Автор: Таймасов Инсаф Рафикович
Возраст: 18 лет
Место учёбы: отделение СПО филиала УУНиТ в г. Кумертау «Авиационный технический колледж»
Город, регион: г. Кумертау, Респ. Башкортостан
Руководитель: Ишбердина Фаягуль Ирандековна, отделение СПО филиала УУНиТ в г. Кумертау «Авиационный технический колледж»

Почему летательные аппараты, опередившие своё время, не получили широкого распространения?

План:

Введение
1 Сверхзвуковой пассажирский самолёт ТУ-144
1.1 История
1.2 Критерии опережения времени
1.3 Сравнение
1.4 Влияние на современность
2 Ударный вертолёт Ка-50
2.1 История
2.2 Критерии опережения времени
2.3 Тактико-технические характеристики
2.4 Сравнение
2.5 Влияние на современность
3 Многоразовая транспортная космическая система “Энергия-Буран”
3.1 История
3.2 Критерии опережения времени
3.3 Сравнение
3.4 Влияние на современность
Заключение
Список использованных источников

Введение

Летательные аппараты играют ключевую роль в истории авиации и космонавтики, и некоторые из них опередили своё время, демонстрируя удивительное видение своих создателей и предвосхищая достижения, которые стали возможны лишь много лет спустя. Исследование летательных аппаратов, опередивших свое время, позволяет не только глубже понять эволюцию авиационной техники, но и осветить влияние научных идей и технологий на развитие нашего общества. В данной историко-исследовательской работе мы рассмотрим такие летательные аппараты.

Цели работы:  

• Исследование исторического контекста.
• Определение критериев "опережения времени".
• Анализ конкретных примеров.
• Оценка влияния на современность.

Гипотеза:

Некоторые летательные аппараты, обладали уникальными техническими характеристиками и конструктивными решениями, которые предвосхитили развитие авиационной техники на несколько десятилетий. Но они не получили широкого распространения из-за экономической нерентабельности использования. Это подтверждает, что идеи, заложенные в их проектирование, могут существенно изменить направления и темпы развития авиации и аэронавтики, но часто их использование бывает нерентабельно как в экономическом, так и в социальном аспекте.

Актуальность темы: исследование летательных аппаратов, опередивших своё время позволяет:

• выявить, как концепции, разработанные в прошлом, влияют на современные технологии.
• понять исторический контекст развития авиации. 
• понять, каким образом научные и технологические прорывы могут влиять на развитие индустрии.
• Рассмотреть социальные, военные и экономические аспекты создания таких летательных аппаратов.

Также мною был проведён небольшой опрос на знание летательных аппаратов, рассматриваемых в работе, среди студентов второго курса отделения СПО КФ УУНиТ. В опросе приняло участие 25 человек. 52% опрошенных ответили, что им известны данные летательные аппарат, 31% знали их название и всего 21% почему они опережали своё время. Именно поэтому я посчитал нужным осветить данную тему.

Рисунок 1 – Результаты опроса среди студентов

1 Сверхзвуковой пассажирский самолёт ТУ-144

1.1 История

Процесс создания начинается 16 июля 1963 года с выходом постановления ЦК КПСС и Совета министров СССР «О создании ОКБ А. Н. Туполева СПС Ту-144 с четырьмя реактивными двигателями и о постройке партии таких самолётов». Ведущим конструктором по самолёту назначен — Алексей Андреевич Туполев, сын Андрея Николаевича (с 1973 года Борис Ганцевский, с 1979 года — Валентин Близнюк). Общее руководство осуществлял Андрей Николаевич Туполев. Разработка двигателя поручалась ОКБ Николая Кузнецова. 

Рисунок 2 – Конструкторы «Ту-144»

Строительство первого опытного самолёта Ту-144 началось в 1965 году. Специально для Ту-144 в ОКБ Н.Д. Кузнецова был разработан двухконтурный турбовентиляторный двигатель НК-144 с форсажными камерами. Для испытания крыла Ту-144 на основе лёгкого истребителя с 1964 разрабатывался и построен опытный самолёт МиГ-21И, полетевший в 1968 году. 

Рисунок 3 – Опытный самолёт «МиГ-21И»

К концу 1968 года Ту-144 был готов к первому полету. Экипаж возглавил заслуженный летчик-испытатель ОКБ Туполева — Эдуард Елян. Полёт состоялся 31 декабря 1968 года.

