Огромное небо для самого лучшего самолета

Ту-104 сделали в рекордные сроки, использовав в качестве прототипа военный Ту-16. Но за скорость пришлось дорого расплачиваться. Слова «ту-у сто-о че-ты-ре…» идеально ложились на первые такты «Похоронного марша» из Второй фортепианной сонаты Шопена. И в этом образце черного юмора нашел отражение тот печальный факт, что первый советский реактивный авиалайнер, первый испытательный полет которого состоялся 17 июня 1955 года, оказался среди самых аварийных: из 201 погибли 36… 

17 июня 1955 года произошло знаковое событие в истории отечественной гражданской авиации — состоялся первый испытательный полет первого советского реактивного лайнера Ту-104.

А началось все в 1953 году, когда КБ Туполева, запустив в серию дальний реактивный бомбардировщик-ракетоносец Ту-16, получило задание «перековать меч на орало». К середине следующего года был завершен эскизный проект, и в июне 1954 года совет министров СССР принял постановление о проектировании первого в истории страны реактивного пассажирского самолета Ту-104 с двумя турбореактивными двигателямиКБ Микулина АМ-3 М-500. В техзадании было указано, что новая машина должна брать на борт 50 пассажиров и до 1250 кг груза, летать с максимальной скоростью от 959 до 1000 км/ч на расстояние от 3200 до 3500 км и иметь длину разбега не более 1650 м.

Судьба стратегических бомбардировщиков Ту-16 сложилась значительно удачнее, чем у их гражданских собратьев: и в эксплуатации они находились вдвое дольше, и выпущено их было в различных модификациях почти в восемь раз больше. Фото: US DoD

Ту-104 не был точной копией своего военного прототипа, в который вместо вооружения установили 50 кресел. Позаимствованы были компоновка кабины экипажа, крыло, гондолы двигателей, хвостовое оперение и шасси, а также пилотажно-навигационные приборы. Заново сконструировали фюзеляж, который стал более вместительным, и воздухозаборники.

Работы по созданию самолета велись самыми стремительными темпами. В декабре 1954 года госкомиссия утвердила макет, а уже в марте следующего года на Харьковском авиационном заводе была построена опытная машина. Её заводские испытания начались 17 июня и закончились 12 октября 1955 года, после чего наступил этап государственных испытаний. Первые машины поступили в гражданский воздушный флот в мае 1956 года, а уже 17 сентября Ту-104 совершил первый регулярный рейс по маршруту Москва–Омск–Иркутск. То есть от начала разработки авиалайнера до его серийной эксплуатации прошло менее трех лет.

Эта спешка объяснялась бурно разворачивающимся на фоне холодной войны «соревнованием двух систем», которое отнюдь не ограничивалось только гонкой вооружений. И не случайно во время первого визита Хрущева в Лондон в 1956 году туда же прилетел и Ту-104, хотя машина была пока ещё не сдана в эксплуатацию. Не случайно и место проведения политико-технологической демонстрации, потому что на тот момент Великобритания имела первый и единственный в мире реактивный авиалайнер — de Havilland Comet. Не случайно и то, что сам Никита Сергеевич воспользовался другим транспортом — надежным 4-двигательным турбовинтовым Ил-18, погрузив в реактивный чудо-лайнер дипломатов и прочую обслугу визита.

Опасения Никиты Сергеевича были обоснованы: ведь на разработку «Кометы», продолжавшуюся 8 лет, отечественные конструкторы ответили по принципу «даешь пятилетку в три года!». Увы, они оказались и не напрасны: Ту-104 вошел в историю как самый аварийный самолет отечественной гражданской авиации. За 23 года его эксплуатации из 201 машины различных модификаций погибли 36, то есть 18%.

Самолет Ту-104 имел длину 38,9 м, высоту 11,9 м, размах крыльев 34,5 м, а их площадь составляла 174,4 м². Его крейсерская скорость равнялась 800 км/ч, дальность — 2750 км, потолок — 12 тыс. м. Масса пустой машины равнялась 41 600 кг, максимальный взлетный вес (с топливом, пассажирами и багажом) — 76 000 кг. Тяга двигателей — 2×9000 кгс.

С точки зрения комфортабельности полета самолет обладал существенным недостатком. Наддув в фюзеляже позволял сохранять нормальное давление до высоты 2 500 м, а на высоте 10 000 м перепад давлений был равен 0,45 атм. Для обеспечения безопасности пассажиров между кабиной экипажа и салоном были установлены герметическая перегородка и индивидуальные кислородные приборы.

