Зачем в СССР создавали сверхзвуковой пассажирский самолет, и чем закончился грандиозный проект.
К концу 1950-х годов в развитых странах назревала проблема перегрузки пассажирских авиалиний. Особенно актуальной она была для трансатлантических рейсов, связывавших Европу с Америкой. Требовалось в несколько раз увеличить вместимость самолетов или повысить их оборачиваемость, сократив время на перелет. Сегодня, когда громадные лайнеры перевозят сотни пассажиров, мы знаем, в каком направлении пошло самолетостроение. Но тогда выбор не выглядел таким очевидным — особенно на блестящем фоне военной авиации, которая к тому времени уже уверенно обходила звук. Прототип дальнего сверхзвукового бомбардировщика Ту-22 поднялся в небо в 1958 году, прототип ракетоносца М-50 — годом позже.
Конструкторы тех лет привыкли к тому, что гражданские самолеты проектируются на основе боевых, которые помогают «обкатывать» почти все базовые решения и системы. Поэтому создание сверхзвуковых пассажирских самолетов (СПС) казалось задачей доступной, а концепты и проекты множились, как грибы после дождя. Начиная с 1962 года инженеры французской Sud Aviation (проект Super Caravelle) объединили усилия с британцами из компании Bristol (проект Type 223) и, заручившись поддержкой на государственном уровне, начали работу над совместным СПС — «Конкорд».
К тому времени превратить свои сверхзвуковые военные машины в пассажирские пытались и в СССР. В ОКБ-23 Мясищева делали ставку на перспективные ракетоносцы М-50 и М-52, аналогичный проект ОКБ-155 Сухого базировался на ударном самолете Т-4. Но в 1962 году, когда англо-французское соглашение заставило всех резко набрать темп работы, самым перспективным оказался проект ОКБ-156 Туполева. Здесь сверхзвуковые Ту-22 пытались развивать сразу в двух направлениях: в сторону новых тяжелых сверхзвуковых бомбардировщиков Ту-135 — и к их пассажирской версии Ту-135П. Летом 1963 года вышло правительственное постановление, в котором Туполеву поручались работы над новым СПС, способным развивать до 2300−2700 км/ч и переносить 80−100 человек на 4000−4500 км либо 39−50 человек — на 6000−6500 км. Но уже осенью стало ясно: наскоком задачу не решить и военный сверхзвуковой самолет в гражданский не превратить.
Задачи
«Американцы тоже глубоко прорабатывали концепции СПС, — рассказал нам директор Музея ПАО "Туполев" Владимир Ригмант. — Существовали даже довольно экзотические проекты на базе бомбардировщиков Convair B-58 и экспериментальных "валькирий" XB-70. Однако их расчеты также показали, что привычный подход здесь не работает». В самом деле, сверхзвуковой полет с пассажирами — совсем не то, что с бомбами и ракетами. Боевой самолет проводит почти все время в обычном, дозвуковом полете и лишь на отдельных участках (при взлете с увеличенной нагрузкой, при маневрах или прорыве ПВО противника) включает форсаж. При этом резко увеличивается тяга силовой установки, и летательный аппарат переходит на сверхзвуковой режим полета — но для самого двигателя это работа «на грани инфаркта». СПС, цель которого — быстрая и безопасная доставка пассажиров на большие расстояния, должен оставаться на сверхзвуке и в крейсерском полете, часами. Это предъявляет совершенно иные требования к компоновке, двигателям, к устойчивости и управляемости планера на малых и больших скоростях.
Внешние поверхности разогреваются до 100−120 °C, создавая потребность в особо теплостойких материалах, а заодно и мощной системе кондиционирования, которая должна поддерживать температуру внутри салона на комфортном уровне. Наконец, возникает проблема звукового удара, который неминуемо сопровождает такие скоростные полеты: бомбардировщик, пройдя в паре сотен метров над землей на сверхзвуке, может вызвать и контузию. Военных эти вопросы не слишком волнуют, но для гражданского самолета, который совершает рейсы над населенными районами, грохот, способный выбить стекла и травмировать людей, — серьезный недостаток.
Британско-французский консорциум избежал многих этих проблем сразу. «Конкорд» проектировался для полетов над океаном, где его звук никому особенно не угрожал, что позволило оставаться на приличной, но довольно умеренной высоте 16−18 км. Ту-144, для которого планировались самые разные маршруты, требовалось взять планку повыше — уже до 20 км, что создавало новые трудности для работы двигателей, воздухозаборников да и всей конструкции. С каждым новым нюансом задача создания СПС усложнялась и тянула за собой поиск сразу во многих областях, от двигателестроения и систем обслуживания до материаловедения и аэродинамики.
Решения
Шумиху, поднятую вокруг схожести Ту-144 и «Конкорда», всерьез не воспринимает никто из специалистов. На взгляд обычного пассажира, дозвуковые самолеты Туполева, Ильюшина, Антонова, Boeing и Airbus тоже подозрительно схожи. Лишь мелкие, недоступные взгляду неспециалиста «нюансы» — удлинение, стреловидность, профилировка «скрученности» крыла — обеспечивают разное техническое совершенство летательных аппаратов.
Разумеется, отец и сын Туполевы, которые руководили работами по СПС, использовали доступную информацию от стартовавших раньше европейских коллег. Однако над своим планером в СССР работали вполне самостоятельно, проведя огромный объем расчетов и «обдув» в аэродинамических трубах ЦАГИ десятки моделей, прежде чем нащупали оптимальную схему-«бесхвостку». Крыло с переменным углом стреловидности, состоящее из двух трапеций (как на «Конкорде»), позволяло придать самолету устойчивость и на дозвуковой скорости, и на сверхзвуке, а в переходном режиме балансировка обеспечивалась временной перекачкой топлива в бак, расположенный в задней части самолета.