Битва за сверхзвук: Ту-144 против «Конкорда»

Дмитрий Дрозденко рассказывает о том, почему СССР выиграл гонку за сверхзвук, из-за чего обе невероятные программы были свернуты и сможем ли мы в обозримом будущем снова летать на пассажирских самолетах через Атлантику за 3 часа.

Военные технологии исторически являются глобальным драйвером развития науки и промышленности. Особенно ярко это проявилось в ХХ веке. Благодаря соперничеству военных мы покорили небо, завоевали космос и преодолели звуковой барьер. Совсем немного оставалось до колонизации Луны и Марса, но настал век ХХI со своей пусть и глобальной, но очень виртуальной вселенной. Кстати, эту интернет-вселенную тоже подарили миру военные технологии. Сейчас мы сравниваем мегапиксели и мегагерцы флагманских смартфонов, обсуждаем бренды и тренды и совсем забываем, что эти вещи не являются прорывом человечества в будущее. Они не движут его вперед.

Предел Маха

Морозным утром 31 декабря 1968 года на взлетную полосу аэродрома «Раменское» из ангара снова выкатили футуристический самолет. Острый, нацеленный в небо нос, невероятно плавные, но стремительные обводы практически ракетных крыльев, большие, в рост человека гондолы двигателей.

Погода снова была не очень, но Главный принял Решение. Свист вспомогательной силовой установки сменился тяжелым ревом запускаемых двигателей. Невероятно красивая, машина осторожно вырулила на исполнительный старт.

Самолет был готов взлететь еще в 20-х числах декабря, но погоды, минимальной погоды для первого испытательного полета все не было. Практически две недели Ту-144 (так звали остроносую птицу) в ожидании погоды выкатывали из ангара. Люди были сильно утомлены, напряжение нарастало.

По решению Политбюро КПСС самолет должен был взлететь в 1968 году. Андрей Николаевич Туполев выходит на связь с командиром корабля летчиком-испытателем Эдуардом Еляном. Вот подлинная запись переговоров:

— Андрей Николаевич говорит. Алло! — Слушаю, Андрей Николаевич, слышу Вас, всем экипажем слушаем Вас. — Ну давай, потихонечку трогай. — Ну спасибо, Андрей Николаевич, экипаж желает Вам здоровья. — И песню в пути не забудь. — Чего не забыть? — Песню в пути не забудь. — Хорошо, не забудем.

Взлет проходил при таких метеоусловиях, при которых еще ни один опытный самолет не взлетал. Торец полосы терялся в дымке. Под рев невероятно мощных двигателей похожий на огромную птицу Ту-144 величественно взмывает в небо и практически сразу скрывается в морозной мгле. Дальше его видит только радиолокатор и слышит диспетчер.

Первый полет длился всего 38 минут, но это был полет первого на планете гражданского сверхзвукового. По словам командира, летчика-испытателя Эдуарда Еляна, машина вела себя прекрасно. Это был отличный подарок к юбилею. Так сказал Главный, ведь всего месяц назад Андрей Николаевич Туполев отметил 80-летие.

Советский Союз снова порвал финишную ленточку, что сразу вызвало кучу различных кривотолков. Как же так, русские обошли англо-французский «Конкорд» на финишной прямой. «Конкорд» смог взлететь только 2 марта 1969 года, а на американской программе по созданию гражданского суперсоника просто поставили крест. Согласитесь, обидно до жути. Западная пресса сразу рождает миф о том, что Советы украли чертежи «Конкорда», на страницах газет уже задержаны шпионы, нашему самолету дали прозвище «Конкордский». Последнее еще не раз поставит Европу в неудобное положение, но об этом потом, а пока в небе парит именно советская птица. Остальных попросили подождать своей очереди.

Через тернии к звездам

Говорят, что на параде в Тушино Никита Хрущев уже знал про англо-французский проект по созданию сверхзвукового пассажирского самолета. СССР не мог уступить первенства в таком вопросе. Тем более что пересечь бескрайние просторы Советского Союза на двух с половиной Махах выглядело очень привлекательно.