Одна из первых модификаций первого реактивного пассажирского самолета «Комета» (DH. 106) в Музее Королевских военно-воздушные сил Великобритании. Фото (Creative Commons license): Tony Hisgett

Испытания машины выявили и более серьезные «неприятности». Самолет не мог продолжать полет при отказе одного двигателя после отрыва от ВПП при взлетной массе 71 500 кг. Машина была критична в отношении продольной устойчивости в широком диапазоне высот и скоростей полета, и не выдерживала нарушения центровки, превышающего 30% САХ (смещение центра тяжести по отношению к передней кромке аэродинамической хорды, или, грубо говоря, — к фронту крыла). На некоторых режимах пилотируемость машины была существенно ниже критериев, заданных в тактико-технических требованиях ВВС.

На высотах от 10 000 до 11 000 м при средних и больших скоростях машина становилась сверх меры чувствительной к отклонениям руля высоты, и незначительное перетягивание штурвала «на себя» приводило к выходу на близкие к критическим углы атаки.

За недоработки пришлось заплатить человеческими жизнями. После целого ряда аварийных ситуаций и катастроф, связанных с потерей продольной устойчивости, максимальная высота полета была ограничена 10 000 м. Произвели и конструктивные изменения: за счет уменьшения угла установки стабилизатора удалось расширить диапазон отклонения руля высоты на 9°. Также заменили бомбардировочный авиагоризонт на более чувствительный, применявшийся в истребительной авиации. И устранили самопроизвольное выпадение опор шасси при повышенных перегрузках. В результате ресурс самолета удалось довести до 15 тыс. полетов, или 35 тыс. часов. Всего было выпущено двадцать девять таких самолетов, после чего пришел черед модификаций
Тщетные попытки улучшения

В ноябре 1957 года завершились испытания 70-местного Ту-104А, на который были установлены более мощные двигатели РД-3 М с общей тягой 2×9500 кгс. Габариты самолета не изменились: 20 дополнительных кресел удалось поставить за счет снятия герметичной перегородки и перекомпоновки переднего салона. Хвостовой топливный бак был заменен баками, установленными в консолях крыльев. Частично было заменено навигационное оборудование самолета. Уплотнение пассажиров решили частично скомпенсировать установкой более совершенных автоматов регулирования температуры в салонах.

Через год в серию был запущен 100-местный Ту-104Б, длина которого возросла до 40 м. В его переднем салоне была установлена кухня. В результате увеличения взлетной массы на самолете были использованы закрылки большей площади, а модернизированный двигатель РД-3 М-500 мог работать в форсажном режиме: в течение 6 мин он развивал повышенную взлетную тягу до 10500 кгс вместо 9500 кгс в крейсерском полете. Всего было изготовлено 95 Ту-104Б. Первые три модификации выпускались до 1960 года. Но после этого инженерная мысль заработала в новом направленииТу-104В — попытка повысить экономичность самолета, доведя количество посадочных мест до 116. Предполагалось выпустить девять таких машин для эксплуатации их в качестве туристических перевозчиков. Однако модель не выдерживала никакой критики в отношении устойчивости в полете. Проект был закрыт.

Ту-104Г и Ту-104Д — машины с салонами повышенной комфортности, использовавшиеся для обслуживания высших партийных и советских чиновников. Созданы на базе Ту-104А и Ту-104Б.

Памятник Ту-104 около московского аэропорта Внуково. Фото: Anthony Ivanoff

Ту-104Е — машина, на которой были установлены двигатели РД-3П с тягой 11 300 кгс и дополнительные топливные баки-кессоны, что позволило довести дальность полетов до 3800 км. При этом за счет усиления механизации крыла удалось снизить длину разбега до 1800 м и пробега при посадке до 1200 м. Были выпущены лишь два самолета данной модификации, что объяснялось перепрофилированием авиазаводов в Харькове,Омске и Казани на другие типы самолетов.

Ту-107 — военно-транспортная модель с негерметичным пассажирским салоном, предназначавшаяся как для перевозки техники, так и для десантирования. Была построена лишь одна такая машина, после чего проект был закрыт, поскольку самолет обладал двумя существенными недостатками. Была слишком велика скорость десантирования, и для эксплуатации самолета требовались хорошие аэродромы, что в боевых условиях было далеко не всегда возможно.

Ту-110 стал попыткой повышения безопасности полетов. Эта 95-местная машина существенно отличалась от своего прототипа не только использованием четырех двигателей Д-20П, но и рядом конструктивных особенностей планера. Так, например, двигатели не подвешивались к фюзеляжу самолета, а были прикреплены к крыльям на силовых нервюрах. В результате Ту-110 был способен продолжать полет после отрыва в случае отказа одного двигателя. Повысилась и дальность полетов, увеличилась коммерческая нагрузка. Но из-за бюрократических маневров совета министров было изготовлено лишь четыре такие машины, которые к тому же не были переданы для эксплуатации в ГВФ, а использовались в качестве летающих лабораторий для испытания радиотехнического и навигационного оборудования.

