Схема и конструкция самолета Ил-18.

По схеме Ил-18 представлял собой моноплан с низкорасположенным трапециевидным крылом, на котором были установлены четыре двигателя НК-4. Четырехдвигательная схема самолета при отказе одного двигателя обеспечивала его взлет или продолжение полета на крейсерской высоте 8000 м без снижения. При отказе двух двигателей самолет мог продолжить горизонтальный полет, но на меньших высотах.

Аэродинамическая компоновка крыла Ил-18, составленного из профилей С-5 и С-3, разработанных в ЦАГИ под руководством В.В. Струминского, обеспечивала плавное развитие срывных явлений при выходе самолета на критические углы атаки. При этом практически исключались даже при грубых ошибках пилотирования сваливание на крыло и самопроизвольный переход самолета в штопор. Кроме того, при подходе к критическим углам атаки на оперении самолета возникала легкая тряска, которая постепенно усиливалась при дальнейшем увеличении угла атаки. Она предупреждала летчика о выходе на недопустимый режим полета.

Выбранные аэродинамические и геометрические параметры крыла: площадь 140 м², удлинение 10, относительные толщины 16 % в корне и 13 % на конце - обеспечивали Ил-18 одно из самых высоких для первого поколения самолетов с газотурбинными двигателями значение максимального аэродинамического качества и наиболее рациональное соотношение между аэродинамическими и прочностными характеристиками.

Для обеспечения заданных условий базирования крыло Ил-18 оборудовалось взлетно-посадочной механизацией, состоящей из двухщелевых закрылков, которые первоначально могли отклоняться на угол до 40°, который был впоследствии уменьшен до 30°.

Экипаж, пассажиры и их багаж на Ил-18 размещались в гермокабине объемом 237,5 м³, органически входящей в основную силовую конструкцию фюзеляжа. Гермокабина оборудовалась комплексной системой кондиционирования, обеспечивающей в полете необходимое давление, вентиляцию, отопление и охлаждение. Воздух для системы кондиционирования отбирался от компрессоров двигателей НК-4.

Параметры поперечного сечения фюзеляжа выбирались из условия комфортабельного размещения пассажиров, а также размещения багажно-грузовых помещений под полом пассажирской кабины. Принятый диаметр фюзеляжа, равный 3,5 м, обеспечил компактность самолета и возможность быстро получать различные варианты компоновки пассажирских салонов без сложных конструктивных переделок.

Очень большое внимание было уделено долговечности и безопасности конструкции фюзеляжа. Печальный опыт создания английского пассажирского самолета "Комета" фирмы "Де Хэвилленд", имевшего несколько катастроф из-за усталостных разрушений гермокабины в полете, заставил особо тщательно выбирать силовую схему фюзеляжа и проектировать его отдельные элементы. По указанию СВ. Ильюшина, всегда стремившегося применить в конструкции планера самолета простые, поддающиеся точному прочностному расчету силовые схемы, для Ил-18 приняли силовую схему герметичной части фюзеляжа в виде цилиндра с двумя торцевыми сферическими днищами. Причем для улучшения обтекания носовой части фюзеляжа переднее днище частично закрывал обтекатель с хорошими аэродинамическими формами, в котором размещалась радиолокационная станция переднего обзора и убирающаяся носовая опора шасси. Такая силовая схема обеспечивала распределение циклических нагрузок от внутреннего избыточного давления только в виде растягивающих сил, без изгиба, гарантировала высокий ресурс конструкции и наилучшие весовые характеристики. Все наиболее нагруженные участки фюзеляжа, участки с вырезами в обшивке имели дублирующие силовые детали, обеспечивающие так называемую "двухярусную прочность".

Конструкции крыла, фюзеляжа и оперения изготавливались в основном из пластичного, хорошо проверенного в массовой эксплуатации дуралюмина — Д-16. Этот материал прекрасно зарекомендовал себя при работе в условиях знакопеременных нагрузок и в сочетании с принятыми конструкторскими решениями, которые предусматривали применение прессовой клепки — основного способа клепки планера, которым выполнялось свыше 70 % всех работ такого рода. Срок службы конструкции планера Ил-18 первоначально определили 25 000 летных часов. В 1980 г. Ил-18 стал единственным самолетом "Аэрофлота", достигшим налета 35 000 ч на машину в пассажирском варианте, а по состоянию на 1996 г. лидеры парка имели налет 44 700 ч и срок службы 36 лет.

В передней части гермокабины Ил-18 размещалась кабина экипажа, первоначально состоявшего из четырех человек: двух летчиков, штурмана и бортрадиста. Позднее в число постоянных членов экипажа был включен бортинженер.

