На протяжении всей истории человека тянет к преодолению всех возможных барьеров. Одним из них долгое время была скорость звука. На данный момент существует немало сверхзвуковых самолётов, одни из которых активно используются различными государствами, а другие по тем или иным причинам больше не поднимаются в небо.
В ходе разработок, которые велись в течение многих десятилетий, были спроектированы не только сверхзвуковые истребители военного назначения, но и гражданские лайнеры, некоторые время перевозившие пассажиров.
Разработки самолётов, способных превысить её, начались ещё в середине прошлого века. Это происходило в период второй мировой войны, когда немецкие учёные усердно трудились, стараясь разработать сверхзвуковой самолёт, способный переломить ход войны.
Однако война закончилась, и многие немецкие учёные, трудившиеся над этими разработками, были захвачены американцами. Во многом благодаря ним, в США был разработан самолёт с ракетными двигателями – Bell X-1, на котором в 1947 году Чак Йегер первым в мире превысил скорость звука.
Год спустя к аналогичному результату пришёл советский союз, разработав ЛА-176, который сначала сравнялся со скоростью звука на высоте в 9000 метров, а через месяц, получив усовершенствованные двигатели, превысил её на высоте в 7000 метров.
К сожалению, проект был закрыт из-за трагической гибели О.В. Соколовского, одного из пилотов этого самолёта. Далее продвижение в конструировании сверхзвуковых самолётов замедлилось из-за некоторых физических препятствий: сжижаемость воздуха на слишком высокой скорости, изменение аэродинамики и обтекаемости. Серьёзным препятствием стал перегрев самолётов, преодолевающих звуковой барьер. Такое явление называется «флаттер».
В течение нескольких дальнейших лет конструкторы работали над обтекаемостью, аэродинамикой, материалами корпуса и другими усовершенствованиями.
Военная авиация в 1950-е
В начале этого десятилетия конкурирующими во всех сферах США и СССР были разработаны F-100 Super Sabre и МиГ-19. Поначалу американский F-100 обгонял советский Миг, достигнув в 1953 году скорости в 1215 километров в час, однако год спустя советский МиГ смог его опередить, разогнавшись до 1450 километров в час.
Несмотря на отсутствие открытых военных столкновений США и СССР, в локальных конфликтах Вьетнамской и Корейской войны было установлено, что советский МиГ во многом превосходит своего американского конкурента.
МиГ-19 был легче, быстрее поднимался в воздух, превосходил конкурента в динамических характеристиках, а также радиус его боевого применения на 200 километров превышал показатель F-100.
Такие обстоятельства привели к повышенному интересу к советским разработкам со стороны американцев, и после окончания корейской войны офицер Но Гым Соком угнал Миг-19 с советской авиабазы, предоставив его США, за что получил вознаграждение в виде 100000 долларов.
Гражданская сверхзвуковая авиация
Полученные в годы войн технические наработки дали толчок для бурного развития авиации в 60-х годах. Основные проблемы, вызываемые преодолением звукового барьера, были решены, и конструкторы смогли приступить к проектированию первых сверхзвуковых самолётов гражданского назначения.
Полёт первого сверхзвукового авиалайнера, предназначенного для перевозки пассажиров, был совершён в 1961 году. Этим самолётом был Douglas DC-8, пилотируемый без пассажиров, с размещённым на борту балластом, имитирующим их вес для испытания в условиях, максимально приближённых к реальным. В момент спуска с высоты 15877 была развита скорость в 1262 км/ч.
Также скорость звука была незапланированно преодолена боингом 747, когда самолёт, направляющийся из Тайпея в Лос-Анжелес, в результате неисправности и некомпетентности экипажа вошёл в неконтролируемое пике. Пикируя с высоты в 125000 метров до 2900 метров, самолёт превысил скорость звука, получив при этом повреждения хвостовой части и доставив серьёзные травы двум пассажирам. Случай произошёл в 1985 году.
Всего построили два самолёта, способных по-настоящему превышать скорость звука в регулярных полётах. Ими были советский Ту-144 и англо-французский Aérospatiale-BAC Concorde. Кроме этих самолётов, ни один другой пассажирский летательный аппарат не мог поддерживать крейсерскую сверхзвуковую скорость.
Ту-144 и Конкорд
Первым в истории сверхзвуковым пассажирским самолётом по праву считается Ту-144, потому что он был построен раньше конкорда. Эти лайнеры отличали не только превосходные технические характеристики, но и изящный внешний вид – многие считают их самыми красивыми самолётами за всю историю авиации.
К сожалению, Ту-144 стал не только первым сверхзвуковым пассажирским самолётом, поднявшимся в небо, но и первым разбившимся лайнером такого типа. В 1973 году во время крушения в Ле-Бурже погибло 14 человек, что послужило первым толчком к прекращению полётов на этой машине.
Второе крушение Ту-144 произошло в Московской области в 1978 году – на самолёте началось возгорание, из-за чего посадка для двух членов экипажа обернулась летальным исходом.
В ходе проверки установили, причиной возгорания стала недоработка топливной системы нового двигателя, на тот момент тестируемого, в остальном же самолёт проявил прекрасные характеристики, так как смог совершить посадку при возгорании. Несмотря на это, коммерческие рельсы на нём были прекращены.
Конкорд служил европейской авиации намного дольше – полёты на нём продолжались с 1976 по 2003 год. Однако в 2000 году этот лайнер также потерпел крушение. Взлетая в Шарль Де Голль, самолёт воспламенился и рухнул на землю, что привело к гибели 113 человек.
Конкорд за всю историю перелётов так и не начал окупаться, а после катастрофы поток пассажиров уменьшился настолько, что проект стал ещё более убыточным, и через три года рейсы на этом сверхзвуковом самолёте прекратились.
Технические характеристики Ту-144
Многим интересно, какова была скорость сверхзвукового самолёта? Рассмотрим технические характеристики самолёта, который долгое время был гордостью отечественной авиации:
- Экипаж – 4 человека;
- Вместимость – 150 человек;
- Соотношение длины и высоты – 67/12,5 метра;
- Максимальный вес – 180 тонн;
- Тяга с форсажем – 17500 кг/с;
- Крейсерская скорость -2200 км/ч;
- Максимальная высота полёта – 18000 метров;
- Дальность полёта – 6500 километров.
Ту-144 - советский сверхзвуковой самолёт, разработанный КБ Туполева в 1960-е годы. Наряду с Конкордом он является одним из двух сверхзвуковых авиалайнеров, которые когда-либо использовались авиакомпаниями для коммерческих перевозок.
В 60-х годах в авиационных кругах США, Великобритании, Франции и СССР активно обсуждались проекты создания пассажирского сверхзвукового самолета с максимальной скоростью 2500-3000 км/ч, дальностью полета не менее 6-8 тысяч км. В ноябре 1962 года Франция и Великобритания подписали соглашение о совместной разработке и постройке «Конкорд» («Согласие»).
Создатели сверхзвукового самолёта
В Советском Союзе созданием сверхзвукового самолета занималось конструкторское бюро академика Андрея Туполева. На предварительном заседании КБ в январе 1963 года Туполев заявил:
«Размышляя о будущем авиаперевозок людей с одного континента на другой, приходишь к однозначному выводу: сверхзвуковые воздушные лайнеры несомненно нужны, и я не сомневаюсь, что в жизнь они войдут…»
Ведущим конструктором проекта назначен сын академика - Алексей Туполев. С его ОКБ тесно сотрудничали более тысячи специалистов из других организаций. Созданию предшествовали обширные теоретические и экспериментальные работы, включавшие многочисленные испытания в аэродинамических трубах и натурных условиях при полетах аналога.
«Конкорд» и Ту-144
Разработчикам пришлось поломать голову, чтобы найти оптимальную схему машины. Принципиально важна скорость проектируемого лайнера - 2500 или 3000 км/ч. Американцы, узнав, что «Конкорд» рассчитывается на 2500 км/ч, заявили, что всего на полгода позже выпустят свой пассажирский «Боинг-2707», выполненный из стали и титана. Только эти материалы без разрушительных последствий выдерживали нагрев конструкции при соприкосновении с воздушным потоком на скоростях 3000 км/ч и выше. Однако цельные стальные и титановые конструкции должны еще пройти серьезную технологическую и эксплуатационную проверку. На это уйдет много времени, и Туполев принимает решение строить сверхзвуковой самолет из дюралюминия, в расчете на скорость 2500 км/ч. Американский проект «Боинга» впоследствии был вообще закрыт.
В июне 1965 года модель показали на ежегодном авиасалоне в Париже. «Конкорд» и Ту-144 оказались поразительно похожими друг на друга. Советские конструкторы говорили - ничего удивительного: общая форма определяется законами аэродинамики и требованиями, предъявляемыми к определенному типу машин.
