Sergey Oboguev (oboguev) wrote,
Sergey Oboguev
oboguev

Ту-144, ч. 2

После прекращения проекта

Постановление правительства СССР от 1 июля 1983 года о прекращении программы Ту-144 также устанавливало, что произведённые самолёты Ту-144 могут использоваться в качестве летающих лабораторий.

Ту-144 действительно использовались в данном качестве. Начиная с 1985 года Ту-144Д использовался для тренировки пилотов советского космического челнока "Буран". В 1986-1988 гг. Ту-144Д №77114 использовался для медико-биологических исследований радиологической обстановки в верхних слоях атмосферы. Дальнейшие запланированные исследования по этой теме были отменены из-за отсутствия финансирования.[38]

В 1996-1999 гг. Ту-144ЛЛ №77114 использовался в качестве летающей лаборатории для экспериментов проводившихся НАСА совместно с предприятиями российской и американской авиационной промышленности для разработки технологий предназначенных для сверхзвукового пассажирского самолёта второго поколения. (Программа НАСА High Speed Civil Transport закрылась в 1999 году ввиду отсутствия экономических перспектив для данной категории самолётов.) Из-за неясного состояния двигателей самолёта после того как он длительное время находился на хранении, было решено заменить их. Поскольку двигатели РД-36-51 более не производились, на борт 77114 были установлены двигатели НК-321 производимые для бомбардировщика Ту-160, что потребовало также установки мотогондол большего размера. Ту-144ЛЛ произвёл в общей сложности 27 полётов в 1996-1997 гг.[39]

Сразу после прекращения программы Ту-144 в 1983 году, Ту-144 №77114 (он же самолёт 101 или 08-2) совершил 13-20 июля 1983 г. полёты, в которых установил 13 мировых рекордов зарегистрированных в Международной воздухоплавательной федерации (FAI). Список рекордов можно найти в базе данных FAI доступной online[40]. Вкратце, эти рекорды устанавливают предельную достигнутую высоту в 18200 метров с набором нагрузок ранжирующихся до 30 тонн, и скорость при полёте по замкнутой петле длиной до 2000 км. в 2032 км/ч при том же диапазоне нагрузок.

Пункт о нагрузках вероятно не несёт большой значимости, т.к. увеличение полезной нагрузки практически наверняка компенсировалось уменьшением веса заправляемого топлива, для сохранения общего взлётного веса самолёта в пределах предусматриваемого регулярным полётным режимом и техническими характеристиками. На это указывает не только совпадение цифр потолка для всех декларированных нагрузок, но и здравый смысл: было бы затруднительным представить самолёт неожиданно несущим нагрузку втрое больше, чем он был сконструирован нести, при одновременной максимальной загрузке топлива. Далее, зарегистрированные в FAI рекорды скорости при полёте по замкнутой петле покрывают диапазон длин петли до 2000 км., но не идут дальше: то обстоятельство, что СССР не попытался представить записи рекордов для больших длин петли указывает, что самолёт нес лишь частичную загрузку топлива.

Однако заявленные в зарегистрированных рекордах показатели представляются низкими, и кажется сомнительным, что они действительно представляют максимальные показатели достижимые самолётом. Чтобы поместить данные числа в перспективу, потолок Конкорда для регулярных коммерческих рейсов с типичной транс-атлантической нагрузкой около 10 тонн установлен в 60,000 футов (18,290 метров)[41], выше, чем рекорд установленный Ту-144Д, однако Конкорд безусловно может подниматься выше потолка коммерческих рейсов, если целью являлось бы поставить рекорд. Согласно источникам требующим проверки, во время испытательного полёта 26 марта 1974 г. Конкорд развил максимальную достигнутую им скорость 2370 км/ч (1480 миль/ч, Мach 2.23) на высоте 63,700 футов (19.4 км), а при последующих испытательных полётах поднимался до высоты 68,000 футов (20.7 км). Остаётся неясным, почему максимальная высота достижимая на Ту-144Д должна быть меньше, чем высота регулярных коммерческих рейсов Конкорда, при том что КБ Туполева заявляет более высокое значение коэффициента аэродинамического качества Ту-144Д, чем у Конкорда (lift-to-drag ratio, 8.0-8.1 против 7.3-7.7 на скорости М 2.x[42]), а тяга установленных на Ту-144Д двигателей РД-36-51 превосходит тягу двигателей Olympus 593 Конкорда[43].

