Самолет Ту-144.

Официальным основанием для начала работ по СПС первого поколения (СПС-1) Ту-144 стало правительственное постановление от 16 июля 1963 г. ОКБ А.Н.Туполева поручалось спроектировать и построить пассажирский самолет с крейсерской скоростью полета 2300-2700 км/ч и практической дальностью на сверхзвуке с 80-100 пассажирами - 4000-4500 км; в перегрузочном варианте с дополнительными топливными баками и с 30-50 пассажирами дальность - 6000-6500 км. Предусматривалась эксплуатация с аэродромов первого класса при нормальной взлетной массе 120-130 т. Предполагалось в 1966-1967 гг. построить пять экземпляров (два из них для прочностных испытаний).

Проектирование Ту-144 Андрей Николаевич поручил отделению «К», занимавшемуся до этого беспилотной техникой и имевшему достаточный опыт в области освоения длительного полета со скоростями, превышающими 2М (ударный беспилотный самолет Ту-121, беспилотные разведчики Ту-123 и Ту-139). Главным конструктором и руководителем работ по Ту-144 Андрей Николаевич назначил своего сына, А.А.Туполева. В дальнейшем, после смерти А.Н.Туполева и назначения А.А.Туполева руководителем предприятия, работами по Ту-144 руководили Ю.Н.Попов и Б.А.Ганцевский. В настоящее время тему СПС возглавляет главный конструктор А.Л.Пухов. В 60-е годы он, будучи молодым инженером, внес большой вклад в создание Ту-144. Эскизное проектирование возглавил В.И.Близнюк. Вопросы выбора аэродинамической схемы самолета поручили Г.А.Леремухину. Эти работы велись в тесном контакте с аэродинамиками НАГЦ. Оптимизацией элементов силовой установки будущего СПС совместно с ЦИАМ и ОКБ Н.Д.Кузнецова занялся коллектив В.М.Вуля. По мере нарастания объема работ к теме постепенно подключались и остальные подразделения ОКБ. Вскоре Ту-144 стал одной из основных и приоритетных тем в деятельности ОКБ и всего МАПа на ближайшее десятилетие.

Постройка первого опытного самолета Ту-144 («044») началась в 1965 г., одновременно строился второй экземпляр для статиспытаний. «044» первоначально рассчитывался на 98 пассажиров, позднее их число увеличили до 120, расчетная взлетная масса возросла с 130 т до 150 т. Опытная машина строилась в Москве в цехах ММЗ «Опыт», часть агрегатов изготовлялась на его филиалах. В 1967 г. закончили сборку основных элементов самолета и в конце года опытный «044» перевезли в Жуковский, где в течение всего 1968 г. велись доработки и доукомплектование машины.

Одновременно на аэродроме ЛИИ начались полеты «самолета-аналога» МиГ-21И (А-144, «21-11»), созданного на базе истребителя МиГ-21С. «Аналог« создавался в ОКБ А.И.Микояна и имел крыло, геометрически и аэродинамически подобное крылу опытного «044». Всего были построены два экземпляра «21-11», на них летали многие летчики-испытатели, в их числе и те, которым предстояло испытывать Ту-144, в частности, Э.В.Елян. «Аналог» успешно облетали до скорости 2500 км/ч, материалы этих полетов послужили основой для окончательной корректировки аэродинамики крыла Ту-144 и позволили испытателям подготовиться к особенностям поведения в полете самолета с таким крылом.

В конце 1968 г. «044» (бортовой № 68001) был готов к первому полету с экипажем в составе: командир - летчик-испытатель Э.В.Елян (получивший за испытания Ту-144 звание Героя Советского Союза); второй пилот - Герой Советского Союза М.В.Козлов; ведущий инженер-испытатель - В.Н.Бендеров и бортинженер - Ю.Т.Селиверстов. Учитывая новизну и необычность самолета, в ОКБ пошли на неординарное решение: впервые на опытную пассажирскую машину установили катапультируемые кресла экипажа. В течение месяца проводились гонки двигателей, пробежки, последние наземные проверки систем. С начала третьей декады декабря 1968 г. «044» находился в предстартовом ожидании, машина и экипаж были полностью готовы к первому вылету, но в течение десяти дней над аэродромом ЛИИ не было погоды, и опытный Ту-144 оставался на земле. Наконец, в последний день уходящего 1968 г., через 25 секунд после старта «044» впервые оторвался от взлетной полосы и быстро набрал высоту. Первый полет продолжался 37 минут, в воздухе его сопровождал самолет-аналог «21-11». По отзывам экипажа, машина показала себя послушной и «летучей». На первом вылете присутствовали А.Н.Туполев, А.А.Туполев, многие руководители подразделений ОКБ.