Форма крыла сверхзвукового самолета
Но какой должна быть форма крыла? Остановились на тонком треугольном крыле с очертанием переднего края в виде буквы «8». Бесхвостая схема - неизбежная при такой конструкции несущей плоскости - делала сверхзвуковой лайнер устойчивым и хорошо управляемым на всех режимах полета. Четыре двигателя находились под фюзеляжем, поближе к оси. Топливо размещено в кессонных крыльевых баках. Балансировочные баки, расположенные в задней части фюзеляжа и наплывах крыла, предназначены, чтобы изменять положение центра тяжести во время перехода от дозвуковой скорости полета к сверхзвуковой. Нос сделали острым и гладким. Но как в таком случае обеспечить пилотам передний обзор? Выход нашли - «кланяющийся нос». Фюзеляж круглого сечения имел носовой обтекатель кабины экипажа, отклоняющийся вниз под углом 12 градусов в условиях взлета и на 17 градусов при посадке.
Сверхзвуковой самолёт поднимается в небо
Впервые сверхзвуковой самолет поднимается в небо в последний день 1968 года. Машиной управлял летчик-испытатель Э.Елян. Как самолет пассажирского назначения он первый в мире преодолел скорость звука в начале июня 1969 года, находясь на высоте 11 километров. Вторую скорость звука (2М) сверхзвуковой самолет взял в середине 1970 года, находясь на высоте 16.3 километра. Сверхзвуковой самолет вобрал в себя множество нововведений конструкторского и технического плана. Здесь хочется отметить такое решение как переднее горизонтальное оперение. При использовании ПГО улучшалась маневренность полета и гасилась скорость при заходе на посадку. Отечественный сверхзвуковой самолет мог эксплуатироваться с двух десятков аэропортов, тогда как франко-английский «Конкорд», имея большую скорость при посадке, мог сесть только в сертифицированном аэропорту. Конструкторы КБ Туполева провели колоссальную работу. Взять, к примеру, натурные испытания крыла. Они проходили на летающей лаборатории — МиГ-21И, переделанного специально под испытания конструкции и оборудования крыла будущего сверхзвукового самолета.
Развитие и модификация
Работы по развитию базовой конструкции «044» шли в в двух направлениях: создание нового экономичного бесфорсажного ТРД типа РД-36-51 и значительное улучшение аэродинамики и конструкции сверхзвукового самолета. Результатом этого должно было стать выполнение требований по дальности сверхзвукового полета. Решение комиссии Совета Министров СССР по варианту сверхзвукового самолета с РД-36-51 было принято в 1969 году. Одновременно по предложению МАП — МГА принимается решение, до момента создания РД-36-51 и установки их на сверхзвуковой самолет, о строительстве шести сверхзвуковых самолетов с НК-144А с уменьшенными удельными расходами топлива. Конструкцию серийных сверхзвуковых самолетов с НК-144А предполагалось значительно модернизировать, провести значительные изменения в аэродинамике, получив на крейсерском сверхзвуковом режиме Кмакс более 8. Эта модернизация должна была обеспечить выполнение требований первого этапа по дальности (4000-4500 км), в дальнейшем предполагался переход в серии на РД-36-51.
Строительство модернизированного сверхзвукового самолета
Строительство предсерийного модернизированного Ту-144 («004) началось на ММЗ «Опыт» в 1968 году. По расчетным данным с двигателями НК-144 (Ср=2,01) предполагаемая сверхзвуковая дальность должна была составлять 3275 км, а с НК-144А (Ср=1,91) превысить 3500 км. С целью улучшения аэродинамических характеристик на крейсерском режиме М=2,2 изменили форму крыла в плане (стреловидность наплывной части по передней кромке уменьшили до 76°, а базовой увеличили до 57°) , форма крыла стала ближе к «готической». По сравнению с «044», увеличилась площадь крыла, ввели более интенсивную коническую крутку концевых частей крыла. Однако самым важным нововведением по аэродинамике крыла стало изменение срединной части крыла, обеспечившее самобалансировку на крейсерском режиме с минимальными потерями качества, с учетом оптимизации по полетным деформациям крыла на этом режиме. Была увеличена длина фюзеляжа с учетом размещения 150 пассажиров, улучшена форма носовой части, что также положительно повлияло на аэродинамику.
В отличие от «044» каждую пару двигателей в парных мотогондолах с воздухозаборниками раздвинули, освободив от них нижнюю часть фюзеляжа, разгрузив его от повышенных температурных и вибрационных нагрузок, при этом изменили нижнюю поверхность крыла в месте расчетной области поджатия потока, увеличили щель между нижней поверхностью крыла и верхней поверхностью воздухозаборника — все это позволило интенсивней использовать эффект поджатия потока на входе в воздухозаборники на Кмакс, чем это удалось получить на «044». Новая компоновка мотогондол потребовала изменений по шасси: основные стойки шасси разместили под мотогондолами, с уборкой их внутрь между воздушными каналами двигателей, перешли к восьмиколесной тележке, изменилась также схема уборки носовой стойки шасси. Важным отличием «004» от «044» стало внедрение переднего многосекционного убирающегося в полете крылышка-дестабилизатора, выдвигавшегося из фюзеляжа на взлетно-посадочных режимах, и позволявшего обеспечивать требуемую балансировку при отклоненных элевонах-закрылках. Доработки конструкции, увеличение коммерческой нагрузки и запаса топлива привели к возрастанию взлетной массы, которая превысила 190 тонн (для «044» — 150 тонн).
Предсерийный Ту-144
Строительство предсерийного сверхзвукового самолета № 01-1 (бортовой № 77101) завершилось в начале 1971 года, 1 июня 1971 года совершил первый полет. По программе заводских испытаний машина выполнила 231 полет, продолжительностью 338 часов, из них 55 часов летал на сверхзвуке. На этой машине отрабатывались комплексные вопросы вопросы взаимодействия силовой установки на различных режимах полета. 20 сентября 1972 года машина совершила перелет по трассе Москва-Ташкент, при этом маршрут был пройден за 1 час 50 минут, крейсерская скорость во время полета достигала 2500 км/ч. Предсерийная машина стала основой для развертывания серийного производства на Воронежском авиационном заводе (ВАЗ), которому решением правительства было поручено освоение в серии сверхзвукового самолета.
Первый полет серийного Ту-144
Первый полет серийного сверхзвукового самолета № 01-2 (бортовой № 77102) с двигателями НК-144А состоялся 20 марта 1972 года. В серии, по результатам испытаний предсерийной машины, была откорректирована аэродинамика крыла и еще раз несколько увеличена его площадь. Взлетная масса в серии достигла 195 тонн. Удельный расход топлива НК-144А к моменту эксплуатационных испытаний серийных машин намеревались довести до за счет оптимизации сопла двигателя до 1,65-1,67 кг/кгс час, а в дальнейшем до 1,57 кг/кгс час, при этом дальность полета должна была увеличиться до 3855-4250 км и 4550 км соответственно. Реально смогли достичь к 1977 году в ходе испытаний и доводок серии Ту-144 и НК-144А Ср=1,81 кг/ кгс час на крейсерском сверхзвуковом режиме тяги 5000 кгс, Ср=1,65 кг/кгс час на взлетном форсажном режиме тяги 20000 кгс, Ср=0,92 кг/кгс час на крейсерском дозвуковом режиме тяги 3000 кгс и на максимальном форсажном режиме на трансзвуковом режиме получили 11800 кгс.Обломок сверхзвукового самолета.
Полеты и испытания сверхзвукового самолета
Первый этап испытаний
За короткий период времени в строгом соответствии с программой было выполнено 395 полетов с общим налетом 739 часов, в том числе более 430 часов на сверхзвуковых режимах.
Второй этап испытаний
На втором этапе эксплуатационных испытаний в соответствии с совместным приказом министров авиационной промышленности и гражданской авиации от 13 сентября 1977 года № 149-223 происходило более активное подключение средств и служб гражданской авиации. Была образована новая комиссия по проведению испытаний, которую возглавил заместитель министра гражданской авиации Б.Д. Грубий. Решением комиссии, затем подтвержденным совместным приказом от 30 сентября - 5 октября 1977 года, были назначены экипажи для проведения эксплуатационных испытаний:
- Первый экипаж: летчики Б.Ф. Кузнецов (Московское транспортное управление ГА), С.Т. Агапов (ЖЛИиДБ), штурман С.П. Храмов (МТУ ГА), бортинженеры Ю.Н. Аваев (МТУ ГА), Ю.Т. Селиверстов (ЖЛИиДБ), ведущий инженер С.П. Авакимов (ЖЛИиДБ).
