Впервые проект был представлен 18 июня 2011 года на авиасалоне в Ле Бурже. По проекту предполагается, что самолёт будет вмещать 50-100 пассажиров и развивать скорость до 5029 км/ч. Высота полёта должна составить до 32 км.
Реактивная система самолёта будет состоять из двух турбореактивных двигателей, применяющихся на участке взлёта и разгона до 0,8М, затем ракетные разгонные блоки разгонят самолёт до 2,5М, после чего два расположенных под крыльями прямоточных двигателя доведут скорость до 4М.
Ту-444 - проект российского сверхзвукового пассажирского самолёта деловой авиации разработки ОАО «Туполев». Пришёл на смену проекту Ту-344 и конкурент проекту ОКБ Сухого SSBJ. В принятой в конце 2012 года государственной программе «Развитие авиационной промышленности на 2013-2025 годы» упоминания о проекте отсутствуют
Проектировка Ту-444 началась в начале 2000-х годов, в 2004 году началась эскизная проработка проекта. Разработке предшествовали просчет наиболее выгодных технических характеристик для самолета такого класса. Так, было установлено, что дальности в 7500 километров хватает для покрытия основных деловых центров мира, а оптимальной является длина разбега в 1800 метров. Потенциальный рынок оценивался в 400-700 самолетов, первый полет по плану должен был состояться в 2015
Тем не менее, несмотря на применение в проекте старых разработок ряда ОКБ, в том числе непосредственно Туполева(например, Ту-144, предполагалось использовать двигатели АЛ-Ф-31), выяснилась потребность в ряде технических инноваций, которые оказались невозможны без существенных финансовых инвестиций, которые привлечь не удалось. Несмотря на проработку к 2008 году эскизного проекта, проект «заглох».
Ну и еще немного авиационной тематики для вас: давайте вспомним , а вот такой . А вы знаете, что существует и вот так летали . Вот еще и необычный Оригинал статьи находится на сайте ИнфоГлаз.рф Ссылка на статью, с которой сделана эта копия -
После окончания Второй мировой войны в пассажирской авиации царили поршневые самолёты, на наш современный взгляд, обладавшие абсолютно неприемлемыми показателями комфорта, скорости и дальности полёта. Прибавьте к этому негерметичный и, конечно же, неотапливаемый салон, а теперь представьте, что вам необходимо добраться из Москвы в Хабаровск. Из-за нескольких промежуточных посадок подобный перелёт занимал несколько дней и требовал изрядного мужества и здоровья от пассажиров, поскольку полёт на высотах порядка 1500–2500 метров часто сопровождается «болтанкой». Гражданская авиация, подобно военной, довольно быстро перешла к использованию реактивных, а позднее задумалась и об использовании сверхзвуковых самолетов.
Катастрофы британских «Комет» DH-106 (созданных ещё в 1949 году) изначально поставили под вопрос перспективы всех пассажирских реактивных самолётов, но последовавшее затем расследование вернуло им доброе имя, а кроме того, в середине 1950-х в небо поднялись советский Ту-104, французский Sud Aviacion Caravelle и американский Boeing-707.
Если в 1950-е годы истребители уже перешли на сверхзвук, то стратегические бомбардировщики, более всего соответствующие по габаритам пассажирским самолётам, всё ещё отставали. В США на вооружении состояли дозвуковые B-47 и B-52, в СССР был М-4, при этом обе страны работали над проектами сверхзвуковых стратегических бомбардировщиков, способных гарантированно преодолеть ПВО противника.
Гражданская авиация, подобно военной, довольно быстро перешла к использованию реактивных самолётов.
Так, компания North American Aviation строит самолет XB-70 Valkyrie, бомбардировщик со скоростью в 3 Маха. В Советском Союзе конструкторское бюро Мясищева поднимает в небо опытный М-50 и работает над его модификациями, в числе которых М-55 - сверхзвуковой пассажирский самолёт. КБ Туполева ведёт проектные работы по сверхзвуковому ударному самолёту Ту-135, который так и не был построен. Во всех случаях работы были прекращены, несмотря на огромную государственную поддержку, однако практический результат они всё же дали. Ведь в то время сама проблема сверхзвукового полёта в целом, а тем более в случае крупных самолетов, была явно недостаточно изучена.
Работы по созданию сверхзвуковых бомбардировщиков дали одновременно и практический опыт создания подобных самолетов, и разрешили некоторые теоретические вопросы, имевшиеся ранее. И несмотря на то, что военные в 1960-е годы отказались от самой идеи использования слишком дорогих и сложных в эксплуатации сверхзвуковых стратегических бомбардировщиков, потерявших свои преимущества в связи с развитием ПВО, идея пассажирского сверхзвукового лайнера приобретает всё больше горячих сторонников.
Сверхзвуковые бомбардировщики
XB-70 Valkyrie
ТУ-135
ГОДЫ ЭКСПЛУАТАЦИИ
СКОРОСТЬ
ДАЛЬНОСТЬ ПОЛёТА
В конце 1962 года правительства Франции и Великобритании подписали соглашение, в соответствии с которым разработка сверхзвукового лайнера, позднее ставшего известным под названием Concorde (от французского «согласие» или «союз»), велась совместными усилиями. Причина была проста: подобный проект по своей стоимости был неподъёмным даже для США, в конце концов отказавшихся от постройки 300-местного Boeing-2707, который должен был курсировать на трансатлантических рейсах со скоростью 2,7 Маха.
Создание «Конкорда» стало результатом совместных усилий огромного количества авиастроительных компаний, доказавших лидирующие позиции Англии и Франции в авиастроении и огромный научный потенциал обеих стран. Главная роль принадлежала французским Sud Aviacion в сотрудничестве с Национальным обществом по разработке и конструированию авиационных моторов и английскими British Aircraft Corporation и Rolls-Royce. В результате самолёт, ставший плодом сотрудничества авиаконструкторов с обоих берегов Ла-Манша, получился таким, что поражал воображение людей даже в те времена первых космических полетов.