Первый рабочий рейс был осуществлён 26 декабря 1975 года по маршруту Москва — Алма-Ата, самолёт перевёз почтовые отправления. Первый пассажирский — 1 ноября 1977 г., по тому же маршруту. Билет на этот рейс стоил 83 рубля 70 копеек, тогда как обычный тариф между Алма-Атой и Москвой был равен 62 рублям. Полёты выполняли один раз в неделю, количество пассажиров на борту не превышало 80 человек.

Продолжалась доводка самолета, он летал в Прагу, Берлин, Варшаву, Софию, демонстрировался на салонах в Ле Бурже. Именно на известном французском авиасалоне произошла первая катастрофа. 3 июня 1973 года первый серийный Ту-144 разрушился в воздухе и упал на жилой район. Погиб весь экипаж и восемь жителей поселка. В результате расследования технических неисправностей самолета обнаружено не было, точная причина падения Ту-144 так и не была установлена. Однако, кроме демонстраций на салоне в Ле-Бурже, Ту-144 не покидали пределы СССР и на международные воздушные трассы так и не вышли.

Коммерческая карьера Ту-144 была недолгой. До момента прекращения регулярной эксплуатации с пассажирами 23 мая 1978 года экипажи Аэрофлота на Ту-144 выполнили 55 рейсов, перевезя 3284 пассажира. 1 июня 1978 года, рейсы были окончательно прекращены. Непосредственным поводом для прекращения пассажирских полётов послужила катастрофа опытного экземпляра Ту-144Д, произошедшая неделей ранее под Егорьевском. Более основательной причиной отказа от пассажирской эксплуатации называется нерентабельность.

Позже Ту-144, переоборудованный в Ту-144ЛЛ (летающая лаборатория). использовался в совместной программе американской компании «Рокуэлл» и ОКБ Туполева.  В ходе экспериментов, завершившихся в марте 1998 года, осуществили 19 полетов общей длительностью 38 часов 52 минуты. По окончании научной программы США хотели выкупить этот самолёт, но договор не был подписан, в том числе потому, что на летающий образец Ту-144 были установлены такие же двигатели, которые использовались на военном Ту-160, являвшемся на тот момент сугубо секретным.

Рисунок 4 – «Ту-144» Летающая лаборатория

1.2 Критерии опережения времени

• Первый в мире поднявшийся в воздух сверхзвуковой пассажирский самолёт.
• Убираемое в полёте переднее горизонтальное оперение, на жаргоне именуемое «усы» или «ушки». Которое было впервые применено на пассажирском судне, что помогло немного снизить посадочную скорость самолёта. Благодаря которому «Ту-144» мог использовать большинство неподготовленных аэропортов СССР, в отличии от Конкорда, который мог приземлиться только в сертифицированные.
• Остекление иллюминаторов из теплостойкого фторакрилатного оргстекла, с характерным золотистым напылением.
• Носовая часть фюзеляжа, была выполнена отклоняемой на 11° при взлёте и на 17° при посадке, освобождая при этом переднее остекление кабины пилотов.
• Самая совершенная по тем временам авионика. Автопилот и бортовая ЭВМ обеспечивали автоматический полёт и посадку в любое время суток. пилотов.

Рисунок 5 – Элементы «Ту-144» опережавшие время.

1.3 Сравнение

Как видим «Ту-144» в большинстве пунктов превосходит своего французского конкурента, кроме дальности полёта и среднечасового расхода топлива.

Рисунок 6 – Сверхзвуковые пассажирские самолёты «Конкорд» и «Ту-144».

Теперь давайте сравним рассчитанные мною стоимости одного рейса на «Ту-144» и цену билета на данный самолёт, с его конкурентом «Concorde» и современным «Airbus A320-100».

*Для расчёта стоимости, брался рейс Париж — Нью-Йорк, продолжительностью в 3,5 часа. И математическим методом, был доведён до примерной стоимости за 2-часовой рейс.

Как видим, стоимость билета на «Concorde» сильно больше, чем у «Ту-144», в целом это главная причина, того, что «Конкорд» эксплуатировался 27 лет, вместо 7 месяцев у «144ки». По-моему мнению, использование «Ту-144» в нынешнее время, было бы также невыгодно, как и 46 лет назад, из-за большого повышения цен на топливо, за эти годы. Но я считаю, что в будущем идея сверхзвукового пассажирского самолётостроения получит своё развитие, в основном из-за технологического прогресса.

1.4 Влияние на современность

Основное влияние на современность это то, что, характеристики и конструктивные решения, примененные в Ту-144, стали основой для разработки межконтинентального сверхзвукового бомбардировщика-ракетоносца — Ту-160. Который и на данный момент несёт службу, и является самым крупным и мощным в истории военной авиации сверхзвуковым самолётом, и не имеет аналогов в мире. Также стоит упомянуть что, проект стал значительным достижением в области аэродинамики, материаловедения и авиационных технологий.

