Опережая звук: Ту-144 против «Конкорда»

26 июня 1999 года в небо последний раз взмыл отечественный сверхзвуковой пассажирский самолет Ту-144. Борт с заводским номером 77114, переоборудованный в летающую лабораторию, по договору с консорциумом американских компаний с участием NASA в 1996‒1998 годах использовался для изучения различных режимов полета на сверхзвуке. По истечении срока договора он вернулся в Жуковский, на поле Летно-исследовательского института (ЛИИ) им. М. М .Громова. В тяжелые 1990-е, когда свое пассажирское небо Россия без сопротивления сдала иностранному авиапрому, ресурсов для использования машины дома не нашлось.

История работы Ту-144 на регулярных пассажирских маршрутах закончилась на два с лишним десятилетия раньше, 23 мая 1978 года. За неполные восемь месяцев полетов между Москвой и Алма-Атой первенец советского пассажирского сверхзвука совершил 55 рейсов и перевез 3284 пассажира. Серьезное авиапроишествие на экспериментальной машине заставило остановить полеты с людьми «до выяснения». Но на линии «сто сорок четвертый» уже не вернулся. Уцелевшие борты сегодня можно увидеть в музеях, например в подмосковном Монино или во дворе Казанского авиазавода. А последнюю летавшую машину с номером 77114 летом 2019 года установили на постамент перед въездом в ЛИИ в Жуковском, как символ короткой, но яркой истории первого гражданского серийного самолета, преодолевшего звуковой барьер.

25 июля 2000 года в четырех километрах юго-западнее Парижа рухнул на землю конкурент Ту-144 — англо-французский «Конкорд» авиакомпании Air France, выполнявший регулярный рейс по маршруту Париж — Нью-Йорк. В результате катастрофы погибли 113 человек: 100 пассажиров и 9 членов экипажа, находившихся на борту, а также 4 человека на земле. Еще один человек был ранен.

В 2001 году модернизированный «Конкорд» снова поднялся в воздух, но из-за роста стоимости обслуживания и снижения пассажирооборота его дальнейшая эксплуатация потеряла всякий смысл. Последний полет «Конкорда» состоялся 26 ноября 2003 года. За 27 лет коммерческой эксплуатации «Конкорды» перевезли, преимущественно на трансатлантических рейсах, более трех миллионов человек. Однако линия развития пассажирского сверхзвука прервалась и здесь.

Лишь в феврале 2025-го прототип сверхзвукового авиалайнера XB-1, разработанный американской частной компанией Boom Supersonic, осуществил первый экспериментальный полет. Работы над сверхзвуковым пассажирским самолетом (СПС) ведутся и в России.

Bell X-1-2 на станции исследований высокоскоростных полетов NACA с экипажем

Wikipedia

У истоков сверхзвука

Первым самолетом, преодолевшим звуковой барьер, стал американский экспериментальный Bell X-1 в октябре 1947 года c ракетным двигателем фирмы Reaction Motors, работающим на жидком топливе. Этот успех продемонстрировал саму возможность создания сверхзвуковых самолетов и вдохновил инженеров на разработку пассажирских авиалайнеров с крейсерскими скоростями, превышающими звуковую.

В 1955 году команда ученых из британского Королевского авиационного научно-исследовательского института под руководством авиационного инженера Мориена Моргана, который впоследствии стал известен как «отец Конкорда», разработала проект сверхзвукового самолета. В гонку включились было и США с проектом сверхзвуковика Boeing 2707-300, но в 1971 году все работы по нему свернули, так и не выпустив ни одного самолета.

Советская программа СПС стартовала в первой половине 1960-х. 16 июля 1963 года вышло постановление ЦК КПСС и Совета Министров СССР «О создании ОКБ А. Н. Туполева СПС Ту-144 с четырьмя реактивными двигателями и о постройке партии таких самолетов».

