Историко-иследовательская работа на тему:
Сверхзвуковой пассажирский транспорт: вчера, сегодня, завтра.
Автор: Нурсултан Данияр Ербулатович, 14 лет, Республика Казахстан, г. Уральск, Лицей №35.

План:
1. Введение
2. Ту-144, Ту-144Д, Ту-144ЛЛ.
3. Конкорд
4. Boeing-2707-300
5. Ту-244
6. Ту-344
7. Ту-444
8. Заключение
9. Источники

Актуальность данной темы связана с необходимостью познания истории развития Сверхзвукового Пассажирского транспорта. В истории создания Сверхзвукового пассажирского транспорта занимают свои места такие Ла, как: Ту-144, МиГ-21И, Конкорд.
Цель: проследить тенденцию реализации идеи Сверхзвуковых летательных аппаратов.
Задача: по мере возможности раскрыть выигрышные стороны Сверхзвуковых ЛА.

Ту-144, Ту-144Д, Ту-144ЛЛ

В конце 50-х в США, Англии, Франции и в СССР начались исследования в области создания сверхзвукового пассажирского самолёта (СПС). В начале 60-х уже появились первые эскизные проекты СПС. В СССР эта работа велась под общим руководством А.Н. Туполева.

В ОКБ А.Н.Туполева к решению проблемы проектирования СПС подошли в начале 60-х годов. Первые технические предложения ОКБ по СПС в основном базировались на проектах дальних бомбардировщиков. В дальнейшем, когда начались работы по Ту-144, С.М. Егер предложил предварительный проект Ту-144 с двигателями НК-144. Помимо ОКБ А.Н.Туполева, предварительной проработкой по теме СПС в СССР занималось ОКБ-23 В.М.Мясищева. В этом ОКБ в конце 50-х годов были подготовлены предложения по нескольким оригинальным проектам СПС (М-53, М-55А, М-55Б и М-55В).

При проектировании самолёта в качестве действующей модели использовали 2 самолёта-аналога МиГ-21И, у которых фюзеляжи были укорочены на 0,75 м. На них были установлены уменьшенная копия крыла оживальной формы Ту-144. В 1967 году самолёт-аналог успешно испытывался до скорости 2500 км/ч., результаты чего стали основой финального расчёта крыла.

К лету 1965 года основные конструктивные решения по самолёту были приняты. В июле А.Н.Туполев предъявил МГА эскизный проект Ту-144. 22 июня 1966 года был утверждён полноразмерный макет самолёта. Параллельно с проектированием в опытном производстве ОКБ в Жуковском шло изготовление двух прототипов (лётного и для статических испытаний). В их изготовлении участвовали также Воронежский и Куйбышевский авиазаводы. Постройка первого прототипа завершилась 9 октября 1968 года. 31 декабря экипаж во главе с лётчиком-испытателем Э.В.Еляном впервые поднял его в воздух. 5 июня 1969 года на прототипе была достигнута скорость звука, а 26 июня 1970 года он вдвое её превысил.

В то же время на 80 наземных стендах отрабатывались все важнейшие конструктивно-компоновочные решения. В них впервые в СССР была разработана комплексная система оценки отказов с учётом их последствий. Госиспытания продолжались до 15 мая 1977 года. 29 октября самолёт получил сертификат лётной годности (впервые в СССР).

Ту-144 впервые был показан на авиационном празднике в аэропорту Шереметьево 21 мая 1970 года. Летом 1971 года началась опытная эксплуатация прототипа в "Аэрофлоте". Были совершены полёты из Москвы в Прагу, Берлин, Варшаву, Софию. В 1972 году Ту-144 демонстрировался на авиасалонах в Ганновере и Будапеште.

Ту-144 – это цельнометаллический низкоплан-"бесхвостка. У него шасси трёхопорное с носовой стойкой; 4 ТРДД НК-144А с отдельными воздухозаборниками, сгруппированными попарно, конструкции ОКБ Н.Д.Кузнецова (на Ту-144Д - бесфорсажные РД-36-51А конструкции ОКБ-36 П.А.Колесова) размещены под крылом близко друг от друга, между блоками которых в переднюю часть фюзеляжа убирается носовая стойка шасси, крыло с переменным углом стреловидности (76° у корня и 57° по концам крыла) и обшивка крыла из сплошных плит из алюминиевого сплава. По всей задней кромке располагаются элероны из титановых сплавов. Элероны и рули направления отклоняются при помощи необратимых бустеров. Для улучшения обзора при взлёте и посадке носовая часть фюзеляжа выполнена опускающейся. Основной объём топлива размещается в 18 крыльевых баках. Балансировочный бак установлен в задней части фюзеляжа. В него перекачивается в полёте топливо для смещения центра масс при переходе от дозвуковой скорости к сверхзвуковой. Для управления самолётом используется бортовая ЭВМ. Заход на посадку может осуществляться автоматически в любое время суток и при любой погоде. На Ту-144 впервые в СССР применена автоматическая система контроля за техническим состоянием бортовых систем, позволяющая снизить трудоёмкость обслуживания.