Рисунок 7 – Межконтинентальный бомбардировщик «Ту-160»

Таким образом, несмотря на свою краткую историю, Ту-144 значительно повлиял на развитие авиационных технологий, концепций и отрасли в целом.

2 Ударный вертолёт Ка-50

2.1 История

Постановлением Совета Министров СССР от 16 декабря 1976 года было поручено начать разработку перспективного ударного вертолёта. Разработка была поручена, на конкурсной основе, ОКБ им. Миля и ОКБ «Камов».

В ОКБ «Камов», под руководством главного конструктора Сергея Викторовича Михеева, был создан прототип боевого вертолёта. После защиты эскизного проекта и макета в мае 1981 года был построен первый лётный экземпляр (бортовой № 010), совершивший под управлением лётчика-испытателя Н. П. Бездетнова свой первый полёт 17 июня 1982 года. 

Рисунок 8 – Главный конструктор  «Ка-50» — Сергей Викторович Михеев

В октябре 1983 года состоялось совещание с Министерством обороны, целью которого являлись сравнение и выбор между Ка-50 и Ми-28 (конкурсное предложение ОКБ им. Миля). Проведённые в 1984 году сравнительные испытания, включающие в себя 27 испытательных полётов, показали превосходство В-80 над Ми-28. В сентябре 1985 года состоялся второй этап сравнительных испытаний, по результатам которого комиссия Министерства обороны выдала окончательное заключение о выборе В-80 в качестве серийного ударного вертолёта.  После доводки серийной машины до должного технического уровня, 28 августа 1995 года вертолёт Ка-50 указом Президента Российской Федерации был принят на вооружение. Однако из-за финансовых затруднений удалось построить только 10 серийных машин. 

Рисунок 9 – Вертолёты «Ка-50» и «Ми-28»

Боевая эксплуатация вертолёта проходила в составе — боевой ударной группы (БУГ) cформированной 29 ноября 1999 года. В состав БУГ вошли оба дооборудованных к тому времени Ка-50 (бортовые № 24 и 25), а также один Ка-29ВПНЦУ (бортовой № 35, собран на Кумертауском авиационном производственном предприятии). С 28 декабря 2000 года по 14 февраля 2001 года, БУГ участвовала в боевых действиях на территории Чеченской Республики. Вертолёты Ка-50 выполнили 49 вылетов (№ 24 — 36 вылетов, № 25 — 13). Все намеченные цели были уничтожены в установленные сроки.

Лётчики, входившие в состав БУГ, в интервью программе «Смотр» так отзывались о Ка-50: на фоне боевого применения по сравнению с вертолётом Ми-24, ну скажем так, на голову выше, на порядок лучше себя зарекомендовал этот вертолёт в плане навигации, эффективности боевого применения, поэтому отношение к этому вертолёту самое отличное. Более того, в плане аэродинамики, он превосходит значительно все вертолёты нынешние, я имею в виду те, которые находятся в армии.

В целом, результаты применения БУГ, в условиях реальной боевой обстановки, были признаны положительными. Вертолёт подтвердил свои изначально высокие боевые качества.

2.2 Критерии опережения времени

• Первый сухопутный вертолёт с соосной схемой расположения винтов. Такой выбор определился более высокой тяговооруженностью машины (преимущество порядка 10—15 % тяги), в отличии от классической схемы.
• Система спасения экипажа, которая при получении команды на катапультирование, производила отстрел лопастей несущих винтов и отстрел верхней части фонаря кабины. После чего приводилась в действие реактивная система, которая за фал вытягивала спинку кресла с пристёгнутым пилотом.
• Системы навигации, пилотирования, наведения и управления вооружением — обеспечивающих значительную автоматизацию операций по пилотированию летательного аппарата и применению бортового вооружения. Благодаря чему, отказались от оператора вооружения и использовать одноместную компоновку вертолёта, что в свою очередь позволило сократить вес необходимой брони и уменьшить габариты (а следовательно, и поражаемую площадь машины).

2.3 Тактико-технические характеристики

Рисунок 10 – Вооружение вертолёта «Ка-50»

2.4 Сравнение

Давайте сравним, рассчитанные мною стоимости одного экземпляра «Ка-50» и количество произведённых единиц, с его конкурентом «Ми-28», и с современным «Ка-52М».