Аэродинамические характеристики самолёта ставились в зависимость от его главного предназначения - сверхзвукового полёта, поэтому неудивительно, что его внешний вид и конструкция радикально отличали «Конкорд» от дозвуковых собратьев. В качестве наиболее подходящей для самолётов такого класса была выбрана схема «бесхвостка» - у самолета отсутствовали плоскости управления в хвостовой части, роль которых выполняло удлинённое треугольное крыло; в носовой части фюзеляжа располагался обтекатель в виде конуса, который отклонялся вниз и обеспечивал пилотам обзор при взлёте и посадке.
Отдельного упоминания заслуживает топливная система «Конкорда», которая служила также для перебалансировки самолёта при выработке топлива, составлявшего значительную часть взлётного веса. При достижении околозвуковой скорости и перед дальнейшим разгоном насосы топливной системы перемещали около 20 тонн топлива из передних балансировочных баков в хвостовой балансировочный бак. Это позволяло сместить центр тяжести самолёта приблизительно на два метра назад, что являлось необходимым условием сверхзвукового полёта.
Конструкторам удалось добиться дальности полета в 6 500 километров при крейсерской сверхзвуковой скорости в 2150 км/ч. Во время сверхзвукового полёта фюзеляж разогревался до 127 градусов по Цельсию, а самолёт становился на 25 сантиметров длиннее из-за тепловой деформации. Пассажиры довольно быстро усвоили, что лучше не трогать стёкла иллюминаторов, которые тоже становились обжигающе горячими.
Создание «Конкорда» стало результатом совместных
усилий огромного количества авиастроительных компаний, доказавших лидирующие позиции Англии и Франции
в авиастроении.
Самолёт, впервые поднявшийся в небо 2 марта 1969 года, начал полёты с пассажирами только в 1976 году. Вначале «Конкорды» эксплуатировались на линиях Лондон - Бахрейн, Париж - Рио-де-Жанейро, Лондон - Сингапур и других экзотических направлениях. Но сразу после получения сертификата на использование аэропортов США, чему противилось их американские конкуренты, авиаперевозчики перешли к единственному экономически обоснованному маршруту: трансатлантическим перелётам.
Эти полёты и создали легенду «Конкорда», заменившего исчезнувшие океанские лайнеры, курсировавшие между Европой и Америкой. Точно так же, как и Normandie или Queen Mary - самые быстрые и комфортные корабли своего времени, «Конкорд» предлагал своим пассажирам самый быстрый и роскошный из всех возможных способов пересечь Атлантический океан. Цена была соответствующей: в 1979 году билет в одну сторону по маршруту Лондон - Нью-Йорк стоил 1300 долларов, а к 2003 году цена дошла до 4000–5000 долларов.
За эти деньги пассажиры, способные заплатить за билет, получали и соответствующий их запросам уровень сервиса: непременным атрибутом полётов на «Конкорде» были комфортные кресла, шампанское, чёрная икра и куропатки на ланч. В такой обстановке даже рёв четырех двигателей Olympus 593, по сравнению с которыми обычные турбореактивные двигатели казались практически бесшумными, переносился намного спокойнее.
Довольно быстро «Конкорд» обрёл культовый статус. Им часто летали бизнесмены, дела которых требовали частого перемещения между Нью-Йорком и европейскими столицами, актёры, музыканты и прочие знаменитости. Французские президенты периодически совершали на них государственные визиты, так же как и королева Елизавета II. Однажды даже сам Папа Римский Иоанн Павел II предпочёл его для своего визита в США.
Пассажиры довольно быстро усвоили, что лучше не трогать стёкла иллюминаторов, которые тоже становились обжигающе горячими.
Итоги
Несмотря на сложность конструкции, за всё время эксплуатации «Конкорд» показал высочайшую надёжность. Одна-единственная авария 25 июля 2000 года в Париже была вызвана наездом «Конкорда» на металлическую деталь, отвалившуюся от двигателя взлетевшего ранее американского DC-10. В результате было повреждено колесо, которое, разлетевшись, повредило обшивку и топливный бак вместе с проводами управления шасси. Когда самолёт оторвался от земли, возник пожар, при этом самолёт был уже в воздухе, и единственным возможным решением было идти на посадку в аэропорту Ле-Бурже, находившемся прямо по курсу в нескольких километрах. Самолёт продолжал полёт на трёх двигателях и с выпущенными шасси, но вскоре началось разрушение крыла, из-за которого аппарат потерял управление и рухнул на землю. Погибло 100 пассажиров, девять членов экипажа и четыре человека, находившихся в отеле, расположенном в парижском предместье Гонесс, на который и упал «Конкорд».
Сразу за катастрофой 2000 года последовала приостановка полётов всех «Конкордов». После расследования в конструкцию самолета были внесены изменения, позволявшие избежать повторения трагедии, и в ноябре 2001-го возобновились пассажирские полёты. Но репутация самолета, пошатнувшаяся после катастрофы, а также страх перед полётами в целом, распространившийся после 11 сентября, обусловили падение спроса на билеты. Стало очевидно, что продолжение эксплуатации самолётов, и так приближающихся к окончанию срока службы, бессмысленно. 26 ноября 2003 года «Конкорд» совершил свой последний полёт, приземлившись в Бристоле, одном из городов, где он создавался 30 годами ранее.
ГОДЫ ЭКСПЛУАТАЦИИ
СКОРОСТЬ
дальность полета
Если создание пассажирского сверхзвукового самолета было слишком дорогим для США, то для Советского Союза цена в случаях, когда речь шла о престиже, не имела значения. К тому же, находившийся в тот момент у власти Никита Хрущёв оказался поклонником идеи сверхзвуковых авиалайнеров. По легенде, наблюдая за сверхзвуковыми Ту-22 на параде, генсек поинтересовался у авиаконструктора Туполева, сможет ли тот возить на таких самолётах не только бомбы, но и пассажиров, на что Туполев вызвался разработать сверхзвуковой пассажирский самолёт. Для советской авиапромышленности, он должен был стать новым рубежом, для преодоления которого требовалась модернизация самой отрасли авиастроения.