«Сможешь?» — спросил Туполева Хрущев. «Сможем, Никита Сергеевич», — ответил знаменитый авиаконструктор и добавил, что такой проект потребует развития новейших, прорывных технологий во многих сферах советской промышленности. «Добро», — сказал Хрущев, и процесс пошел.

Это было спорным решением, но разработку самолета 74-летний Туполев поручил своему сыну Алексею и отделению «К», занимавшемуся созданием сверхзвуковых военных беспилотников. Успех этой миссии подтверждал статус преемника Генерального конструктора, а своего сына к этой роли Туполев старший готовил сызмальства. Забегая вперед, можно сказать, что Туполев младший оправдал ожидания отца в этом вопросе.

А вопрос был очень сложный. Проблемы, возникающие у большой машины при полетах на сверхзвуковых скоростях, потребовали новых решений во многих отраслях науки и промышленности. Модели планеров продували в огромных аэродинамических трубах ЦАГИ.  После целого исследовательского цикла продувок, рассмотрев множество вариантов, конструкторы остановились на схеме без хвостового стабилизатора с треугольным крылом сложной геометрии. При крейсерской скорости в 2,5 Маха (на высоте полета это примерно 2500 км/ч) такая компоновка представлялась оптимальной.

Проблемы и решения

Проблема сверхзвукового полета — температура. Несмотря на то, что на высоте более 15 000 метров воздуха очень мало, а его температура минус 50, обшивка любого суперсоника нагревается до полутора – двух сотен градусов, и возникает проблема — пассажирский салон. Ведь у военной машины нет пассажирского салона, и такой проблемы жизнеобеспечения людей, естественно, нет. Достаточно озаботиться кабиной экипажа, да и сами пилоты одеты в специальную амуницию, которая предохраняет человека от экстремальных условий полета. Пассажиров не оденешь в противоперегрузочные и гермокостюмы.

Во время полета внешняя обшивка Ту-144 нагревалась до 160 градусов, в то время как в салоне сохранялись нормальная температура и давление. Кстати, интересный момент — при проектировании, для контроля за потоками воздуха в салоне самолета использовали воздушные шарики, которые выявляли самые тонкие моменты движения воздушных потоков.

При нагреве тела расширяются — это физика твердого тела. Самолет не исключение. Фюзеляж «Конкорда» при полете на сверхзвуке удлинялся на 25 сантиметров. В салоне рвались коврики, в обшивке появлялись щели. Ту-144 тоже удлинялся, но у него была несколько другая конструкция, и ковры оставались невредимыми, но других проблем хватало.

Оригинальное крыло Ту-144 изготавливалось из крупных панелей, что создавало проблемы избыточных локальных напряжений внутри конструкции. Уровень напряжений в планере самолета превосходил расчетный. Проблемой были и двигатели, НК-144А. Их технологию никак не могли отладить — они просто выгорали. Да и экономичность оставляла желать лучшего: реальным пределом полета с полной коммерческой нагрузкой 15 тонн остались 3500 км. Требуемая по техническому заданию дистанция 4500 км пока оставалась недостижимой. В это время «Конкорд» со своими 13 тоннами мог преодолеть расстояние почти в два раза больше.

Длина маршрута на базовой трассе Ту-144 «Москва — Алма-Ата» составляла 3260 км, и это было близко к пределу возможностей машины. Проблему должны были решить новые двигатели РД-36-51А, которые устанавливались на модификацию Ту-144Д, но этот проект так и не довели до конца. Еще одной проблемой были аэродромы. Сажать машину в СССР было практически некуда, особенно большую сложность составляли запасные аэродромы потенциальных маршрутов. Свехзвуковой лайнер добавлял сложностей и навигационным службам, ведь он летал не по правилам. Не мог такой самолет лететь по обычным воздушным линиям, как не может сверхскоростной экспресс ехать по обычным ж/д путям.