Первый серийный Ту-144 был собран весной 1971 года в Жуковском. В 1972 году началось производство на Воронежском авиазаводе. Всего было построено 16 самолётов. Ещё один остался недостроенным. Серийные самолёты отличались от прототипа увеличенной на 5,7 м длиной фюзеляжа, несколько изменённой формой крыла и наличием убирающихся передних крылышек. Число мест для пассажиров увеличилось со 120 до 140. Первый рейс серийного самолёта состоялся 20 сентября 1972 года по маршруту Москва - Ташкент - Москва. В марте 1975 года открылась скоростная авиалиния Москва - Алма-Ата (перевозилась почта и грузы). 20 октября 1977 года был выполнен первый рейс с пассажирами.

Ту-144 стал первым в мире сверхзвуковым пассажирским лайнером, открыв новую эпоху в мировой гражданской авиации. Его создание вывело советскую авиапромышленность на передовые позиции. Огромный технологический скачок совершили и смежные отрасли промышленности. Ту-144 стал предметом гордости советских людей. Но были у него и недруги. Боясь ответственности, многие чиновники МГА тормозили освоение самолёта Аэрофлотом. Авария с опытным Ту-144Д 23 мая 1978 года послужила предлогом для прекращения эксплуатации Ту-144 с двигателями НК-144 на пассажирских линиях, хотя с самого начала было ясно, что эта авария произошла именно из-за конструктивных особенностей модификации Ту-144Д. В 1979 году на самолётах Ту-144Д был выполнен ряд грузовых рейсов в Хабаровск. Позже, в 1981-1982 годах принимались решения о возобновлении пассажирских перевозок, но они так и остались на бумаге.

Самолёты Ту-144 до середины 90-х годов применялись для проведения различных испытаний и для исследований озонового слоя атмосферы Земли, солнечных затмений, фокусированного звукового удара. На них тренировались космонавты по программе "Буран". В июле 1983 года экипаж лётчика-испытателя С.Т.Агапова на Ту-144Д установил 13 мировых авиационных рекордов, которые не побиты до сих пор. Опыт, полученный при создании Ту-144, был использован при разработке тяжёлых сверхзвуковых самолётов Ту-22М и Ту-160.

Ту-144Д использовался только для грузовых перевозок между Москвой и Хабаровском. В общей сложности, Ту-144 совершил 102 рейса под флагом Аэрофлота, из них 55 пассажирских (было перевезено 3194 пассажира).
Производство самолёта было развернуто на Воронежском заводе № 64.
На Ту-144ЛЛ были установлены двигатели НК-32 в связи с отсутствием пригодных к эксплуатации НК-144 или РД-36-51, аналогичные используемым на Ту-160, разнообразные датчики и испытательная контрольно-записывающая аппаратура.
Всего было построено 16 самолётов Ту-144, которые совершили в общей сложности 2556 вылетов и налетали 4110 часов (среди них больше всего, 432 часа, налетал борт №77144). Постройка ещё четырёх самолётов так и не была закончена.

В 1988 году АНТК им. А.Н.Туполева начал разрабатывать летающую лабораторию на базе Ту-144. На ней планировалось провести ряд исследований, необходимых для проектирования сверхзвукового лайнера следующего поколения Ту-244. В 90-х годах к этим работам присоединились американцы (NASA и фирма "Боинг"). 29 ноября 1996 года состоялся первый полёт Ту-144ЛЛ с аэродрома ЛИИ им. М.М.Громова (лётчики-испыт. С.Г.Борисов и Б.И.Веремей).