Важной особенностью конструкции самолёта стали дополнительные крылья в носовой части за кабиной пилотов, которые при наборе скорости убирались в специальные ниши на фюзеляже. Несмотря на свою малую площадь, они значительно улучшали управляемость самолёта на низких скоростях, то есть при взлёте и посадке. Уже стандартным решением был нос фюзеляжа, менявший свой наклон при взлёте и посадке. Торможение осуществлялось за счёт торможения колёс шасси, а также тормозного парашюта - реверс для двигателей НК-144 не предусматривался. Двигатели обеспечивали крейсерскую сверхзвуковую скорость 2300 км/ч, при этом дальность полёта была всего 3000 километров (против 6500 у «Конкорда»). Новый самолёт поднялся в небо 31 декабря 1968 года, раньше, чем «Конкорд», став таким образом первым сверхзвуковым пассажирским самолётом. Правда, как и в случае с «Конкордом», до полётов с пассажирами было ещё довольно далеко.
3 июня 1974 года на авиасалоне в Ле-Бурже во время демонстрационных полетов Ту-144 совершил резкий манёвр, уклоняясь от пролетавшего над ним истребителя «Мираж». Многотонный самолёт разрушился от перегрузки, не предусмотренной его конструкцией, погибли все шесть человек, находившихся на борту, а также восемь человек, проживавших в домах, на которые упали обломки машины. Расследование не смогло дать однозначного ответа о причине катастрофы, но в то же время не было обнаружено никаких доказательств, явно свидетельствующих о «врождённых» недостатках советского аппарата. Несмотря на этот дурной знак, Ту-144 планировалось поставить на пассажирские линии, и будущее его казалось ясным и безоблачным.
Если создание пассажирского сверхзвукового самолёта было слишком дорогим для США,
то для Советского Союза цена
в случаях, когда речь шла о престиже, не имела значения.
С 1 ноября 1977 года в расписании аэропорта Домодедово появились две новые строки: рейс № 499 Москва - Алма-Ата, вылет в 8:30 и рейс № 500 Алма-Ата - Москва, вылет в 14:00. В отличие от «Конкорда», билет на Ту-144 был более доступен рядовому пассажиру: его стоимость составляла 68 рублей, что было на 20 рублей дороже полета на дозвуковом самолете. В целом, рейс пользовался огромной популярностью, и билет на него быстро перешёл в разряд дефицита.
Каждый рейс Ту-144 в Алма-Ату поднимал на уши Министерство гражданской авиации СССР, в котором множество людей напряженно следило за сводками метеорологов о погоде на протяжении всей трассы полёта, а особенно в аэропорту прилёта и запасном аэропорту в Ташкенте. Других аэродромов, способных принять Ту-144, в Средней Азии не было. Из-за специальных требований к подготовке даже на пассажирских рейсах Ту-144 пилотировался смешанным экипажем из летчиков «Аэрофлота» и пилотов Министерства авиационной промышленности, прошедших специальную подготовку на фирме Туполева.
Двигатели НК-144А, стоявшие на Ту-144, отличались особенной прожорливостью, из-за чего дальность полёта составляла всего 3000 километров. Поэтому вскоре была разработана новая модификация самолёта - Ту-144Д (дальний) с двигателями РД-36-51А, увеличившими дальность полёта до 5000 километров, что всё равно было меньше расстояния, которое мог преодолеть «Конкорд».
Ту-144 пилотировался смешанным экипажем
из летчиков «Аэрофлота»
и пилотов Министерства авиационной
промышленности.
Итоги
23 мая 1978 года в Подмосковье во время испытательного полёта потерпел аварию Ту-144Д. В воздухе загорелся один из двигателей, но экипажу удалось посадить машину в чистом поле. Двое бортинженеров не смогли покинуть горящую машину. Несмотря на то, что это была новая модификация с опытными двигателями, сильно отличающаяся от серийных самолётов на пассажирских линиях, случившуюся аварию использовали в качестве повода к прекращению всех полётов Ту-144. Вечером 30 мая 1978 года под нажимом руководства Министерства гражданской авиации генеральный конструктор А. А. Туполев соглашается на прекращение эксплуатации. Пассажиров, которые должны были утром 1 июня вылететь в Алма-Ату, пересадили на Ил-62.
После отмены пассажирских полетов Ту-144 поднимался в воздух только в качестве грузового самолёта и в рамках испытательных полётов. Самой крупной программой стали полёты Ту-144ЛЛ (Летающая Лаборатория) в 1996–1999 годах, выполнявшиеся в рамках исследований НАСА, направленных на создание сверхзвукового пассажирского самолёта нового поколения. На самолёт были установлены двигатели со сверхзвукового стратегического бомбардировщика Ту-160, немало получившего от конструкции Ту-144, поэтому после прекращения полётов они были демонтированы, а все попытки выкупить восстановленный самолёт с двигателями были отвергнуты.
Парадоксально, но сверхзвуковые пассажирские самолёты оказались никому не нужны.
Парадоксально, но сверхзвуковые пассажирские самолёты оказались никому не нужны. Слишком дорогие, слишком сложные, слишком шумные, они в итоге проиграли вместительным авиалайнерам нового поколения, первым из которых был Boeing-747.
Так, ранние модификации Boeing-747 могли брать на борт 400–500 пассажиров, в то время как «Конкорд» принимал лишь 144 человека. Стоит ли говорить о расходе топлива, специальных требованиях к пилотам и других факторах, из-за которых сверхзвуковые самолёты были менее рентабельны. А между тем, когда «747-е» только появились, им готовили роль грузовых самолётов и предусматривалась возможность лёгкой переделки изготавливаемых авиалайнеров для грузоперевозок, ведь ожидалось, что все пассажирские самолёты будут только сверхзвуковыми. Вдобавок война Судного дня и последовавшая за ней нефтяная блокада вызвали существенный скачок цен на топливо, что сделало полеты «Конкорда» неоправданно дорогими.