На опытном самолете Ил-18 основной вариант компоновки предусматривал размещение 75 пассажирских кресел первого класса с шагом их установки, равным 1020 мм. Особенность компоновки двух пассажирских салонов - однотипность расположения и оформления пассажирских мест без характерного для некоторых самолетов того времени искусственного выделения каких-либо мест за счет установки столиков, диванов, перегородок, изменения расположения кресел по отношению к направлению полета, устройства купе, украшения салонов репродукциями картин. В оформлении интерьера пассажирских салонов Ил-18 получил свое дальнейшее развитие принцип "приятной простоты", впервые реализованный на ранних пассажирских самолетах ОКБ: багажные полки, плафоны освещения, цветовая отделка бортов, оконных панелей, потолка, обивки кресел и штор отличали простота и изящество. Круглые окна диаметром 400 мм у каждого ряда кресел давали много света. Против каждого кресла на багажных полках монтировались светильник, вентиляционная насадка для обдува пассажира прохладным воздухом, а также кнопка для вызова бортпроводника. Борта и потолки салонов покрывали отдельные легкосъемные панели, обеспечивающие легкость их обслуживания и ремонта, обтянутые легкомоющимся материалом - павинолом. Приятная бархатистая поверхность павинола с мелким сетчатым рисунком придала пассажирским салонам нарядный вид

Сиденье, спинка и подлокотники удобных комфортабельных кресел, разработанных в ОКБ, впервые заполнили новым (в то время) эластичным и легким пенопластом - поролоном. Это совместно с другими конструктивными решениями снизило их массу на 8...8,5 кг по сравнению с креслами самолета Ил-14. Крепление кресел к каркасу пола позволяло их легко снимать и быстро менять компоновку пассажирских салонов в соответствии с требованиями эксплуатации. Кресла задрапировали чехлами из синтетической ткани, которые легко снимались для чистки и дезинфекции. Сзади на откидывающейся спинке кресла был сделан карман, в котором разместили легкий съемный столик и развлекательно-информационную литературу.

Все бытовые помещения: буфет-кухня, туалетные комнаты, гардеробы и багажник - имели такую же тщательную отделку, как и пассажирские салоны.

Принципы, положенные в основу оформления интерьера пассажирских салонов и кресел, впервые в полном объеме реализованные на турбовинтовом самолете Ил-18, были затем использованы и на других отечественных пассажирских самолетах, а в настоящее время являются общепринятым стандартом.

На самолете Ил-18 устанавливали двигатели НК-4 конструкции Н.Д. Кузнецова с четырехлопастными воздушными винтами АВ-68 диаметром 4,5 м, созданными под руководством К.И. Жданова. На всех режимах работы двигатель НК-4 имел постоянные числа оборотов вращения турбины и воздушного винта. Мощность силовой установки регулировалась расходом топлива и поворотом лопастей винта. Режимам работы двигателя соответствовали определенные расходы топлива и углы установки лопастей воздушных винтов. При некоторых неисправностях в системе винт—регулятор—двигатель лопасти винта могли выйти на меньшие углы, чем положено для данного режима, и силовая установка могла создать нежелательную для полета отрицательную тягу. Эту особенность турбовинтовых двигателей учли конструкторы самолета Ил-18 - в случае остановки двигателя в полете на режимах работы выше 0,9 максимальной мощности винт автоматически переводился во флюгерное положение. Он имел также ручное электрическое и механическое управление. С помощью переключателей, установленных на центральном пульте, летчики могли ввести винт во флюгерное положение или перевести его на отрицательную тягу при пробеге самолета после посадки для его торможения.

Гондолы двигателей установили на верхней поверхности крыла. Такое расположение, менее выгодное с аэродинамической точки зрения, существенно уменьшало опасность пожара, поскольку исключало возможность соприкосновения топлива с горячими частями двигателя при случайной течи баков, размещенных в крыле. Все горячие части силовой установки изолировали от конструкции самолета противопожарными перегородками, а выхлопные трубы отделялись от крыла воздушными каналами. Кроме того, гондолы двигателей и кожухи выхлопных труб в полете интенсивно продували холодным воздухом.

Защиту двигателей от пожара обеспечивала противопожарная система, срабатывавшая в две очереди. Половина огнетушителей с высокоэффективным огнегасящим составом разряжалась в гондолы двигателей автоматически от сигналов импульсных термодатчиков, другая половина огнетушителей использовалась по усмотрению экипажа. При вынужденной посадке с убранным шасси противопожарная система внутренних гондол срабатывала автоматически: при соприкосновении гондол с землей на гондолах внутренних двигателей снизу срабатывали рычаги включения огнетушителей.

Топливную систему самолета из 22 баков симметрично расположили в правой и левой половинах крыла. Она была проста, максимально надежна и полностью автоматизирована. В системе осуществлялось дублирование подкачивающих насосов и дренажа. Система кольцевания позволяла подавать топливо из любой группы баков к любому двигателю. В центроплане, там, где расположены двигатели и элементы конструкции имеют повышенный уровень вибрации, установили мягкие резиновые баки, а в консольных частях крыла оборудовали кессонные баки-отсеки для топлива, вошедшие в конструкцию крыла. Общая емкость топливной системы 23 700 л. При полетах на дальность до 3000 км предусматривалось заполнение только части баков, составлявших так называемую основную систему. При дальности полета до 5000 км заполняли все баки, но в первую очередь использовали топливо из баков, расположенных ближе к фюзеляжу - из основной системы.

