Pokazuha.ru
Автор: мук13
Ссылка: http://pokazuha.ru/view/topic.cfm?key_or=1215968
Ту-144 против «Конкорда» (Часть 3) Первый прототип
Картинки > Разное
http://www.pokazuha.ru/view/topic.cfm?key_or=1214650
Ту-144 против «Конкорда» часть 1
http://www.pokazuha.ru/view/topic.cfm?key_or=1214916 (Часть 2) Несостоявшийся прорыв
Первый прототип
В 1961 году ОКБ А.Н. Туполева предложило разработать на базе сверхзвукового межконтинентального бомбардировщика Ту-135 с двигателями НК-6 пассажирскую машину. ГКАТ поддержало предложение, но для полномасштабной работы в этом направлении нужно было решение правительства. В начале 1960-х ЦК КПСС, а именно он решал, что нужно стране, находился на распутье, поскольку его члены плохо представляли куда надо двигать авиапром. В итоге 27 февраля 1962 года Д.Ф. Устинов, П.В. Дементьев и А.Н. Туполев в докладе ЦК КПСС сообщали, в частности:
«В соответствии с поручением ЦК КПСС Государственным комитетом по авиационной технике подготовлен проект постановления Совета Министров о выдаче задания ОКБ-156 на разработку Ту-144 со следующими летно-техническими данными: скорость — 2000— 2500 км/ч, число пассажиров 80—100, практическая дальность нормальная — 4500 км, перегрузочная 5500—6000 км.
На заводе № 156 будут построены два летных экземпляра самолета, предназначенных для отработки принципиальных вопросов конструкции и определения основных летных характеристик. Первый экземпляр будет построен в 1965 г., второй — в 1966 г. Кроме этого для эксплуатационных испытаний построить в 1965—1967 годах силами Воронежского завода № 18 еще три летных экземпляра.
ГУ ГВФ предлагает довести количество пассажиров до 120 человек и дальность установить 6500 км. Учитывая, что обеспечение требований ГУ ГВФ неоправданно вызовет значительное увеличение взлетного веса, ГКАТ с этим предложением не согласен...».
Спустя полгода начальник ГУ ГВФ Е. Логинов в письме, направленном в Совет Министров СССР, отметил неудовлетворительный ход работ по СПС (тема-то не финансировалась) и высказал пожелание иметь два типа сверхзвуковых пассажирских лайнеров. Первый рассчитывался на перевозку 120 пассажиров (коммерческая нагрузка 13 тонн) на расстояние до 3500 км с резервом топлива на дальность 1000 км и с меньшей платной нагрузкой в перегрузочном варианте — на расстояние 4500 км. Разработку двух прототипов машин первого типа с двигателями С.К. Туманского и крейсерской скоростью 2500 км/ч предлагалось поручить СВ. Ильюшину и П.О. Сухому.
Создание второго типа самолета с двигателями Н.Д. Кузнецова или СП. Изотова или А.А. Люлька (все неопределенно), рассчитанного на перевозку 140 пассажиров со скоростью 2300 км/ч на расстояние 4500 км (с резервом топлива на 1000 км) или с меньшей нагрузкой и перегрузочным весом — на дальность 6500 км предлагалось поручить Туполеву. Эти самолеты должны были начать летные испытания в 1965-м, а эксплуатацию — в 1967 году. (РГАЭ, ф.9527, оп.2, д.2807.)
Создание СПС — дело дорогостоящее. В то время как богатые капиталисты объединяли свои усилия, Логинов с легкостью был готов выбросить буквально на ветер огромные суммы казенных денег. Воистину государственные масштабы.
19 сентября 1962 года по приказу ГКАТ Туполеву в рамках опытно-конструкторских работ поручили проработать вариант СПС с двигателями НК-135 (модификация НК-6), а спустя месяц в ОКБ-156 разработали проект постановления правительства о создании будущего Ту-144. При этом за основу (по традиции) взяли аэродинамическую компоновку сверхзвукового бомбардировщика Ту-135 с плавающим передним горизонтальным оперением (ПГО). Следует еще раз подчеркнуть, что эта схема не является «уткой», поскольку ПГО не используется в качестве управляющей поверхности, а служит лишь для сохранения требуемых запасов продольной устойчивости при переходе от дозвуковой к сверхзвуковой скорости и наоборот.