Отдельной головной болью было обслуживание самолётов. Колоссальные нагрузки на конструкции и обшивку вкупе со сложным оборудованием требовали более квалифицированного, длительного и дорогого ремонта и постоянного, более строгого контроля за всеми системами.
Однако, как видно из интереса НАСА и других разработчиков к данной теме, мы вполне можем стать свидетелями появления наследников Ту-144 и «Конкорда». Кроме того, интерес к сверхзвуковым самолётам заметен и на рынке частной и корпоративной авиации. Основными проблемами всё так же остаются высокий расход топлива и чрезмерные нагрузки на планер, и остаётся лишь надеяться, что новые технологии в авиастроении, недоступные в 1960-е годы, помогут обойти эти препятствия.
«Включите сверхзвук!»
Сверхзвуковые пассажирские самолёты - что мы о них знаем? По крайней мере то, что созданы они были относительно давно. Но, по разным причинам, эксплуатировались не столь долго, и не настолько часто, как могли бы. Да и на сегодняшний день, они существуют лишь как проектные модели.
Почему так? В чём особенность и «тайна» сверхзвука? Кто создавал эту технологию? А также - каковым будет будущее сверхзвуковых самолётов в мире, и конечно же - в России? Постараемся ответить на все эти вопросы.
«Прощальный полёт»
Итак, с тех пор, как три последних функционировавших сверхзвуковых пассажирских самолёта совершили свои последние полёты, после которых были списаны, прошло уже пятнадцать лет. Это было в далёком 2003. Тогда, 24 октября, они, все вместе «попрощались с небом». В последний раз пролетели на малой высоте, над столицей Великобритании.
Затем приземлились в лондонском аэропорту Хитроу. Это были самолёты типа «Конкорд», принадлежащие авиационной компании British Airways. И таким «прощальным полётом» они завершили весьма недолгую историю пассажирских перевозок, на превышающей звук скорости…
Так можно было думать ещё несколько лет назад. Но сейчас уже возможно с уверенностью сказать. Это - финал только первого этапа данной истории. И вероятно - все её светлые страницы ещё впереди.
Сегодня - подготовка, завтра — полёт
Сегодня многие компании и авиаконструкторы думают о перспективах сверхзвуковой пассажирской авиации. Одни строят планы по её возрождению. Другие уже вовсю готовятся к этому.
Ведь если она могла существовать и эффективно функционировать ещё несколько десятилетий назад, то сегодня - с серьёзно шагнувшими вперёд технологиями, не только возродить оную, но и решить ряд проблем, который заставил отказаться ведущие авиакомпании от таковой - вполне возможно.
Да и перспективы слишком заманчивы. Уж очень интересной кажется возможность полёта, допустим, из Лондона в Токио - за пять часов. Пересечь расстояние от Сиднея, до Лос-Анджелеса за шесть часов? И попасть из Парижа в Нью-Йорк за три с половиной? С пассажирской авиацией, которая способна летать с большей скоростью, нежели разносится звук - это совсем нетрудно.
Но, конечно, перед триумфальным «возвращением» таковой в воздушное пространство, — учёным, инженерам, конструкторам, и многим другим — предстоит ещё немало потрудится. Нужно не просто восстановить то, что когда-то было, предложив новую модель. Отнюдь.
Цель - решение множества проблем, кои связаны с пассажирской сверхзвуковой авиацией. Создание авиамашин, которые будут не только демонстрировать возможности, и могущество стран, построивших их. Но окажутся и реально эффективными. Настолько, чтобы занять достойную их нишу в авиации.
История «сверхзвука». Часть 1. Что было в начале…
С чего же всё начиналось? На самом деле - с простой пассажирской авиации. А таковой уже более века «от роду». Оформление её началось в 1910-х, в Европе. Когда мастера из наиболее развитых стран мира создавали первые авиамашины, основным предназначением которых, была перевозка пассажиров на различные расстояния. То есть - полёт, со множеством людей на борту.
Первым среди них считается французский Bleriot XXIV Limousine. Он принадлежал авиастроительной компании Bleriot Aeronautique. Однако использовался, в основном, для забавы тех, кто уплатил за увеселительные «прогулки»-полёты, на нём. Через два года после его создания, аналог появляется и в России.
То был С-21 «Гранд». Его сконструировали на базе созданного Игорем Сикорским «Русского витязя» — тяжёлого бомбардировщика. А постройкой этой пассажирской авиамашины занимались работники Балтийского вагонного завода.
Ну а после того прогресс было уже не остановить. Авиация развивалась стремительно. И пассажирская, в частности. Сперва были перелёты между конкретными городами. Затем самолёты смогли преодолевать расстояния между государствами. Наконец - авиамашины стали пересекать океаны и совершать перелёты от одного материка к другому.
Развивавшиеся технологии и всё большее количество новаций, позволяли авиации путешествовать очень быстро. Намного скорее - нежели поезда или корабли. И для неё ведь практически не было преград. Не нужно было пересаживаться с одного транспорта на другой, не только, скажем, путешествуя на какой-нибудь особенно далёкий «край света».
Даже, тогда, когда пересечь необходимо сушу и водные просторы сразу. Самолёты не останавливало ничто. И это естественно, ведь летят они над всем - континентами, океанами, странами…
Но время утекало быстро, мир менялся. Конечно, развивалась и авиационная отрасль. Самолёты за последующие несколько десятилетий, вплоть до 1950-х, изменились настолько, если сравнивать с теми, кои летали ещё в начале 1920-30-х, что стали уже чем-то совершенно другим, особенным.
И вот, в середине двадцатого века, развитие реактивного двигателя пошло весьма быстрыми, даже в сравнении с предшествующими двадцатью-тридцатью годами, темпами.
