Первые самолеты в мире и россии

Схема салона и расположение мест

Самолеты Ту-144 имеют несколько вариантов схем расположения пассажирских мест. Наиболее распространенным считается разделение на два отделения смешанного или общего типа. В первом случае предусмотрены места повышенной комфортности, что можно сравнить с современным бизнес-классом.


Отличительной особенностью схемы салона являются передние места. В современных самолетах таковые считаются наиболее привлекательными из-за отсутствия передних кресел и наличия большего пространства для ног. В Ту-144 передние места выполнены в спаренном варианте со столиками.

Первый в небе

В декабре 1967 года англо-французский «Конкорд» был впервые показан публике, и руководство СССР потребовало от разработчиков Ту-144 во что бы то ни стало поднять советский самолет в воздух раньше конкурентов. 

К концу 1968 года Ту-144 был готов к первому полету. Возглавлял экипаж заслуженный летчик-испытатель ОКБ Туполева Эдуард Елян. Ввиду необычности машины для большей безопасности экипажа в кабине были установлены катапультирующиеся кресла, впервые в опытном пассажирском самолете.

С середины декабря Ту-144 находился в предстартовой готовности, но плохая погода не давала ему взлететь. И только в последний день 1968 года самолет «проскочил» в метеоокно и смог подняться в воздух. Уже через 25 секунд после объявления старта Ту-144 оторвался от взлетной полосы. Первый полет продолжался 37 минут. 

Советский Союз на этом этапе утвердил свой приоритет в освоении сверхзвуковой гражданской авиатехники. «Конкорд» впервые взлетит только 2 марта 1969 года.  

Кто делал Конкорд

Примерно в середине сороковых годов мировые лидеры того времени, такие, как США, СССР, Германия (еще нацистская), Великобритания и Франция получили технологии, способные приводить в действие летательные аппараты при помощи реактивной тяги, а не винтов. Такие технологии помогли создать принципиально новое поколение военных самолетов, которые имели полное преимущество в воздухе над винтовыми аналогами за счет своей скорости и маневренности.

Все это привело к массовому переходу на реактивную тягу не только в военной, но и в гражданской авиации. В итоге все самолеты начали летать быстрее, а спустя всего 10 лет, примерно в середине пятидесятых, начали появляться первые самолеты, которые могли летать быстрее скорости звука. Опять же, ими сначала были небольшие самолеты для нужд армии, но державы того времени не упускали возможности создать гражданский самолет, который сможет лететь, обгоняя звуковые волны.

Первый сверхзвуковой самолет

Первым сверхзвуковым самолетом считается North American F-100 Super Sabre, первый полет которого состоялся в мае 1953 года. Уже осенью того же года он поступил на вооружение американской армии.

North American F-100 Super Sabre. Первый сверхзвуковой самолет в мире.

Скорость Super Sabre составляла примерно 1,3 Маха. Число Маха представляет собой отношение скорости самолета к скорости звука в данных условиях среды. Проще говоря, на этой же высоте. То есть число Маха может меняться в зависимости от высоты и одно и то же количество километров в час будет на разной высоте соответствовать разному числу Маха.

Если не усложнять, то 1,3 Маха это примерно 1550 километров в час. Современные образцы летают на скоростях до 3 500 километров в час, а рекорды на специальных моделях переваливают за 10 000 километров в час.

Первым пассажирским сверхзвуковым самолетом как раз стал ТУ-144, который поднялся в воздух 31 декабря 1968 года. О нем мы погорим в отдельной статье, которую вы точно не пропустите, если подпишитесь на наш новостной Telegram-канал. Пока вернемся к европейскому сверхзвуку.

Строительство модернизированного сверхзвукового самолета

Строительство предсерийного модернизированного Ту-144 («004) началось на ММЗ «Опыт» в 1968 году. По расчетным данным с двигателями НК-144 (Ср=2,01) предполагаемая сверхзвуковая дальность должна была составлять 3275 км, а с НК-144А (Ср=1,91) превысить 3500 км. С целью улучшения аэродинамических характеристик на крейсерском режиме М=2,2 изменили форму крыла в плане (стреловидность наплывной части по передней кромке уменьшили до 76°, а базовой увеличили до 57°) , форма крыла стала ближе к «готической». По сравнению с «044», увеличилась площадь крыла, ввели более интенсивную коническую крутку концевых частей крыла. Однако самым важным нововведением по аэродинамике крыла стало изменение срединной части крыла, обеспечившее самобалансировку на крейсерском режиме с минимальными потерями качества, с учетом оптимизации по полетным деформациям крыла на этом режиме. Была увеличена длина фюзеляжа с учетом размещения 150 пассажиров, улучшена форма носовой части, что также положительно повлияло на аэродинамику.