Следует заметить, что хотя Конкорд со времени первого полёта в 1969 году установил более 170 мировых рекордов, он очевидно не зарегистрировал рекордов в категории полётов по замкнутой петле, однако тем не менее остаётся неясным, почему длительно поддерживаемая скорость в 2032 км/ч (M1.91) заявленная как рекорд для Ту-144Д ниже, чем даже крейсерская скорость Конкорда M2.02 до 2.05 используемая во время коммерческих рейсов[44], не говоря уже о максимальной крейсерской скорости М2.2 предусмотренной конструкционно, или максимальной достигнутой во время испытательных полётов скорости (цит. непроверенный источник) М2.23.

Следует заметить, что как Ту-144, так и Конкорд ограничиваются в максимально развиваемой скорости не сопротивлением воздушного потока и не тягой двигателей, но нагревом планера в сверхзвуковом потоке, и ограничениями структурной целостности планера построенного из алюминиевых сплавов, при том что сплавы употребляемые в обеих самолётах очень близки по своим характеристикам[45]. Прототип Ту-144 (самолёт №68001) мог иметь небольшое преимущество в температурах, которые он мог выдерживать, т.к. около 15-20% его элементов были выполнены из титана. Действительно, Ту-144 №68001 во время одного из испытательных полётов 15 мая 1968 года на непродолжительное время достиг скорости 2443 км/ч (М2.26).[46] Однако использование титана было резко снижено в серийных самолётах Ту-144, и Ту-144С/Д выполнены практически целиком из алюминиевых сплавов.[47] С учётом того, что сплавы используемые в обеих самолётах практически идентичны по характеристикам, и что аэродинамика и термодинамика критических поверхностей обеих самолётов очень близка, следовало бы ожидать, что скорости развиваемые обеими самолётами при одинаковом уровне структурной безопасности будут также одинаковыми.[48]

Страничка НАСА о Ту-144ЛЛ утверждает, что Ту-144Д оснащённый двигателями Колесова РД-36-51 мог развивать крейсерскую скорость до М2.15 на высоте 59,000 футов и имел абсолютный потолок в 62,000 футов (18,900 метров). После переоснащения самолёта 77114 в 1996 года двигателями НК-321, крейсерская скорость повысилась до более М2.3.[49]

Разрабатывавшиеся военные версии

Наиболее ранние конфигурации Ту-144 основывались на непостроенном бомбардировщике Ту-135 и сохраняли его очертания крыльев, прекдкрылков и мотогондол. На начальной фазе разработки сверхзвукового пассажирского самолёта, проект носил кодовое обозначение Ту-135П, предже чем он получил наименование Ту-144.[50]

На протяжении проекта Ту-144 КБ Туполева выполнило начальную разработку ряда военных версий Ту-144. Ни одна из этих версий не была построена.

В начале 1970-х гг. КБ Туполева разрабатывало ракетоносец Ту-144Р, который должен был нести до трёх твердотопливных межконтинентальных баллистических ракет. Пуск ракет должен был осуществляться из советского воздушного пространства, при ускорении самолёта до максимальной скорости перед сбросом ракеты. Начальная версия Ту-144Р основывалась на Ту-144С, но в дальнейшем была перепроектирована на Ту-144Д в качестве основы. Другая версия Ту-144Р несла крылатые ракеты подобные Х-55; форсаж двигателей запитывался жидким водородом. Двигатель НК-144 с криогенным форсажем прошёл стендовые испытания.

В конце 1970-х гг. Туполев начинал разработку дальнего тяжелого перехватчика ДП-2 основанного на Ту-144Д, который также должен был сопровождать бомбардировщики на дальних маршрутах. Позднее этот проект был преобразован в самолёт радиоэлектронного противодействия Ту-144ПП предназначенный для подавления радаров и помощи проникновению бомбардировщиков через систему ПВО противника. В начале 1980-х эти функции были дополнены возможностью стратегической разведки и разведки на театре военных действий (Ту-144ПР). Чем мрачнее становились гражданские перспективы Ту-144, тем активнее КБ Туполева старалось "продать" самолёт военным. Одной из последних попыток "продать" Ту-144 военным был проект дальнего разведчика Ту-144МР для советского военно-морского флота. Такой разведчик должен был передавать целеуказание кораблям и подводным лодкам ВМФ на океанских и морских театрах военных действий. Другая предлагавшаяся версия включала ударные возможности (две крылатых ракеты воздух-земля Х-45) наряду с разведывательными функциями.[51].