- Второй экипаж: летчики В.П. Воронин (МГУ ГА), И.К. Ведерников (ЖЛИиДБ), штурман А.А. Сенюк (МТУ ГА), бортинженеры Е.А. Требунцов (МТУ ГА) и В.В. Соломатин (ЖЛИиДБ), ведущий инженер В.В. Исаев (ГосНИИГА).
- Третий экипаж: летчики М.С. Кузнецов (ГосНИИГА), Г.В. Воронченко (ЖЛИиДБ), штурман В.В. Вязигин (ГосНИИГА), бортинженеры М.П. Исаев (МТУ ГА), В.В. Соломатин (ЖЛИиДБ), ведущий инженер В.Н. Поклад (ЖЛИиДБ).
- Четвертый экипаж: летчики Н.И. Юрсков (ГосНИИГА), В.А. Севанькаев (ЖЛИиДБ), штурман Ю.А. Васильев (ГосНИИГА), бортинженер В.Л. Венедиктов (ГосНИИГА), ведущий инженер И.С. Майборода (ГосНИИГА).
До начала испытаний была проведена большая работа по рассмотрению всех полученных материалов с целью использования их «для зачета» выполнения конкретных требований. Однако, несмотря на это, отдельные специалисты гражданской авиации настаивали на выполнении «Программы эксплуатационных испытаний сверхзвукового самолета», разработанной в ГосНИИГА еще в 1975 году под руководством ведущего инженера А.М.Тетерюкова. Эта программа требовала по сути, повторения уже ранее выполненных полетов в объеме 750 полетов (1200 летных часов) на трассах МГА.
Общий объем эксплуатационных полетов и испытаний по обоим этапам составят 445 полетов с налетом 835 часов, из них 475 часов на сверхзвуковых режимах. Выполнено 128 парных рейсов на маршруте Москва-Алма-Ата.
Заключительный этап
Заключительный этап испытаний не был напряженным с технической точки зрения. Ритмичная работа по расписанию обеспечивалась без серьезных сбоев и крупных дефектов. Инженерный и технический составы «развлекались», проводя оценки бытового оборудования, готовясь к пассажирским перевозкам. Подключенные к испытаниям стюардессы и соответствующие специалисты ГосНИИГА стали проводить наземные тренировки для отработки технологии обслуживания пассажиров в полете. Были проведены т.н. «розыгрыши» и два технических рейса с пассажирами. «Розыгрыш» был проведен 16 октября 1977 с полным моделированием цикла регистрации билетов, оформления багажа, посадки пассажиров, полета реальной продолжительности, высадки пассажиров, оформления багажа в аэропорту назначения. От «пасса- жиров» (лучших работников ОКБ, ЖЛИиДБ, ГосНИИГА и других организаций) отбою не было. Рацион питания в «полете» был на высшем уровне, поскольку утверждался по меню первого класса, все получили большое удовольствие. «Розыгрыш» позволил уточнить многие важные элементы и детали обслуживания пассажиров. 20 и 21 октября 1977 года были выполнены два технических рейса по трассе Москва-Алма-Ата с пассажирами. В качестве первых пассажиров выступали работники многих организаций, которые принимали непосредственное участие в создании и испытаниях сверхзвукового самолета. Сегодня даже трудно представить атмосферу на борту: там царило чувство радости и гордости, большая надежда на развитие на фоне первоклассного обслуживания, к которому технические люди абсолютно не приучены. В первых полетах на борту были все руководители головных институтов и организаций.
Дорога для пассажирских перевозок открыта
Технические рейсы прошли без серьезных замечаний и показали полную готовность сверхзвукового самолета и всех наземных служб к регулярным перевозкам. 25 октября 1977 года министром гражданской авиации СССР Б.П. Бугаевым и министром авиационной промышленности СССР В.А. Казаковым был утвержден основной документ: «Акт по результатам эксплуатационных испытаний сверхзвукового самолета с двигателями НК-144» с положительным заключением и выводами.
На основании представленных таблиц соответствия Ту-144 требованиям Временных норм летной годности гражданских Ту-144 СССР, полного объема представленной доказательной документации, включающей акты по государственным и эксплуатационным испытаниям, 29 октября 1977 года председатель Госавиарегистра СССР И.К. Мулкиджанов утвердил заключение и подписал первый в СССР сертификат летной годности типа № 03-144 на сверхзвуковой самолет с двигателями НК-144А.
Дорога для пассажирских перевозок была открыта.
Сверхзвуковой самолет мог садиться и взлетать в 18 аэропортах СССР, в то время как Конкорду, чья взлётно-посадочная скорость была на 15% выше, для каждого аэропорта требовался отдельный сертификат на посадку. По словам некоторых специалистов, если бы двигатели Конкорда размещались также, как у Ту-144, то аварии 25 июля 2000 года не произошло бы.
По словам специалистов, конструкция планера Ту-144 была идеальной, недоработки же касались двигателей и различных систем.
Второй серийный экземпляр сверхзвукового самолета
В июне 1973 года во Франции состоялся 30-й Международный парижский авиасалон. Огромным был интерес, вызванный советским лайнером Ту-144 - первым в мире сверхзвуковым самолетом. 2 июня тысячи посетителей авиасалона в пригороде Парижа Ле-Бурже наблюдали за выходом на взлетную полосу второго серийного экземпляра сверхзвукового самолета. Рев четырех двигателей, мощный разбег - и вот уже машина в воздухе. Острый нос лайнера выпрямился и нацелился в небо. Сверхзвуковой «Ту», ведомый капитаном Козловым, совершал над Парижем свой первый демонстрационный полет: набрав необходимую высоту, машина ушла за горизонт, потом вернулась и сделала круг над аэродромом. Полет проходил в нормальном режиме, никаких технических неполадок не отмечено.
На следующий день советский экипаж решил показать все, на что способен новый.
Катастрофа во время демонстрации
Солнечное утро 3 июня, казалось, не предвещало беды. Поначалу все шло по плану, - зрители, задрав головы, дружно аплодировали. Сверхзвуковой самолет, показав «высший класс», пошел на снижение. В этот момент в воздухе появился французский истребитель «Мираж» (как впоследствии выяснилось, он проводил съемку аэрошоу). Столкновение казалось неизбежным. Чтобы не врезаться в аэродром и зрителей, командир экипажа принял решение подняться выше и потянул штурвал на себя. Однако высота уже была потеряна, создались большие нагрузки на конструкцию; в результате правое крыло треснуло и отвалилось. Там начался пожар, и через несколько секунд пылающий сверхзвуковой самолет устремился к земле. Страшное приземление произошло на одной из улиц парижского пригорода Гусенвилля. Гигантская машина, круша все на своем пути, рухнула на землю и взорвалась. Весь экипаж - шесть человек - и восемь французов на земле погибли. Пострадал и Гусенвилль - разрушено несколько зданий. Что привело к трагедии? По мнению большинства экспертов, причиной катастрофы стала попытка экипажа сверхзвукового самолета уйти от столкновения с «Миражом». При заходе на посадку «Ту» попал в спутную струю от французского истребителя «Мираж».
Видео: Крушение Ту-144 в 1973 году: как это было
Эта версия приводится в книге Джина Александера «Русские самолеты с 1944 года» и в статье журнала «Эвиэйшн уик энд спейс текнолоджи» за 11 июня 1973 года, написанной по свежим следам. Авторы полагают, что пилот Михаил Козлов заходил на посадку не на ту полосу - то ли по ошибке руководителя полетов, то ли по невнимательности летчиков. Диспетчер вовремя заметил ошибку и предупредил советских пилотов. Но вместо того чтобы уйти на второй круг, Козлов заложил крутой вираж - и оказался прямо перед носом истребителя французских ВВС. Второй пилот в это время снимал кинокамерой сюжет об экипаже «Ту» для французского телевидения и поэтому не был пристегнут. Во время маневра он повалился на центральную консоль, и, пока возвращался на место, он уже потерял высоту. Козлов резко потянул штурвал на себя - перегрузка: правое крыло не выдержало. А вот другое объяснение страшной трагедии. Козлов получил приказ выжать максимум из машины. Еще при взлете он на малой скорости взял чуть ли не вертикальный угол. Для лайнера с такой конфигурацией это чревато огромными перегрузками. В результате не выдержал и отвалился один из внешних узлов.
По мнению работников ОКБ А.Н.Туполева, причина катастрофы была в подключении неотлаженного аналогового блока системы управления, приведшего к выходу на разрушающую перегрузку.
