Реактивная авиационная техника второго поколения

 

С увеличением требований гражданской авиации по скорости и дальности взамен турбовинтового двигателя стал внедряться двухконтурный турбореак­тивный, или турбовентиляторный, двигатель. В СССР созданием ТРДД еще в 1937 г. занимался конструктор А.М.Люлька. Им был разработан двухконтур­ный двигатель с вентилятором – низконапорным компрессором во втором кон­туре. При этом вентилятор действовал как многолопастный винт. Схема такого двигателя появилась еще до войны, однако использование ее преимущества практически стало возможным, когда пассажирская и транспортная авиация вышла на крейсерские скорости в 700 – 900 км/ч.

Принципиальная схема ТРДД А.М.Люльки является наиболее используе­мой в современной авиации мира. Применение вместо винта большого диамет­ра многолопастного вентилятора позволяет увеличить крейсерскую скорость полета до 900 км/ч и более, выиграв при этом не только в скорости, но и в эко­номичности как по сравнению с ТРД, так и ТВД.

Первым ТРДД, доведенным к 1960 г. до серийного производства, стал дви­гатель созданный под руководством П.А.Соловьева. Этот двигатель был уста­новлен на пассажирском самолете Ту-124.

А пока создавался ТРДД, Аэрофлот получил 50-местный самолет Ан-24 с двумя ТВД мощностью 2550 л.с. Новый самолет ОКБ О.К.Антонова имел ха-рактерное для «Анов» верхнее расположение крыла. Первый полет состоялся в 1959 г. В 1962 г. Ан-24 поступил в эксплуатацию на магистральные авиалинии небольшой протяженности (до 1500 км) и местные авиалинии.

Самолет Ан-24 перевозил 50 – 52 пассажира и имел при нагрузке 3,2 тон-ны дальность до 850 км. При увеличенной дальности полета салон переобору-дуется для 20 или 32 пассажиров. Крейсерская скорость составляет 450 км/ч. Ан-24 нетребователен к условиям взлета и посадки и может действовать с грунтовых аэродромов. В народном хозяйстве применяется несколько модификаций самолета.

Весной 1960 г. поднялся в воздух самолет Ту-124. К тому времени круп-ных самолетов в Аэрофлоте было достаточно. Завоевали заслуженную славу Ту-104, дальний Ил-18 и неприхотливый Ан-10. В чем Аэрофлот тогда испы-тывал нужду, так это в небольшой скоростной реактивной машине для линий средней протяженности. На них монопольное положение пока занимали тихо-ходные Ли-2 и Ил-14.

В конце 50-х годов за решение этой задачи взялся А.Н.Туполев. За основу была принята схема Ту-104. Но вместо огромных ТРД на самолете Ту-124 были установлены компактные ТРДД конструкции П.А.Соловьева с тягой на взлете 5400 кг. Первый полет Ту-124 совершил в 1960 г., а с 1962 г. стал эксплуатиро­ваться Аэрофлотом.

Ту-124 – первый советский ближнемагистральный пассажирский самолет и первый в мире пассажирский самолет с двухконтурными реактивными двигателями.

Первоначально Ту-124 вмещал 45 пассажиров. Его крейсерская скорость была близка к скорости Ту-104 и равнялась 840 км/ч. Дальность полета с максимальной коммерческой нагрузкой достигала 1600 км. Машина оказалась неприхотливой и вскоре завоевала популярность.

Выход на воздушные линии в начале 60-х годов самолетов Ту-124 и Ан-24 сыграл важную роль в улучшении воздушного сообщения на ближних магист­ралях и местных воздушных трассах, заменив на многих из них самолеты Ли-2 и Ил-14.

Существенным недостатком Ту-124 была невысокая пассажировмести-мость. Когда Ту-124 появился на линиях, где раньше летали тихоходные само- леты, и сократил время полета в 3 раза, число людей, желающих воспользоваться скоростным авиатранспортом, начало стремительно расти.