Первый полет Ту-144 стал событием мирового значения: впервые в воздух поднялся сверхзвуковой пассажирский авиалайнер, и это был самолет, построенный в СССР (первый «Конкорд» взлетел только 2 марта 1969 г.). На практике было доказано, что тяжелые самолеты бесхвостой схемы имеют «права гражданства» в СССР (до этого все ограничивалось лишь проектами тяжелых «бесхвосток»).

5 июня 1969 г. опытный самолет на высоте 11000 м первый раз превысил скорость звука, к маю 1970 г. машина летала на скоростях М=1,25-1,6 на высотах до 15000 м. 12 ноября 1970 г. в часовом полете «044» полчаса летал на скорости более 2000 км/ч, на высоте 16960 м достигли максимальной скорости 2430 км/ч. В ходе испытаний опытная машина неоднократно летала за границу. В мае-июне 1971 г. «044» принял участие в авиасалоне в Ле Бурже, где впервые «встретился» с англо-французским «Конкордом».

На «044» стояли опытные двигатели НК-144 с удельным расходом топлива на крейсерском сверхзвуковом режиме 2,23 кг/кгс в час вместо расчетных 1,35-1,45 кг/кгс в час. Неудивительно, что с такими удельными расходами на испытаниях Ту-144 сумел выйти на сверхзвуковую дальность только 2920 км, т.е. значительно меньше требуемой.

Двигатель НК-144, стоявший на первом Ту-144, проектировался с учетом того, что он должен иметь на крейсерском режиме на форсаже тягу около 4000 кгс, при этом удельный расход топлива должен был составлять 1,35-1,45 кг/кгс в час. Реально первый НК-144 имел удельный расход 1,56 кг/кгс в час для 3920 кгс тяги на крейсерском режиме на форсаже. Но поскольку полетная масса опытного Ту-144 значительно превосходила первоначальные проектные данные, то, соответственно, для крейсерского сверхзвукового режима потребовалась большая тяга (около 5000 кгс), при которой удельный расход топлива НК-144 значительно превышал оптимальный. Естественно, о требуемой дальности и мечтать не приходилось.

В дальнейшем ОКБ Н.Д.Кузнецова доработало НК-144, оптимизируя его удельные параметры по расходу топлива при тяге 5000 кгс на уровне 1,8 кг/кгс в час (НК-144А). К 1975 г. у модернизированного НК-144В удалось достичь удельного расхода 1,4 кг/кгс в час, что укладывалось в требуемые параметры. Но было уже поздно: Ту-144 переводили на другой двигатель - РД-36-51.

Кроме того, в ходе испытаний столкнулись с некоторыми конструктивными недоработками: в полетах наблюдались повышенная вибрация и нагрев хвостовой части фюзеляжа от пакета двигателей, не выручали даже титановые конструкции. Выполнив испытательную программу (около 150 полетов), «044» так и остался в одном опытном экземпляре. Но от него большего и не требовалось - свою задачу доказать техническую возможность создания в СССР сверхзвукового пассажирского самолета он выполнил. Дальше необходимо было улучшать конструкцию самолета и двигателей.

Работы шли в двух направлениях: создание нового экономичного бесфорсажного ТРД РД-36-51 и значительное улучшение аэродинамики и конструкции планера. Результатом должно было стать достижение заданной сверхзвуковой дальности. Правительственное решение по варианту Ту-144 с РД-36-51 появилось в 1969 г. Одновременно по предложению МАП и МГА приняли решение о строительстве шести Ту-144 с НК- 144А с уменьшенными удельными расходами топлива, не дожидаясь создания РД-36-51 и установки их на самолет. Конструкцию серийных Ту-144 с НК-144А предполагалось модернизировать, значительно изменить аэродинамику, чтобы получить на крейсерском сверхзвуковом режиме Кмакс более 8. Это должно было обеспечить решение задачи первого этапа по дальности (4000-4500 км). В дальнейшем предполагался переход в серии на РД-36-51 (такой переход с минимальными доработками в конструкции закладывался при проектировании серийных Ту-144 с НК-144А), и достижение дальности 6500 км.