В отличие от «044» каждую пару двигателей в парных мотогондолах с воздухозаборниками раздвинули, освободив от них нижнюю часть фюзеляжа, разгрузив его от повышенных температурных и вибрационных нагрузок, при этом изменили нижнюю поверхность крыла в месте расчетной области поджатия потока, увеличили щель между нижней поверхностью крыла и верхней поверхностью воздухозаборника — все это позволило интенсивней использовать эффект поджатия потока на входе в воздухозаборники на Кмакс, чем это удалось получить на «044». Новая компоновка мотогондол потребовала изменений по шасси: основные стойки шасси разместили под мотогондолами, с уборкой их внутрь между воздушными каналами двигателей, перешли к восьмиколесной тележке, изменилась также схема уборки носовой стойки шасси. Важным отличием «004» от «044» стало внедрение переднего многосекционного убирающегося в полете крылышка-дестабилизатора, выдвигавшегося из фюзеляжа на взлетно-посадочных режимах, и позволявшего обеспечивать требуемую балансировку при отклоненных элевонах-закрылках. Доработки конструкции, увеличение коммерческой нагрузки и запаса топлива привели к возрастанию взлетной массы, которая превысила 190 тонн (для «044» — 150 тонн).

Первые реактивные пассажирские самолет

Первым реактивным самолетом для пассажиров считается, созданный британцами, “Комета-1”. Он был испытан 27 июля 1949 года. У него было 4 турбореактивных двигателя, а салон был рассчитан на 32 пассажира. Кроме этого, на него установили 2 ускорителя на перекиси водорода. Его использовали на трассах в Европу и Африку. Например, Лондон — Йоханнесбург с остановками по пути. Время всего рейса составляло 23,5 часа.

Комета-1.


Позднее были разработаны “Комета-2” и “Комета-3”, но они не оправдали надежд и были сняты с производства из-за усталости металла и недостаточной прочности фюзеляжа. И все же некоторые модификации используются до сих пор для проектирования истребителей ВВС Великобритании.

Шестью годами позже, СССР представил ТУ-104. Первый советский реактивный пассажирский самолет. Впервые он поднялся в воздух 15 июня 1955 года. А.Н.Туполев взял за основу своего проекта бомбардировщик с реактивными двигателями ТУ-16. Он просто увеличил фюзеляж, опустил крыло под него, а в салоне расположил 100 кресел для пассажиров. С 1956 года его запустили на массовое производство.

ТУ-104.

В течение следующих двух лет он был единственным в мире реактивным самолетом, который использовали для перевозки гражданских лиц. У него было 2 турбореактивных двигателя. Его максимальная скорость достигала 950 км/ч, а летать он мог до 2700 км.

На нем были введены и такие новинки для СССР, как обеды на борту, красиво одетые стюардессы и подтянутые пилоты.

Тем не менее, за 4 года его эксплуатации произошло 37 катастроф с участием этого самолета. Это самое большое число аварий среди всех российских самолетов. Неудивительно, что Н.С. Хрущев отказался даже приближаться к нему. Несмотря на то, что с производства его сняли, до 1979 года его еще использовали для перелетов по России.

В 1958 году на пассажирские линии вышел Boeing-707. Он мог принять на свой борт от 90 до 180 пассажиров. На разные модели устанавливались двигатели различной мощности. Самолет предназначался для маршрутов средней и дальней протяженности. Однако, аварий с ним происходило намного больше, чем с ТУ-104.

SE.210 Caravelle 1.