Военные остались невосприимчивы к попыткам Туполева. Василий Решетников, бывший тогда командующим советской дальней авиацией, а затем заместителем командующего советскими ВВС, вспоминает, как в 1972 году он был тягостно впечатлён попытками Туполева сбыть для военного использования самолёт, который "своими техническими и летными характеристиками не дотягивал до заданных, грешил невысоким уровнем надежности, был неэкономичен и сложен в эксплуатации".[52]

Решетников продолжает вспоминать:

Главным куратором постройки сверхзвукового пассажирского самолета, будущего "Ту-144", вошедшего в народнохозяйственный план, был могущественный Д.Ф. Устинов, воспринявший эту миссию как личное обязательство не столько перед страной и народом, сколько перед "дорогим Леонидом Ильичом", имя которого буквально боготворил, порой теряя границы приличия, а то и впадая в бесстыдство.

Но пассажирский сверхзвуковик, похоже, не клеился и мог, к ужасу его куратора, огорчить брежневские ожидания, после чего Дмитрий Федорович ухватился за чью-то счастливую мысль подсунуть "несосватанную аэрофлотовскую невесту" военным. Оказавшуюся отвергнутой и в образе бомбардировщика, ее через ВПК предложили Дальней авиации в качестве разведчика или самолета помех, а то и того, и другого. Мне было ясно, что эти самолеты не смогут сопрягаться с какими бы то ни было боевыми порядками бомбардировщиков и ракетоносцев, а в виде одиночных "летучих голландцев" я их в условиях боевых действий не представлял и потому решительно от них отказался.

Так же поступил и командующий авиацией Военно-Морского Флота Александр Алексеевич Мироненко, с которым мы всегда поддерживали "родственные связи".

Но не тут-то было! Однажды Д.Ф. Устинов уговорил главнокомандующего ВМФ С.Г. Горшкова, а тот, ни с кем не советуясь, согласился взять на вооружение в состав морской авиации "Ту-144" в качестве дальнего морского разведчика. Мироненко взбунтовался, но главком закусил удила — вопрос решен. Узнав об этом, не на шутку переполошился и я: раз взял Мироненко — навяжут и мне. Звоню Александру Алексеевичу, подбиваю на решительные шаги, а тот и без того не дает покоя своему главкому. Наконец, о бунте Мироненко узнает Устинов и вызывает его к себе. Беседа была долгой и напряженной, но Александр Алексеевич все-таки сумел доказать министру обороны всю неоправданность его настояний. Больше "Ту-144" нигде не возникал.[53]

Некоторые мифы и неверные представления

Миф о посадочной скорости

«Ту-144 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».

Этот часто цитируемый миф восходит к утверждению туполевского конструктора А.Л. Пухова сделанном в интервью журналу "Огонёк":

«Переднее крыло — это уникальная выдумка наших умельцев. Я много что сделал по этому самолету, но вот к этому гениальному решению, к сожалению, не причастен. В чем гениальность этой штуки? За сто лет авиации и никто не мог придумать такое переднее крыло?

Взлетно-посадочная скорость у "Конкорда" больше, чем у "Ту-144" на 15 процентов. Он должен иметь сертификат на посадку для каждого аэродрома. А "Ту-144" садился в восемнадцати аэропортах Советского Союза, у нас не было этих проблем. Из-за чего? Из-за того, что гениальные туполевцы выдумали в носовой части такие "заячьи уши": они укладываются в полете очень хорошо и на сверхзвуке незаметны. То есть получалась гладкая носовая часть. Но на посадке они высовываются и стоят. И на этом крылышке получается очень мощная подъемная сила.»[54]

Увы, все части данного утверждения не находят подтверждения в доступных авиационных документах и известных фактах, начиная с утверждения о более низкой посадочной скорости Ту-144, чем у Конкорда. Отчёт НАСА о проведённых на Ту-144ЛЛ испытательных полётах, в которых исследовались характеристики самолёта при приземлении и его взаимодействие с приземной воздушной подушкой[55], указывает диапазон скоростей захода на посадку (final approach speed), на которой производились испытания от 170 до 181 узлов (315-335 км/ч), однако следует иметь в виду, что это были испытательные полёты, исследовавшие именно предельные режимы, в которых "выжималась" предельно выдерживаемая скорость, независимо от жесткости посадки и с допущением испытательных рисков.

