ЭВОЛЮЦИЯ И СРАВНИТЕЛЬНЫЙ АНАЛИЗ ТЕХНИЧЕСКИХ ХАРАКТЕРИСТИК СВЕРХЗВУКОВЫХ ГРАЖДАНСКИХ САМОЛЕТОВ

Так как поршневые самолеты достигли все возможные пределы своих возможностей, в 1956 году в Великобритании был создан Комитет (Supersonic Transport Advisory Committee, STAC), который должен был прорабатывать вопрос перспектив создания сверхзвуковых гражданских самолетов. Основной финальной целью данного правительственного комитета являлась возможность перевозить не менее 100 пассажиров через Атлантику за максимально короткое время, т.е. на максимально возможной скорости. Активные исследования в области сверхзвуковой аэродинамики позволили понять, что лишь тонкое дельтовидное крыло могло обеспечить сверхзвуковые скорости, достаточную подъемную силу и надежность. Эффективность данного типа крыла можно повысить за счет растягивания формы крыла вдоль фюзеляжа самолета (Рис.1).

Рисунок 1. Тонкое дельтовидное крыло, растянутое вдоль фюзеляжа

Конкорд представляет собой планер, выполненный по аэродинамической схеме «бесхвостка» с тонким дельтовидным крылом (оживальным крылом). Данный тип крыла позволял производить посадку на достаточно низких посадочных скоростях. Более того, посадочная дистанция пробега сокращалась до допустимых значений в 3600 метров. Фюзеляж выполнялся из тонкого, но жаропрочного алюминиевого сплава RR58. Данный материал мог выдерживать высокие температурные скачки, которые образовывались в результате кинетического нагрева конструкции из-за длительного сверхзвукового полета. (Рис.2) Максимальная ширина фюзеляжа составляла 2,90 м.

Рисунок 2. Иллюстрация кинетического нагрева конструкции

Двигатели Olympus 593 располагались в подкрыльевых гондолах попарно на каждой стороне. Компрессоры, как и турбинные лопасти, изготавливались из никелевого сплава в силу жесткого температурного режима работы. Двигатели Конкорда отличало от остальных реактивных двигателей наличие режима «Форсаж». Этот режим благодаря форсажной камере давал прирост тяги в 10% на взлете и при преодолении звукового барьера. Двигатели были оборудованы реверсивной системой тяги, которая значительно сокращала дистанцию пробега ВС. Более того, в двигателях устанавливались шумоподавители, так как эксплуатация Конкорда выявила крайне негативное шумовое воздействие самолета на земные постройки и на человека в целом. Расход топлива составлял 22 тонны в час, что являлось достойным показателем для сверхзвукового самолета таких размеров. Трехстоячное шасси на первый взгляд не имеет никаких особенностей. Однако, именно на Конкорде впервые стала использоваться дисковая тормозная система с гидравлическим приводом и электронным управлением. Шасси имело высоту около 3,5 метров, что обуславливалось большими углами атаки при взлетно-посадочных операциях. В хвостовой части самолета устанавливалась дополнительная хвостовая стойка шасси, которая предотвращала повреждения хвостовой части фюзеляжа.

Ту-144 был разработан Конструкторским Бюро Туполева в 1960-ые годы. Но, учитывая всевозможные модификации и изменения, произошедши с лайнером до появления его финальной модели, можно считать, что Ту-144 был разработан ближе к 1970-ым годам. Советская Легенда совершила свой первый испытательный полет 31 декабря 1968 года. Фюзеляж Ту-144 изготовлялся из теплостойкого алюминиевого сплава АК4-1, так как высокие температурные нагрузки при сверхзвуковых полетах оказывали сильнейшее воздействие на обшивку самолета. Фюзеляж выполнялся по схеме «бесхвостка». В носовой части располагалась кабина экипажа, многощелевое выдвижное крыло, которое увеличивало подъемную силу, и откидывающийся обтекатель. Обтекатель посредством электропривода отклонялся на 11ᵒ при взлете и на 17ᵒ при посадке. В центральной части располагалась пассажирская кабина, разделенная на три пассажирских салона. Хвостовую часть фюзеляжа занимали топливный кессон-бак и отсек тормозного парашюта.

КБ Н.Д.Кузнецова разработало двухконтурный турбореактивный двигатель, оснащенный форсажной камерой. Данный тип авиационных двигателей продолжил активно применяться на пассажирских реактивных самолетах, хоть и был создан исключительно для Ту-144. Стоит также учитывать, что на современных авиалайнерах установлены двухконтурные двигатели. Так как двигатели не обладали реверсной тягой, была установлена парашютная тормозная система, которая позволяла сокращать дистанцию пробега ВС.

Ту-144 обладал более угловатой геометрией крыла, в то время как, крыло Конкорда отличалось плавностью линий. У Конкорда отсутствовало многощелевое выдвижное крыло, которое позволяло Ту-144 заходить на посадку при меньших углах атаки. Именно поэтому стойки шасси Ту-144 значительно короче, чем у Конкорда.

Рисунок 3. Сравнительные изображения двух сверхзвуковых гигантов

На первый взгляд может показаться, что англо-британские и советские ученые-конструкторы создали поистине идеальные сверхзвуковые самолеты, которые во многом опередили реактивную авиационную технику, снизив тем самым не только путевое время, но и нагрузку на воздушный транспорт в целом. Но, все ли оказалось настолько гениальным и простым для дальнейшего существования сверхзвуковых гигантов? Проанализировав основные недостатки Ту-144 и Concorde, можно однозначно ответить на вопрос, почему настал конец сверхзвуковой эры ГА.

Причины авиакатастроф указывали на серьезные недостатки сверхзвуковых самолетов. Первая катастрофа произошла с Ту-144 во время выполнения показательного полета 3 июня 1973 года на тридцатом международном авиасалоне Ле-Бурже. Ту-144, пролетавший над огромным количеством зрителей, внезапно ушел в пике, при выходе из которого развалился на части прямо в воздухе над городом Гуссенвиль. Ту-144 разрушился вследствие чрезмерных перегрузок, на которые не был рассчитан данный лайнер ГА. На этом неудачные полеты Ту-144 не закончились. Авиакатастрофа, произошедшая во вторник 23 мая 1978 года с советским авиалайнером во время очередного испытательного полета в Воскресенском районе Московской области в окрестностях города Егорьевск, стала основным поводом для прекращения полетов Ту-144 с пассажирами. Официальной причиной авиакатастрофы является разрушение топливопровода, которое привело к пожару на борту ВС. Пилоты смогли успешно завершить испытательный полет, посадив самолет на землю. После крушения Concorde 25 июля 2000 года под Парижем все полеты сверхзвуковых самолетов были запрещены. Но, после тщательных проверок и расследований запрет на данный тип самолетов был снят. Эксплуатация продолжалась еще на протяжении трех лет до тех пор, пока 1 октября 2003 года British Airways и Air France официально не завершили эксплуатацию Concorde.

Таким образом, завершилась сверхзвуковая эра гражданской авиации. Конструкция данных лайнеров была слишком ненадежна для осуществления пассажирских перевозок. Более того, полеты на сверхзвуковых скоростях сопровождались сильным нагревом обшивки фюзеляжа, что требовало устанавливать дополнительные системы охлаждения. Данные кондиционные системы в комплексе с реактивными двигателями создавали невероятный шум как внутри самолетов, так и снаружи. Уровень шума данных самолетов переходил все максимально допустимые звуковые границы. Как итог, авиационная акустика стала второй немаловажной причиной завершения эксплуатации сверхзвуковых гигантов.