Помимо конструкторских модификаций Ту-104, существовали и переделки машин в процессе эксплуатации под те или иные специфические цели. На «самоделках» тренировали космонавтов, обучали экипажи ракетоносцев КБ Туполева, их использовали для решения санитарно-транспортных задач, применяли в качестве вспомогательных средств при испытаниях Ту-144.
Первый сверхзвуковой

Следующей знаковой разработкой КБ Туполева стал сверхзвуковой лайнер Ту-144. Его первый полет состоялся 31 декабря 1968 года — на два месяца раньше, чем полет франко-британского «Конкорда».

Разработка этой машины началась в начале 60-х годов буквально с нуля, поскольку использовать в гражданской авиации модернизированный сверхзвуковой военный прототип, как это было в случае с Ту-104, было невозможно. Потому что бомбардировщики того времени совершали полет на сверхзвуковых скоростях непродолжительное время. К тому же их невозможно было доработать таким образом, чтобы они смогли обеспечить для пассажиров хотя бы сносный комфорт.

Перед конструкторами была поставлена задача обеспечения продолжительного полета со скоростью в 2М–2,2М (то есть со скоростью, вдвое или в 2,2 раза превышающей скорость звука) на высоте 20 000 м на расстояние до 6500 км со 100 пассажирами на борту. Для её решения пришлось решить широкий круг самых разнообразных проблем: от создания материалов, способных выдерживать длительные тепловые и механические перегрузки, до нахождения максимально эффективной аэродинамики планера, позволяющей максимально экономно расходовать топливо, а также не требующей запредельной длины ВПП.

Особое внимание к материалам и герметикам корпуса самолета объяснялось тем, что во время полета за счет наддува и высоких температур, создаваемых трением о воздух, и прочих экстремальных факторов 60-метровый фюзеляж удлинялся на 300 мм. Своеобразный планер, «горбатый» при посадке и стреловидный в полете, был создан исходя из минимизации потерь энергии на преодоление сопротивления воздуха. А горизонтальное оперение в районе пилотской кабины, убирающееся в полете, было применено для увеличения подъемной силы при отрыве от ВПП. Для достижения необходимой энерговооруженности машины в условиях ограниченного объема топлива в КБ Кузнецова был специально разработан двигатель НК-144 с тягой 13 000 кгс при взлете и 5 000 кгс в крейсерском режиме. Ту-144 имел четыре таких двигателя.

Ту-144 (справа) и «Конкорд» в Техническом музее Зинсхайма на юге Германии. Фото (Creative Commons license):mroach

Строительство двух опытных машин — одной для статических испытаний, другой для летных — началось в 1965 и завершилось в конце 1968 года. В середине следующего года Ту-144 преодолел звуковой барьер. В ноябре 1970 года был покорен рубеж в 2М. После чего на Воронежском авиазаводе запустили в производство шесть серийных машин, в которых были учтены результаты испытаний опытных образцов.

В 1975 году Ту-144 начали использовать для почтово-багажных перевозок. А первый регулярный пассажирский рейс по маршруту Москва–Алма-Ата был совершен в ноябре 1977 года. Однако этому торжественному событию предшествовала трагедия на международном авиасалоне в Ле-Бурже 1973 года, когда из-за опасного маневра французского истребителя Ту-144, потеряв управление, разбился, унеся жизни шести членов экипажа. Что неизбежно подорвало репутацию лайнера. Вполне вероятно, что стоимость билетов на Ту-144 оказалась неожиданно низкой именно из-за этого.

Пассажирскими перевозками занимались две машины. К сожалению, продолжалось это менее полугода. 23 мая 1978 года проходивший испытание Ту-144 с новым более экономичным и мощным двигателем из-за возникшего пожара совершил вынужденную посадку в поле близ подмосковного Егорьевска. При этом погибли два бортинженера. И 1 июня «Аэрофлот» прекратил пассажирские сверхзвуковые полеты.

Всего было изготовлено 16 машин, половина которых была оснащена двигателями с тягой 20 000 кгс. Часть из них занималась грузовыми перевозками между Москвой и Хабаровском. Ряд машин использовался в исследовательских целях для обкатки разрабатываемого авиационного оборудования. Две машины до 1999 года устанавливали один за другим мировые рекорды скорости, дальности и грузоподъемности. Так бесславно завершился грандиозный проект, в котором принимало участие множество советских КБ и институтов. В результате чудо-лайнер, на создание которого были потрачены громадные средства, совершил пассажирских 55 рейсов, перевезя при этом 3194 пассажиров. И это печально, поскольку машина ничуть не уступала хваленому «Конкорду», а кое в чем его даже превосходила.

Владимир Тучков, Телеграф – Вокруг света