Прорывом в мировой авиации стало создание французского SE.210 Caravelle 1. Он начал полеты в 1959 году, в основном, в колонии Франции, в Африке. У него также было 2 турбореактивных двигателя, но фирмы “Роллс-Ройс”, в хвосте самолета. Это помогло достигнуть того, что улучшилась и аэродинамика, и шум в салоне был минимизирован, и надежность работы воздухозаборников был повышен.

И трап тоже был выполнен в другом ключе, чем у других самолетов того времени — в виде опускающейся части фюзеляжа. В салоне тоже провели нововведения: иллюминаторы стали больше, а проход расширили. Его использовали на маршрутах только средней дальности.

Всего было выпущено 12 самолетов такого типа, но все же он не выдержал соперничества с Боингами, и дальнейшее производство было остановлено.

Почему выбрали Алма-Ату, а не Ташкент

Утром 23 августа в небольшом подмосковном городке Жуковском было шумно. В небе с короткими перерывами с грохотом проносились истребители МиГ и Су. Как объяснил PR-менеджер аэропорта Алексей Игнатенко, военные самолёты готовятся к выступлению на 14-м Международном авиационно-космическом салоне (МАКС-2019) в Жуковском, где будет выставлен один из семи сохранившихся в мире Ту-144.


Первый свой рейс из Москвы в Алма-Ату Ту-144 выполнил 26 декабря 1975 года. Рейсы были техническими, без пассажиров. Официально самолёт перевозил почту. Но, как рассказали жители города, на обратном пути экипаж, пользуясь возможностью, привозил из Алма-Аты в Москву мешки с луком. С пассажирами авиалайнер полетел в конце 1977 года. Мощные двигатели Ту-144 были разработаны так, что сжигали много топлива. Поэтому на тот момент его хватало только до столицы КазССР. Запасной аэродром был в Ташкенте.

Существуют две неофициальные версии, почему из двух городов выбрали Алма-Ату, а не Ташкент, расстояние до которого на 450 км короче. На выбор повлиял возглавлявший в то время Гражданскую авиацию КазССР Николай Кузнецов, дважды Герой Социалистического Труда. Одним из его качеств помимо профессионализма было умение грамотно выбирать людей и добиваться поставленных результатов.

Вторая версия – дружба между генеральным секретарём ЦК КПСС Леонидом Брежневым и первым секретарём ЦК компартии Казахской ССР Динмухамедом Кунаевым. Принимать первый сверхзвуковой пассажирский самолёт у себя в республике было престижно.

«Многие в СССР хотели побывать в Алма-Ате из-за её красоты. К тому времени самолёт, имевший ресурсы достаточной дальности для полётов в Хабаровск, ещё не был готов. Другой, на котором уже стояли новейшие двигатели, мог долететь только до Алма-Аты, Ташкента, Фрунзе (тогда так назывался Бишкек) и Новосибирска. Но выбрали Алма-Ату. Мне кажется, из-за её красоты», – вспоминает инженер по эксплуатации в конструкторском бюро Туполева, хранитель самолёта Ту-144 в Жуковском Алексей Амелюшкин.

Хранитель самолёта Ту-144 в Жуковском Алексей Амелюшкин / Фото пресс-службы международного аэропорта Алматы

Казахстанский пилот Ту-154 считает, что на выбор в первую очередь повлияло географическое расположение Алма-Аты и природные условия.

«Самолёт вылетал из Москвы, набирал высоту 15 км и на этой высоте разгонялся до сверхзвуковой скорости. Ту-144 летел над песками и степями Казахстана. И поэтому выбрали Алма-Ату, чтобы не загрязнять природу. В районе Балхаша он начинал снижение и скорость падала до обычной. География и природа сыграли роль. Хотя, конечно, не секрет, что Брежнев и Кунаев были дружны», – говорит Макаш Абишев, работавший пилотом-инструктором Ту-154 с 1961 по 2000 год.

В момент перехода самолёта на сверхзвук раздавались оглушительные хлопки.

Если к алматинскому аэропорту в это время подлетали другие самолёты, то Ту-144 давали внеочередную посадку.

Модификации самолёта Ту-144

Модификации лайнера Ту-144 начали проектироваться еще на этапе разработки основной модели. Первые самолеты были в большей степени экспериментальными, поэтому имели определенные отличия друг от друга в техническом плане. При этом, помимо пассажирских модификаций, разрабатывались и военные.