Небольшое информационное отступление. Или — немного физики
Передовые разработки позволили самолётам «разогнаться» до скорости, большей, чем та, с коей распространяется звук. Конечно, первым делом, это было применено в военной авиации. Ведь речь идёт, всё-таки, о двадцатом веке. Который, как ни прискорбно это осознавать, был столетием конфликтов, двух мировых войн, «холодной» борьбы СССР и США…
И едва ли не каждая новая технология, созданная ведущими государствами мира, прежде всего рассматривалась с точки зрения того, как её можно использовать в обороне или нападении.
Итак, самолёты теперь могли летать с невиданной ранее скоростью. Быстрее звука. А в чём же её специфика?
Прежде всего - очевидно, что это скорость, которая превышает ту, с коей разносится звук. Но, вспоминая основные законы физики, можно сказать, что в разных условиях, она может отличаться. Да и «превышает» - понятие очень растяжимое.
И потому - есть специальный стандарт. Сверхзвуковой скоростью называют ту, которая превышает звуковую до пяти раз, с учётом того, что в зависимости от температуры, и других факторов окружающей среды, она может меняться.
Например - если мы возьмём нормальное атмосферное давление, на уровне моря, то в таком случае, скорость звука будет равняться впечатляющей цифре - 1191 км/ч. То есть, за секунду преодолевается 331 метр.
Но, что особенно важно при проектировании сверхзвуковых авиамашин, по мере набора высоты - снижается температура. А значит - и быстрота, с которой распространяется звук, и весьма значительно.
Так скажем, если подняться на высоту в 20 тысяч метров, то здесь оная будет составлять уже 295 метров в секунду. Но есть и ещё один важный момент.
На 25 тысячах метров над уровнем моря, температура начинает повышаться, поскольку это уже не нижний слой атмосферы. И так происходит далее. Вернее - выше. Скажем, на высоте в 50 000 метров будет ещё жарче. Следовательно, скорость звука там - увеличивается ещё больше.
Интересно - на сколько? Поднявшись на 30 километров над уровнем моря, попадаешь в «зону», где звук распространяется со скоростью в 318 метров за секунду. А на 50 000 метров, соответственно - 330 м/с.
О числе Маха
Кстати, интересно, что для упрощения понимания особенностей перелёта и работы в таких условиях, в авиации используют число Маха. Общее описание такового, может быть сведено к следующим заключениям. Оно выражает собой скорость звука, которая имеет место быть в данных условиях, на конкретной высоте, при данной температуре и плотности воздуха.
К примеру, скорость полёта, которая равна двум числам Маха, на высоте десять километров над землёй, в обычных условиях, будет равняться 2 157 км/ч. А на уровне моря - 2 383 км/ч.
История «сверхзвука». Часть 2. Преодоление барьеров
Кстати, впервые достиг быстроты полёта, более чем в 1 Мах, лётчик из США - Чак Йегер. Это произошло в 1947 году. Тогда он «разогнал» свой самолёт, летящий на высоте в 12.2 тысячах метров над землёй, до скорости в 1066 км/ч. Так прошёл первый сверхзвуковой полёт не земле.
Уже в 1950-х начинаются работы по проектированию и подготовке к серийному производству пассажирских самолётов, способных лететь со скоростью - быстрее звука. Их ведут учёные и авиаконструкторы наиболее могущественных стран мира. И у них получается добиться успеха.
Тот самый «Конкорд», модель - от которой окончательно откажутся в 2003, был создан в 1969. Это совместная - британско-французская разработка. Символично выбранное название - «Concorde», с французского, переводится как «согласие».
Это был один из двух существовавших типов сверхзвуковых пассажирских самолётов. Ну а создание второго (а вернее - хронологически - первого) - заслуга авиаконструкторов СССР. Советский аналог «Конкорда» называется Ту-144. Он был спроектирован в 1960-е и первый полёт совершил 31 декабря 1968. За год до британско-французской модели.
Других типов сверхзвуковых пассажирских самолётов, вплоть до сего дня, реализовано не было. И «Конкорд» и Ту-144 летали благодаря турбореактивным двигателям, кои были специально переустроены для того, чтобы долгое время работать в режиме сверхзвуковой скорости.
Советский аналог «Конкорда» эксплуатировали значительно меньший срок. Уже в 1977 от него отказались. Самолёт летал в среднем, со скоростью в 2 300 километров в час и за раз мог перевезти до 140 пассажиров. Но при этом, цена билета на такой «сверхзвуковой» рейс была в два-два с половиной, а то и три раза больше, чем на обыкновенный.
Конечно, у советских граждан подобные не пользовались большим спросом. Да и обслуживать Ту-144 было не просто и дорого. Потому, в СССР от них так быстро отказались.
«Конкорды» прослужили дольше, хотя билеты на рейсы, по которым они летали, также стоили дорого. И спрос тоже был не велик. Но всё же, несмотря на это, их продолжали эксплуатировать, как в Великобритании, так и во Франции.
Если выполнить перерасчёт стоимости билета на «Конкорд», в 1970-х, по сегодняшнему курсу, то это будет около двух десятков тысяч долларов. За билет в один конец. Можно понять, почему спрос на них был несколько меньше, нежели на перелёты, с помощью самолётов, не достигающих сверхзвуковых скоростей.
«Конкорд» мог за раз принять на борт от 92 до 120 пассажиров. Летал со скоростью более 2 тысяч км/ч и преодолевал расстояние от Парижа до Нью-Йорка за три с половиной часа.
Так прошло несколько десятилетий. До 2003.
Одной из причин отказа от эксплуатации этой модели стала авиакатастрофа, произошедшая в 2000 году. Тогда, на борту разбившегося «Конкорда» находилось 113 человек. Все они погибли.
Позже начался международный кризис в области пассажирских авиационных перевозок. Его причина - теракты, произошедшие 11 сентября 2001 года, на территории Соединённых штатов.