Примечательно, что в первых вариантах этого проекта четыре ТРДФ располагались под крылом, как в изолированных, так и в спаренных мотогондолах, а носовая часть фюзеляжа, судя по фотографии моделей, не отклонялась. В целом концепция машины соответствовала взглядам на СПС специалистов ЦАГИ, возглавляемого В.М. Мясишевым.
Но в правительстве с выдачей задания на СПС не спешили и лишь год спустя постановлением Совета Министров и ЦК КПСС (№798-271 от 16 июля 1963 года) постройку первого Ту-144 поручили ОКБ-156. Согласно документу самолет должен был перевозить 80—100 пассажиров со скоростью 2300—2700 км/ч на расстояние 4000—4500 км при взлетном весе 120—130 тонн и при перегрузочном весе с подвесными топливными баками 30—50 человек на расстояние 6000—6500 км. При этом он должен был эксплуатироваться с аэродромов 1-го класса (длина взлетно-посадочной полосы 3250 метров) при нормальном полетном весе и и с внеклассных аэродромов с диной взлетно-посадочной полосы (ВПП) свыше 3250 метров — при перегрузочном весе.
Разработка Ту-144 по схеме бомбардировщика Ту-135 продолжалась до осени 1963 года, когда стало ясно, что выбранное направление не позволит создать машину с требуемыми характеристиками и, вопреки мнению ЦАГИ, следует перейти к схеме бес-хвостка. После этого в октябре работы по СПС с двигателями НК-135 прекратили. Принятию такого решения предшествовал глубокий анализ результатов исследования по СПС как в ОКБ-156, так и в ОКБ-23, ЦАГИ и, конечно, за рубежом.
Отказавшись от переднего горизонтального оперения, балансировку машины при достижении скорости звука решили осуществлять, изменяя ее центровку путем перекачки топлива из передних топливных баков в задние и наоборот.
Тогда же отказались и от расположения двигателей под несущей поверхностью, что при пакетном размещении силовой установки привело к удлинению воздушных каналов для обеспечения требуемой равномерности воздушного потока на входе в двигатели.
Еще в 1950-е годы в ОКБ-23 определили одно из важнейших условий, необходимое для создания конкурентоспособного СПС — требуемые величины параметров силовой установки. В частности, удельный расход топлива двигателем на крейсерском режиме не должен превышать 1,12 кг/кгс в час. Но такой двигатель еще предстояло создать, причем весь опыт моторостроения показывает, что для этого потребуется не менее десяти лет.
В 1950-е годы работа в этом направлении велась в ОКБ Н.Д. Кузнецова и В. Добрынина по заданию ОКБ-23, но прекратилась после закрытия предприятия.
Единственным подходящим ТРДДФ для СПС в начале 1960-х был НК-6, под который разрабатывался бомбардировщик Ту-135. Но его параметры, включая удельный расход топлива, не позволяли создать суперсоник с требуемыми летными характеристиками. Например, на крейсерском режиме при полете со скоростью, соответствующей числу М=1,7 на высоте 11 км, удельный расход горючего более чем в полтора раза превышал требуемый.
Гораздо лучшими данными обладал проект НК-10, но он остался на бумаге. Постановлением правительства от 16 июля 1963 года ОКБ Н.Д. Кузнецова поручили создание двухконтурно-го, двухвального двигателя НК-144 с 12-ступенчатым компрессором и двухступенчатым вентилятором.
На разработку НК-144 правительство отвело около пяти лет. А ведь это самое наукоемкое изделие, требующее для создания кондиционного продукта от Юдо 15лет.
