Неизвестный Туполев
Шрифт:
Пол Даффи и Андрей Кандалов в книге «А. Н. Туполев человек и самолет» пишут, что задание создать малошумный самолет, перенося двигатели на хвост, дал Андрею Николаевичу Н. С. Хрущев после полета по Франции на «Каравелле».
Очевидно, справедливы слова Л. Л. Кербера: «Обдумывая, как лучше решить поставленную задачу, Андрей Николаевич предложил: сохранив конструкцию фюзеляжа, удлинить его на два метра, перенеся двигатели к хвосту. Это повысит качество крыла, и машина станет легко управляемой. К тому же эти предложения позволят заводу легко перестроить производство на выпуск новой модели». Удлинение фюзеляжа было продиктовано также соображениями центровки при утяжеленном хвосте.
Суммируя, можно сказать, что переход от первого поколения реактивных пассажирских самолетов ко второму определялся, главным образом, техническим прогрессом, возможностью с малыми затратами получить лучшие технические характеристики.
Самолет Ту-154 представляет уже третье поколение, основные принципы проектирования которого существенно отличались от принципов создания предыдущих пассажирских самолетов.
Во время разработки Ту-154 создавалась и формулировалась совершенно новая философия проектирования пассажирских самолетов в Советском Союзе. Главным требованием к этому самолету стало кардинальное повышение экономических показателей с учетом и в условиях регулярной эксплуатации. Летные характеристики становятся уже не основополагающими, а вытекающими из этих требований.
Экономика воздушных перевозок, экономическая эффективность самолета — сейчас это является само собой разумеющимся основным показателем пассажирского самолета. Однако в то время, в 60-е годы, это только начинало осмысливаться.
Сергей Михайлович создает в отделе технических проектов специальную бригаду экономики. Руководить ею приглашается профессиональный экономист, сотрудник ГосНИИГА, Вадим Петрович Гальковский. Разворачиваются серьезные исследования. Отец непосредственно участвует в них. Он налаживает тесное сотрудничество с ГосНИИГА, которое в условиях существования единственной государственной авиакомпании «Аэрофлот» является, по существу, техническим заказчиком самолетов. Начальник ГосНИИГА, а позже заместитель министра гражданской авиации Кулик Михаил Маркелович становится частым гостем в кабинете Сергея Михайловича.
Подход на основе экономики при существовавших в то время очень низких ценах на топливо потребовал максимально возможное увеличение скорости. Ставилась задача обеспечить самолету Ту-154 экономическую крейсерскую скорость 900–950 км/ч, поскольку уже выше при обтекании крыла потоком воздуха начинаются сверхзвуковые явления. Эта скорость больше, чем у всех разрабатываемых самолетов того времени. Да и в настоящее время попытка превысить это значение крейсерской скорости была предпринята на проекте самолета «Super Cruser» фирмы «Боинг» с той же целью повышения экономичности перевозок. Но этот проект остался нереализованным.
Поэтому для самолета Ту-154 было выбрано сравнительно тонкое крыло умеренного удлинения со стреловидностью 35°. Той же цели, то есть наивыгоднейшим условиям крейсерского полета, отвечал и создаваемый профиль крыла. Но такое в какой-то мере узкое решение могло бы отрицательно сказаться на взлетно-посадочных характеристиках самолета. Для получения оптимального решения Сергей Михайлович впервые организует в отделе техпроектов широкие параметрические исследования для определения влияния конструктивных и аэродинамических параметров самолета, таких, как площадь крыла, энерговооруженность, взлетно-посадочные характеристики и т. д., на основные эксплуатационные показатели.
Выявляются основные закономерности и взаимное влияние многочисленных характеристик, впервые осознается и реализуется системный подход к обоснованию облика летательного аппарата.
Как замечал отец, вместе с разработкой самолета Ту-154 формировался научный подход, наука проектирования пассажирского самолета. Эти исследования и их результаты стали содержанием курса лекций для студентов самолетостроительного факультета МАИ.
Учебник «Проектирование пассажирских самолетов», написанный Сергеем Михайловичем в это время, начинается словами: « Первой задачей, которая встает перед конструкторами пассажирского самолета в начале проектирования, является обеспечение наибольшей экономичности этого самолета».
Там же во введении формулируются основные положения этой методологии: «Особенностью проектирования пассажирских самолетов является необходимость обеспечения в первую очередь:
а) высокой экономичности перевозок,
б) максимальной безопасности перевозки пассажиров:
в) определение жизненных условий для пассажиров во время полета и максимального комфорта,
г) возможность совершать рейсы даже в тяжелых метеорологических условиях для получения высокой регулярности полетов по расписанию»
К этому следует добавить еще одно, специфическое в то время для нашей страны условие — возможность эксплуатации самолета с имеющихся взлетно-посадочных полос (ВПП).
Это последнее требование крайне важно. Было горячее желание обеспечить взлет и посадку самолета на аэродромы по всей территории Советского Союза, дать возможность населению выбраться из любого «медвежьего уголка» страны. Ту-154 приходил на смену Ту-104. Но даже и он в начальный период эксплуатации вынужден был использовать на посадке тормозной парашют. Не хватало длин ВПП, бетонные покрытия небольшой толщины не обладали достаточной прочностью, плохое качество бетона приводило к выкрашиванию. Проседание и износ бетонных плит обуславливал появление ступенек на ВПП. А ведь самолет Ту-154 на 20 тонн тяжелее Ту-104. Впервые экономика самолета рассматривалась на реальной сети авиационных трасс и аэродромов.
Необходимы были принципиально новые разработки, чтобы гарантировать эксплуатацию Ту-154 на аэродромах, принимающих турбовинтовые самолеты Ил-18 и Ан-10. Удовлетворить эти требования удалось благодаря высокому уровню механизации крыла: введению впервые на советском пассажирском самолете предкрылков, обслуживающих переднюю кромку крыла, интерцепторов и мощных откатных трехзвеньевых щелевых закрылков.
Размах закрылков на Ту-154 за счет сокращения размаха элерона доведен до 75 % длины крыла. А уменьшение размаха элерона компенсировано использованием интерцепторов, как органов поперечного управления.
Анализировалось влияние хорды закрылка на его характеристики. Было установлено, что при небольших приростах подъемной силы закрылок с малой хордой обладает лучшим аэродинамическим качеством. Малая хорда выгодна при взлетах с пониженной тяговооруженностью, например в условиях жары и высокогорья. Однако при посадке у закрылка с такой хордой есть серьезный недостаток — у него невелик коэффициент подъемной силы Сочетание благоприятного влияния малой хорды во взлетном положении механизации с большими значениями Су максимум на посадке обеспечивается использованием эффекта переменной хорды.