Строительство модернизированного предсерийного Ту-144 («004») началось на ММЗ «Опыт» в 1968 г. По расчетам, с двигателями НК-144 (Ср=2,01) предполагаемая сверхзвуковая дальность должна была достигать 3275 км, а с НК-144А (Ср=1,91) - превысить 3500 км. С целью улучшения аэродинамических характеристик на крейсерском режиме с М=2,2 изменили форму крыла в плане: стреловидность наплывной части по передней кромке уменьшили до 76°, а остальной - увеличили до 57), форма крыла стала ближе к «готической». Кроме того, увеличили площадь крыла и ввели более интенсивную коническую крутку концевых частей крыла. Однако самым важным нововведением в аэродинамике крыла стало изменение срединной поверхности крыла, обеспечившее самобалансировку на крейсерском режиме с минимальными потерями качества. Была увеличена длина фюзеляжа, что позволило разместить 150 пассажиров, и улучшена форма носовой части. В отличие от «044» каждую пару двигателей в сдвоенных мотогондолах с воздухозаборниками раздвинули, освободив нижнюю часть фюзеляжа и разгрузив ее от повышенных температурных и вибрационных нагрузок. При этом изменили нижнюю поверхность крыла в месте расчетной области поджатая потока и увеличили щель между крылом и верхней поверхностью воздухозаборника - все это позволило на режиме Кмакс. интенсивнее использовать эффект поджатая потока на входе в воздухозаборники.

Новая компоновка мотогондол потребовала изменений в шасси: основные стойки разместили под мотогондолами, с уборкой их внутрь между воздушными каналами двигателей. Перешли к восьмиколесной тележке, изменили также схему уборки носовой стойки шасси. Важным отличием «004» от «044» стало появление многосекционного убирающегося в полете переднего «крылышка» - дестабилизатора, выдвигавшегося из фюзеляжа на взлете и посадке и обеспечивавшего требуемую балансировку самолета при отклоненных элевонах-закрылках. Доработка конструкции, возрастание коммерческой нагрузки и запаса топлива привели к увеличению взлетной массы, уверенно превысившей 190 т (для «044» - 150 т).

Строительство предсерийного Ту-144 № 01-1 (бортовой № 77101) завершили в начале 1971 г., 1 июня 1971 г. самолет выполнил первый полет. По программе заводских испытаний машина совершила 231 полет общей продолжительностью 338 часов, из них 55 часов самолет летал на сверхзвуке. На этой машине отрабатывались вопросы функционирования силовой установки на различных режимах. 20 сентября 1972 г. машина совершила перелет Москва-Ташкент за 1 час 50 минут, скорость в полете достигала 2500 км/ч. Предсерийная машина стала основой для развертывания серии на Воронежском авиационном заводе (ВАЗ).

Первый полет серийного Ту-144 № 01-2 (бортовой № 77102) с двигателями НК-144А состоялся 20 марта 1972 г. По результатам испытаний предсерийной машины в серии откорректировали аэродинамику крыла и еще раз несколько увеличили его площадь. Взлетная масса достигла 195 т. Удельный расход топлива НК-144А к моменту эксплуатационных испытаний серийных машин намеревались довести до 1,65-1,67 кг/кгс в час за счет оптимизации сопла двигателя, а в дальнейшем - до 1,57 кг/кгс в час, при этом дальность полета должна была, соответственно, увеличиться до 3855-4250 км и 4550 км. К 1977 г. в ходе испытаний и доводок Ту-144 и НК-144А смогли достичь Ср=1,81 кг/кгс в час на крейсерском сверхзвуковом режиме, Ср=1,65 кг/кгс в час на взлетном форсажном режиме и Ср=0,92 кг/кгс в час на крейсерском дозвуковом режиме.

3 июня 1973 г. первая серийная машина во время демонстрационного полета в Ле Бурже потерпела катастрофу. Погибли летчики М.В.Козлов и В.М.Молчанов, заместитель главного конструктора В.Н.Бендеров, бортинженер А.И.Дралин, штурман Г.Н.Баженов и инженер Б.А.Первухин. Для расследования причин катастрофы создали международную комиссию из специалистов СССР и Франции. Французская сторона отмечала, что отказа в технической части самолета не было, а возможными причинами катастрофы явилось наличие в кабине непристегнутых членов экипажа, внезапное появление самолета «Мираж» в поле зрения экипажа Ту-144, кинокамера в руках одного из членов экипажа, которая при падении могла заклинить штурвал управления. Пожалуй, наиболее емко и точно о катастрофе Ту-144 в Ле Бурже в 90-е годы высказался Э.В.Елян: «Эта катастрофа - горький пример того, как стечение мелких, на первый взгляд, незначительных небрежностей, в данном случае и со стороны французских служб управления полетами, привело к трагическим последствиям».