Ведущим конструктором «сто сорок четверки» стал Алексей Туполев, сын выдающегося авиаконструктора Андрея Туполева. Конструкторам была поставлена задача разработать и создать отечественный авиалайнер, способный развивать скорость более 2300‒2700 километров в час в крейсерском режиме. Дальность полета такого самолета должна была составлять до 4500 километров при полной загрузке до 100 пассажиров или до 6500 километров при 50 пассажирах и дополнительном запасе топлива. К 1967 году планировалось построить пять экземпляров такого авиалайнера. Причем непременно раньше, чем в воздух поднимется «Конкорд».

Ведущий конструктор Ту-144 Алексей Туполев

absatz.media

Вызов принят

Сверхзвуковая крейсерская скорость предъявляет к конструкции лайнера специфические требования. Сопротивление воздуха нелинейно увеличивается, принципиально меняется аэродинамика, резко повышается интенсивность разогрева поверхности самолета.

СПС должен уметь летать в трех режимах: дозвуковом при взлете, наборе высоты, снижении и посадке, околозвуковом при разгоне и торможении и сверхзвуковом на крейсерской скорости. Проблема в том, что технические решения, хорошо работающие в одном из режимов, совсем не так хороши для двух других. Это касается всего: формы крыла и фюзеляжа, конструкции двигателя и даже навыков пилота.

СПС вынужден приземляться на высокой скорости, что усложняет посадку и создает дополнительную нагрузку на шасси и тормоза. Требуемая длина ВПП существенно превышает стандартную, для дозвуковых самолетов.

Одним из ключевых технических решений стала уникальная форма крыла и фюзеляжа Ту-144. В ОКБ Туполева разработали дельтовидное крыло с переменной стреловидностью, которое обеспечивало высокую скорость полета и хорошую управляемость на малых скоростях. Иллюминаторы изготовили из термостойкого фторсодержащего оргстекла, чтобы они выдерживали перепады давления.

Специально для Ту-144 в КБ завода № 2 в Куйбышеве под руководством известного специалиста по двигателям Николая Кузнецова были созданы мощные двухконтурные турбовентиляторные двигатели НК-144 с форсажными камерами, обеспечивавшие необходимую тягу для достижения скорости свыше двух Махов.

У машины была весьма своеобразная конструкция. Обычно самолеты строят из листов и профилей, соединенных заклепками, что способствует защите поверхностей фюзеляжа и крыла от усталостных трещин. Конструкция Ту-144 была принципиально иной: он собирался из крупных монолитных деталей. Ряд отечественных специалистов считает это решение неудачным. «Как только в КБ Туполева приняли технологическую концепцию изготовления больших монолитных деталей со всеми перепадами толщин из огромных плит, все самолеты Ту-144 были обречены, — писал в своих мемуарах выдающийся советский ученый-материаловед академик Иосиф Фридляндер. — Вместо безопасно повреждаемой конструкции был создан ее антипод — опасно повреждаемая конструкция».

Внешний вид самолета отличала одна особенность, которая делала его уникальным среди других моделей, — опускающаяся передняя часть фюзеляжа, напоминающая клюв птицы. Такое решение позволяло пилотам иметь хороший обзор при взлете и посадке, когда самолет находится под большим углом атаки, что характерно для самолетов подобной конструкции. 

Чтобы решить проблему с ориентацией самолета в пространстве, советские авиаконструкторы создали небольшие крылышки, расположенные рядом с кабиной пилотов и выпускавшиеся на низких скоростях. Они компенсировали прижимную силу от опущенного вниз носового обтекателя, чтобы самолет не «клевал» носом во время взлета и посадки, и перенаправляли поток воздуха под крыло самолета, что делало Ту-144 менее шумным при посадке и помогало экономить топливо.

В Ту-144 была установлена самая передовая для своего времени авионика. Автопилот и бортовая электронная вычислительная машина позволяли осуществлять взлет и посадку в любое время дня и ночи.

Салон для пассажиров и четырехместная кабина были выполнены в соответствии с последними тенденциями в дизайне и отличались повышенным уровнем комфорта. У каждого пассажира была своя панель с освещением, системой кондиционирования и кнопкой вызова проводника. На завтрак предлагались черная икра, свежие фрукты и 50 граммов коньяка.