Модификации:

Ту-144 ("044") - прототип. Оснащался двигателями НК-144. Первый полёт 31 декабря 1968 года.
Ту-144 ("004") - серийный. Имел фюзеляж с увеличенным диаметром и длинной, изменённой отклоняемой носовой частью, конструкцией крыла, основными опорами шасси, наличием ПГО.
Ту-144ВТА - военно-транспортный (проект).
Ту-144Д ("004Д") - дальний. Отличался двигателями РД-36-51А, составом оборудования. Разрабатывался с 1969 года. Первый полёт 30 ноября 1974 года.
Ту-144ДА - улучшенный (проект). Запас топлива увеличен до 125 т, взлётная масса - до 235 т.
Ту-144К - ракетоносец (проект). Разрабатывался в конце 70-х годов.
Ту-144ЛЛ "Москва" - летающая лаборатория. Разработка началась в 1988 году. К 1996 году переоборудовано 3 самолёта Ту-144Д. На самолётах установлены двигатели НК-321, усилено крыло, размещена исследовательская аппаратура. Часть оборудования заменено на аналогичное от самолётов Ту-204 и Ту-160. Первый полёт 29 ноября 1996 года. Всего выполнено 19 экспериментальных полётов и 8 - с участием американских лётчиков-испытателей.
Ту-144П - постановщик помех (проект). Разрабатывался в начале 80-х годов для ВМФ на базе Ту-144Д.
Ту-144ПР - постановщик помех-разведчик (проект). Разрабатывался в конце 70-х годов.
ДП-2 - дальний перехватчик (проект). Разрабатывался в конце 70-х годов.

ЛТХ

    Алексе́й Андре́евич Ту́полев

   Алексе́й Андре́евич Ту́полев (20 мая 1925 — 12 мая 2001) — известный советский авиаконструктор, академик Российской академии наук, Герой Социалистического Труда, доктор технических наук (1963), профессор (1964).
Продолжил развитие первого сверхзвукового пассажирского реактивного самолета Ту-144.

Конкорд.

В 1956 году в Англии основным разработчиком первого поколения СПС стала компания Bristol Aeroplane Company, действовавшая в партнёрстве с двигателестроительной компанией Bristol Siddeley. Конечной целью программы было создание скоростного пассажирского самолёта, способного перевозить не менее 100 пассажиров через Атлантику с максимально возможной скоростью. К 1962 году был спроектирован самолёт, получивший название BAC.233, имевший дельтовидное крыло, четыре двигателя в спаренных подкрыльевых мотогондолах, отклоняемый носовой обтекатель и пассажировместимость 110 человек.

Во Франции похожую программу вела компания Sud Aviation в партнёрстве со SNECMA и Dassault. Французы начали свои работы несколько позже англичан. Их концепция предусматривала создание сверхзвукового авиалайнера меньшей пассажировместимости и средней дальности, предназначенного в основном для эксплуатации на европейских авиалиниях. Рабочее название программы Super Caravelle. Окончательный дизайн этой программы был близким к английскому, незначительно отличаясь размерами, взлётным весом, пассажровместимостью и отсутствием отклоняемого носового обтекателя. Кроме того, французский дизайн предполагал использование крыла оживальной формы.

В 1961 году BAC предложила Sud Aviation объединить усилия по разработке сверхзвуковых авиалайнеров, что встретило существенные возражения, в основном по причине несовпадения конечных целей английской и французской программ. Работы по самолёту были разделены между партнёрами примерно в соотношении 3:2, с преимуществом французской стороны. Это было вызвано тем, что на самолёте должны были использоваться английские двигатели Bristol Siddeley Olympus и французская SNECMA выполняла только незначительную часть работ по двигателю. С самого начала совместной работы возникли сложности, вызванные наличием языкового барьера между разработчиками и различием стандартов (в том числе единиц измерения), принятых в Англии и Франции. В результате при работе над проектом каждая сторона использовала привычную систему измерения, места сопряжения между конструкциями французской и английской разработки получали обозначения в обеих системах.

Строительство прототипов велось одновременно во французской Тулузе (там строился прототип № 001) и в английском Бристоле (№ 002). Прототип № 001 был закончен в начале 1969 года, и 2 марта 1969 года совершил первый полёт с заводского аэродрома в Тулузе под управлением лётчика-испытателя Sud Aviation Андрэ Турка. Во время первых лётных испытаний на прототипе отсутствовало некоторое оборудование, необходимое для полёта на сверхзвуковой скорости, в частности не были установлены важные компоненты управляемых воздухозаборников. В июне 1969 года был облётан и английский прототип № 002. 

В мае 1969 «Конкорд» № 001 был представлен на авиасалоне в Ле Бурже. 1 октября 1969 года прототип № 001 впервые превысил скорость звука, удерживая скорость в 1,05 Маха в течение 9 минут. К началу 1970 года первый этап испытаний был завершен, и оба прототипа были направлены на доработку. В течение 1970 года на прототипы было установлено все необходимое оборудование, а также была продолжена программа лётных испытаний, завершившаяся в июне 1971 года, и в целом подтвердившая соответствие самолёта изначальным требованиям.