Двигатель с многоступенчатой форсажной камерой, расположенной перед общим соплом после смешения воздуха внешнего контура и выхлопных газов, создавался на базе газогенератора дозвукового ТРДД НК-8, вко-тором, в свою очередь, широко использовались технические решения, заложенные в НК-6. За форсажной камерой находилось эжекторное сверхзвуковое сопло с двумя рядами регулируемых створок с эжектором.
Согласно заданию удельный расход топлива двигателем на крейсерском сверхзвуковом режиме полета не должен был превышать 1,46 кг/кгс в час.
Но его параметры оставляли желать лучшего. Так, при взлетной тяге 17 500 кгс, НК-144 имел удельный расход топлива на крейсерском сверхзвуковом режиме при работе на форсаже -1,8 кг/кгс в час.
Рассказывают, что двухконтурным НК-144 сделали из соображения, что часть маршрута полета СПС будет осуществляться на дозвуковой скорости, но ведь основной режим Ту-144 — сверхзвуковой.
Впоследствии в усовершенствованном варианте НК-144А количество ступеней вентилятора и турбины довели до трех. В конструкции НК-144А использовали также сопло, унифицированное с двигателем НК-22, предназначавшимся для дальнего бомбардировщика с изменяемой геометрией крыла Ту-22М. При этом степень двухконтурности (отношение расходов воздуха компрессоров низкого и высокого давления) составила 0,6, а взлетная тяга возросла до 20 ООО кгс.
Для сравнения, одноконтурный ТРДФ «Олимп» 593 Мк.610, разработанный усилиями фирм «Роллс-Ройс» и SNECMAmiH «Конкорда» развивал на взлете тягу 17 200 кгс и имел удельный расход топлива на крейсерском режиме 1,19 кг/кгс в час, что ненамного превышало величину, определенную специалистами ОКБ-23.
Предполагали и применение в конструкции двигателя НК-144 устройства реверса тяги, но довести его до требуемого уровня не удалось, и для снижения пробега на серийных машинах использовали иное техническое решение — тормозной парашют.
Первоначально заданный ресурс Н К-144 не превышал 50 часов, из-за чего самолеты простаивали без двигателей, месяцами не поднимаясь в воздух. В процессе летных испытаний удалось выявить серьезные дефекты двигателя, в том числе диска 8-й ступени компрессора, обрыв лопаток турбины, перекос створок сопла, повышенный расход масла. Случались и помпажные явления. Но по мере наработки дефекты устранились и возрастал его ресурс, сначала до 100, затем до 200 и наконец - до 500 часов.
Любопытно, что подобное же наблюдалось и в начале 1950-х годов, когда появились первые реактивные авиалайнеры «Комета» (Англия) и Ту-104. Удельный расход топлива двигателями «Кометы» на крейсерском режиме, по разным данным, составлял от 0,89 до 0,92 кг/ктс в час, а АМ-3 — 0,93. Казалось бы, разница небольшая, но этот «мизер» приводил к тому, что советский авиалайнер нередко буксировали на исполнительный старт колесным тягачом, лишь бы долететь до пункта назначения, а посадку приходилось делать с первого захода. В противном случае ЧП не миновать. То же самое было и ресурсом. Мы все время отставали не только от англичан, но и французов, не говоря уже о США.
В 1974—1975-х годах моторостроители модифицировали двигатель в вариант НК-144В, в котором ожидалось снижение удельного расхода горючего на крейсерском режиме до 1,4 кг/кгс в час. Но этот ТРДДФ прошел лишь стендовые испытания, поскольку к тому времени ставку сделали на более экономичный, бесфорсажный двигатель РД36-51А, разрабатывавшийся в Рыбинске под руководством П.А. Колесова.
Проектирование будущего Ту-144, получившего в ОКБ-156 (с 1965 года Московский машиностроительный завод «Опыт») обозначение изделие «044», началось в отделении «К», занимавшемся разработкой беспилотных летательных аппаратов. Главным конструктором и руководителем работ по машине Андрей Николаевич назначил своего сына Алексея. В дальнейшем после смерти А.Н. Туполева и назначения А.А. Туполева руководителем предприятия темой Ту-144 руководил Б.А. Ганцевский. С 1979 года, после ухода Ганцевского на заслуженный отдых, все м и работа м и по Ту-144 стал и руководить В.И. Близнюк и его заместитель Ю.Н. Попов.