Да ещё, ко всему, заканчивается срок гарантийного обслуживания «Конкордов» авиакомпанией Airbus. Всё это вместе сделало дальнейшую эксплуатацию сверхзвуковых пассажирских самолётов крайне невыгодной. И в 2003 году были поочерёдно списаны все «Конкорды», как во Франции, так и в Великобритании.
Надежды
После этого ещё оставались надежды на скорое «возвращение» сверхзвуковых пассажирских самолётов. Авиаконструкторы рассуждали о создании особых двигателей, кои позволят экономить топливо, не смотря на скорость полёта. Говорили о повышении качества и оптимизации основных систем авионики, на таких авиамашинах.
Но, в 2006 и 2008 годах вышли новые постановления Международной организации гражданской авиации. В них определялись последние (действительны они, кстати, и на данный момент) стандарты допустимого авиационного шума при полёте.
А сверхзвуковые самолёты, как известно, не имели права летать над населёнными пунктами, именно поэтому. Ведь производили сильные шумовые хлопки (также по причинам физических особенностей полёта), когда двигались на максимальных скоростях.
Это стало причиной того, что «планирование» «возрождения» сверхзвуковой пассажирской авиации несколько затормозилось. Однако, на самом деле, после введения данного требования, авиаконструкторы стали думать, как решить такую проблему. Ведь она тоже имела место быть и раньше, просто «запрет» сконцентрировал внимание именно на ней - «проблеме шума».
А что же сегодня?
Но с момента последнего «запрета» прошло уже десять лет. И планирование плавно перешло в проектирование. На сегодняшний день созданием пассажирских сверхзвуковых самолётов, занимаются несколько компаний и государственных организаций.
Какие именно? Российские: Центральный аэрогидродинамический институт (тот самый, который назван в честь Жуковского), компании «Туполев» и «Сухой». У российских авиаконструкторов есть неоценимо важное преимущество.
Опыт советских проектировщиков и создателей Ту-144. Впрочем, об отечественных наработках в этой сфере лучше поговорить отдельно и подробнее, что мы и предлагаем сделать дальше.
Но не только россияне создают сверхзвуковой пассажирский самолёт нового поколения. Это также и европейский концерн - Airbus, и французская компания Dassault. Среди фирм Соединённых Штатов Америки, что работают в данном направлении, — Boeing и конечно Lockheed Martin. В стране восходящего солнца основная организация, проектирующая такой самолёт - это агентство аэрокосмических исследований.
И данный список - отнюдь не полный. При этом важно уточнить, что подавляющая часть профессиональных авиаконструкторов, работающих в данной сфере, разделилась на две группы. Независимо от страны происхождения.
Одни считают, что создать «тихий» сверхзвуковой пассажирский самолёт, на сегодняшнем уровне технологического развития человечества, невозможно никоим образом.
А потому - единственный выход, — это проектирование «просто быстрого» авиалайнера. Он, в свою очередь, будет переходить на сверхзвуковую скорость в тех местах, где это разрешено. А пролетая, например, над населёнными пунктами, возвращаться к дозвуковой.
Такие «скачки», по мнению этой группы учёных и конструкторов, позволят сократить время полёта до минимально возможного, и не нарушить требований относительно шумовых эффектов.
Другие же наоборот - полны решимости. Они считают, что бороться с причиной шума можно уже сейчас. И приложили немало усилий, дабы доказать - сверхзвуковой авиалайнер, летающий тихо - вполне возможно построить в самые ближайшие годы.
И ещё немного нескучной физики
Итак, при полёте на скорости более чем в 1,2 Маха, планер летательного аппарата образует ударные волны. Наиболее сильны они в хвостовой и носовой зоне, а также некоторых других частях самолёта, как например - на кромках воздухозаборников.
Что такое ударная волна? Это зона, где плотность, давление и температура воздуха испытывают резкие скачки. Возникают они при перемещениях на высоких скоростях, быстрее звуковой.
Людям же, которые стоят при этом на земле, не смотря на расстояние, кажется, что происходит некий взрыв. Конечно, речь идёт о тех, кто находится в относительной близости - под тем местом, где летит самолёт. Именно потому и были запрещены полёты сверхзвуковой авиации над городами.
С такими ударными волнами, как раз, и борются представители «второго лагеря» учёных и конструкторов, кои верят в возможность нивеляции этого шума.
Если вдаваться в подробности, то причина такового буквально «столкновение» с воздухом на очень большой скорости. На фронте волны резко и сильно повышено давление. В то же время, сразу, после него, наблюдается падение такового, а затем переход к нормальному показателю давления (такому, как было до «столкновения»).
Однако, уже проведена классификация типов волн и найдены потенциально оптимальные решения. Осталось только закончить работы в этом направлении и внести необходимые коррективы в проекты самолётов, или же создавать таковые с ноля, с учётом данных поправок.
В частности, специалисты NASA пришли к осознанию необходимости конструкционных изменений, с целью реформации особенностей полёта в целом.
А именно - изменению специфики ударных волн, насколько это возможно при нынешнем технологическом уровне. Что достигается путём реструктуризации волны, за счёт конкретных изменений конструкции. В результате - стандартная волна рассматривается как N-тип, а та, которая возникает при полёте, с учётом предложенных специалистами нововведений, как S-тип.
И при последней, значительно снижается «взрывной» эффект смены давления, и люди, находящиеся внизу, например, в городе, если самолёт пролетает над ним, даже тогда, когда слышат таковой эффект, то только как «отдалённый хлопок дверью автомашины».
Форма - тоже важно
Кроме того, например, японские авиационные конструкторы, не так давно, в середине 2015, создали беспилотный планер модели D-SEND 2. Его форма спроектирована особым образом, позволяя существенно уменьшить интенсивность и количество ударных волн, возникающих, когда аппарат летит на сверхзвуковой скорости.