17 декабря 1971 года в Бристоле в воздух поднялся «Конкорд» № 101 (G-AXDN), первый предсерийный самолёт имевший весьма существенные отличия от прототипов. В частности, № 101 имел другую переднюю кромку крыла, более мощные двигатели, удлиненный фюзеляж и больший на 14 тонн взлётный вес. 10 января 1973 года взлетел «Конкорд» № 102, французский предсерийный самолёт. Программа предсерийных испытаний продолжалась до конца 1974 года, в процессе этих испытаний самолёты были доведены до окончательной конфигурации, а максимальная разрешённая скорость выросла до 2,23 Маха.

25 июля 2000 года один самолёт был потерян в катастрофе при вылете из парижского аэропорта Шарль де Голль, погибло 113 человек, из них на борту 100 пассажиров и 9 членов экипажа. Эта катастрофа, а также сокращение рынка авиаперевозок после 11 сентября 2001 года, стали основными причинами прекращения эксплуатации «Конкордов» на коммерческих авиалиниях.

ЛТХ

Boeing-2707-300

В США во второй половине 50-х годов несколько фирм независимо друг от друга начали конструкторские работы по разработке сверхзвукового пассажирского самолета (СПС). Известие о соглашении правительств Англии и Франции о совместимом создании сверхзвукого пассажирского самолета «Конкорд» застало врасплох авиационные фирмы США, у которых не было собственной программы разработки такого самолета. Реакция правительства США была незамедлительной, и уже в январе 1963 г. начал работать комитет по программе создания пассажирского самолета с крейсерской скоростью М= 2,7-3,0, и дальностью 6400 км. К январю 1964 г. три фирмы представили эскизные проекты – Boeing, Lockheed и «Норт Америкен». Из них Boeing был допущен к дальнейшим разработкам. В декабре 1966 года он был выбран федеральным правительством для постройки опытного образца SST. Производство двигателя было поручено General Electric.

Работы над самолетом были прекращены 20 мая 1971 г. на этапе предварительных исследований после постановления сената США (24 марта) о прекращении дальнейших государственных ассигнований. Но были продолжены фирмой Макдоннел-Дуглас в 1975 г. по программе AST. А Boeing использовал полученный опыт при создании СПС второго поколения по программе HSCT (High Speed Civil Transport).

Ту-244

В 1988 г. в ОКБ им А.Н.Туполева начались исследовании по перспективному российскому дальнемагистральному СПС  второго поколения Ту-244 (СПС-2). Конкурентоспособность такого самолета (по сравнению с обычным дозвуковым пассажирским) должна обеспечиваться экономической эффективностью, экологической приемлемостью и удобством для пассажиров. При этом экономическая эффективность (то есть меньшие удельные затраты) обусловливается большой производительностью СПС, что позволяет осуществить перевозку растущего пассажиропотока меньшим количеством сверхзвуковых самолетов в сравнении с потребным парком дозвуковых. Разница в стоимости необходимого количества тех и других пассажирских самолетов и в затратах на их эксплуатацию может компенсировать для авиакомпаний увеличенные расходы на топливо.

Экологическая приемлемость СПС тоже является важным фактором его успеха. Решение этой проблемы связано с его уровнем, принятым международными организациями как норма сертификации и позволят сделать авиалайнер экономически рациональным, экологического воздействия на окружающую среду.

В 1973 году ОКБ Туполева подготовило проект СПС-2 — Ту-244. Информация о нем была представлена на Парижском авиасалоне в Ле Бурже в 1993 году. Главное отличие его конструкции от своего прототипа — отсутствие отклоняющегося носа и минимальное остекление кабины. Предполагается, что для обзора в процессе полёта этого будет достаточно, а для взлётно-посадочных операции достаточна всепогодная система оптико-электронного обзора. Планируемый срок ввода в эксплуатацию 2025 год. Потенциальный рынок его сбыта более 100 единиц.

ЛТХ

ТУ-344

Ту-344 — проект сверхзвукового пассажирского самолёта административного класса на базе Ту-22М3, рассчитанный на 10-12 пассажиров. Он разрабатывался в ОКБ Туполева (АНТК им. А. Н. Туполева) в рамках конверсионных программ во второй половине 90-х годов.