Однако все эти изыски не могли компенсировать чрезвычайно высокий уровень шума в салоне, когда даже соседи не слышали друг друга. «Было ощущение, что я находился в космическом корабле, который вот-вот взлетит, грохот двигателей и перегрузка длились всего несколько минут, но показались мне бесконечными», — вспоминал один из пассажиров. Спешка в создании машины не позволила как следует поработать не только над уровнем шума двигателей, но и над снижением шумности системы кондиционирования.

В салоне «Конкорда» было потише, но тем не менее и там уровень шума существенно превышал привычный по тем годам уровень в дозвуковых лайнерах.

«Конкорд» авиакомпании Air France, 1977 год

Wikipedia

Первый в небе

В декабре 1967 года в Европе состоялся первый публичный показ конкурента Ту-144 — англо-французского «Конкорда». Руководство СССР потребовало от туполевского КБ во что бы то ни стало опередить конкурентов и в кратчайшие сроки поднять советский самолет в воздух. Правительственное задание было выполнено: первый испытательный полет прототипа Ту-144 состоялся 31 декабря 1968 года. Машина находилась в воздухе 37 минут, самолет показал хорошую управляемость и отсутствие проблем. «Конкорд» поднялся в небо на два месяца позже — 2 марта 1969-го.

5 июня 1969 года впервые в истории пассажирской авиации экспериментальный Ту-144 на высоте 11 километров достиг сверхзвуковой скорости. «Конкорд» и здесь подотстал: первый сверхзвуковой полет англо-французской машины состоялся 1 октября 1969-го.

С декабря 1975 года Ту-144 начал выполнять грузовые рейсы по маршруту Москва — Алма-Ата. А 1 ноября 1977 года два борта начали полеты с пассажирами по маршруту Москва — Алма-Ата раз в неделю по вторникам.

Коммерческая пассажирская эксплуатация «Конкордов» началась несколько раньше. 21 января 1976 года начались регулярные полеты по маршруту Лондон — Бахрейн и Париж — Рио-де-Жанейро. А трансатлантическое сообщение из Лондона и Парижа в Нью-Йорк началось 22 ноября 1977 года.

Расстояние в 3260 километров между Москвой и Алма-Атой Ту-144 преодолевал за два часа вместо четырех на дозвуковых машинах. Самолет поднимался на высоту 17‒20 километров, скорость достигала 2300‒2500 километров в час, что вдвое превышало скорость звука. Количество пассажиров на борту не превышало 80 человек.

Весной 1971 года в Жуковском собрали первый серийный Ту-144, в 1972-м началось его производство на Воронежском авиазаводе. Всего было построено 16 самолетов. Сначала Ту-144 летал из Москвы в Алма-Ату, в перспективе предполагался запуск рейсов в Хабаровск и другие города СССР, а также на международные воздушные трассы: Москва — Лондон, Москва — Азорские острова — Гавана, Париж — Новосибирск — Токио и другие. Но этого так и не случилось.

Место катастрофы Ту-144 под Парижем

Wikipedia

Крах проекта

Эксплуатация Ту-144 сразу столкнулась с рядом трудностей, которые в итоге привели к прекращению полетов.

Стоимость билетов была высокой даже по меркам тех времен. Средняя зарплата в СССР тогда составляла 120‒130 рублей. На обычном самолете можно было полететь в столицу Казахской ССР за 62 рубля, в то время как билет на Ту-144 стоил 83,7 рубля. Это ограничивало спрос среди потенциальных пассажиров. Справедливости ради стоит сказать, что трансатлантический перелет на «Конкорде» тоже был недешевым удовольствием: билет от Лондона до Нью-Йорка в зависимости от класса стоил от 5 до 10 тыс. долларов.

Высокий уровень шума двигателей НК-144А, к тому же имевших низкий ресурс, снижал комфортность полета. Более того, из-за высокой скорости и мощности двигателей Ту-144 за час полета потреблял в восемь раз больше горючего, чем обычный реактивный самолет, тем самым увеличивая стоимость билетов и уменьшая экономическую привлекательность маршрута.