Производство Ту-144 с НК- 144А продолжалось в Воронеже до 1977 г. На построенных машинах провели большой объем летных испытаний и начали полеты с пассажирами. На Ту-144 № 02-1 (бортовой № 77103, первый полет 13 декабря 1973 г.) отрабатывался пилотажно-навигационный комплекс НПК-144, система электроснабжения, проводились испытания на режимах прерванного взлета, совершались технические рейсы по городам СССР. На Ту-144 № 02-2 (бортовой № 77144, первый полет 14 июня 1974 г.) проводились исследования по аэродинамике, прочности, поведению на больших углах атаки, проверялась работа самолетных систем и оборудования в нештатных полетных ситуациях; в 1975 г. машина летала на авиасалон в Ле Бурже. Ту-144 № 03-1 (бортовой № 77105) построили в 1973 г. и сразу переделали в Ту-144Д с двигателями РД-36-51 А. Ту-144 № 04-1 (бортовой № 77106, первый полет 4 марта 1975 г.) использовался для оценки эффективности работы системы кондиционирования воздуха (СКВ) и доработки топливной системы. 26 декабря 1975 г. на этой машине выполнили первый эксплуатационный рейс Москва-Алма-Ата. К этому моменту, помимо летчиков МАП, на Ту-144 уже начали летать пилоты МГА. Самолет перевозил по маршруту грузы и почту. Полеты проходили на высотах до 18000 м и со скоростью 2200 км/ч. В настоящее время Ту-144 № 04-1 можно видеть в экспозиции музея ВВС в Монино. На Ту-144 № 04-2 (бортовой № 77108, первый полет 12 декабря 1975 г.) проводились доводки системы навигационного оборудования, АБСУ-144, системы автоматизированного захода на посадку, автомата тяги. Ту-144 № 05-1 (бортовой № 77107, первый полет 20 августа 1975 г.) после заводских испытаний и испытательных полетов по различным программам в 1977 г. предъявили на совместные госиспытания.

По результатам испытаний стало ясно, что летно-технические характеристики самолета, за исключением практической дальности с заданным числом пассажиров (взлетной массе), соответствуют требованиям (при испытаниях получили практическую дальность 3080 км на сверхзвуке при взлетной массе 195 т и коммерческой нагрузке 15 т, при 7т- 3600 км). МАП и МГА приняли решение о начале пассажирских перевозок

В первый пассажирский рейс Москва-Алма-Ата Ту-144 отправился 1 ноября 1977 г. Полеты на расстояние 3260 км на высоте 16000-17000 м со скоростью 2000 км/ч проводились один раз в неделю, количество пассажиров на борту не превышало 80 человек. Летали Ту-144 № 05-2 (бортовой № 77109) и Ту-144 № 06-1 (бортовой № 77110). До прекращения регулярной эксплуатации с пассажирами в мае 1978 г. экипажи «Аэрофлота» на Ту-144 выполнили 55 рейсов, перевезли 3284 пассажира. Ту-144 с НК-144А стал первым в стране пассажирским самолетом, получившим национальный сертификат летной годности на безопасность перевозки пассажиров, остальные самолеты «Аэрофлота» в то время подобного сертификата еще не имели (исключением был Ту-134, сертифицированный в Польше по английским нормам летной годности).

Работы по двигателю РД-36-51 для Ту-144 начались еще в 1964 г. 4 июня 1969 г. Военно-промышленная комиссия (ВПК) при Совете Министров СССР приняла решение о создании Ту-144Д («004Д») с указанными двигателями. Дальность полета при взлетной массе 150 т со 150 пассажирами должна была достигать 4500 км, а с 120 пассажирами при взлетной массе 180 т - 6500 км. К середине 70-х годов РД-36-51 становится реальностью, ОКБ-36 сумело подготовить для испытаний на Ту-144 первые двигатели РД-36-51А взлетной тягой 20000 кгс, крейсерской тягой 5100 кгс и удельным расходом топлива на крейсерском сверхзвуковом режиме 1,26 кг/кгс в час. На втором этапе предполагалось довести взлетную тягу до 21000 кгс и крейсерский расход топлива до 1,23 кг/кгс в час (на перспективу речь шла о 23000-24000 кгс на взлетном режиме и 5400 кгс на крейсерском.)

Первым Ту-144, летавшим с РД-36-51 А, стал самолет № 03-1 (первый полет 30 ноября 1974 г.). Отработка новой силовой установки шла на нем до середины 1976 г., а 5 июня самолет с загрузкой 5 т совершил полет протяженностью 6200 км, подтвердивший перспективность работ по Ту-144Д. Во второй половине 70-х годов ВАЗ перешел к серийному выпуску. Первым серийным стал самолет № 06-2 (бортовой № 77111, первый полет 27 апреля 1978 г.). Он вышел на совместные испытания, но 23 мая 1978 г. потерпел катастрофу под Егорьевском. Причиной стало разрушение топливопровода в двигательном отсеке. Летчикам В.Попову (МГА) и Э.В.Еляну удалось выполнить вынужденную посадку с убранным шасси, при этом Елян получил травмы, а двое инженеров-испытателей погибли.

