Проекты грузовых и пассажирских самолетов

Проекты грузовых и пассажирских самолетов

Появление проекта «26» стало первой попыткой создания в ОКБ-23 десантно-транспортного самолета. Разработка машины с турбовинтовыми двигателями и предназначенной для перевозки 40–50 тонн грузов велась в соответствии с планами ОКБ в 1953 году. Тогда все закончилось расчетами и предварительными прорисовками общего вида самолета. В июне 1960 года, перед закрытием ОКБ-23, вновь вспомнили о проекте М-26. 17 июня начальник ГУГВФ Логинов сообщал в ГКАТ, что «в ближайшие годы объем грузовых перевозок не позволит эффективно использовать грузовые самолеты М-26». Военные же молчали, хотя в других ОКБ работа в этом направлении шла полным ходом.

В том же 1953 году по инициативе ОКБ разрабатывался легкий десантно-транспортный самолет «27» под два двигателя АМ-11 или АЛ-7. Расчеты показали, что с ТРД АЛ-7 он сможет доставлять груз весом 5 тонн на расстояние 3300 км. Максимальная скорость полета 850 км/ч на высоте 8000 м, практический потолок 13 000 м, длина разбега 525–560 м. Экипаж пять человек. Тогда же самолеты аналогичного назначения предлагали ОКБ А.Н.Туполева и О.К. Антонова. Что касается проекта «27», то работы по нему прекратили в связи с выдачей задания О.К. Антонову.

Все попытки создания грузовых и пассажирских самолетов, включая проект М-4П, не увенчались успехом, и в середине 1950-х годов взоры специалистов ОКБ-23 устремились к сверхзвуковому пассажирскому самолету (СПС). Во многом это можно объяснить успехами в продвижении проекта бомбардировщика М-50.

К тому времени ОКБ-23 было единственным отечественным предприятием, начавшим работу в этом направлении. Об этом знали в ГВФ, в ЦАГИ и Государственном комитете по авиационной технике (ГКАТ). Причины, вызвавшие интерес к СПС авиационных специалистов и авиакомпаний, заключаются не только в желании ускорить перевозки пассажиров, но и связывались с экономикой.

Как известно, дальность (а значит, и экономичность) летательного аппарата прямо пропорциональна его аэродинамическому качеству и скорости полета, а обратно пропорциональна относительному расходу топлива двигателями. К середине 1950-х годов специалисты в области аэродинамики накопили достаточный опыт, чтобы спрогнозировать пределы аэродинамического совершенства самолета.

Модель сверхзвукового пассажирского самолета проекта М-53

С одной стороны, их оценки были оптимистичны, с другой – настораживали, поскольку максимальное значение отношения коэффициентов подъемной силы и аэродинамического сопротивления получалось почти в два раза меньше, чем у дозвукового самолета. Обнадеживало другое: крейсерская скорость полета возрастала более чем вдвое и компенсировала потери аэродинамического качества. Оставалось решить наиболее сложную задачу – создать очень экономичные двигатели. Это и стало главным препятствием на пути создания СПС.

В 1958 году разрабатывался проект сверхзвукового пассажирского самолета (СПС) «53», выполненного по схеме «утка» с двухкилевым оперением и двигателями РД16-23. Проектирование лайнера в значительной степени опиралось на результаты научно-исследовательских и опытно-конструкторских работ, выполненных в ходе создания М-50 и М-52.

Крыло – с двойной стреловидностью (рассматривался также вариант с оживальным крылом). Самолет рассчитывался на полет со скоростью 1800–2000 км/ч на высоте 13–16 км. Дальность в перегрузочном варианте с полным запасом топлива и 50 пассажирами (нагрузка 5 тонн) оценивалась в 6500 км. Максимальная же коммерческая нагрузка доходила до 12 тонн.