Для линий средней протяженности, на которые поставили Ту-124, явно требовалась машина, имеющая в 1,5 – 2 раза больше мест. Тогда количество пассажиров довели до 56 человек. Однако Аэрофлот поднял вопрос о капиталь­ной модификации Ту-124. Условия этому благоприятствовали. В 1963 г. конст­руктор П.А.Соловьев выпустил новый двигатель, дававший тягу на взлете 6800 кг и расходовавший меньше топлива.

Туполев, обдумывая, как лучше решить поставленную задачу, предложил сохранив конструкцию фюзеляжа, удлинить его на 2 метра; крыло несколько модифицировать, а новые двигатели перенести для уменьшения шума в отдель­ные мотогондолы к хвосту. Потребовалось иное, чем раньше, расположение хвостового оперения – горизонтальное оперение сверху киля. Смысл предло-жения Туполева заключался в том, что, сохраняя неизменной технологию почти всех агрегатов самолета и введя только новые мотогондолы и хвостовое оперение, серийный завод мог сравнительно безболезненно перейти к изготовлению Ту-134, как назвали этот самолет.

Первый полет Ту-134 состоялся в 1963 г. Но машина потребовала серьез­ной доводки. Поэтому на линии Аэрофлота Ту-134 вышел только в 1967 г. Пос­ле этого освоенные в серийном производстве Ту-134 стали самыми массовыми и надежными самолетами Аэрофлота.

Этот самолет первоначально вмещал 72 пассажира и способен был перево­зить их с крейсерской скоростью 850 км/ч. Дальность полета с коммерческой нагрузкой ─ 1900 – 3000 км. Придя в пункт назначения, когда аэродром закрыт облачностью почти до самой земли, Ту-134 мог совершить автоматический за­ход на посадку. Самолет строился в нескольких модификациях. На созданном в 1970 г. Ту-134А за счет удлинения фюзеляжа количество пассажирских мест увеличилось до 80. На самолете была смонтирована вспомогательная силовая установка для автономного запуска двигателей, наземного кондиционирования воздуха в пассажирской и пилотской кабинах, а также для подачи электроэнер­гии бортовым системам.

В 1960 г. ОКБ, возглавляемое С.В.Ильюшиным, получило от Аэрофлота тактико-технические требования на дальний магистральный самолет Ил-62. После изучения и анализа конструкций отечественных и зарубежных дальних магистральных самолетов Ильюшин выбрал схему самолета с расположением двигателей на хвостовой части фюзеляжа.

Такая схема позволяла получить своего рода «чистое» крыло с высоким аэродинамическим качеством и эффективной механизацией. Это, в свою оче­редь, обеспечивало высокие взлетно-посадочные характеристики самолета. Раз­мещение двигателей на пилонах в хвостовой части фюзеляжа позволяло установить их близко к продольной оси самолета. Отказ любого из двигателей не создавал больших моментов рыскания и не приводил к серьезному нарушению путевой устойчивости самолета.

Вибрационные нагрузки от двигателей воздействовали только на хвосто­вую часть фюзеляжа и не вызывали усталостных напряжений в остальных элементах конструкции самолета. Большое удаление двигателей от топливных баков, размещенных в крыле, уменьшало опасность воспламенения топлива в случае пожара на двигателях.

И наконец, расположение двигателей на кормовой части фюзеляжа пол­ностью устраняло шум в кабине экипажа и в пассажирских салонах.

В итоге конструкторы добились 3З преимуществ: улучшили аэродинами­ку, повысили безопасность полета и сделали более комфортными условия поле­та для пассажиров вследствие снижения шума от двигателей. При реализации этой схемы ОКБ добилось и хороших массовых показателей, чего позднее не смогли достичь иностранные фирмы, начавшие разработку самолетов по этой запатентованной схеме: их конструкции оказались более тяжелыми, чем Ил-62.

На самолете устанавливались 4 ТРДД конструкции Н.Д.Кузнецова с тягой по 10500 кг. Они обладали резервом мощности, достаточным для взлета с од­ним отказавшим двигателем. В случае прерванного взлета реверсирование тяги двигателей обеспечивало остановку самолета в пределах ВПП. При отказе од­ного из двигателей на маршруте Ил-62 в состоянии закончить длительный по­лет без снижения на высоте 9000 м. С двумя неработающими двигателями са­молет мог продолжать полет на высоте 5000 м до ближайшего аэродрома.