Первый сверхзвуковой пассажирский самолет Ту-144 на двигателях Нк-144 стал базовой моделью. Имеет значительные отличия от последующих серийных лайнеров и считается отдельной моделью. Отличительные особенности — форма крыльев, размещение шасси и двигателей, длина и форма фюзеляжа, катапультирование кресел пилотов.

ТУ-144 ВТА

Модификация Ту-144 ВТА проектировалась в качестве военного самолета для сверхзвуковых перевозок пассажиров и грузов. Однако самолет так и остался нереализованным проектом.

ТУ-144ДА

Ту-144ДА — это модификация Ту-144Д, рассчитанная на повышение дальности перелета. Работает на двигателях «61», имеет увеличенный запас топлива и взлетную массу.

ТУ-144К

Ту-144К — проект ракетной авиации, разрабатываемой в 1970-е годы. Предполагалось разработать несколько таких самолетов для дальнего сообщения.

ТУ-144П

Ту-144П — еще одна экспериментальная модификация для военных целей. Основная задача — помехи электронике. Разрабатывался на базе 144Д для военно-морского флота.

ТУ-14ПР

Модификация постановщика помех 144П. Предназначение — разведка. Проект разрабатывался в 1970-х годах, широкого применения не получил.

Ту-144 против «Конкорда»: кто быстрее

Ту-144 поднялся в небо на два месяца раньше, чем его европейский соперник – сверхзвуковой лайнер «Конкорд», но пролетал намного меньше.

Началось с того, что СССР стал активно развивать северные и восточные регионы в 60-е годы прошлого века. Долететь до Дальнего Востока на реактивном самолёте Ту-104 можно было за восемь часов с двумя промежуточными остановками. Генеральный секретарь ЦК КПСС Никита Хрущёв поставил задачу создать пассажирский сверхзвуковой самолёт, на котором до Хабаровска можно будет долететь за 3,5 часа. Достижения советской авиации, как спорт и балет, должны были доказать миру превосходство социализма над капитализмом.


В это время (в 1962 году) в Париже британская и французская стороны подписали соглашение о совместной разработке сверхзвукового самолёта «Конкорд» (что в переводе с английского означает «согласие»). Планировалось, что лайнер будет пересекать Атлантический океан со скоростью 2 000 км/ч.

Обеспокоенное планами европейских конкурентов, советское руководство через месяц издало постановление о создании опытным Конструкторским бюро Туполева сверхзвукового пассажирского самолёта Ту-144. Тогда началась гонка.

В 1967 году в Тулузе во Франции прошла первая официальная презентация «Конкорда». Советские конструкторы опаздывали, но их спасли технические неполадки у европейцев, по которым вылет «Конкорда» отложили. Хрущёв потребовал от Туполева запустить Ту-144 до конца 1968 года. Перед Новым годом 31 декабря 1968 года с аэродрома Раменское в тестовом режиме взлетел Ту-144. Во время 38-минутного полёта самолёт показал себя отлично.

Ту-144 в полёте /Фото с сайта militaryarms.ru

Через два месяца вслед за Ту-144 в воздух поднялся «Конкорд».

Сверхзвуковой пассажирский «Конкорд» / Фото с сайта need4trips.com

«В конце 60-х годов я был юношей, – вспоминает житель Жуковского, инженер танковой промышленности Павел Городницкий. – Здесь с аэродрома Ту-144 регулярно поднимался над долиной Москвы-реки. Большими кругами на минимальной скорости самолёт отрабатывал различные режимы работы, выпрямляя носовую часть, делая виражи. Для нас это было потрясающее явление, просто спектакль. Но это длилось недолго: делали несколько кругов и улетали».

В 1973 году во время выставки в Ле-Бурже Ту-144 потерпел крушение. Все шесть членов экипажа погибли. Советский лайнер, как и «Конкорд», пытался пролететь над взлётно-посадочной полосой, а потом снова набрать высоту. Однако самолёт начал резко пикировать, а на высоте 120 метров стал разваливаться на части. Сначала отвалилось одно крыло, затем хвостовой отсек. Причин катастрофы так и не установили. Несмотря на это, Ту-144 был показан на авиасалоне в Ле Бурже и в следующие годы.