Шпионская версия принадлежит писателю Джеймсу Олбергу. Вкратце она такова. Советы старались «обставить» «Конкорд». Группа Н.Д. Кузнецова создала неплохие двигатели, однако они не могли работать при низких температурах в отличие от конкордовских. Тогда в дело включились советские разведчики. Пеньковский через своего агента Гревила Уайна раздобыл часть чертежей «Конкорда» и переправил их в Москву через восточногерманского торгового представителя. Британская контрразведка таким образом установила утечку, но, вместо того чтобы арестовать шпиона, решила подпустить в Москву дезинформацию по его же каналам. В результате на свет появился Ту-144, очень похожий на «Конкорд». Правду установить сложно, поскольку «черные ящики» ничего не прояснили. Один нашли в Бурже, на месте катастрофы, однако, судя по сообщениям, поврежденный. Второй так и не обнаружили. Есть мнение, что «черный ящик» сверхзвукового самолета стал предметом раздора между КГБ и ГРУ.
По словам лётчиков, внештатные ситуации происходили практически в каждом полёте. 23 мая 1978 года произошло второе крушение сверхзвукового самолета. Улучшенный опытный вариант лайнера, Ту-144Д (№ 77111) после возгорания топлива в зоне мотогондолы 3-ей силовой установки из-за разрушения топливопровода, задымления в кабине и отключения экипажем двух двигателей совершил вынужденную посадку на поле у деревни Ильинский Погост, неподалеку от города Егорьевска.
После приземления через форточку кабины экипажа покинули лайнер командир экипажа В. Д. Попов, второй пилот Э. В. Елян и штурман В. В. Вязигин. Находившиеся в салоне инженеры В. М. Кулеш, В. А. Исаев, В. Н. Столповский покинули лайнер через переднюю входную дверь. Бортинженеры О. А. Николаев и В. Л. Венедиктов оказались зажатыми на рабочем месте деформировавшимися при посадке конструкциями и погибли. (Отклоненный носовой обтекатель коснулся грунта первым, сработал как нож бульдозера, набирая землю, и провернулся под живот, войдя в фюзеляж.) 1 июня 1978 года Аэрофлот навсегда прекратил сверхзвуковые пассажирские рейсы.
Совершенствование сверхзвукового самолета
Работы над совершенствованием сверхзвукового самолета продолжались еще несколько лет. Выпущено пять серийных самолетов; еще пять находились в процессе постройки. Разработана новая модификация - Ту-144Д (дальний). Однако выбор нового двигателя (более экономичного), РД-36-51, потребовал значительной перепланировки самолета, особенно энергетической установки. Серьезные конструктивные пробелы в этой области привели к задержке выпуска нового лайнера. Лишь в ноябре 1974 года серийный Ту-144Д (бортовой номер 77105) поднялся в воздух, а спустя девять (!) лет после своего первого полета, 1 ноября 1977 года, сверхзвуковой самолет получил свидетельство летной годности. В тот же день открыты пассажирские рейсы. За свою недолгую эксплуатацию лайнеры перевезли 3194 пассажира. 31 мая 1978 года полеты прекращены: на одном из серийных Ту-144Д возник пожар, и лайнер потерпел катастрофу, разбившись при вынужденной посадке.
Катастрофы в Париже и Егорьевске привели к тому, что интерес к проекту со стороны государства уменьшился. С 1977 по 1978 год было выявлено 600 неполадок. В результате уже в 80-х годах сверхзвуковой самолет решено снять, объяснив это «плохим влиянием на здоровье людей при переходе звукового барьера». Тем не менее четыре из пяти находившихся в производстве Ту-144Д все же были достроены. В дальнейшем они базировались в Жуковском и поднимались в воздух в качестве летающих лабораторий. Всего было построено 16 сверхзвуковых самолетов (в том числе и в дальней модификации), совершивших в общей сложности 2556 вылетов. К середине 90-х годов из них сохранилось десять: четыре в музеях (Монино, Казань, Куйбышев, Ульяновск); один остался на заводе в Воронеже, где построен; еще один находился в Жуковском вместе с четырьмя Ту-144Д.
Впоследствии Ту-144Д использовался только для грузовых перевозок между Москвой и Хабаровском. В общей сложности, сверхзвуковой самолет совершил 102 рейса под флагом Аэрофлота, из них 55 - пассажирских (было перевезено 3 194 пассажира).
Позже сверхзвуковые самолеты совершали только испытательные полеты и несколько полетов с целью установления мировых рекордов.
На Ту-144ЛЛ были установлены двигатели НК-32 в связи с отсутствием пригодных к эксплуатации НК-144 или РД-36-51, аналогичные используемым на Ту-160, разнообразные датчики и испытательная контрольно-записывающая аппаратура.
Всего было построено 16 лайнеров Ту-144, которые совершили в общей сложности 2 556 вылетов и налетали 4 110 часов (среди них больше всего, 432 часа, налетал борт 77144). Постройка ещё четырёх лайнеров так и не была закончена.
Что стало с самолётами
Всего было построено 16 - борта 68001, 77101, 77102, 77105, 77106, 77107, 77108, 77109, 77110, 77111, 77112, 77113, 77114, 77115, 77116 и 77144.
Оставшихся в летном состоянии в настоящее время не существут. Практически полностью укомплектованы деталями и могут быть восстановлены до лётного состояния борты Ту-144ЛЛ № 77114 и ТУ-144Д № 77115.
В восстановимом состоянии ТУ-144ЛЛ № 77114, который использовался для тестов НАСА, хранится на аэродроме в Жуковском.
ТУ-144Д № 77115 также хранится на аэродроме в Жуковском. В 2007 году оба лайнера были заново окрашены и выставлены для всеобщего посещения на авиасалоне МАКС-2007.
№ 77114 и № 77115 будут скорее всего установлены в качестве памятников или экспонироваться на аэродроме в Жуковском. В 2004-2005 г. с ними были совершены некие сделки по продаже их на металлолом, но протесты авиационной общественности привели к сохранению их. Опасность продажи их на металлолом полностью не устранена. Вопросы о том в чью собственность они перейдут окончательно не решены.
На фотографии подпись первого космонавта высадившегося на луну Нила Армстронга, летчика космонавта Георгия Тимофеевича Берегового и всех погибших членов экипажа. Сверхзвуковой самолет № 77102 разбился во время демонстрационного полета на авиасалоне в Ле Бурже. Все 6 членов экипажа (заслуженный летчик-испытатель Герой Советского Союза М.В.Козлов, летчик-испытатель В.М.Молчанов, штурман Г.Н.Баженов, заместитель главного конструктора, инженер генерал-майор В.Н.Бендеров, ведущий инженер Б.А.Первухин и бортинженер А.И.Дралин) погибли.
Слева направо. Шесть членов экипажа борта сверхзвукового самолета №77102: заслуженный летчик-испытатель Герой Советского Союза М.В.Козлов, летчик-испытатель В.М.Молчанов, штурман Г.Н.Баженов, заместитель главного конструктора, инженер генерал-майор В.Н.Бендеров, ведущий инженер Б.А.Первухин и бортинженер А.И.Дралин (кто как стоит по порядку к сожалению не уточнила). Далее летчик-космонавт дважды Герой Советского Союза генерал-майор Береговой Георгий Тимофеевич, за ним слева Лавров Владимир Александрович, далее первый американский космонавт, высадившийся на луну Нил Армстронг, далее (стоят за Нилом) — Степан Гаврилович Корнеев (начальник УВС с управления внешних сношений президиума Академии Наук), в центре Туполев Андрей Николаевич — cоветский авиаконструктор, академик АН СССР, генерал-полковник, трижды Герой Социалистического Труда, Герой Труда РСФСР, потом Александр Александрович Архангельский, главный конструктор завода, советский авиаконструктор, доктор технических наук, заслуженный деятель науки и техники РСФСР, Герой Социалистического Труда. Крайний справа Туполев Алексей Андреевич (сын А.Н.Туполева) — российский авиаконструктор, академик РАН, академик АН СССР с 1984 года, Герой Социалистического Труда. Снимок сделан в 1970 году. Подписи на фото Г.Т.Берегового и Нила Армстронга.
Конкорд
Авария Конкорда.
В настоящее время лайнер не эксплуатируется из-за катастрофы 25 июля 2000 года. 10 апреля 2003 года British Airways и Air France объявили о решении прекратить коммерческую эксплуатацию своего парка «Конкордов». Последние рейсы состоялись 24 октября. Последний полёт «Конкорда» состоялся 26 ноября 2003 года, G-BOAF (последний построенный лайнер) вылетел из Хитроу, пролетел над Бискайским заливом, совершил проход над Бристолем, и приземлился в аэропорту Филтон.