Шасси самолета выполнили трехопорным с управляемой передней опорой, колеса которой размером 700x250 мм при рулении могли поворачиваться в стороны на 45° с помощью штурвальчика, установленного на колонке левого штурвала в кабине пилотов. Главные опоры, убиравшиеся во внутренние гондолы, имели тележки с четырьмя тормозными колесами размером 930x305 мм. Параметры колес шасси позволяли эксплуатировать самолет не только на бетонированных, но и на подготовленных соответствующим образом грунтовых взлетно-посадочных полосах, что значительно расширяло географию применения самолета. Тщательно рассчитанные параметры азотно-масляных амортизаторов и пневматиков колес обеспечивали мягкую амортизацию. Имевшиеся на тележках демпферы гасили колебания, вызванные неровностями аэродрома. Разнос главных опор шасси на 9,0 м по поперечной оси сделал самолет во время посадки малочувствительным к боковому ветру.

Все опоры шасси убирались вперед, в направлении полета самолета. Это гарантировало выпуск шасси при любых условиях, даже при неисправной гидравлической системе. Створки отсеков открывались только на время выпуска или уборки опор. Это уменьшало лобовое сопротивление самолета на взлете и предохраняло отсеки от загрязнения при движении самолета по аэродрому, особенно грунтовому или покрытому мокрой снежной слякотью. Для повышения безопасности и разгрузки летчика операции по выпуску и уборке шасси автоматизировали.

Управление самолетом выполнили в виде жестких тяг без гидроусилителей, что сделало его максимально надежным. Приемлемые для летчиков величины нагрузок на штурвалы и педали обеспечили тщательным подбором величин осевой компенсации рулей и элеронов и установкой сервокомпенсатора и загрузочных пружин на руле направления. В систему управления самолетом включили рулевые машинки электрического автопилота.

Безопасность полета пассажирского самолета во многом зависит от работы противообледенительной системы. Для защиты носков крыла, оперения, воздушного винта и его кока, от обледенения на самолете Ил-18 применили электротермические противообледенители - токонагревательные элементы, расположенные на лобовых частях защищаемых поверхностей. К каждому квадратному метру электротермических противообледенителей подводилось от 6 до 14 кВт электроэнергии. В случае перегрева поверхностей система автоматически отключалась. Заборники двигателей и их направляющий аппарат имели воздушно-тепловую защиту нагретым воздухом, отбираемым от компрессоров двигателей. Специальные сигнализаторы извещали экипаж о входе самолета в зону обледенения и выходе из нее и позволял экипажу непрерывно контролировать работу противообледенителей.

Большое число электрических приборов и устройств, а также других потребителей энергии потребовало создания на борту самолета мощной "электростанции", вырабатывающей постоянный и переменный электрический ток общей мощностью до 130 кВт. Источниками электроэнергии постоянного тока стали восемь генераторов мощностью по 12 кВт с приводом от двигателей НК-4 и аккумуляторные батареи. При запуске двигателей на первых самолетах Ил-18 генераторы работали как электрические стартеры, а при работающем двигателе переводились на режим питания постоянным током бортсети самолета. Питание ряда агрегатов переменным током шло от четырех генераторов мощностью по 8 кВт и преобразователей. Мощные аккумуляторные батареи использовали как резервный источник электропитания.

Одной из особенностей проектирования бортовых систем и оборудования Ил-18 являлось стремление их разработчиков обеспечить максимально возможную регулярность полетов не только за счет простоты и высокой надежности бортовых систем, но и за счет применения наиболее современного в то время бортового оборудования, позволяющего эксплуатировать самолет в тяжелых метеорологических условиях. С.В. Ильюшин постоянно указывал: или будет обеспечена высокая регулярность полетов Ил-18 при приемлемых ценах на билет, и тогда перевозки на авиалиниях станут массовыми, или полеты будут нерегулярными, и тогда на их массовость рассчитывать не приходится.

Пилотажно-навигационное и радиосвязное оборудование Ил-18, в состав которого входили новые для пассажирского самолета того времени навигационные радиоприборы, в том числе метеорадиолокатор, приемники курсоглиссадной системы, радиовысотомеры и многие другие, обеспечили надежное выполнение рейсовых полетов на всех этапах — от взлета до посадки — в сложных метеорологических условиях, ночью и при плохой видимости.

Работу по обеспечению высокой регулярности полетов продолжали в процессе всего периода эксплуатации Ил-18. Были отработаны и внедрены дублированная система директорных приборов, доплеровская автономная радиолокационная система, радиолокационная система ближней навигации, радиолокационная аппаратура посадки и навигации. Самолеты Ил-18 первыми в СССР среди гражданских самолетов были оборудованы серийной автоматической системой захода на посадку до высоты принятия решения 60 м.