Были проблемы и с другими системами: так, сложная конструкция шасси привела к нескольким инцидентам, связанным с повреждением взлетно-посадочной полосы и необходимостью дорогостоящего ремонта. В общей сложности за время своей недолгой эксплуатации на Ту-144 было зафиксировано 226 отказов тех или иных систем. Весьма показательно, что экипажи сверхзвуковика формировались не штатными пилотами «Аэрофлота», а летчиками-испытателями ОКБ Туполева. А перед каждый регулярным рейсом в Домодедово приезжал лично Алексей Туполев и два замминистра — авиационной промышленности и гражданской авиации, и они принимали решение, можно ли отправить машину в рейс.

Недостаточная прочность корпуса машины проявилась во время трагического инцидента 3 июня 1973 года на авиасалоне в Ле-Бурже. Когда самолет совершил несколько маневров и начал снижаться, командир лайнера принял решение уйти вверх и резко потянул на себя штурвал. В результате неожиданного подъема создались колоссальные нагрузки на конструкцию машины, после чего правое крыло лайнера треснуло и отвалилось. Вердикт Фридляндера, похоже, был неголословным. В итоге Ту-144С на глазах у сотен тысяч зрителей перешел в пике, а затем развалился в воздухе, рухнув на жилые кварталы города Гуссенвиль. Погибли все шесть членов экипажа и восемь человек на земле, 25 получили ранения.

Высказывались разные версии произошедшего. Официальная — неожиданное появление рядом с Ту-144 французского самолета «Мираж», из-за чего экипаж Ту-144 не смог определить направление полета француза, попытался резко уклониться от возможного столкновения с ним, но машина потеряла высоту и упала. Неофициальные — диверсия западных спецслужб и желание советского руководства произвести максимально положительное впечатление на западную публику, из-за чего пилотам лайнера было приказано выжать из машины все, на что она была способна. Как бы там ни было, произошедшее серьезно ударило по репутации самолета и привело к значительным задержкам с сертификацией машины.

Что касается перспектив использования «сто сорок четвертого» в советском авиапарке, с самого начала серьезным ограничением была дальность полета. Предельная дальность с максимальной коммерческой нагрузкой составляла 3500 километров против 6500 у «Конкорда». Мечту эксплуатантов о беспосадочных рейсах между Москвой и Хабаровском базовая версия Ту-144 реализовать была не в состоянии. Поэтому параллельно с ее запуском в серию началась работа над модификацией лайнера — Ту-144Д (повышенной дальности), которая моторизовалась более мощными двигателями РД-36-51А разработки ОКБ-36 Петра Колесова (производились на Рыбинском моторостроительном заводе). Благодаря этому самолет мог развивать сверхзвуковую скорость без использования форсажной камеры, что увеличивало дальность полета до 5300 километров. До Хабаровска — 6140, снова без посадки не долететь, но хотя бы до Читы или Якутска хватило бы.

В мае 1977 года умер один из влиятельных сторонников программы строительства отечественных сверхзвуковиков — министр авиационной промышленности СССР Петр Дементьев. Поддержка продолжения работы над программой в высоких кабинетах резко ослабла. А год спустя, 23 мая 1978-го, во время испытательного полета Ту-144Д в Московской области на борту возник пожар из-за разрушения экспериментального топливопровода, что во время запуска силовой установки привело к утечке и возгоранию топлива с последующим пожаром в силовой установке и выходом из строя двигателей. Ценой невероятных усилий машину удалось посадить, но во время жесткой посадки два члена экипажа погибли.

В итоге 1 июня 1978 года руководство «Аэрофлота» приняло решение об отмене пассажирских рейсов Ту-144. Тем не менее многие считали, что это временная мера. На авиационном предприятии в Воронеже работы по созданию Ту-144 продолжались еще некоторое время, но после смерти в ноябре 1982 года наиболее высокопоставленного покровителя Ту-144 Леонида Брежнева, уже при Юрии Андропове, 1 июля 1983 года вышло постановление правительства СССР о прекращении работ по Ту-144. Новое поколение советских руководителей сделало ставку на более доступные, менее скоростные и гораздо более экономичные самолеты Ил-86.