Первый полет Ил-62 совершил в 1963 г. Регулярные полеты с пассажирами начались в 1967 г. из Москвы в Алма-Ату. По мере совершенствования аэропортов и реконструкции ВПП для приема самолетов массой 165 тонн и более открывались полеты Ил-62по авиалиниям Москва – Магадан, Ленинград – Хабаровск, Хабаровск – Ташкент.

Самолет вмещал 168 пассажиров в варианте туристического класса и
186 человек в варианте экономического класса. Крейсерская скорость
850 – 900 км/ч. Дальность полета составляла 6700 км с максимальной коммер-ческой нагрузкой 23 тонны, а максимальная дальность при нагрузке 10 тонн достигала 9200 км. Это позволяло ему совершать регулярные рейсы в Мехико, Гавану, Монреаль, Нью-Йорк, Токио, Дели, Конакри.

Самолет Ил-62 без малого два десятилетия являлся флагманом Аэрофлота. Он был закуплен и эксплуатировался девятью зарубежными авиакомпаниями. Серийно выпускался в 1966 – 1973 гг.

Реактивный самолет для местных воздушных линий создало ОКБ, возглав­ляемое А.С.Яковлевым. Самолет предназначался для замены устаревших ма-шин с поршневыми двигателями средней и малой пассажировместимости. Он должен был эксплуатироваться с грунтовых аэродромов ограниченных разме­ров. В отличие от ОКБ Туполева и Ильюшина, создававших самолеты со стре-ловидным крылом и оперением, ОКБ А.С.Яковлева специализировалось на ре-активных гражданских самолетах с прямым крылом. ОКБ уже выпустило реак-тивный Як-30, 2-местный в учебном варианте и 1-местный – в спортивном.

Новый самолет получил обозначение Як-40. Он был рассчитан на 24 пас­сажира. В качестве силовой установки на самолете применены 3 ТРДД кон- струкции В.А.Лотарева. Они были очень просты в производстве и эксплуатации и развивали тягу до 1500 кг каждый. Стремясь обеспечить комфорт для пасса­жиров, Яковлев разместил двигатели в хвостовой части фюзеляжа: два по бо­кам и один внутри фюзеляжа. Легкие и эффективные ТРДД обеспечивали необ­ходимую экономичность и дальность полета.

Свой первый испытательный полет Як-40 совершил в 1966 г., а в 1967 г. успешно прошел государственные испытания. Для взлета и посадки этой машины достаточно грунтовой полосы протяженностью 650 – 700 м. Длина разбега 300 – 350 м. Взлетная масса 16 тонн, коммерческая нагрузка 2,7 тонны. С 1968 г. самолет широко эксплуатировался в Аэрофлоте. В первом рейсе с пассажирами на линии Москва – Кострома Як-40 преодолел расстояние в 540 км за 1 ч 10 мин.

В ходе эксплуатации и серийного производства число пассажиров Як-40 было увеличено до 32, а дальность полета с 600 до 1500 км. По числу пасса­жиров, коммерческой нагрузке и дальности полета он относился к тому же классу, что и самолеты Ил-12, Ил-14 и Ли-2, но его крейсерская скорость равнялась 550 км/ч, то есть была вдвое больше.

Самолет Як-40 был комфортабелен, прост в управлении и эксплуатации. Как показали расчеты, он оказался дешевле всех машин своего класса. Не уди­вительно, что в последующие годы ряд европейских, африканских и южноамериканских авиационных компаний закупили Як-40 для обслуживания своих местных авиалиний.

В связи с дальними перевозками крупногабаритных грузов к началу 60-х годов появилась необходимость создания особо тяжелого транспортного само-лета. В 1960 г. конструирование такого самолета поручили ОКБ О.К.Антонова.