Почему сверхзвуковой самолёт больше не эксплуатируют
Сверхзвуковой самолет Туполева часто называют «потерянным поколением». Межконтинентальные рейсы признаны неэкономичными: за час полета сверхзвуковой самолет сжигал в восемь раз больше горючего, чем обычный пассажирский. По той же причине не оправдали себя дальние перелеты - в Хабаровск и Владивосток. Нецелесообразно использовать сверхзвуковой «Ту» в качестве транспортного лайнера из-за его небольшой грузоподъемности. Правда, пассажирские перевозки на нем все же стали престижным и прибыльным делом для Аэрофлота, хотя билеты считались по тем временам очень дорогими. Даже после официального закрытия проекта, в августе 1984 года, руководитель Жуковской летно-испытательной базы Климов, начальник конструкторского отдела Пухов и заместитель главного конструктора Попов при поддержке энтузиастов сверхзвуковых полетов восстановили и ввели в строй два лайнера, а в 1985 году добились разрешения выполнять полеты для установления мировых рекордов. Экипажами Аганова и Веремея установлено более 18 мировых рекордов в классе сверхзвуковых самолетов - по скорости, скороподъемности и дальности полета с грузом.
16 марта 1996 года в Жуковском началась серия научно-исследовательских полетов Ту-144ЛЛ, который положил начало разработке второго поколения сверхзвуковых пассажирских лайнеров.
95-99 годы. Сверхзвуковой самолет с бортовым номером 77114 был использован американским НАСА как летающая лаборатория. Получил название Ту-144ЛЛ. Основное предназначение – исследования и испытания американских разработок для создания собственного современного сверхзвукового самолета для пассажирских перевозок.
Обычный пассажирский самолет летает со скоростью порядка 900 км/час. Реактивный военный истребитель может развивать примерно втрое большую скорость. Однако современные инженеры из РФ и других стран мира активно разрабатывают еще более скоростные машины — гиперзвуковые самолеты. В чем специфика соответствующих концепций?
Критерии гиперзвукового самолета
Что такое гиперзвуковой самолет? Под таковым принято понимать аппарат, способный летать со скоростью, многократно превышающий таковую для звука. Подходы исследователей к определению конкретного ее показателя разнятся. Распространена методология, по которой самолет следует считать гиперзвуковым, если он кратно превышает скоростные показатели самых быстрых современных сверхзвуковых аппаратов. Которые составляют порядка 3-4 тыс. км/ч. То есть гиперзвуковой самолет, если придерживаться данной методологии, должен развивать скорость от 6 тыс. км/ч.
Беспилотные и управляемые аппараты
Подходы исследователей могут разниться также в аспекте определения критериев отнесения того или иного аппарата к самолетам. Есть версия, что к таковым правомерно относить только те машины, которые управляются человеком. Есть точка зрения, по которой самолетом также можно считать и беспилотный аппарат. Поэтому некоторые аналитики классифицируют машины рассматриваемого типа на те, что подлежат управлению человеком, и те, которые функционируют автономно. Подобное деление может быть оправдано, поскольку беспилотные аппараты могут обладать намного более внушительными техническими характеристиками, например, в части перегрузок и скорости.
Вместе с тем многие исследователи рассматривают гиперзвуковые самолеты как единую концепцию, для которой ключевой показатель — скорость. Неважно, сидит ли за штурвалом аппарата человек либо машина управляется роботом — главное, чтобы самолет был в достаточной мере быстрым.
Взлет — самостоятельный или с посторонней помощью?
Распространена классификация гиперзвуковых летательных аппаратов, в основе которой — отнесение их к категории тех, что способны взлетать самостоятельно, либо тех, которые предполагают размещение на более мощном носителе — ракете либо грузовом самолете. Есть точка зрения, по которой к аппаратам рассматриваемого типа правомерно относить главным образом те, что способны взлетать самостоятельно либо при минимальном задействовании иных типов техники. Однако те исследователи, которые считают, что основной критерий, характеризующий гиперзвуковой самолет, — скорость, должен быть первостепенным при любой классификации. Будь то отнесение аппарата к беспилотным, управляемым, способным взлетать самостоятельно либо с помощью других машин — если соответствующий показатель достигает указанных выше значений, то значит, речь идет о гиперзвуковом самолете.
Основные проблемы гиперзвуковых решений
Концепциям гиперзвуковых решений — много десятилетий. На протяжении всех лет разработки соответствующего типа аппаратов мировые инженеры решают ряд существенных проблем, объективно мешающих поставить выпуск «гиперзвука» на поток — подобно организации производства турбовинтовых самолетов.
Основная сложность в конструировании гиперзвуковых самолетов — создание двигателя, способного быть в достаточной мере энергоэффективным. Другая проблема — выстраивание необходимой аппарата. Дело в том, что скорость гиперзвукового самолета в тех значениях, что мы рассмотрели выше, предполагает сильный нагрев корпуса за счет трения об атмосферу.
Сегодня мы рассмотрим несколько образцов удачных прототипов летательных аппаратов соответствующего типа, разработчики которых смогли значительно продвинуться вперед в части успешного решения отмеченных проблем. Изучим теперь наиболее известные мировые разработки в части создания гиперзвуковых летательных аппаратов рассматриваемого типа.
от Boeing
Самый быстрый гиперзвуковой самолет в мире, как считают некоторые эксперты, это американский Boeing X-43A. Так, в ходе тестирования данного аппарата было зафиксировано, что он достигал скорости, превышающей 11 тыс. км/час. То есть примерно в 9,6 раза быстрее
Чем особенно примечателен гиперзвуковой самолет X-43A? Характеристики данного летательного аппарата таковы:
Предельная скорость, зафиксированная на тестах, - 11 230 км/час;
Размах крыльев - 1,5 м;
Длина корпуса - 3,6 м;
Двигатель - прямоточный, Supersonic Combustion Ramjet;
Топливо - атмосферный кислород, водород.
Можно отметить, что рассматриваемый аппарат относится к самым экологичным. Дело в том, что используемое топливо практически не предполагает выделения вредных продуктов горения.
Гиперзвуковой самолет X-43A был разработан совместными усилиями инженеров NASA, а также компаний Orbical Science Corporation и Minocraft. создавался порядка 10 лет. В его разработку было вложено около 250 млн. долларов. Концептуальная новизна рассматриваемого самолета в том, что он был задуман с целью испытания новейшей технологии обеспечения работы двигательной тяги.
Разработка от Orbital Science
Компания Orbital Science, которая, как мы отметили выше, приняла участие в создании аппарата X-43A, успела также создать свой гиперзвуковой самолет — X-34.
Его предельная скорость — более 12 тыс. км/ч. Правда, в ходе практических тестов она не была достигнута — более того, не удалось достичь показателя, который показан самолетом X43-A. Рассматриваемый летательный аппарат ускоряется при задействовании ракеты «Пегас», функционирующей на твердом топливе. Машина X-34 была впервые испытана в 2001 году. Рассматриваемый самолет ощутимо больше аппарата от Boeing — его длина составляет 17,78 м, размах крыльев — 8,85 м. Максимальная высота полета гиперзвуковой машины от Orbical Science — 75 километров.
Летательный аппарат от North American
Еще один известный гиперзвуковой самолет — X-15, выпущенный компанией North American. Данный аппарат аналитики относят к экспериментальным.
Он оснащен что дает повод некоторым экспертам не относить его, собственно, к классу самолетов. Однако наличие ракетных двигателей позволяет аппарату, в частности, совершать Так, во время одного из испытаний в таком режиме он был протестирован пилотами. Предназначение аппарата X-15 — исследование специфики гиперзвуковых полетов, оценка тех или иных конструкторских решений, новых материалов, особенностей управления подобными машинами в различных слоях атмосферы. Примечательно, что была утверждена еще в 1954 году. Летает X-15 со скоростью более 7 тыс. км/час. Дальность его полета — более 500 км, высота превышает 100 км.
Самые быстрые серийные самолеты
Изученные нами выше гиперзвуковые аппараты фактически относятся к категории исследовательских. Полезно будет рассмотреть некоторые серийные образцы самолетов, приближенных по характеристикам к гиперзвуковым или являющихся (по той или иной методологии) ими.
В числе подобных машин — американская разработка SR-71. Данный самолет некоторые исследователи не склонны относить к гиперзвуковым, поскольку его предельна скорость составляет порядка 3,7 тыс. км/час. В числе наиболее примечательных его характеристик — взлетная масса, которая превышает 77 тонн. Длина аппарата — более 23 м, размах крыльев — более 13 м.
Одним из самых быстрых военных самолетов считается российский МиГ-25. Аппарат может развивать скорость более 3,3 тыс. км/ч. Максимальный взлетный вес российского самолета — 41 тонна.