Эффективность предложенных таким образом, японскими учёными, инноваций, была доказана при испытаниях D-SEND 2. Таковые провели в Швеции, в июле 2015. Достаточно интересным был ход мероприятия.
Планер, который не был оснащён двигателями, подняли на высоту в 30,5 километров. С помощью воздушного шара. Затем его сбросили вниз. За время падения он «разогнался» до скорости в 1,39 Маха. Длина самого D-SEND 2 - 7,9 метра.
После проведённых испытаний, японские авиаконструкторы смогли с уверенностью заявить - интенсивность ударных волн, при полёте их детища на скорости, превышающей быстроту распространения звука, — в два раза меньше, чем у «Конкорда».
Каковы же особенности D-SEND 2? Прежде всего - его носовая часть не осесимметричная. Киль смещён к ней, и при этом, горизонтальное хвостовое оперение установлено как цельноповоротное. Оно также расположено под отрицательным углом к продольной оси. И при этом законцовки оперения располагаются ниже, чем точка крепления.
Крыло, плавно сопряжённое с фюзеляжем, выполнено с нормальной стреловидностью, но ступенчатое.
По примерно такой же схеме сейчас, по состоянию на ноябрь 2018, проектируют пассажирский сверхзвуковой AS2. Работают над ним профессионалы из Lockheed Martin. Заказчиком выступает NASA.
Также, проект российского СДС/СПС сейчас находится на стадии совершенствования формы. Планируется, что она будет создаваться с упором на уменьшение интенсивности ударных волн.
Сертификация и… ещё одна сертификация
Важно понимать, что некоторые проекты пассажирских сверхзвуковых самолётов будут реализовываться уже в начале 2020-х. При этом, правила, установленные Международной организацией гражданской авиации, в 2006 и 2008, ещё будут действовать.
А значит, если до того времени не случится серьёзного технологического прорыва, в области «тихого сверхзвука», то вероятно создание именно самолётов, кои будут переходить на скорость, выше одного Маха, только в зонах, где сие разрешено.
И после этого, когда необходимые технологии всё же появятся, при таком сценарии, придётся проводить множество новых испытаний. С целью того, чтобы самолёты могли получить разрешение на полёты над населёнными пунктами. Но это лишь рассуждения о будущем, сегодня что-либо точно сказать на этот счёт весьма трудно.
Вопрос цены
Ещё одна проблема, упомянутая ранее- дороговизна. Конечно, на сегодняшний день, уже создано множество двигателей, намного более экономичных, нежели те, которые эксплуатировали ещё двадцать, или тридцать лет назад.
В том числе, сейчас проектируются и те, кои могут обеспечить самолёту движение на сверхзвуковой скорости, но при этом не «съедают» столько горючего, сколько Ту-144, или «Конкорд».
Каким образом? Прежде всего - это использование керамических композиционных материалов, что обеспечивают снижение температур, а сие особенно важно в горячих зонах силовых установок.
Кроме того - введение ещё одного, третьего, воздушного контура - помимо внешнего и внутреннего. Нивеляция жёсткой сцепки турбины с вентилятором, внутри самолётного двигателя и т.п.
Но тем не менее, даже благодаря всем этим нововведениям, нельзя сказать, что сверхзвуковой полёт, в сегодняшних реалиях - экономичен. Потому, для того, чтобы он стал доступен и привлекателен для широких масс населения, крайне важны работы по усовершенствованию двигателей.
Возможно - актуальным решением станет полная переработка конструкции - считают эксперты.
Кстати - снизить стоимость за счёт увеличения количества пассажиров на один рейс, также не удастся. Поскольку те авиамашины, что проектируют на сегодняшний день (имеются ввиду, конечно, сверхзвуковые самолёты), рассчитаны на перевозки небольшого числа людей - от восьми, до сорока пяти.
Новый двигатель - вариант решения проблемы
Из последних новинок, в данной сфере, следует отметить инновационную реактивную, турбовентиляторную силовую установку, созданную в нынешнем, 2018 году, компанией GE Aviation. В октябре она был представлен под названием Affinity.
Этот двигатель планируют установить на упомянутую модель пассажирского AS2. Каких-либо существенных технологических «новинок» в данном типе силовых установок не предусмотрено. Но при этом, в нём соединены особенности реактивных двигателей с большой и малой степенью двухконтурности. Что делает модель весьма интересной, для установки на сверхзвуковом самолёте.
Кроме всего прочего, создатели двигателя утверждают, что при испытаниях он докажет свою эргономичность. Расход топлива силовой установкой будет примерно равен тому, который можно фиксировать у стандартных двигателей авиалайнеров, находящихся ныне в эксплуатации.
То есть, это заявка на то, что силовая установка сверхзвукового самолёта будет потреблять приблизительно столько же топлива, сколько и у обычного авиалайнера, не способного разогнаться до скорости выше одного Маха.
Как это получится - пока объяснить трудно. Поскольку особенности конструкции двигателя его создатели на настоящий момент не раскрывают.
Какими они могут быть - российские сверхзвуковые авиалайнеры?
Конечно, сегодня существует множество конкретных проектов сверхзвуковых пассажирских самолётов. Однако, далеко не все близки к реализации. Посмотрим на наиболее перспективные.
Итак - особого внимания заслуживают российские авиастроители, унаследовавшие опыт советских мастеров. Как упоминалось ранее, сегодня, в стенах ЦАГИ имени Жуковского, по словам его сотрудников, уже почти закончено создание концепции сверхзвукового пассажирского самолёта нового поколения.
В официальном описании модели, предоставленном пресс-службой института, упоминается, что это «лёгкая, административная» авиамашина, «с низким уровнем звукового удара». Проектированием занимаются специалисты, сотрудники данного учреждения.
Также, в сообщении пресс-службы ЦАГИ упомянуто, что благодаря особой компоновке корпуса самолёта и специальному соплу, на коем установлена система шумоглушения, данная модель будет демонстрировать последние достижения технологического развития российского авиастроения.