Что касается регулярной посадки, то циркуляр FAA [56] указывает скорость захода на посадку (approach speed) для Ту-144С в 178 узлов (330 км/ч), а для Конкорда (BAC/Aerospatiale Concord(e)) в 162 узла (300 км/ч), основываясь очевидно на характеристиках декларированных производителями самолётов авиационным регулирующим органам западных стран[57], однако остаётся открытым вопрос, в какой степени Ту-144С оставался устойчивым при данной посадочной скорости. Во всяком случае, когда НАСА подрядило бюро Туполева для проведения исследовательских полётов на Ту-144ЛЛ, процедура посадки установленная КБ Туполева для этих полётов (кроме полётов в которых специфически исследовался ground effect) предусматривала заход на посадку со скоростью примерно 360 км/ч, в зависимости от веса остающегося запаса топлива.[58]

Брайан Калверт, технический менеджер полётов Конкорда и первый коммерческий пилот Конкорда выполнивший несколько инагурационных рейсов, указывает что типичная скорость захода Конкорда на посадку была от 155 до 160 узлов, т.е. от 287 до 296 км/ч.[59]

Таким образом, если обычная посадочная скорость[60] Ту-144 составляла 330 км/ч или более, то обычная посадочная скорость Конкорда составляла 290-300 км/час.

Утверждение Пухова о том, что посадочная скорость Конкорда была на 15% больше, чем у Ту-144, поэтому неверно; в действительности имела место быть обратная картина: посадочная скорость Ту-144 была на 10-15% выше, чем у Конкорда.

В силу указанных причин неверно также, что Ту-144 был потенциально способен садиться в большем количестве аэропортов, чем Конкорд. Отражая это обстоятельство, цитированный выше циркуляр FAA относит Конкорд к самолётам, которые могли быть сертифицированы для аэропортов категории D-III (посадочная скорость от 141 до 165 узлов), а Tupolev Tu-144 только для значительно более узкой аэропортов категории E-III (166 и более узлов, в основном к этой категории относятся военные и экспериментальные самолёты[61]). Следует также иметь в виду, что возможность посадки самолёта на взлётно-посадочную полосу определяется не только её протяжённостью, но и гладкостью. Стойки шасси Конкорда имели двойной гидравлический амортизатор, чтобы обеспечить возможность максимально мягкой посадки на не слишком гладкие полосы (и Конкорд садился на очень многие аэродромы в мире, существенно больше, чем 18). Конструктивные особенности шасси Ту-144 не описаны в литературе, хотя в западных источниках спорадически упоминается, что отдельные сложные блоки шасси Конкорда были со временем скопированы Ту-144.

Более низкая посадочная скорость Конкорда обеспечивается более проработанным, чем у Ту-144, профилем крыла Конкорда. Профиль крыла Ту-144 был более грубым и оптимизированным для сверхзвукового полёта. Профиль крыла Конкорда обеспечивал более высокую подъёмную силу при низких скоростях без ущерба для характеристик в сверхзвуковом крейсерском режиме — эта особенность часто упоминается в западной литературе и признаётся также туполевскими конструкторами (см. Близнюк, стр. 66).