Скорость Ту-144 была почти в 3 раза больше скорости обычных самолетов, а траектория имела вид равномерной параболы. По мере выработки топлива самолет набирал высоту до 15 000–16 000 м, а затем плавно снижался, фактически «перелетая» по высоте трассы для обычных, дозвуковых самолетов. Была еще проблема звукового удара по поверхности земли, когда стремительная птица переходила на сверхзвук, солнечная радиация на огромной высоте и многое, многое другое…

С любой из этих проблем можно было справиться. Например, солнечную радиацию убрали, сделав золотое напыление на иллюминаторы. И не такие сложные машины в нашей стране доводились до надежной серии. Даже наша традиционная проблема — «дороги», а в данном случае авиационная инфраструктура тоже поддается решению. Перестроили же аэродромную сеть огромной страны под первый турбореактивный лайнер Ту-104. Все можно было решить, была бы воля, в данном случае министерства гражданской авиации и руководства страны.

Брат, друг, конкурент

В конце 1967 года состоялась помпезная презентация англо-французского «Конкорда». Готовый самолет под звуки фанфар выкатили из ангара и показали мировой прессе. Это было событие. Все сразу захотели путешествовать на сверхзвуке. Отец основатель и руководитель крупнейшей мировой авиакомпании «Pan Am» (Пан Американ) Хуан Трип заявил о желании купить «Конкорды» и бороздить на них небо Атлантики.

Говорят, что после этого заявления ему позвонил лично президент Кеннеди и даже накричал на него. Это было невозможно, ведущий американский авиаперевозчик покупает европейский самолет.

«Не вопрос, — хладнокровно ответил Хуан Трип, — дайте мне американскую машину и «Pan Am» будет летать на ней».

В июне 1963 года президент США Джон Кеннеди в духе своих лунных заявлений дал старт американской программе суперсоника. Конгресс выделил на нее 100 миллионов долларов, а тогда это была огромная сумма. В предварительном отборе участвовало три компании, но 31 декабря 1966 года проект отдали Boeing, которая заявила для своего лайнера «2707» просто сумасшедшие характеристики: скорость 3 Маха, пассажировместимость 277 человек в двух классах, длина фюзеляжа 93 метра, что на треть больше «Конкорда». Расчетный взлетный вес машины превышал 300 тонн, и вишенка на торте: изменяемая геометрия крыла.

Жизнь все расставила по местам, не все оказалось подвластно Америке. Проблемы с лишним весом машины уменьшили количество пассажиров до 234 человек, убрали крылья с изменяемой геометрией — их поворотные шарниры весили неприлично много. Проблемы с обработкой материала фюзеляжа — а Boeing замахнулся не меньше чем на титановый сплав, — двигателями и многим другим сделали стоимость «самолета престижа» не просто огромной, она стала запредельной даже для амбиций США.

США, несмотря на свой обширный опыт в области военного сверхзвука, не смогли эффективно и рационально решить задачи этого проекта и в 1971 году сошли с дистанции. «Boeing model 2707» так и остался в виде полноразмерного макета, рекламных мультиков и общих эскизов. Америка технологически проиграла битву за сверхзвук.

Бег с препятствиями

Бег с препятствиями продолжили Ту-144 и «Конкорд». На момент презентационной выкатки «Конкорда» из ангара в 1967 году туполевцы только заканчивали сборку первого летного экземпляра. В этот миг мы отставали, но разве это могло остановить советского человека?

Оба самолета опередили свое время и действительно очень похожи друг на друга. Это правда, но никто, как кричала западная пресса, не крал чертежи. Обе группы конструкторов пришли практически к одним компоновочным решениям, кроме того, конструктора общались друг с другом, хотя речь никогда не шла о передаче друг другу технологий. Ведь проблемы, с которыми они столкнулись, были одинаковыми, а с Французской республикой, которой на тот момент руководил генерал Шарль де Голь, мы тогда дружили.