Таким образом, на рынке серийных решений, приближенных по характеристикам к гиперзвуковым, РФ — в числе лидеров. Но что можно сказать о российских разработках в части «классических» гиперзвуковых самолетов? Способны ли инженеры из РФ создать решение, конкурентное машинам от Boeing и Orbital Scence?
Российские гиперзвуковые аппараты
В данный момент российский гиперзвуковой самолет находится в стадии разработки. Но идет она достаточно активно. Речь идет о самолете Ю-71. Его первые испытания, судя по сообщениям в СМИ, были проведены в феврале 2015 года под Оренбургом.
Предполагается, что самолет будет использоваться в военных целях. Так, гиперзвуковой аппарат сможет при необходимости осуществлять доставку поражающих средств на значительные расстояния, вести мониторинг территории, а также задействоваться как элемент штурмовой авиации. Некоторые исследователи полагают, что в 2020-2025 гг. в РВСН поступит порядка 20 самолетов соответствующего типа.
В СМИ есть сведения о том, что рассматриваемый гиперзвуковой самолет России будет размещаться на баллистической ракете «Сармат», которая также находится на стадии проектирования. Некоторые аналитики считают, что разрабатываемый гиперзвуковой аппарат Ю-71 — это не что иное, как боеголовка, которая должна будет отделяться от баллистической ракеты на конечном участке полета, чтобы затем, благодаря высокой, характерной для самолета маневренности, преодолевать системы ПРО.
Проект «Аякс»
В числе наиболее примечательных проектов, связанных с разработкой гиперзвуковых самолетов, — «Аякс». Изучим его подробнее. Гиперзвуковой самолет «Аякс» — концептуальная разработка советских инженеров. В научной среде разговоры о ней начались еще в 80-е годы. В числе наиболее примечательных характеристик — наличие системы тепловой защиты, которая призвана защищать корпус от перегрева. Таким образом, разработчики аппарата «Аякс» предложили решение одной из «гиперзвуковых» проблем, обозначенных нами выше.
Традиционная схема тепловой защиты летательных машин предполагает размещение на корпусе особых материалов. Разработчики «Аякса» предложили иную концепцию, по которой предполагалось не защищать аппарат от внешнего нагрева, а впускать тепло внутрь машины, одновременно увеличивая ее энергоресурс. Основным конкурентом советского аппарат считался гиперзвуковой самолет «Аврора», создаваемый в США. Однако в связи с тем, что конструкторы из СССР существенно расширили возможности концепции, на новую разработку был возложен самый широкий круг задач, в частности, исследовательских. Можно сказать, что «Аякс» — гиперзвуковой многоцелевой самолет.
Рассмотрим более подробно технологические новшества, предложенные инженерами из СССР.
Итак, советские разработчики «Аякса» предложили использовать тепло, возникающее как результат трения корпуса самолета об атмосферу, преобразовывать в полезную энергию. Технически это могло быть реализовано посредством размещения на аппарате дополнительных оболочек. В результате формировалось что-то вроде второго корпуса. Его полость предполагалось заполнить неким катализатором, например, смесью горючего материала и воды. Теплоизолирующий слой, изготовленный из твердого материала, в «Аяксе» предполагалось заменить на жидкостный, который, с одной стороны, должен был защищать двигатель, с другой — способствовал бы каталитической реакции, которая, между тем, могла сопровождаться эндотермическим эффектом — перемещением тепла с наружной части корпуса внутрь. Теоретически охлаждение внешних частей аппараты могло быть каким угодно. Избыточное тепло, в свою очередь, предполагалось задействовать с целью повышения эффективности работы двигателя самолета. При этом данная технология позволяла бы генерировать вследствие реакции топлива и виды свободный водород.
В данный момент доступные широкой публике сведения о продолжении разработки «Аякса» отсутствуют, однако исследователи считают весьма перспективным внедрение советских концепций в практику.
Китайские гиперзвуковые аппараты
Конкурентом России и США на рынке гиперзвуковых решений становится Китай. В числе самых известных разработок инженеров из КНР — летательный аппарат WU-14. Он представляет собой гиперзвуковой управляемый планер, размещаемый на баллистической ракете.
МБР запускает летательный аппарат в космос, откуда машина резко пикирует вниз, развивая гиперзвуковую скорость. Китайский аппарат может монтироваться на разных МБР, обладающих дальностью от 2 до 12 тыс. км. Установлено, что в ходе тестов аппарат WU-14 смог развить скорость, превышающую 12 тыс. км/ч, превратившись, таким образом, в самый быстрый гиперзвуковой самолет по версии некоторых аналитиков.
Вместе с тем многие исследователи считают, что китайскую разработку не вполне правомерно относить к классу самолетов. Так, распространена версия, по которой аппарат следует классифицировать именно как боеголовку. Причем весьма эффективную. При полете вниз с отмеченной скоростью даже самые современные системы ПРО не смогут гарантировать перехвата соответствующей цели.
Можно отметить, что разработками гиперзвуковых аппаратов, задействуемых в военных целях, занимаются также Россия и США. При этом российская концепция, по которой предполагается создавать машины соответствующего типа, значительно отличается, как свидетельствуют данные в некоторых СМИ, от технологических принципов, реализуемых американцами и китайцами. Так, разработчики из РФ концентрируют усилия в области создания летательных аппаратов, оснащенных прямоточным двигателем, способных запускаться с земли. Россия планирует сотрудничество в этом направлении с Индией. Гиперзвуковые аппараты, создаваемые по российской концепции, как считают некоторые аналитики, характеризуются меньшей стоимостью и более широкой областью применения.
Вместе с тем гиперзвуковой самолет России, о котором мы сказали выше (Ю-71), предполагает, как считают некоторые аналитики, как раз-таки размещения на МБР. Если этот тезис окажется верным, то можно будет говорить о том, что инженеры из РФ работают сразу по двум популярным концептуальным направлениям в строительстве гиперзвуковых летательных аппаратов.
Резюме
Итак, вероятно, самый быстрый гиперзвуковой самолет в мире, если говорить о летательных аппаратах безотносительно их классификации, это все же китайский аппарат WU-14. Хотя нужно понимать, что реальные сведения о нем, в том числе касающиеся испытаний, могут быть засекречены. Это вполне соответствует принципам китайских разработчиков, которые часто во что бы то ни стало стремятся сохранить свои военные технологии в тайне. Скорость самого быстрого гиперзвукового самолета — более 12 тыс. км/ч. Его «догоняет» американская разработка X-43A — многие эксперты считают самым скоростным именно его. Теоретически гиперзвуковой самолет X-43A, а также китайский WU-14 может догнать разработка от Orbical Science, рассчитанная на скорость более 12 тыс. км/ч.
Характеристики российского самолета Ю-71 пока что не известны широкой публике. Вполне возможно, что они будут приближены к параметрам китайского летательного аппарата. Российские инженеры также ведут разработки по гиперзвуковому самолету, способному взлетать не на базе МБР, а самостоятельно.
Текущие проекты исследователей из России, Китая и США так или иначе связаны с военной сферой. Гиперзвуковые самолеты, безотносительно их возможной классификации, рассматриваются в первую очередь как носители вооружений, скорее всего, ядерных. Однако в работах исследователей из различных стран мира встречаются тезисы о том, что «гиперзвук», подобно атомным технологиям, вполне может быть мирным.
Дело за появлением доступных и надежных решений, позволяющих организовать серийное производство машин соответствующего типа. Использование подобных аппаратов возможно в самом широком спектре отраслей хозяйственного развития. Наибольшую востребованность гиперзвуковые летательные аппараты, вероятно, найдут в космической и исследовательской индустрии.
По мере удешевления технологий производства соответствующих машин заинтересованность в инвестировании в подобные проекты могут начать проявлять транспортные бизнесы. Промышленные корпорации, поставщики различных сервисов могут начать рассматривать «гиперзвук» как инструмент повышения конкурентоспособности бизнеса в части организации международных коммуникаций.
M = 1,2-5).
История
60-70-е годы XX века ознаменовались бурным развитием сверхзвуковой авиации. Были решены основные проблемы устойчивости и управляемости самолётов, их аэродинамической эффективности. Большая скорость полёта также позволила увеличить потолок свыше 20 км, что было актуально для разведчиков и бомбардировщиков (в то время, до появления зенитно-ракетных комплексов , способных поражать цели на больших высотах, основным принципом применения бомбардировщиков был полёт к цели на максимально возможной высоте и скорости). В эти годы были построены и запущены в серийное производство сверхзвуковые самолёты самого различного назначения: истребители (тактические и перехватчики), бомбардировщики, истребители-бомбардировщики , разведчики (первый сверхзвуковой всепогодный перехватчик - Convair F-102 Delta Dagger ; первый сверхзвуковой дальний бомбардировщик - Convair B-58 Hustler).