Катастрофа стала непосредственной причиной приостановки, а затем и полного прекращения эксплуатации Ту-144 с пассажирами. К этому моменту выпустили и довели до летного состояния еще четыре Ту-144Д (№№ 07-1, 08-1, 08-2 и 09-1, бортовые №№ 77112, 77113, 77114 и 77115). Первые две машины проходили совместные госиспытания, закончившиеся в начале 80-х годов. Взлетная масса Ту-144Д превышала 200 т, в ходе совместных госиспытаний удалось получить сверхзвуковую дальность полета с коммерческой нагрузкой в 15 т - 5330 км, с 11-13 т - 5500-5700 км и с 7 т - 6200 км (с аэронавигационном остатком топлива 10 т).

Ту-144Д был рекомендован для эксплуатации. Также как и Ту-144 с НК-144А, самолет получил сертификат летной годности, но полетов с пассажирами не было, программу постепенно свернули. Последняя построенная машина Ту-144Д № 09-2 так и осталась невостребованной и еще долго стояла на заводском аэродроме. Помимо перечисленных построенных и летавших Ту-144 построили несколько планеров для прочностных испытаний.

В 80-е годы часть из построенных Ту-144 продолжали использовать в качестве летающих лабораторий по различным испытательным программам создания новых сверхзвуковых тяжелых самолетов, в том числе и по дальнейшему развитию СПС. В июле 1983 г. на одном из Ту-144Д летчики С.Т.Агапов и Б.И.Веремей установили 13 мировых рекордов скорости и высоты полета с грузом (для ФАИ машину обозначили как самолет «101»).

В 70-е годы существовали проекты дальнейшей модернизации Ту-144. Опыт разработки, испытаний и первоначальной эксплуатации самолета с ТРДДФ НК- 144А продемонстрировал, что удалось решить только задачу минимум - обслуживать авиалинии протяженностью до 4000 км. Начало работ по Ту-144Д с РД-36-51А показало, что самолет способен достигнуть требуемой дальности и имеет дальнейший резерв для модернизации. Прежде всего, решили отказаться от унификации конструкции под два типа двигателей, путем ревизии массы конструкции планера, бортовых систем и оборудования предполагали повысить топливную отдачу. Новый проект получил обозначение Ту-144ДА. Оценки показали, что существует возможность при взлетной массе 235 т увеличить запас топлива до 125 т (вместо 90^-95 т у Ту-144Д), при этом площадь крыла увеличивалась до 544 м2 (вместо 507 м2 у Ту-144Д). На самолет устанавливали двигатели РД-36-51 с реверсом тяги (развитие РД-36-51А) с удельным расходом на крейсерском режиме 1,23 кг/кгс в час и максимальной взлетной тягой 21000 кгс. Количество пассажиров увеличивалось до 130-160, расчетная дальность с нормальной коммерческой нагрузкой - до 7000-7500 км. Работы по Ту-144ДА не получили дальнейшего развития из-за свертывания всей программы Ту-144, однако наработки по проекту использовали в исследованиях по СПС-2 (Ту-244).

Помимо пассажирских Ту-144, по предложению ВВС прорабатывалось несколько военных вариантов самолета. В конце 70-х годов предлагалось создать на базе Ту-144Д постановщик-разведчик Ту-144ПР и дальний перехватчик ДП-2. В начале 80-х годов совместно с авиацией ВМФ рассматривались предложения по переделке Ту-144Д в постановщик помех Ту-144П и авиационно-ракетные комплексы Ту-144К и Ту-144КП. Все эти работы не вышли из первоначальной стадии тех-предложений и изучения вопроса заказчиком. Создание Ту-144 стало крупнейшей и сложнейшей программой в истории советского самолетостроения. Удалось построить летательный аппарат высочайшего мирового уровня, по своим основным летно-техническим характеристикам, практически, не уступавший западному аналогу. Работы по Ту-144 во многом обеспечили успех других сверхзвуковых тяжелых самолетов ОКБ: модернизированные двигатели НК-144 устанавливались на Ту-22М, многие аэродинамические и компоновочные решения, а также подходы к проектированию агрегатов и систем использовались для Ту-22М и Ту-160.

Назад