Неверным также является утверждение Пухова, что "переднее крыло — это уникальная выдумка наших (туполевских) умельцев". Складные канарды появились в Ту-144С выпущенном в 1972 году, они отсутствовали в прототипе Ту-144 (самолёте 68001), который не имел также и фиксированных канард. Сами по себе канарды (предкрылки) применялись на самолётах за десятилетия до разработки Ту-144. Многие сверхзвуковые самолёты разработанные до Ту-144 имели фиксированные (неубирающиеся) предкрылки, в частности самолёт B-70 "Валькирия" разрабатывавшийся с 1956 г. и совершивший первый полёт в 1964 году. Бомбрадировщик КБ Сухого Т-4, копировавший многие аэродинамические решения "Валькирии" и совершивший первый полёт в 1972 году (разрабатывался с 1962-63 гг.), также имел предкрылки. Проектировавшийся Боингом сверхзвуковой пассажирский самолёт Boeing 2707-200 (1968) также имел фиксированные предкрылки. Предкрылки имелись в проектах сверхзвукового пассажирского самолёта Мясищева М-53 (1958), бомбардировщиков Мясищева М-56 (1957), М-59К (1959) и М-30 (1959). Фиксированные предкрылки присутствовали также в туполевских проектах бомбардировщиков Ту-125 и Ту-135 (1958-середина 60-х) и в выработанном на основе последнего проекте Ту-135П, составлявшем первоначальную композицию при разработке Ту-144.

Убирающиеся предкрылки впервые появились в самолётах Мираж III Dassault Milan (начало разработки в 1968, первый полёт в 1970 г.) и в F-14A, проекты которого с убирающимися предкрылками были опубликованы в журнале Flight International в январе-марте 1969 г., за несколько лет до появления убирающихся предкрылов в Ту-144С.

Таким образом, утверждение Пухова, будто бы "переднее крыло — это уникальная выдумка туполевских умельцев", является неверным.

Неверным или неточным является также утверждение Пухова, что канарды (предкрылки) "создают мощную подъемную силу". В действительности подъёмная сила канардов по сравнению с крылом ничтожна уже из-за их малых размеров, а отсутствие вихревых потоков (vortex lift) только усиливает эту разницу. Основное назначение канард при посадке — противодействовать клеванию самолёта носом вниз при выпускании вниз закрылков, которые как раз и увеличивают подъёмную силу; т.е. канарды предназначены не для того, чтобы удерживать самолёт как целое, а чтобы помогать балансировать его (следует также иметь в виду, что ключевым элементом балансирования сверхзвуковых самолётов является перекачка топлива из передних баков в задние или обратно, а элевоны играют корректирующую роль вокруг баланса заданного массовым распределением топлива). В действительности канарды более значимы при взлёте самолёта, чем при посадке.[62]

Миф о титановой конструкции

В том же интервью Пухов делает другое неверное утверждение:

«Конструкция планера на 20% из титана. До сих пор в мире нет ни одной такой машины, а мы это делали в 60-х годах.»[63]

Значительное количество титановых деталей (15-20%) имел планер только прототипа Ту-144 (самолёт №68001). В серийных самолётах Ту-144С и Ту-144Д употребление титана было очень небольшим, самолёты были выполнены практически целиком из алюминиевых сплавов[64]; из титана и нержавеющей стали были выполнены только передние кромки крыла, элевоны, руль направления и низ хвостовой части фюзеляжа (разогревавшийся реактивным потоком из близко расположенных к фюзеляжу двигателей)[65]. При этом в мире существовали самолёты произведённые со значительным использованием титана: B-70 делали из титана еще в 50-х годах, A-12 и SR-71 — в 60-х, F-14 — в 70-х.

Миф о расположении двигателей

«По словам некоторых специалистов, если бы двигатели Конкорда размещались так же, как у Ту-144, то аварии 25 июля 2000 года не произошло бы».

Авария Конкорда 25 июля 2000 года была вызвана тем, что от взлетавшего перед Конкордом самолёта DC-10 отвалилась титановая часть заслонки реверса тяги (установленная авиакомпанией на DC-10 без согласования с производителем самолёта). Упавшая на взлётно-посадочную полосу металлическая часть рассекла шину шасси взлетавшего вслед за DC-10 Конкорда, при этом тяжёлые куски резины ударили в крыло Конкорда. Динамический удар вызвал разрушение расположенного в крыле бензобака — не в месте удара, а на некотором расстоянии от него, а также разрыв электропроводов и искрение. Что в точности произошло бы в данной ситуации, если бы шасси Конкорда были расположены как у Ту-144, утверждать разумеется с точностью нельзя, но тяжёлые куски резины ударили бы в гондолу двигателей Ту-144 и могли вызвать разрушения двигателя, либо топливопровода, либо труб газоотводов турбины, с равно катастрофическими последствиями. Таким образом, делаемое мифом утверждение является неосновательным.