Как видим, стоимость одного «Ка-50» значительно выше, чем у его конкурента «Ми-28». Это объясняется использованием на «Ка-50» передовой на тот момент электроники. Но цена «Ка-52М» — вертолёт, разработанный на основе «Чёрной акулы», немного ниже, чем у «Ми-28». Объясняется наличием в "Аллигаторе" второго пилота, что немного снижает количество используемого оборудования и технологическим прогрессом, удешевившим производство как «Ка-52М», так и ныне выпускаемого «Ми-28»

2.5 Влияние на современность

Влияние на современность у вертолёта Ка-50 следующее. Он был первым сухопутным боевым вертолётом, выполненным по соосной схеме расположения винтов, это нововведение получило развитие в Ка-52. Также стоит упомянуть о системе спасения экипажа, она также впервые в мире была применена на вертолёте. Основное влияние на современность это — Ка-52 “Аллигатор”, двухместный разведывательно-ударный вертолёт, разработанный на основе “Чёрной акулы”. На данный момент Ка-52, является одним из основных боевых вертолётов ВВС РФ, произведено около 170 единиц. 

Рисунок 11 – Разведывательно-ударный вертолёт «Ка-52»

В итоге, ударный вертолет Ка-50 стал ключевым элементом в эволюции авиационных технологий, изменив представление о роли вертолетов в военных конфликтах и способствуя разработке новых, более совершенных образцов военной техники. Его наследие продолжает жить в современных вертолетах и в концепциях применения авиации в боевых действиях.

3 Многоразовая транспортная космическая система «Энергия»-«Буран»

3.1 История

В 1976 году была утверждена строго засекреченная программа «Энергия»-«Буран». Головным разработчиком стало специально созданное НПО «Молния», которое возглавил Глеб Евгеньевич Лозино-Лозинский.  В создании системы принимали участие более 1 млн человек — 70 министерств и 1286 предприятий. Первый полномасштабный «Буран» был изготовлен в 1984 году.

Рисунок 12 – Главный конструктор орбитального корабля «Буран» — Глеб Евгеньевич Лозино-Лозинский

Полёт в космос состоялся 15 ноября 1988 года. Он длился 205 минут, за это время корабль совершил два витка вокруг Земли. На этапе посадки «Буран», получив информацию о погоде в месте посадки, без команды с земли, сделал дополнительный вираж влево. В 9:24 корабль сел с противоположенного конца полосы, против ветра, автоматика таким образом гасила скорость посадки. Автоматический полет «Бурана» был занесен в Книгу рекордов Гиннесса и является непревзойденным до сих пор. 

Рисунок 13 – Момент прикосновения «Бурана» к взлётно-посадочной полосе, при посадке

Однако несмотря на успех, программа была закрыта 25 мая 1993 года. Полёты оказались нерентабельными, к тому же носившая военный характер программа уже была не актуальна в эпоху разрядки международных отношений.
Судьба летавшего в космос корабля оборвалась в 2002 году, при обрушении крыши монтажно-испытательного корпуса на Байконуре, в котором он хранился вместе с готовыми экземплярами ракеты-носителя «Энергия».

3.2 Критерии опережения времени

• Объединенная двигательная установка, которая включала в общей сложности 52 двигателя и была впервые воссоздана на практике.
• Бортовой комплекс управления, размер программного обеспечения которого, составлял гигантские по тем временам 100 мегабайт. С использованием которого, челнок мог осуществлять автоматический полёт и посадку без участия человека.
• Новые термостойкие материалы — на основе кварцевых волокон была изготовлена уникальная термозащита, состоявшая из 38600 гибких плиток, которыми покрыли весь корпус «Бурана». В зонах особо сильного нагрева до 1650 ºС (нос корабля и кромка крыльев), использовался ещё один инновационный материал — гравимол.

Гравимол — композитный материал, в основе изготовленный из углеродной ткани.

Рисунок 14 – Термозащита «Бурана»

3.3 Сравнение

Как видим, у кораблей большая часть характеристик, схожи друг с другом. Но стоит учесть, что у «Бурана» есть существенное преимущество – полёт в автоматическом режиме.

Рисунок 15 – Многоразовые транспортные космические системы «Энергия»-«Буран» и «SpaceShuttle» и их ракета-носители.

Теперь давайте сравним, рассчитанные мною стоимости одного запуска «Бурана», и используемого на данный момент тяжёлого ракета-носителя, российского производства — «Протон-М» и находящегося на стадии испытаний, РН «Ангара-А5», а также массу полезного груза, которую они могут вывести на орбиту.