В 1965 г. транспортный самолет Ан-22 «Антей» совершил первый полет и отнял у Ту-114 славу самого большого в мире гражданского самолета. Взлетная масса «Антея» достигала 250 тонн. Это был, как и Ан-12, самолет с верхним расположением крыла, на котором располагались 4 ТВД конструкции Н.Д.Кузнецова по 15 тыс. л.с. Эти же двигатели стояли и на Ту-114. Они счи-тались самыми мощными и самыми экономичными ТВД в мире.

Уже весной 1965 г. Ан-22 демонстрировался широкой аудитории 26-го международного салона аэронавтики и космоса в Париже. Прилет «Антея» стал сенсацией. Мировая общественность впервые увидела самолет столь огромных размеров и мощи. Ан-22 мог перевезти 80 тонн груза на расстояние в 5000 км.

Журналисты, поделив 80 тонн на 110 кг (стандартный вес пассажира с ба-гажом), подсчитывали пассажирскую вместимость и состязались в придумыва­нии названий вроде «летающий пароход» или «воздушный поезд». Действи­тельно, в пассажирском варианте «Антей» смог бы взять на борт 720 человек – примерно столько, сколько перевозит дальний пассажирский железнодорожный состав.

Самолет имел гигантские размеры. Длина фюзеляжа превышала 55 м. Об­текатель шасси имел такие же габариты, как фюзеляж 50-местного Ан-24. Высо­та «Антея» 12,5 м, то есть с 4-этажный дом. Грузовая кабина Ан-22 – это ог-ромный зал с размерами 4,4x4,4x33 м. Чтобы вписать такой огромный паралле-лепипед в фюзеляж диаметром порядка 6 м конструкторам пришлось создать ажурные конструкции и узлы, сводящие к минимуму собственные размеры сте­нок фюзеляжа, толщину панели грузового пола.

Благодаря столь внушительным размерам грузовой кабины «Антей» мог брать на борт такое крупногабаритное оборудование, которое нельзя перевезти на железнодорожном транспорте. Самолет был способен перевезти теплоход на подводных крыльях, пассажирский железнодорожный вагон, 5 бульдозеров, 5 железобетонных ферм по 12 тонн каждая. Когда газовикам Севера на крупном месторождении в Тюмени потребовалось срочно доставить две передвижные газотурбинные электростанции, с этой задачей Ан-22 справился за 1 час полета. Их наземная доставка затянулась бы на месяцы.

Важным эксплуатационным качеством Ан-22 являлась его способность со­вершать полет и посадку на грунтовых аэродромах сравнительно небольших для машин подобного класса размеров. Это достоинство прежде всего обеспе­чивалось четырьмя мощнейшими двигателями по 15 тыс. л.с. Кроме того, винты на взлете обеспечивали обдувку крыла потоками воздуха, что в сочетании с мощными 2-щелевыми закрылками увеличивало подъемную силу почти на 30%. А это привело к существенному уменьшению длины разбега. При посадке после приземления лопасти винтов разворачивались в противоположную сторону и, создавая отрицательную, встречную тягу, тормозили движение.

Своей способностью совершать посадку на грунтовые аэродромы Ан-22 обязан конструкции шасси с пневматиками регулируемого давления. В момент посадки давление в пневматиках могло быть уменьшено вдвое, после чего са­молету и его грузам уже не грозили ударные перегрузки, возникавшие при «за­рывании» колес в землю. Высокая проходимость достигнута увеличением чис­ла колес шасси до 24.

Мощное погрузочно-разгрузочное оборудование самолета обеспечивало быструю погрузку и выгрузку вне зависимости от оборудованности аэродрома.

В дополнение к указанному эта громадная машина летала с крейсерской скоростью 650 км/ч.

Возможности «Антея» были проиллюстрированы рядом мировых дости-жений. В 1967 г. на нем были установлены 15 мировых рекордов. Среди них был и рекордный подъем полезного груза в 100,4 тонны на высоту 7848 м, ко-торый был превышен только в 1983 г.

Значение самолета Ан-22 для мировой авиации заключается в том, что именно «Антей» стал первым в мире широкофюзеляжным самолетом. Только после показа «Антея» в 1965 г. на Парижском авиасалоне ведущие иностран-ные фирмы, занимавшиеся созданием пассажирских и транспортных самолетов, такие как «Локхид», «Боинг», «Дуглас» и «Эрбас Индастри», приступили к созданию широкофюзеляжных самолетов.