Туполев старший оказался прав — для создания сверхзвукового лайнера пришлось модернизировать всю связанную с авиацией советскую промышленность: машиностроение, металлургию, электронику. Невероятно, но они это сделали! Тогда наш народ не знал слова «невозможно» и терпеть не мог слов «мы вторые».

31 декабря 1968 года Ту-144 стал первым летающим гражданским суперсоником планеты. 5 июня 1969 года он первым в мировой истории преодолел звуковой барьер. Произошло это на высоте 11 000 метров, а через год, уже на 16 000 метров Ту-144 пробил рубеж в 2 Маха, развив 2150 километров в час. «Конкорд», лидирующий до этого, отстал от нашей машины всего на «полкорпуса». Можно долго обсуждать этот момент, но ключевым здесь является слово «отстал».

Покоряя пространство. Опережая время

Это не игра слов. Эти самолеты действительно могли «опережать время», не абсолютное конечно, но время локальное — по часовым поясам. Например, в 1999 году два «Конкорда» авиакомпании «British Airways» летели вдоль коридора солнечного затмения, на высоте 17 000 метров, следуя за тенью луны. Пассажиры, отдавшие за билет более полутора тысяч английский фунтов, могли наблюдать «застывшее во времени» солнечное затмение.

Наша и европейская машина были прорывными в области технологий. Невероятные по скорости, прекрасные по внешнему виду, они были еще самыми умными для своего времени. Новые материалы и технологии, электродистанционная система управления и умная авионика — не самолеты, а сплошные инновации. Правда и здесь мы немного опередили Европу — Ту-144 был умнее «Конкорда».

Советская электроника могла самостоятельно выполнить весь цикл полета от взлета до касания полосы и помнила 100 маршрутов. Система управления, по отзывам пилотов, была очень удобной. У «Конкорда» в начале эксплуатации авионика сильно капризничала и нередко «приводилась в чувство» непосредственно перед полетом.

Еще одной заметной инновацией наших конструкторов были крылышки, которые раскрывались на носовой части самолета при взлете и посадке. Это необычное решение позволило не только повысить управляемость самолета на малых скоростях, но и на треть по сравнению с более легким «Конкордом» уменьшило пробег лайнера по полосе. Попытка французов заснять процесс работы этих крылышек во время показательного полета на авиасалоне Ле Бурже стало одной из предполагаемых причин страшной катастрофы нашего самолета.

Но это были мелочи. Авиация уверенно шагнула в эру сверхзвука. Человек пробил очередной барьер, снова убедился в силе своего разума.

Жизнь и смерть

Ту-144 был одной из самых ярких звезд на небосклоне мировой авиации. Доказав всему миру превосходство социализма над капитализмом, он фактически не нашел себе места в нашем небе. Даже при условии доводки его модификации Ту-144Д с новыми, более экономичными двигателями. Летать из Лондона в Нью-Йорк он по понятным причинам не мог, кто бы из капиталистов в здравом уме отдал СССР этот маршрут?

Внутриконтинентальные  маршруты, например Европа — СССР — Япония с одной промежуточной посадкой тоже были мало осуществимы без серьезной доработки машины. Летал Ту-144 совсем недолго. В 1977 году его коммерческую эксплуатацию временно остановили.

Говорят, что виной тому были аварии и катастрофы. На них не хочется останавливаться, тем более что первая катастрофа, на авиасалоне в Ле-Бурже, — дело достаточно темное. Ясно одно — разведчик «Мираж» летел рядом и фотографировал работу передних крылышек Ту-144. Спецслужбы Франции мешали расследованию катастрофы. С Францией мы дружили, и скандал никому был не нужен, поэтому однозначных виновных не объявили, а историю фактически замяли. Но катастрофы и аварии бывали и ранее и будут в будущем, тем более при разработке инновационных машин. Это никогда не останавливало прогресс, тем более в те времена.

Последняя попытка поставить обновленный лайнер на линию была предпринята в конце 1981 года. Сверхзвуковой лайнер должен был начать регулярные полеты по маршруту Москва — Красноярск. Однако из-за очередного разрушения двигателей в ходе наземных испытаний коммерческие полеты снова пришлось отложить. На сей раз навсегда.