Ту-344 Назначение: Пассажирский; Сверхзвуковой Бизнес Самолет (СБС)  Характеристика: колич. пассажиров – 10-12 чел.,   длина – 42,46 м., двигатели – 2хДТРДФ. Его разработка началась в 90-х годах с появлением в мире интереса и спроса на сверхзвуковые бизнес-самолеты (СБС). По экономическим соображениям в КБ Туполева было принято решение создать самолет СБС класса на базе Ту-22М3. Однако проект оказался бесперспективным, так как самолёт, предназначенный для международного использования, не отвечал международным экологическим стандартам.

Ту-444

В результате использования научно-исследовательского и опытно-конструкторского опыта создания самолетов Ту-144, Ту-144ЛЛ, Ту-22М3, Ту-160, Ту-244 сформировался облик перспективного серийного СБС Ту-444 со следующими характеристиками:

ЛТХ

Однако, несмотря на огромную научно-техническую и производственную базу в области создания дальних сверхзвуковых машин, получение высокоэффективного СБС невозможно без решения ряда технических проблем, характерных именно для данного типа самолетов.

Основная трудность проекта Ту-444 состоит в одновременном выполнении заданных летных свойств по дальности полета (7000 – 7500 км), по длине используемых ВПП (не более 1800 м) и уровню шума на местности. Весьма отрицательно влияют на достижение заданных характеристик по дальности полета малые размеры самолета (в ~ 2 раза меньшие СПС-2 по геометрическим размерам и в ~ 6 раз по весу) в сочетании с увеличением относительной площади модели фюзеляжа. Это затрудняет обеспечение необходимого аэродинамического качества Кмах≈8 на сверхзвуке и требуемой отдачи по топливу Gт≈ 0,51 – 0,515.

Снижение массы конструкции планера самолета для увеличения весовой отдачи по топливу требует внедрения перспективных конструкционных материалов, в том числе композитов, проведения тщательной оптимизации силовой схемы для получения: заданного ресурса (живучести), достижения максимально возможной критической скорости флаттера, минимизации потерь эффективности органов управления от упругих деформаций. Необходима также оптимизация траектории набора высоты по сравнению с Ту-144.

Это касается и оборудования Поэтому надежность самолета Ту-444 должна решаться не за счет дублирования, а главным образом за счет надежности его элементов. Например, гидросистема Ту-144 дублирована четырежды, а на Конкорде – 2,5 раза.

Использование коротких ВПП в сочетании с двухдвигательной силовой установкой требует снижения взлетно-посадочных скоростей СБС на ~100 км/час по сравнению с Ту-144, Ту-244. По-другому взлет и посадка Ту-444 будут осуществляться с использованием больших углов атаки, с применением мощной механизации крыла и эффективных органов управления и балансировки).

«Ту-444» предполагается выполнить по схеме «бесхвостка» с низко расположенным свободнонесущим крылом с развитыми корневыми наплывами. Вертикальное оперение однокилевое, цельноповоротное. Для повышения аэродинамического качества и улучшения взлётно-посадочных характеристик самолёт проектируется статически неустойчивым в продольном и боковых направлениях с применением многоканальной электродистанционной системы управления. На нижней поверхности наплывной части крыла размещены сверхзвуковые регулируемые воздухозаборники с вертикальным клином, являющиеся масштабной копией хорошо отработанного воздухозаборника самолёта «Ту-160». Двухконтурные турбореактивные двигатели вынесены назад из-под кессона крыла и повернуты на небольшой угол вверх с целью экранирования сопла хвостовой частью фюзеляжа и килём для снижения уровня бокового шума на разбеге. С целью расширения диапазона лётных испытаний и создания задела для перспективных программ, на демонстраторе будут установлены двигатели с форсажными камерами.

На серийном Ту-444 планируется использование бесфорсажного турбореактивного двигателя АЛ-32М фирмы «НПО «Сатурн», выполненного на базе серийного ТРДДФ АЛ-31Ф и перспективного АЛ-41Ф-1. Он полностью отвечает  основным требованиям СБС.

1. www.airwar.ru
2. www.wikipedia.org  - свободная энциклопедия.
3. Авиация и Время. Андрей Совенко. Потерянная эпоха Ту-144.
4. Владимир Ригмант. Под знаками "АНТ" и "ТУ".
5.Эдмунд Цихош. Сверхзвуковые самолеты.
6. Крылья Родины. А.Пухов. Необыкновенная история Ту-144.
7. Ростислав Виноградов, Александр Пономарев. Развитие самолетов мира.
8. Крылья Родины. А.Пухов. Ту-144ЛЛ: курс - XXI век.
9