Значительный шаг в 60-е годы сделало отечественное вертолетостроение.

В 1963 г. на эксплуатацию в Аэрофлот поступил вертолет Ми-6, о созда­нии которого упоминалось в предыдущей главе. По своим размерам, мощности двигателей, грузоподъемности и летно-техническим данным машина намного превосходила все отечественные и зарубежные вертолеты того времени.

На базе Ми-6 был создан вертолет-кран Ми-10, поступивший в эксплуа­тацию в 1967 г. Длина вертолета с винтами составляла 42 м, диаметр несущего винта 35 м. Максимальная скорость 235 км/ч, крейсерская – 190 км/ч. Вертолет мог транспортировать крупногабаритные грузы длиной до 20 м, высотой до
3,5 м и шириной 5 м весом 12 тонн на расстояние до 250 км и весом 15 тонн на короткие расстояния порядка 25 км. Высокое 4-стоечное шасси позволяло жестко закреплять между стойками, например, автобус.

В 1965 г. на Ми-10 были установлены мировые рекорды: груз весом
25,1 тонны поднят на высоту 2840 м, а груз в 5 тонн – на высоту 7151 м. Американский вертолет-кран S-64А, выставленный на авиасалоне в Париже одновременно с советским, имел взлетную массу 17,2тонны, Ми-10 –
43,7 тонны, а подни­маемый ими максимальный груз составлял соответственно 8,5 и 15 тонн.

На базе Ми-10 была создана модификация – вертолет-кран Ми-10К. Она имела более низкое шасси. Под носовой частью фюзеляжа располагалась до­полнительная кабина с органами управления. Пилот нижней кабины, сидя ли­цом к хвостовой части машины, пилотировал вертолет при выполнении монтаж­ных и погрузочно-разгрузочных работ.

Следующим вертолетом с газотурбинной силовой установкой стал Ми-8, поступивший на эксплуатацию в гражданскую авиацию в 1967 г. Он предназначался для перевозки 28 человек и имел 2 ТВД, каждый из которых развивал мощность 1700 л.с. При этом двигатель весил в 3 раза меньше, чем равный по мощности поршневой. Ми-8 превосходил Ми-4 по максимальной грузоподъемности в 2,5, по скорости в 1,5 раза. В 1965 – 1969 гг. на Ми-8 было установлено 7 мировых рекордов. По общей схеме, летным качествам и комфортабельности он превосходил американский вертолет S-61.

В 1961 г. состоялся первый полет вертолета Ми-2, призванного прийти на смену легкому Ми-1. Новый вертолет в отличие от поршневого предшественни­ка был снабжен двумя ТВД по 400 л.с, то есть силовая установка стала мощнее в 1,4 раза. Выпускался в пассажирском варианте на 7 – 8 мест и в сельскохо-зяйственном варианте. Эксплуатировался в Аэрофлоте с 1966 г.

В 1965 г. конструкторское бюро Н.И.Камова построило по характерной для него 2-винтовой соосной схеме вертолет Ка-26. По сравнению с хорошо зарекомендовавшим себя Ка-15 новый вертолет имел большую грузоподъем­ность и скорость. У него не один, а два поршневых двигателя мощностью 325 л.с. каждый. В зависимости от назначения на шасси Ка-26 могли устанав-ливаться кабина на 6 пассажиров, бункер большой вместимости (до 700 кг груза), который использовался для проведения различных видов сельскохозяй­ственных работ, грузовая платформа или средства для пожаротушения. Масса вертолета 3,2 тонны, дальность полета до 400 км. Вертолет Ка-26 сочетал в себе надежность и минимальную стоимость эксплуатации, долгий срок службы с возможностью разнообразного и экономически целесообразного применения. В 1969 г. он поступил на эксплуатацию в гражданскую авиацию.

Таким образом в 60-е годы Аэрофлот пополнился целым рядом новых ти­пов самолетов и вертолетов, специализированных для применения на различ­ных авиатрассах и на различных видах народнохозяйственных работ.