Почти два года специалисты ОКБ-156, прорабатывая варианты машины в соответствии с ими же и определенными параметрами, и лишь 10 сентября 1964-го начальник Главного управления ГВФ Е.Ф. Логинов утвердил технические требования к Ту-144. Ктому времени в ОКБ накопили значительный опыт в этом направлении, что позволило сформировать облик СПС и в июне 1965 года представить модель самолета на 26-м авиационно-космическом салоне в Париже, о чем накануне его открытия советская пресса известила мировое сообщество. Такая открытость поразила не только советских граждан, но и иностранцев. Более того, было сообщено, что авиалайнер будет построен в 1968 году. Удивляли и заявленные летные данные машины: скорость 2500 км/ч и дальность полета 6500 км. Эта скорость была предельной для алюминиевых сплавов и полет на таком режиме из-за аэродинамического нагрева был возможен лишь в течение считанных минут. Поэтому крейсерский режим ограничили скоростью, соответствующей числам N4=2—2,05.
Все двигатели самолета были размещены под фюзеляжем в едином пакете, по аналогии с американским опытным бомбардировщиком ХВ-70А, летные испытания которого начались осенью 1964 года.
Пользуясь случаем, следует отметить, что параллельно с Ту-144 в ОКБ П.О. Сухого разрабатывался ударный дальний самолет Т-4 (изделие 100) с аналогичной формой крыла, пакетной схемой расположения двигателей под фюзеляжем и отклоняемой носовой частью, но с передним горизонтальным оперением, предназначенным для сохранения необходимого запаса продольной устойчивости.
Двадцать шестой авиационно-космический салон в Париже был полон сенсаций. Достаточно сказать, что во время его работы помимо модели Ту-144 впервые продемонстрировали ракету-носитель «Восток» и одноименный космический корабль, на котором 12 апреля 1961 года Ю.А. Гагарин совершил первый в мире космический полет, и гигантский грузовой самолет Ан-22 «Антей».
В том же году заказчику предъявили эскизный проект Ту-144 и началась постройка первого опытного экземпляра машины Ту-144. К тому времени ГКАТ преобразовали в Министерство авиационной промышленности (МАП), а ГУ ГВФ — в Министерство гражданской авиации (МГА).
Одновременно строились макет, утвержденный совместной комиссией МГА и ВВС в июне 1966 года, и второй экземпляр машины для статических испытаний.
В 1968-м закончили сборку основных агрегатов опытного самолета и в октябре его перевезли в подмосковный город Жуковский на Летно-испытательную и доводочную базу ОКБ (ЛИиДБ), где в течение следующего года осуществляли его сборку и доводку.
Следует отметить, что первый прототип СПС был далеко не пассажирской машиной и на нем предприняли беспрецедентные меры безопасности экипажа гражданского воздушного судна. Достаточно отметить что для экипажа вместо штатных кресел установили катапультируемые кресла КТ-1 и предусмотрели высотно-компенсирующие костюмы. В состав экипажа дополнительно ввели ведущего инженера-экспериментатора. При этом пилоты располагались на штатных местах, а для бортинженера и экспериментатора кресла разместили у 32 шпангоута. Для катапультирования предусмотрели четыре сбрасываемых люка, при этом пороховые газы при срабатывании пиропатронов выводились у инженеров (они должны были покидать аварийную машину первыми) через жалюзи в отсек за 32-м шпангоутом, у помощника командира — за борт и у командира — в опустевшую к тому времени кабину.
На самолете имелась вспомогательная силовая установка ТА-6А, размещенная за задним гермошпангоутом и обеспечивавшая питание электрооборудования и функционирование гидросистемы, а также запуск двигателей. В «салоне» и багажном отделении располагалась контрольно-записывающая аппаратура и прочее экспериментальное оборудование.