После смерти Леонида Ильича Брежнева отношение к Ту-144 поменялось не в лучшую сторону. Аэрофлот тоже старался избавиться от проблемной машины. Ту-144Д был снят с пассажирских рейсов под предлогом «плохого влияния на здоровье людей при переходе звукового барьера».

Стремительную птицу посадила на землю экономика. В СССР никто не задавался вопросом стоимости разработки инновационной машины, никто не думал, сколько керосина съедают ее двигатели. У нас не было бизнесменов, и билет на  сверхзвуковой рейс стоил всего на четверть дороже обычного. Но ведь стоимость эксплуатации советского суперсоника, как и у его европейского брата, была велика.

Слишком уж он выбивался из привычного самолетного ряда. Считать у нас тоже умели, а учитывая, что главная цель — приоритет СССР в битве за сверхзвук был достигнут, программу после ряда попыток реанимации тихо свернули. В дальнейшем Ту-144 осуществлял только испытательные и научно-исследовательские полеты. «Конкорд» в плане эксплуатации был гораздо более успешен. Он пролетал до 2001 года. Но его судьба была похожей.

В начале 1970-х на линии вышли широкофюзеляжные дальнемагистральные самолеты, и стало ясно, что авиаперелёты на дальние расстояния больше не являются прерогативой бизнесменов и элиты. Доля среднего класса в общем пассажиропотоке постоянно росла. Для авиакомпаний стало актуальным снижение цен на билеты, а не сокращение времени перелётов, столь привлекательное для бизнесменов.

В 1973 году разразился нефтяной кризис, вызванный арабо-израильской войной. Мировые цены на авиационное топливо выросли в несколько раз, что ставило под сомнение коммерческую привлекательность сверхзвуковых полётов. «Конкорд» затрачивал намного больше топлива на перевозку одного пассажира, чем дозвуковые авиалайнеры.

Общие расходы англо-французского консорциума по разработке «Конкорда» составили почти миллиард английских фунтов. Цена авиалайнеров соответственно выросла и стала неподъемной для авиакомпаний. Очень дорого обходилось обслуживание суперсоника и поддержание его в состоянии лётной годности.

В результате к 1973 году практически все авиакомпании пересмотрели свои планы в отношении сверхзвуковых перевозок и отозвали заказы на «Конкорды». Удалось продать только 9 самолётов — 5 авиакомпании «British Airways» и 4 «Air France», причем потому, что они контролировались правительствами стран-разработчиков самолёта. Оставшиеся 5 самолётов после неуспешных попыток их продажи были проданы этим же авиакомпаниям по цене 1 фунт и 1 франк соответственно.

Билет на «Конкорд» стоил непомерно дорого, и его могли себе позволить только очень обеспеченные люди. За право пересечь Атлантику на сверхзвуке к обычной стоимости авиабилета надо было приписать еще один нолик. Правда, в полете кормили черной икрой, куропатками и наливали правильное шампанское. Полет на «Конкорде» был мерилом личного успеха, однако это ему не помогло. Его тоже убил рынок. Он сдался дешевым и массовым дозвуковым трудягам. Эксплуатацию суперсоника не могли окупить даже сверхдорогие индивидуальные чартеры. В итоге, когда в 2000 году произошла катастрофа, и лайнер с пассажирами рухнул в аэропорту Шарля де Голля, его эксплуатанты с чистой совестью списали самолет.

Так закончилась первая глава эры суперсоников. Самолеты ушли, но идея пока жива и о смерти самой идеи сверхзвуковых межконтинентальных полетов речь пока не идет. Более того, разработка этих машин дала множество инновационных решений, многие из которых востребованы и сейчас. Битва за сверхзвук не прошла даром. Ведь не зря же ушлые американцы гоняли наш самолет на испытания. И не будем забывать — в этой сверхзвуковой гонке мы победили, а они отстали.

/Дмитрий Дрозденко, tvzvezda.ru/