В наши дни появляются новые самолёты, в том числе выполненные по технологии снижения заметности «Стелс ».
Сравнительные схемы Ту-144 и "Конкорда"
Пассажирские сверхзвуковые самолёты
Известны всего два серийно выпускавшихся пассажирских сверхзвуковых самолёта, выполнявших регулярные рейсы: советский самолёт Ту-144 , совершивший первый полёт 31 декабря 1968 года и бывший в эксплуатации с 1975 по 1978 год и выполнивший двумя месяцами позже - 2 марта 1969 года - свой первый полёт англо-французский «Конкорд» , совершавший трансатлантические рейсы с 1976 по 2003 год. Их эксплуатация позволяла не только значительно сократить время перелёта на дальних рейсах, но и использовать незагруженное воздушное пространство на больших высотах (≈18 км), в то время как основное используемое лайнерами воздушное пространство (высоты 9-12 км) уже в те годы было сильно загруженным. Также сверхзвуковые самолёты совершали полёты по спрямлённым маршрутам (вне воздушных трасс).
Несмотря на неосуществление нескольких других бывших и существующих проектов пассажирских сверхзвуковых и околозвуковых самолётов (Boeing 2707 , Boeing Sonic Cruiser , Douglas 2229 , Lockheed L-2000 , Ту-244 , Ту-344 , Ту-444 , SSBJ и др.) и вывод из эксплуатации самолётов двух реализованных проектов, разрабатывались ранее и существуют современные проекты гиперзвуковых (в том числе суборбитальных) пассажирских авиалайнеров (напр., ZEHST , SpaceLiner) и военно-транспортных (десантных) самолётов быстрого реагирования. На разрабатываемый пассажирский бизнес-джет Aerion AS2 в ноябре 2015 был сделан твердый заказ на 20 единиц суммарной стоимость 2,4 миллиарда долларов с началом поставок в 2023 году.
Теоретические проблемы
Полёт на сверхзвуковой скорости, в отличие от дозвукового, протекает в условиях иной аэродинамики, поскольку при достижении воздушным судном скорости звука качественно меняется аэродинамика обтекания, из-за чего резко возрастает аэродинамическое сопротивление , также растёт кинетический нагрев конструкции от трения набегающего на большой скорости воздушного потока, смещается аэродинамический фокус, что ведёт к утрате устойчивости и управляемости самолёта. Кроме того, проявилось такое неизвестное до создания первых сверхзвуковых самолётов явление, как «волновое сопротивление ».
Поэтому достижение скорости звука и эффективный стабильный полёт на около- и сверхзвуковых скоростях были невозможны за счёт простого увеличения мощности двигателей - потребовались новые конструктивные решения. Как следствие, изменился внешний облик самолёта: появились характерные прямые линии, острые углы, в отличие от «гладких» форм дозвуковых самолётов.
Следует отметить, что проблему создания эффективного сверхзвукового самолёта нельзя считать разрешённой до сих пор. Создателям приходится идти на компромисс между требованием увеличения скорости и сохранением приемлемых взлётно-посадочных характеристик. Таким образом, завоевание авиацией новых рубежей по скорости и высотности связано не только с использованием более совершенной или принципиально новой двигательной установки и новой конструктивной компоновки самолётов, но также с изменениями их геометрии в полёте. Такие изменения, улучшая характеристики самолёта на больших скоростях, не должны ухудшать их качества на малых скоростях, и наоборот. В последнее время создатели отказываются от уменьшения площади крыла и относительной толщины их профилей, а также увеличения угла стреловидности крыла у самолётов с изменяемой геометрией, возвращаясь к крыльям малой стреловидности и большой относительной толщины, если уже достигнуты удовлетворительные величины максимальной скорости и практического потолка. В таком случае считается важным, чтобы сверхзвуковой самолёт имел хорошие лётные данные на малых скоростях и малое сопротивление при больших скоростях, особенно на малых высотах.
Опубликовано вт, 09/29/2015 - 07:20 пользователем russianinterest...Оригинал взят у в Скорость, как мечта. Скорость, как призвание
Золотыми годами сверхзвуковой авиации можно, пожалуй, считать 1960-е. Именно в то время казалось что вот, ещё чуть-чуть — и эскадрильи сверхзвуковых самолётов станут единственным вариантом воздушного боя, а сверхзвуковые лайнеры прочертят своими следами наш небосвод, связав все крупные города и мировые столицы. Однако, оказалось, что и как в случае с пилотируемым космосом, поход человека к высоким скоростям отнюдь не усеян розами: пассажирская авиация так и застыла на отметке около 800 километров в час, а военные самолёты болтаются в районе звукового барьера, изредка решаясь ненадолго залетать в область низкого сверхзвука, в районе числа Маха 2 или чуть больше.
С чем это связано? Нет, отнюдь не с тем, что «незачем летать быстро» или «это никому не нужно». Скорее, речь тут идёт о том, что в какой-то миг мир начал идти по пути наименьшего сопротивления и посчитал, что научно-технический прогресс — это самобеглая телега, которая и так уже едет под горку, в силу чего толкать её дополнительно — всего лишь ненужная трата лишних сил.
Зададимся простым вопросом — а чем так труден и затратен сверхзвуковой полёт? Начнем с того, что при преодолении самолётом сверхзвукового барьера характер обтекания корпуса летательного аппарата резко меняется: резко возрастает аэродинамическое сопротивление, увеличивается кинетический нагрев конструкции планера, а из-за смещения аэродинамического фокуса обтекаемого тела — происходит утрата устойчивости и управляемости самолёта.
Конечно, для обывателя и неподготовленного читателя все эти термины звучат достаточно блекло и непонятно, но, если резюмировать всё это в виде одной фразы, то получится: «на сверхзвуке лететь сложно». Но, понятное дело, отнюдь не невозможно. При этом, кроме увеличения мощности двигателей, создателям сверхзвуковых самолётов приходится идти на сознательное изменение внешнего облика самолёта — в нём появляются характерные «стремительные» прямые линии, острые углы на носу и на ведущих кромках, что сразу же отличает сверхзвуковой самолёт даже внешне от «гладких» и «прилизанных» форм дозвуковых самолётов.
Нос Ту-144 отклонялся вниз при взлёте и посадке, чтобы обеспечить хотя бы минимальный обзор пилотам.
Кроме того, при оптимизации самолёта под сверхзвуковой полёт у него возникает ещё одна неприятная особенность: он становится мало приспособленным для дозвукового полёта и достаточно неуклюжим в режимах взлёта и посадки, которые ему всё равно приходится осуществлять на достаточно низких скоростях. Те самые острые линии и стремительные формы, столь хорошие на сверхзвуке, пасуют перед низкими скоростями, на которых сверхзвуковым самолётам неизбежно приходится двигаться в начале и в конце своего полёта. А острые носы сверхзвуковых машин ещё и не дают пилотам полного обзора ВПП.
Вот, как пример, носовые части двух нереализованных в серии советских сверхзвуковых самолётов — М-50 ОКБ Мясищева (на дальнем плане) и Т-4 «объект 100» ОКБ Сухого (вблизи).
Наглядно видны усилия конструкторов: это либо попытка достигнуть компромисса в обводах, как у М-50, либо же сдвижной нос, отклоняющийся книзу, как у Т-4. Интересно, что Т-4 вполне мог стать первым серийным сверхзвуковым самолётом, который бы полностью летел в горизонтальном сверхзвуковом полёте без естественного обзора через фонарь кабины: на сверхзвуке носовой обтекатель полностью закрывал кабину лётчиков и вся навигация осуществлялась лишь по приборам, кроме того на самолёте имелся оптический перископ. Сегодняшний же уровень развития средств навигации и телеметрии вполне позволяет, кстати, отказаться от сложной конструкции сдвижного носового обтекателя сверхзвукового самолёта — его уже вполне можно поднимать и сажать лишь по приборам, а то и вообще без участия пилотов.
Одинаковые условия и задачи порождают схожие конструкции. У англо-французского «Конкорда» нос тоже сдвигался вниз при взлёте и посадке.
Что же не дало СССР создать уже в 1974 году инновационный комплекс противокорабельной борьбы на основе сверхзвукового Т-4, который был настолько передовым, что одних патентов в его конструкции набралось аж целых 600 штук?
