Техника

Техника

наука

Воздухоплавание и авиация


СВЕРХЗВУКОВЫЕ ПУТЕШЕСТВЕННИКИ

Успехи в создании в 50-х гг. сверхзвуковых боевых самолетов, в том числе и тяжелого класса, способствовали изучению возможности создания сверхзвукового пассажирского самолета. Во второй половине 50-х гг. по обе стороны «железного занавеса» появляются сначала опытные, а затем и серийные сверхзвуковые тяжелые самолеты военного назначения, и практически сразу на их базе ведущие мировые авиационные фирмы подготавливают проекты пассажирских аппаратов.

В ОКБ А.Н. Туполева к решению проблемы проектирования сверхзвукового пассажирского самолета приступили в начале 60-х гг. Первые технические предложения ОКБ в основном базировались на проектах дальних бомбардировщиков семейства «Ту-22», а также на проекте «135» (стратегического ударного самолета). В дальнейшем, когда начались работы по самолету, получившему название «Ту-144», за основу был взят проект самолета «Ту-135П».

Первый советский сверхзвуковой пассажирский самолет « Ту-144».

 

Сложная конструкция крыла самолета «Ту-144» позволяет ему в несколько раз превышать скорость звука.

Сверхзвуковые самолеты, как видно из их названия, летают со скоростью, при которой число М > 1. Существует много военных сверхзвуковых самолетов, но пассажирских только два — лайнеры «Ту-144» (СССР) и «Concorde» (Великобритания-Франция). Конструкции этих самолетов содержат много технических новшеств — топливо для балансировки перекачивается из передних баков в задние, при взлете и посадке нос опускается, что улучшает обзор из кабины пилотов. Сверхзвуковые самолеты создают тянущуюся за ними постоянную ударную волну скачкообразного изменения давления воздуха. На земле ощущают ее как мощный звуковой удар.

Официальным основанием для начала в СССР работ по созданию сверхзвукового пассажирского самолета стало Постановление Совета Министров СССР № 798—271 от 16 июля 1963 г. ОКБ А.Н. Туполева предлагалось спроектировать и построить самолет со скоростью полета 2 300—2 700 км/ч, дальность полета с 80—100 пассажирами на борту должна была составлять 4 000-4 500 км.

Предполагалось в 1966—1967 гг. построить 5 экземпляров «Ту-144». Учитывая техническую сложность достижения максимальной дальности полета первого отечественного сверхзвукового пассажирского самолета, решено было вести работы в два этапа: на первом этапе дальность полета должна была составлять 4 000—4 500 км, на втором — 6 500 км.

Аэродинамический облик «Ту-144» определялся главным образом большой дальностью полета на крейсерском сверхзвуковом режиме, при условии получения требуемых характеристик устойчивости и управляемости и заданных характеристик взлета и посадки. В ходе проработки аэродинамической компоновки «Ту-144» в ОКБ А.Н. Туполева и в ЦАГИ рассматривалось несколько десятков возможных вариантов. Остановились в итоге на схеме низкоплана — «бесхвостки» с составным треугольным крылом оживальной формы (крыло образовывалось двумя треугольными поверхностями с углом стреловидности по передней кромке 78° и 55° — для задней базовой части), с четырьмя реактивными двигателями, размещенными под крылом, с вертикальным оперением, расположенным по продольной оси самолета, и трехопорным убирающимся шасси.

Сверхзвуковая летающая лаборатория «Ту-144ЛЛ», выполненная на базе самолета «Ту-144».

При разработке сверхзвукового пассажирского самолета возникла необходимость изучения экологических особенностей его эксплуатации, связанных с выбросом в атмосферу большого количества отработанных газов двигателей на больших высотах, влиянием их на озонный слой, воздействием шума и звукового улара на людей, животных и строения, воздействием солнечной радиации на пассажиров и экипаж во время длительных полетов.

Характерной особенностью «Ту-144» стала опускающаяся, хорошо остекленная носовая часть фюзеляжа перед пилотской кабиной, что обеспечивало хороший обзор пилотам во время взлета и посадки. При этом удалось добиться сохранения гладкости обшивки в местах сочленения подвижной части с герметичной кабиной и остальной поверхностью фюзеляжа.

Кабина пилотов проектировалась четырехместной — два передних места занимали первый и второй пилот, за ними размещался бортинженер, четвертое место на первой опытной машине предназначалось для инженера-экспериментатора. В дальнейшем предполагалось ограничить экипаж 3 пилотами. Отделка и компоновка пассажирского салона «Ту-144» соответствовали мировым требованиям к современному дизайну и к комфортабельности, в них использовались новейшие отделочные материалы. Пилотажно-навигационное оборудование «Ту-144» комплектовалось самыми совершенными системами, какие могла дать в те годы советская промышленность.

Модель «Ту-144» была впервые показана в 1965 г. на Парижском авиационном салоне, где было объявлено, что первый полет намечен на 1968 г. Советские инженеры и конструкторы с честью выполнили взятые на себя обязательства — в последний день уходящего 1968 г. пассажирский сверхзвуковой самолет впервые оторвался от взлетной полосы аэродрома и быстро набрал высоту. Первый полет продолжался 37 мин.