В 1977 году сменившему Хрущёва Леониду Брежневу во время визита во Францию показали «Конкорд», который за год слетал в Бахрейн и Бразилию. Максимальная скорость самолёта была 2 330 км/ч, а крейсерская скорость – 2 150 км/ч. Генсек поручил отечественным конструкторам ускориться. И утром 1 ноября 1977 года из аэропорта Домодедово в Алма-Ату с пассажирами на борту вылетел Ту-144. Расстояние в 3 260 км лайнер преодолел за 2 часа 10 минут.

Через год во время испытаний у Ту-144 загорелся один из двигателей для дальнего полёта. Экипаж совершил вынужденную посадку. Погибли два бортинженера, которые не смогли покинуть самолёт после приземления. Советское руководство приняло решение отменить пассажирские рейсы на Ту-144. В начале 80-х годов Ту-144 ещё два раза загорелся, но обошлось без человеческих жертв.

В это время на арену пассажирских перевозок вышел новый Ил-86. В 1982 году умер Брежнев. Новое руководство СССР, не заинтересованное в сверхзвуковой пассажирской авиации, издало постановление о прекращении работ над обогнавшим звук Ту-144.

Его конкурент «Конкорд» пролетал до начала XXI века. 25 июля 2000 года самолёт потерпел катастрофу при вылете из парижского аэропорта. Погибло 113 человек. В 2003 году рейсы прекратились из-за повышения цены на топливо. За время полётов через Атлантику британо-французский авиалайнер перевёз 3 млн пассажиров.

Каждый «Конкорд» стоил 350 млн долларов, а общая сумма на постройку 16 самолётов составила 17 млрд долларов. Сколько денег было потрачено на создание и эксплуатацию Ту-144, неизвестно. Но точно немало: в СССР на соревнование с Западом денег не жалели.

Состояние

На «044» стояли опытные двигатели НК-144 с удельным расходом топлива на крейсерском сверхзвуковом режиме 2,23 кг/кгс час, с такими удельными расходами на испытаниях Ту-144 сумел выйти на сверхзвуковую дальность полета 2920 км, что было значительно меньше требуемой дальности. Кроме этого в ходе испытании столкнулись с некоторыми конструктивными недоработками: в полетах наблюдались повышенная вибрация и нагрев хвостовой части фюзеляжа от счетверенного пакета двигателей, не выручали даже титановые конструкции. Выполнив программу испытательных полетов «044» (всего около 150 полетов), так и осталась в одном опытном экземпляре. От нее большего и не требовалось, свою задачу доказать техническую возможность создания в СССР сверхзвукового пассажирского самолета она выполнила. Необходимо было продвигаться дальше, улучшая конструкцию самолета и двигателей.

В 1968 г. началась подготовка к строительству предсерийного самолета Ту-144 («004»). По результатам испытания прототипа в конструкцию Ту-144 были внесены изменения. Серийные образцы Ту-144С отличались формой и увеличенным размахом крыла, большей длиной фюзеляжа.

Типы пассажирских самолётов

По дальности полета пассажирские самолёты делятся на:

  • дальнемагистральные — дальностью полета более 6000 км;
  • среднемагистральные — от 2500 до 6000 км, например Bombardier CRJ 200;
  • ближнемагистральные — от 1000 до 2500 км, например Embraer EMB 120 Brasilia;
  • самолёты местных воздушных линий — менее 1000 км.

Широкофюзеляжные

Боинг 747

Широкофюзеляжные авиалайнеры, именуемые также как аэробусы, являются рекордсменами по габаритам среди пассажирских самолётов. Длина фюзеляжа у крупнейших машин превышает 70 метров, а диаметр — 5-6 метров, что позволяет разместить в ряду 6-10 кресел. Существуют двухпалубные широкофюзеляжные самолёты, такие как Боинг 747 и А380. Кроме них, в настоящее время используются однопалубные широкофюзеляжные A300, A310, A330, A340, A350, Боинг 767, и Боинг 787 Dreamliner, а также Ил-86 и Ил-96. Широкофюзеляжные самолёты предназначены для перевозки большого количества пассажиров на, как правило, средние и большие расстояния. Такие самолёты ввиду своей чрезвычайной дороговизны, как правило, берутся авиакомпаниями в операционный лизинг, а не покупаются.