Всё дело в том, что у КБ Сухого к середине 1970-х годов не было своих производственных мощностей для проведения расширенных государственных испытаний «объекта 100». Для этого процесса нужен был не опытный, а серийный завод, на роль которого вполне подходило КАПО (Казанский авиационный завод). Однако, как только стало готовиться постановление о подготовке Казанского авиационного завода к сборке установочной партии Т-4, академик Туполев, понимая, что он теряет серийный завод, на котором выпускали «стратегический дефектоносец» Ту-22, вышел с инициативным предложением о создании его модификации Ту-22М, для чего, якобы, надо было лишь незначительно перепрофилировать производство. Хотя, в дальнейшем, Ту-22М был разработан как абсолютно новый самолёт, решение о передаче казанского завода Сухому в своё время принято не было, а Т-4 в итоге оказался в музее в Монино.
Столь большая разница между Ту-22 и Ту-22М — наследие борьбы с Т-4.
Вопрос носового обтекателя — это не единственный компромисс, на который приходится идти создателям сверхзвуковых самолётов. По многим причинам у них получается и неидеальный сверхзвуковой планер, и посредственный дозвуковой самолёт. Таким образом, часто завоевание авиацией новых рубежей по скорости и высоте связано не только с использованием более совершенной или принципиально новой двигательной установки и новой компоновки самолётов, но также с изменениями их геометрии в полёте. На первом поколении сверхзвуковых машин такой вариант так и не реализовали, но именно эта идея крыла изменяемой стреловидности в итоге стала практически каноном в 1970-е годы. Такие изменения стреловидности крыла, улучшая характеристики самолёта при больших скоростях, не должны были ухудшать их качеств на малых скоростях, и наоборот.
«Боинг-2707» должен был стать первым пассажирским сверхзвуковым самолётом с изменяемой стреловидностью крыла.
Интересно, что судьбу «Боинга-2707» сгубило отнюдь не его конструктивное несовершенство, а лишь масса политических вопросов. К 1969 году, когда программа разработки «Боинга-2707» была на финишной прямой, 26 авиакомпаний заказали у «Боинга» 122 самолета модели 2707 стоимостью почти в 5 миллиардов долларов. В этот момент программа «Боинга» уже вышла из конструкторской и исследовательской фазы и было начато строительство двух опытных образцов модели 2707. Для завершения их постройки и изготовления тестовых самолётов компании было необходимо привлечь где-то 1-2 млрд. А общая стоимость программы с постройкой 500 самолетов приближалась к 5 млрд. долларов. Требовались государственные кредиты. Принципиально, в другое время, у «Боинга» нашлись бы на это и свои собственные средства, но не такими были 1960-е.
В концу 1960-х годов производственные мощности Boeing были сильно загружены созданием самого большого дозвукового пассажирского самолета в мире — «Боинга-747», на котором мы летаем и до сих пор. В силу этого модель 2707 буквально на несколько лет «не втолпилась» вперёд от «воздушного скотовоза» и оказалась позади его кургузого фюзеляжа. Витоге всё наличное финансирование и всё оборудование были задействованы на производство 747-го, а 2707 финансировался «Боингом» по остаточному принципу.
Два подхода к пассажирской авиации — «Боинг-747» и «Боинг-2707» на одном рисунке.
Но сложности с созданием 2707 были гораздо более серьёзными, нежели просто техническими вопросы или производственная программа «Боинга». С 1967 года в США ширится экологическое движение против сверхзвукового пассажирского транспорта. Утверждалось, что их полеты уничтожат озоновый слой, а мощный акустический удар, возникающий при сверхзвуковом полете, считался недопустимым для заселенных территорий. Под давлением общественного мнения, а затем и конгресса, президент Никсон создает комиссию из 12 членов для решения вопроса по финансированию программы SST, включавшей и «Боинг-2707». Но вопреки его ожиданиям, комиссия отвергает необходимость создания SST не только по экологическим, но и по экономическим причинам. Для создания первого самолета по их рассчётам было необходимо затратить 3 млрд. долл, что окупилось бы лишь при продаже 300 самолетов. Финансовое же состояние США было ослаблено продолжительной войной во Вьетнаме и расходами на лунную гонку.
Работы над моделью 2707 были прекращены в 1971 году, после чего ещё около года «Боинг»пытался продолжить строительство на собственные средства. Кроме того, частные лица, вплоть до студентов и школьников, тоже пытались поддержать «самолёт американской мечты», на что было собрано более миллиона долларов. Но и это не спасло программу. В итоге закрытие программы совпало со спадом в аэрокосмической промышленности и с нефтяным кризисом, в результате чего «Боинг» был вынужден сократить в Сиэтле почти 70000 своих служащих, а модель 2707 получила название «самолёта, который съел Сиэтл».
Goodnight, sweet prince. Кабина и часть фюзеляжа «Боинг-2707» в авиационном музее Хиллера.
Что же двигало создателями сверхзвуковых машин? С военными заказчиками ситуация, в целом, понятна. Воякам всегда нужен был самолёт, который бы летел выше и быстрее. Сверхзвуковая скорость полёта позволила не только быстрее достичь территории противника, но и увеличить потолок полёта такого самолёта до высоты в 20-25 километров, что было актуально для разведчиков и бомбардировщиков. При больших скоростях, как мы помним, растёт и подъёмная сила крыла, в силу чего полёт мог проходить в более разреженной атмосфере, и, как следствие, на большей высоте.
В 1960-е годы, до времени появления зенитно-ракетных комплексов, способных поражать цели на больших высотах, основным принципом применения бомбардировщиков был полёт к цели на максимально возможной высоте и скорости. Конечно, нынешние комплексы ПВО закрывают такого рода нишу использования сверхзвуковых самолётов (например, комплекс С-400 может сбивать цели прямо в космосе, на высоте в 185 километров и при их собственной скорости в 4,8 км/с, по сути, являясь комплексом ПРО, а не ПВО). Однако, в действиях против наземных, надводных и воздушных целей — сверхзвуковая скорость вполне востребована и по-прежнему присутствует в перспективных военных планах как для российских , так и для западных самолётов. Просто реализация достаточно сложного сверхзвукового полёта трудно совместима с задачей скрытности и малозаметности, которую пытались привить бомбардировщикам и истребителям на протяжении последних 30 лет, в силу чего выбирать приходится, как говорится, что-то одно — или прятаться, или прорываться.
Однако, есть ли у России сейчас надёжное средство против американских АУГ? Чтобы так, не подбираться к ним на 300 километров для запуска «Ониксов» каким-нибудь малозаметным, но уязвимым судном? У Т-4 была стройная концепция собственного стиля уничтожения авианосной группировки, а есть ли она у России сейчас? Думаю, что нет — как и нет до сих пор гиперзвуковых ракет Х-33 и X-45.
Американский бомбардировщик XB-70 «Валькирия». Именно с ними должен был бороться МиГ-25.
Куда повернёт будущее военного самолётостроения — вопрос открытый.
Я же хочу сказать ещё пару слов о гражданских сверхзвуковых самолётах.
Их эксплуатация позволяла не только значительно сократить время перелёта на дальних рейсах, но и использовать незагруженное воздушное пространство на большой высоте (около 18 км), в то время как основное используемое лайнерами воздушное пространство (высоты 9—12 км) уже даже в 1960е годы было значительно загруженным. Также сверхзвуковые самолёты совершали полёты по спрямлённым маршрутам (вне воздушных трасс и коридоров). И это уже не говоря об элементарном: экономии времени обычных пассажиров, которая составляла около половины времени полёта при, например, перелёте Европа-США.
При этом, повторюсь ещё раз — проект сверхзвуковых самолётов, как военных, так и гражданских, отнюдь не невозможны с практической точки зрения или сколь-либо нереальны с экономической точки зрения.
Мы просто в своё время свернули «не туда» и покатили телегу прогресса не в гору, а по самому лёгкому и приятному пути — вниз и под откос. Даже сегодня проекты сверхзвуковых пассажирских самолётов разрабатываются под тот же самый сегмент, под который сделали и другой инновационный концепт : конвертоплан «Аугуста-Вестланд» AW609. Этот сегмент — сегмент бизнес-перевозок для состоятельных клиентов, когда самолёт везёт не полтысячи пассажиров в скотских условиях, а десяток людей в условиях максимальной эффективности и максимального комфорта. Знакомьтесь, Aerio AS2. Если повезёт — полетит уже в ближайшем будущем, в 2021 году:
Думаю, там уже всё достаточно серьёзно — и партнёрство с «Эйрбасом», и заявленные инвестиции в 3 млрд. долларов вполне позволяют считать проект не «подсадной уткой», а серьёзной заявкой. Короче, «солидный господь — для солидных господ». А не для всяких нищебродов, которые позволили миру в конце ХХ века свернуть на лёгкий и удобный путь.
Впрочем, я уже писал об этом , повторяться не буду. Теперь это уже не более, чем прошлое:
Теперь мы живём в другом мире. В мире без сверхзвуковой авиации для всех. Впрочем, это не самая страшная потеря.