Первый полет «Ту-144» стал событием мирового значения и немаловажным моментом в истории авиации Советского Союза. Впервые в воздух поднялся сверхзвуковой пассажирский самолет, и это был самолет, построенный в СССР, — первый «Concorde» совершил полет только 2 марта 1969 г.

Впервые самолет «Ту-144» был показан публично 21 мая 1970 г. в аэропорту «Шереметьево», а в мае—июне 1971 г. он принял участие в международном салоне в Ле-Бурже под Парижем, где впервые «встретился» с англо-французским «Concorde».

Дальнейшая судьба первого сверхзвукового пассажирского самолета оказалась печальной. На том же авиасалоне, во время выполнения своей показательной программы, самолет вдруг резко спикировал и рухнул в пригороде Парижа. По официальной версии на пути «Ту-144» внезапно возник французский истребитель, и пилот советского самолета, желая избежать столкновения, совершил резкий маневр. Существует и другая версия. Пилот «Ту-144» получил команду выполнить какой-нибудь впечатляющий маневр в воздухе и тем самым удивить публику. Однако маневр высокоскоростной машины на небольшой высоте оказался неудачным.

Так или иначе, но после такого инцидента дорога для «Ту-144» на международные трассы была закрыта. Попытка использовать сверхзвуковой самолет на местных трассах оказалась экономически нецелесообразной. В результате около десятка произведенных самолетов остались без работы. В 1997 г. одному из них все-таки удалось вернуться в небо. В рамках российско-американской программы по созданию сверхзвуковых самолетов его превратили в летающую лабораторию «Ту-144ЛЛ».

Эмблема сверхзвуковой летающей лаборатории «Ту-144ЛЛ».

 

В 1988 г. в ОКБ им. А.Н. Туполева начались работы по созданию сверхзвукового пассажирского самолета второго поколения «Ту-244». Западные эксперты оценивают потребность в 500—/ 200 таких воздушных судов для всего мира на первое-второе десятилетия XXI в. Большие размеры самолета определяются увеличенной пассажировместимостью (250—300 мест и более) по сравнению со 110—150у «Ту-144» и «Concorde», что необходимо для успешной конкуренции с дозвуковыми самолетами, такими, как «Boeing-747», «А-310», имеющими 300—500 мест. Компоновка самолета «Ту-244» подчинена обеспечению высокого аэродинамического качества как во время сверхзвукового полета, так и на взлетно-посадочном режимах для снижения уровня шума, а также созданию повышенного комфорта для пассажиров.

Когда в авиации появились первые реактивные самолеты, пришлось увеличивать размеры взлетно-посадочных полос аэродромов. Однако, когда появились сверхзвуковые машины, этого не случилось — «Ту-144» доказал, что ему достаточно аэродромов, которые используются дозвуковыми аппаратами. Самолет очень плавно касается земли. Это происходит потому, что, когда высота падает до 5—7м, под крыльями образуется мощная воздушная подушка, которая придает плавность посадке.

В сентябре 1958 г. британская фирма «Fairey» выступила с предложением - создать экспериментальный самолет (на базе самолета «F.D.2») с целью исследования крыла новой формы. Разработка и строительство прототипа были поручены фирме «Bristol». Конструкторские работы были развернуты в апреле 7 96 7 г., а первый полет нового самолета, получившего название «ВАС-221», состоялся 1 мая 1964 г. Результаты проведенных исследований при малых, околозвуковых и сверхзвуковых скоростях полета впоследствии были использованы в проекте самолета «Concorde».

 

Схема сверхзвукового самолета «ВАС-221».

Начатые еще в 1955 г. в Великобритании и в 1956 г. во Франции исследовательские работы по созданию сверхзвукового пассажирского самолета завершились в 1959—1961 гг. разработкой проектов «ВАС» фирмы «Bristol» (в 1960 г. вошла в состав корпорации «ВАС») и «Super Caravella» фирмы «Siud Aviation». Исходя из финансово-экономических соображений, 26 октября 1962 г. было подписано соглашение между правительствами Франции и Великобритании о совместном строительстве сверхзвукового пассажирского самолета, получившего название «Concorde» (по французскому проекту с использованием английских двигателей). Согласованный график работ предусматривал облет опытного образца в 1966 г., серийного в 1968 г., а выпуск первых самолетов на линию в 1970 г.

Одной из основных особенностей «Concorde» стало треугольное крыло с непрерывно меняющимся по размаху углом стреловидности — от очень большого у корня (75—85°) до средних значений в концевой части (50—65°), получившее название «оживального».

Англо-франиузский сверхзвуковой пассажирский самолет «Concorde».

 

Конструкция и основные узлы сверхзвукового самолета «Concorde».

Серийные самолеты предполагалось выпускать в трех модификациях: 112-местные (первый класс), 128-местные (стандартный класс) и 144-местные (туристский класс). Максимальная дальность полета самолета равнялась 6 580 км, однако его скорость пришлось ограничить величиной М = 2,04, хотя на опытном самолете была достигнута скорость М = 2,23.