Проработка нескольких вариантов СПС показала, что наиболее целесообразным был вариант на базе бомбардировщика М-50А с двигателями М16-17. Но уже в следующем году предпочтительной посчитали компоновку по типу самолета М-56. Так, в конце 1959 года появились предложения по пассажирскому сверхзвуковому лайнеру «55». Фактически это было развитие проекта «53». Рассматривались три варианта: «55А», «55Б» и «55В». Последний из них представлял собой высокоплан с передним горизонтальным оперением. Под треугольным крылом, по бокам фюзеляжа в двух пакетах размещались шесть двигателей ВК-15М.

Самолет рассчитывался на скорость 2300–2650 км/ч на высотах до 22 км. В перегрузочном варианте (взлетный вес 245 тонн) он мог эксплуатироваться на маршрутах протяженностью 6000–6500 км с 5-процентным запасом топлива. При этом число пассажиров не превышало 50. Длина разбега составляла 3500 м, пробега – 1500–1700 м. Со 100–120 пассажирами дальность находилась в пределах 3500–4000 км.

Судя по архивным документам, вторыми, кто занялся проработкой СПС, были сотрудники ОКБ, возглавлявшегося А.И. Микояном. В 1960 году они предложили разработать трехдвигательный 40-местный лайнер, предназначенный для эксплуатации как на внутренних, так и международных авиалиниях. Но дальше бумажных оценок возможностей этой машины дело не пошло.

Схема проекта сверхзвукового пассажирского самолета М-55В

Отношение к СПС стало меняться в 1961 году, когда начальник Главного управления ГВФ Евгений Логинов обратился в правительство с просьбой немедленно приступить к созданию СПС для Аэрофлота. В документе, датированном январем этого же года, он писал:

«В течение последних лет ГосНИИ ГВФ проводит работу по обоснованию и выбору наивыгоднейших параметров и технико-экономических характеристик сверхзвукового пассажирского самолета. В 1959-1960-х годах эта работа велась в ОКБ-23 и была доведена до стадии эскизного проекта.

Исследования показали, что создание сверхзвукового пассажирского самолета не только возможно в ближайшее время, но и экономически вполне оправдано. Самолет со скоростью 2200–2300 км/ч, перевозящий 120–140 пассажиров на расстояние 4500–6500 км, будет иметь эксплуатационные расходы не больше, чем дозвуковые пассажирские самолеты (при равных сроках службы агрегатов) и в то же время скорость будет в 2,5 раза больше.

Скорость 2200–2300 км/ч является наиболее рациональной для первого этапа развития сверхзвукового пассажирского самолета. При меньшей – ухудшаются экономические показатели, а большая связана с проблемами аэродинамического нагрева и переходом (…) к стальной конструкции.

В дальнейшем (…) скорость поднимется до 3000–3500 км/ч и соответственно дальность будет увеличена до 8000 км. Сверхзвуковые пассажирские самолеты первого этапа должны совершать полеты на высотах 14–17 км».

После этого письма промышленность «зашевелилась». Поскольку В.М. Мясищева отлучили от конструкторской работы, назначив начальником ЦАГИ, то первыми на это обращение отреагировало ОКБ-240, возглавлявшееся С.В. Ильюшиным, предложившее один за другим два эскиза СПС, и в ОКБ-156 А.Н. Туполева. Последнее и стало монополистом в этой области.

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 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 самолетов, 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 ГУГВФ неоправданно вызовет значительное увеличение взлетного веса, ГКАТ с этим предложением не согласен…».

Спустя полгода Е. Логинов в письме, направленном в Совет Министров, 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 т) 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 Туманского и крейсерской скоростью 2500 км/ч предлагалось поручить С.В. Ильюшину и П.О. Сухому.

Создание второго типа самолета с двигателями Н. Кузнецова или С. Изотова или А. Люльки (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 году, а эксплуатацию – в 1967 г.

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.

В октябре следующего, 1962 года в ОКБ-156 разработали проект постановления правительства о создании будущего Ту-144, взяв за основу (по традиции) компоновку сверхзвукового двухкилевого бомбардировщика Ту-135 с треугольным крылом. Как все просто! Естественно, что победителем в этом негласном соревновании вышла «фирма» Туполева.