После анализа катастрофы Конкорда, нижняя внутренность баков Конкорда была усилена дренажным слоем кевлара, который предотвращает подобные разрушения без значительного увеличения веса.

Кроме того, принятое на Ту-144 расположение двигателей близко к фюзеляжу (и тем более пакетное расположение принятое на прототипе 68001) имеет также другие отрицательные последствия. Близкое расположение двигателей увеличивает вероятность того, что при помпаже одного из двигателей, распространяющиеся ударные волны приведут к срыву потока и в других двигателях. Оно также увеличивает вероятность того, что при разрушении двигателя в большей степени пострадают структурные элементы планера и бортовые системы, как это произошло при разрушении диска компрессора во время полёта Ту-144Д (борт 77113) 31 августа 1980 года. Кроме того, расположение двигателей близко к фюзеляжу увеличивает шум в пассажирской кабине. Расположение двигателей вдали от фюзеляжа на Конкорде позволяет снизить вероятность или действие этих факторов.

Миф о первом в мире или опережении Конкорда

Легенда о том, что Ту-144 был первым в мире сверхзвуковым пассажирским самолётам, восходит ещё к советской пропаганде (часто делавшей, кстати, подобное же неверное утверждение о первенстве Ту-104 в реактивной пассажирской авиации). При регистрации на Ту-144 в Домодедово в 1977-78 гг. висело объявление: «идет посадка на первый в мире сверхзвуковой пассажирский лайнер», и далее была проложена ковровая дорожка.[66]

В действительности Конкорд начал выполнять регулярные пассажирские рейсы 21.1.1976 г. и летал на протяжении последующих 27 лет. К 2.3.1999 г. Конкорды налетали более 920 тыс. часов лётного времени — больше, чем все другие сверхзвуковые самолёты в мире вместе взятые.[67]

Ту-144 начал выполнять регулярные пассажирские рейсы 1.11.1977 г., почти на два года позднее Конкорда, и после выполнения 55 пассажирских рейсов общей продолжительностью менее 70 часов был снят с эксплуатации из-за катастрофических проблем с надёжностью, которые так и не были разрешены ко времени закрытия проекта в 1982-83 гг.

Утверждения советской пропаганды опирались на то, что некоторые промежуточные технические вехи, как то первое поднятие в воздух прототипа, были достигнуты в проекте Ту-144 раньше, чем в проекте Конкорда, однако эти промежуточные достижения, совершаемые в спешке для пропагандистских идеологических целей и в ущерб тщательности, продуманности и качеству разработки, завершились в дальнейшем не только более поздним (сравнительно с Конкордом) введением Ту-144 в эксплуатацию, при том, что самолёт даже не был готов к эксплуатации, но и крахом всего проекта Ту-144.

Более того, эти промежуточные результаты были достигнуты ценой «срезания углов» не только с надёжностью самолёта, но и с его конструкцией и лётными характеристиками. Подъём в воздух прототипа — сомнительное достижение, если этот прототип существенно хуже успешного самолёта поднимаемого в воздух три месяца спустя. Чтобы сравнить ключевые свойства Ту-144 68001 и Конкорда 001, достаточно взглянуть на грубое, линейное и плоское крыло Ту-144 68001 (сравнительно с оживально-коническим крылом Конкорда 001) и пакетное расположение его двигателей, на плохую устойчивость его крыльев при низких скоростях, из-за чего самолёту приходилось совершать посадку на скоростях создающих угрозу для структурной целостности. Выпущенный в 1972-73 гг. Ту-144С был существенно иным, чем 68001, и гораздо лучше проработанным самолётом, но по своим характеристикам всё равно не мог тягаться с Конкордом 1969 года — ни по взлётно-посадочным характеристикам, ни по дальности полёта и расходу топлива, ни по уровню комфорта для пассажиров (малошумности внутри кабины во время полёта).


Tags: Ту-144
Subscribe
  • Post a new comment

    Error

    Anonymous comments are disabled in this journal

    default userpic

    Your reply will be screened

  • 0 comments