С 21 января 1976 г. два самолета «Concorde» начали выполнять регулярные пассажирские рейсы Париж — Рио-де-Жанейро и Лондон — Бахрейн. Несмотря на протесты борцов с загрязнением окружающей среды по обе стороны Атлантики, европейские авиакомпании 24 мая 1976 г. начали рейсы в международный аэропорт «Dulles» в Вашингтоне (США).

Схема сверхзвукового пассажирского самолета «Concorde».

 

Схема управления балансировкой самолета «Concorde» при изменении скорости полета.

Несмотря на эти успехи, будущее «Concorde» все еще оставалось сомнительным. Подсчеты ученых показали, что лишь один год эксплуатации 500 сверхзвуковых самолетов типа «Concorde» в районе высот озонного слоя (20—25 км) приведет к необратимым процессам, чреватым гибелью биосферы планеты. Дополнительно к числу эксплуатационных недостатков самолетов этого типа следует отнести и мощный акустический удар, возникающий при сверхзвуковом полете, что считается недопустимым для заселенных территорий. Это обстоятельство привело к тому, что ряд стран, и в первую очередь США и Япония, запретили полеты самолетов «Concorde» над своей территорией. И если первоначально в 1972 г. 16 авиалиний заказали 74 сверхзвуковых самолетов, то в марте 1973 г. они аннулировали свои заказы. Это было вызвано также высокой стоимостью самолетов и их эксплуатации. В общей сложности в 1969—1978 гг. было построено всего 18 самолетов. Из них первоначально 5 самолетов оказались в эксплуатации у английской компании «British Airways» и 4 самолета у французской «Air France». День 17 октября 1977 г. стал «звездным» для «Concorde» — Верховный Суд США снял запрет властей Нью-Йоркского аэропорта на полеты этого самолета. И уже в конце года начались коммерческие рейсы между Нью-Йорком и Лондоном, а с января 1978 г. они стали ежедневными. В декабре 1977 г. началась совместная эксплуатация «Concorde» авиакомпаниями «British Airways» и «Singapore Airlines» на маршруте Лондон — Сингапур. Были также рейсы в Каракас, Рио-де-Жанейро и Дакар. В течение первых лет расходы на эксплуатацию «Concorde» брали на себя в основном правительства Франции и Великобритании. Сделано это было по той причине, что довольно быстро была выявлена убыточность самолетов из-за больших топливных и эксплуатационных расходов, а также из-за высокой стоимости билетов.

В конце 70-х гг. последовала целая серия модификаций самолета. Были усовершенствованы двигатели, что позволило снизить уровень шума и повысить их экономичность. Была также улучшена аэродинамика самолета и усовершенствован пассажирский салон. В результате уже в начале 80-х гг. эксплуатация «Concorde» стала приносить прибыль.

Фюзеляж «Concorde» цилиндрической конструкции с относительно малым поперечным сечением. Ввиду значительной длины фюзеляжа и относительно больших углов атаки во время взлета и посадки самолет снабжен высоким шасси, в результате чего ось самолета находится на высоте 5,4 м над поверхностью земли.

Для увеличения видимости из кабины пилотов во время взлета и посадки носовая часть фюзеляжа может опускаться (на 5° при взлете и 17,5° при посадке). Шасси самолета трех-стоечное, со спаренными передними колесами и четырехколесными тележками на главных стойках. В целом, по техническим характеристикам, «Concorde» почти не уступает советскому сверхзвуковому самолету «Ту-144», который весит на 10 т больше.

Поскольку эксплуатация «Concorde» должна завершиться в 2005 г., уже сейчас в Европе ведутся работы по созданию его преемника. Согласно рыночным прогнозам, потребность в сверхзвуковых самолетах нового поколения в 2007—2025 гг. оценивается как минимум в 500 самолетов. Европейские фирмы, создавшие «Concorde», а также компания «Daimler Chrysler Aerospace» («DASA») уже объединили свои предварительные проекты в Европейскую сверхзвуковую программу исследований («European Supersonic Research Programme» — «ESRP»). Их цель — создать к 2010 г. самолет нового поколения, который мог бы перевозить 250—300 пассажиров тремя классами на расстояние более 10 000 км со скоростью М - 2,2, при расколе топлива на пассажира вдвое меньшем, чем у «Concorde». Проект получил название «Alliance» («Союз»).

Спустя десять лет после начала эксплуатации компании «Air France» и «British Airways» подвели некоторые «юбилейные» итоги. Они оказались достаточно впечатляющими. К примеру, самолеты «Air France» за десять лет перевезли 620 000 пассажиров, преодолели расстояние протяженностью почти 70 млн. км и налетали 45 000 часов. Авиакомпания «British Airways» перевезла за десятилетие более 800 000 пассажиров.





Окна деревянные со стеклопакетом для квартиры деревянные окна в квартиру.

Авиация и космонавтика, вооружения, hi-tech, открытия, концепции и изобретения...

Наука, техника, изобретения © 2009-