Кстати, важно упомянуть, что среди наиболее перспективных проектов ЦАГИ, помимо описанного - новая конфигурация пассажирских авиалайнеров, именуемая «летающее крыло». Она реализует несколько особенно актуальных улучшений. А конкретно - даёт возможность, улучшить аэродинамику, снизить потребление топлива и т.д. Но для не сверхзвуковых авиамашин.
Кроме всего прочего, данный институт уже неоднократно представлял готовые проекты, которые привлекали внимание авиалюбителей со всего мира. Допустим, — один из последних, — модель сверхзвукового бизнес джета, способного преодолеть до 7 000 километров без дозаправки, и развивать скорость в 1,8 тысяч км/ч. Таковая была представлена на выставке «Гидроавиасалон-2018».
« … проектирование идёт по всему миру!»
Помимо названных российских, также наиболее перспективны следующие модели. Американский AS2 (способный развить скорость до 1,5 Маха). Испанский S-512 (предел скорости - 1,6 Маха). И также, находящийся на стадии проектирования в США, Boom, от компании Boom Technologies (ну а он сможет летать с максимальной скоростью в 2,2 Маха).
Есть ещё X-59, который создаётся по заказу NASA, фирмой Lockheed Martin. Но он будет представлять собой летающую научную лабораторию, а не пассажирский самолёт. Да и запускать оный в серийное производство пока никто не планировал.
Интересны планы компании Boom Technologies. Сотрудники данной фирмы заявляют, что будут стараться добиться максимального удешевления стоимости полёта на создаваемых предприятием сверхзвуковых авиалайнерах. Например, цену за перелёт из Лондона в Нью-Йорк они могут приблизительно назвать. Это около 5000 долларов США.
Для сравнения, столько стоит билет на рейс из английской столицы в «Новый» Йорк, на обычном, или «дозвуковом» самолёте, в бизнес-классе. То есть, цена полёта на авиалайнере, способном летать со скоростью более 1.2 Маха, будет приблизительно равна стоимости дорогого билета на самолёт, который не мог бы совершить такой же быстрый перелёт.
Однако, в Boom Technologies сделали ставку на то, что создать «тихий» сверхзвуковой пассажирский лайнер в ближайшей перспективе не получиться. Потому их Boom будет летать на максимальной скорости, кою способен развить, только над водными пространствами. А находясь над сушей, — переходить на меньшую.
При том, что длина Boom составит 52 метра, за раз он сможет перевезти до 45 пассажиров. Согласно планам компании, проектирующей самолёт, первый полёт этой новинки должен произойти в 2025 году.
Что на сегодняшний день известно о ещё одном перспективном проекте - AS2? Он сможет перевезти значительно меньше людей - только от восьми до двенадцати человек за рейс. При этом длина лайнера будет равна 51,8 метра.
Над водой он, как планируется, получит возможность летать со скоростью в 1,4-1,6 Маха, а над сушей - 1,2. Кстати, в последнем случае, благодаря особой форме, самолёт в принципе не будет образовывать ударных волн. Впервые эта модель должна подняться в воздух уже летом 2023. В октябре того же года - самолёт выполнит свой первый перелёт через Атлантику.
Это событие будет приурочено к памятной дате - двадцатилетию, с того дня, как «Конкорды» последний раз летели над Лондоном.
При том, испанский S-512 впервые взмоет в небо не позднее, чем в конце 2021 года. А поставки этой модели заказчикам начнутся с 2023. Максимальная скорость этого самолёта - 1,6 Маха. На его борту возможно расположить 22 пассажира. Предельная дальность полёта равна 11,5 тысячам км.
Клиент - всему голова!
Как можно заметить, некоторые компании очень стараются завершить проектирование и приступить к созданию авиамашин - как можно быстрее. Ради кого они готовы так торопиться? Попробуем объяснить.
Итак, в течении 2017 года, к примеру, объём воздушных пассажирских перевозок, составил четыре миллиарда человек. Причём 650 миллионов из них летали на дальние расстояния, проведя в пути от 3,7 до тринадцати часов. Далее - 72 миллиона из 650, при том, летели первым, или же бизнес-классом.
Вот на эти 72 000 000 человек, в среднем, и рассчитывают те компании, которые занимаются созданием сверхзвуковых пассажирских авиамашин. Логика проста - возможно, что многие из них будут не против заплатить немного больше за билет, с условием того, что полёт пройдёт, примерно, в два раза быстрей.
Но, даже не смотря на все перспективы, многие эксперты обоснованно полагают, что активный прогресс сверхзвуковой авиации, созданной для перевозки пассажиров, может начаться уже после 2025 года.
В подтверждение такого мнения свидетельствует и факт того, что упомянутая «летучая» лаборатория X-59 впервые поднимется в воздух только в 2021. А зачем?
Исследования и перспективы
Основной целью её полётов, которые будут проходить в течении нескольких лет, выступит сбор информации. Дело в том, что эта авиамашина должна пролететь над различными населёнными пунктами на сверхзвуковой скорости. Жители данных поселений уже выразили своё согласие на проведение испытаний.
И после того, как самолёт-лаборатория будет завершать очередной «экспериментальный перелёт», люди, живущие в тех населённых пунктах, над коими она пролетела, должны рассказать о тех «впечатлениях», что они получили за время, когда авиалайнер находился над их головами. А особенно чётко выразить - как воспринимали шум. Повлиял ли он на их жизнедеятельность и т.д.
Собранные таким образом данные, будут переданы в Федеральное управление гражданской авиации, что в Соединённых Штатах. И после их детального анализа специалистами, возможно, запрет на совершение полётов сверхзвуковых авиалайнеров над населёнными участками суши, будет отменён. Но в любом случае, случится это никак не раньше 2025 года.
А пока мы можем наблюдать за созданием этих инновационных самолётов, кои уже в скором времени ознаменуют своими полётами рождение новой эры сверхзвуковой пассажирской авиации!