 Стоимость рассчитана по актуальному курсу ЦБ РФ на 17.12.2024

Но сам ракета-носитель «Бурана» — «Энергия», мог нести полезный груз, массой в 105 тонн. Его ближайшие, ныне используемые конкуренты — это американские РН «Space Launch System» и «Falcon Heavy», сравним стоимости одного запуска и массу полезной нагрузки, которую они могут вывести на орбиту.

Стоимость рассчитана по актуальному курсу ЦБ РФ на 17.12.2024

Как видим использовать «Буран» на данный момент нерентабельно, но использование его ракета-носителя — «Энергия» могло бы быть прибыльным, так-как стоимость её запуска соответствует её характеристикам. Стоит также понимать, что программа «Энергия»-«Буран» была засекречена, и достоверную информацию по стоимости запуска ракета-носителя найти не удалось. Поэтому за стоимость был принят запуск вместе с орбитальным кораблём, поэтому стоимость запуска ракета-носителя будет ниже. Также на мой взгляд использование орбитального корабля для текущих космических миссий, также могло бы являться прибыльным, так-как с момента закрытия программы прошёл большой промежуток времени, и появилось много новых технологий, которые могли бы снизить расходы на эксплуатацию.

3.4 Влияние на современность

Влияние на современность у программы следующее: за время работы над ней, были созданы тысячи новых материалов и технологий, которые продвинули космическую отрасль далеко вперед. Стоит также упомянуть про исследования в области программного обеспечения, и разработка инновационных на то время ЭВМ. Всё это продолжает оказывать влияние на современные технологии и подходы в области освоения космоса.

Заключение

В заключении проделанной работы, можно сделать вывод, что использование некоторых летательных аппаратов, опередивших своё время, для текущих миссий и целей могло бы являться рентабельным, так-как с момента прекращения работ над ними прошёл большой промежуток времени, и появилось много новых технологий, которые могли бы снизить расходы на их эксплуатацию.

Также на мой взгляд, подобные Бурану и Ту-144 летательные аппараты, будет использоваться в будущем. Подобные Бурану — при осуществлении межпланетных миссий, так-как в этом случае способность корабля возвращать на землю полезный груз, будет играть ключевую роль. Напомню, Буран мог возвращать на землю до 20 тонн груза. Подобные Ту-144 — для межконтинентальных перелётов, так как в нынешнем мире, скорость передвижения играет большую роль в жизни человека.

Стоит также упомянуть что опередивший время Ка-50, смог получить распространение, только в виде другого вертолёта — Ка-52, который был разработан на его основе.

Таким образом можно подвести итог, что большинство летательных аппаратов, опередивших своё время, не получают распространения, ввиду экономической или социальной нецелесообразности. Но в тоже время вносят огромный вклад в развитие технологий. К тому же на мой взгляд, в будущем, подобные возможности будут востребованы. Поэтому можно считать, что выдвинутая гипотеза — подтверждена.

Список использованных источников

1. Зыков, Д.К. Доспехи для Бурана. Материалы и технологии ВИАМ для МКС "Энергия-Буран" / Д. К. Зыков, И. М. Демонис, Е. Н. Каблов – Москва: Фонд "Наука и жизнь", 2013. – 172 с. – ISBN 978-5-905217-5-0.
2. Лукашевич, В.П. Космические крылья / В. П. Лукашевич, И. Б. Афанасьев – Москва: ЛенТа Странствий, 2009. – 496 с. – ISBN 978-5-85247-317-2.
3. Черемухин, Г.А. Дальше. Выше. Быстрее: воспоминания о работе в авиапромышленности, о технике и ее создателях / Г. А. Черемухин – Москва: ООО «Проспект», 2011. – 448 с. – ISBN 978-5-392-02512-1.
4. Якубович, Н.В. Первые сверхзвуковые – Ту-144 против «Конкорда» / Н. В. Якубович – Москва: ВЭРО Пресс; Яуза; ЭКСМО, 2012. – 96 с. – ISBN 978-5-699-54638-1.
5. [Электронный ресурс] – Режим доступа: http://buran.ru/
6. [Электронный ресурс] – Режим доступа: https://rostec.ru/media/news/tu-144-operezhaya-zvuk-i-ves-mir
7. [Электронный ресурс] – Режим доступа: https://ru.wikipedia.org/wiki/Ту-144
8. [Электронный ресурс] – Режим доступа: https://ru.wikipedia.org/wiki/Ка-50
9. [Электронный ресурс] – Режим доступа: https://ru.wikipedia.org/wiki/Ка-52
10. [Электронный ресурс] – Режим доступа: https://ru.wikipedia.org/wiki/Энергия_—_Буран
11. [Электронный ресурс] – Режим доступа: https://ru.wikipedia.org/wiki/Буран_(космический_корабль)