Одновременно продолжалась работа по определению облика СПС в ЦАГИ, и не последнюю роль в этом сыграл начальник института В.М. Мясищев. В ноябре 1962 года в ЦАГИ завершилась работа по определению параметров и летно-технических данных возможного варианта СПС по материалам последних теоретических и экспериментальных исследований, а также проектов самолетов, разработанных в ГКАТ и за рубежом. Проект ЦАГИ получил обозначение № 53-2, чем подчеркивалась его преемственность с М-53 ОКБ-23.

Исследования ЦАГИ показали реальную возможность создания СПС, летающего на высоте 17–20 км с крейсерской скоростью 2340 км/ч. При этом рейсовая дальность с коммерческой нагрузкой 15,84 тонны и аэронавигационным запасом горючего на 1000 км пути достигала 4550 км, а с нагрузкой 8,9 тонн и при перегрузочном весе – 6300 км. В экономическом и туристском вариантах самолет мог перевозить 131 и 118 пассажиров соответственно, против заданных ГВФ 140 и 120 человек. Это было, пожалуй, единственное отклонение от требований, разработанных ГВФ.

Схема сверхзвукового самолета М-53

Но в правительстве с выдачей задания на СПС не спешили и лишь год спустя постановлением Совета Министров и ЦК КПСС от 16 июля постройку первого Ту-144 поручили ОКБ-156.

В отличие от Советского Союза, где от создания СПС «изолировали» первого и серьезного разработчика СПС – ОКБ-23, Великобритания и Франция объединили свои усилия в этом направлении. Начало разработок СПС в этих странах относится к 1956–1957 годам. Спустя пять лет после обсуждения результатов исследований в этом направлении были уточнены и возможности объединения усилий обеих стран. Главными исполнителями будущей программы «Конкорд» стали английская фирма БАК и французская «Аэроспасьяль». В 1963 году проект 100-местного «Конкорда» обсудили представители авиакомпаний и «машина» по созданию СПС закрутилась полным ходом.

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 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. Кузнецова и В. Добрынина по заданию ОКБ-23, но прекратилась после закрытия предприятия.

Единственным подходящим для СПС ТРДДФ в начале 1960-х был НК-6, под который разрабатывался бомбардировщик Ту-135. Но его параметры, включая удельный расход топлива, не позволяли создать СПС 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 и он остался на бумаге.

В итоге появился двухконтурный НК-144. Этот двигатель с многоступенчатой форсажной камерой был создан на базе газогенератора дозвукового ТРДД НК-8, в котором широко использовались технические решения, заложенные в НК-6. Но и 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 1,56 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.

Ту-144

Для сравнения, одноконтурный ТРДФ «Олимп» 593 Mk.610, разработанный совместными усилиями фирм «Роллс-Ройс» и SNECMA для «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.

Основные данные турбореактивных двигателей для СПС

Примечание.

1. На высоте 11 км, при числе М=1,7.

2. На высоте 18 км, при числе М=1,8.

3. На высоте 16,15 км, при числе М=2.

История создания отечественного СПС имеет печальный конец. ОКБ А.Н. Туполева потратило почти 15 лет на создание Ту-144. Самолет в облике, далеком от пассажирского, появился в декабре 1968 года, самолет дважды переделывали, на авиалинии он вышел с большим опозданием и эксплуатировался недолго. Аварии, катастрофы сопутствовали его полетам, вдобавок нерентабельность машины вынудила прекратить его эксплуатацию. Апогеем Ту-144 стало создание совместно с американской компанией «Боинг» летающей лаборатории. Отлетав свое, самолет стал на прикол. Сегодня гениальное инженерное сооружение Ту-144, ставшее символом экстенсивного развития экономики страны, можно увидеть лишь на музейных стоянках.

Данный текст является ознакомительным фрагментом.