Узкофюзеляжные

Узкофюзеляжные самолёты гораздо более распространены. Они используются, как правило, на авиалиниях средней и малой протяженности и имеют меньшую по сравнению с широкофюзеляжными самолётами пассажировместимость. Диаметр фюзеляжа на этих воздушных судах не превышает 4 метров. Наиболее распространенные представители этого класса — американские Боинг 737 и , европейский А320 и российский Ту-154.

Региональные

К региональным самолётам относят ещё более мелкие по габаритам воздушные суда. Они перевозят до 100 пассажиров на расстояния до 2-3 тысяч километров. На этих самолётах могут устанавливаться как турбовинтовые, так и двигатели. К таким самолётам относятся самолёты семейства ERJ, CRJ, ATR, Dash-8 и SAAB, советские Як-40 и Ан-24, украинские Ан-140, Ан-148, Ан-158, российский Sukhoi Superjet 100.

Местные

Наиболее лёгкий класс пассажирских самолётов составляют самолёты, предназначенные для перевозки малого количества пассажиров (до 20) на расстояния до 1000 километров. Они чаще всего оснащены турбовинтовыми или поршневыми двигателями. Наиболее распространённые самолёты подобного класса выпускают «Сессна» и Beechcraft.

Характеристики потока

В то время как определение гиперзвукового потока (ГП) достаточно спорно по причине отсутствия четкой границы между сверхзвуковым и гиперзвуковым потоками, ГП может характеризоваться определенными физическими явлениями, которые уже не могут быть проигнорированы при рассмотрении, а именно:

  • тонкий слой ударной волны;
  • образование вязких ударных слоев;
  • появление волн неустойчивости в ПС, не свойственных до- и сверхзвуковым потокам;
  • высокотемпературный поток.

Тонкий слой ударной волны

По мере увеличения скорости и соответствующих чисел Маха, плотность позади ударной волны (УВ) также увеличивается, что соответствует уменьшению объема сзади от УВ благодаря сохранению массы. Поэтому, слой ударной волны, то есть объем между аппаратом и УВ становится тонким при высоких числах Маха, создавая тонкий пограничный слой (ПС) вокруг аппарата.

Образование вязких ударных слоев

Часть большой кинетической энергии, заключенной в воздушном потоке, при М > 3 (вязкое течение) преобразуется во внутреннюю энергию за счет вязкого взаимодействия. Увеличение внутренней энергии реализуется в росте температуры. Так как градиент давления, направленный по нормали к потоку в пределах пограничного слоя, приблизительно равен нулю, существенное увеличение температуры при больших числах Маха приводит к уменьшению плотности. Таким образом, ПС на поверхности аппарата растет и при больших числах Маха сливается с тонким слоем ударной волны вблизи носовой части, образуя вязкий ударный слой.

Появление волн неустойчивости в ПС, не свойственных до- и сверхзвуковым потокам

В важной проблеме перехода ламинарного течения в турбулентное для случая обтекания летательного аппарата ключевую роль играют волны неустойчивости, образующиеся в ПС. Рост и последующее нелинейное взаимодействие таких волн преобразует изначально ламинарный поток в турбулентное течение

На до- и сверхзвуковых скоростях ключевую роль в ламинарно-турбулентном переходе играют волны Толмина-Шлихтинга, имеющие вихревую природу. Начиная с М = 4,5 в ПС появляются и начинают доминировать волны акустического типа (II мода или мэкавская мода), благодаря которым происходит переход в турбулентность при классическом сценарии перехода (существует также by-pass механизм перехода).

Высокотемпературный поток

Высокоскоростной поток в лобовой точке аппарата (точке или области торможения) вызывает нагревание газа до очень высоких температур (до нескольких тысяч градусов). Высокие температуры, в свою очередь, создают неравновесные химические свойства потока, которые заключаются в диссоциации и рекомбинации молекул газа, ионизации атомов, химическим реакциям в потоке и с поверхностью аппарата. В этих условиях могут быть существенны процессы конвекции и радиационного теплообмена.


С этим читают