ПРОЕКТ «ТУ-144ЛЛ»

В марте 1996 г. на аэродроме ЛИИ в Жуковском состоялась выкатка сверхзвукового самолета Ту-144ЛЛ. Это событие ознаменовало собой очередной, американско-российский, этап программы высокоскоростных исследований (ВСИ), которая была начата в 1990 г. НАСА совместно с рядом промышленных фирм США. Ее цель - разработка технологий для создания высокоскоростного пассажирского транспорта к концу нынешнего столетия. Американскую группу по проекту «Ту-144ЛЛ» возглавляет фирма «Боинг», являющаяся основным подрядчиком этой программы в США, при содействии компаний «МакДоннэл Дуглас», «Рокуэлл», «Дженерал Электрик» и «Пратт энд Уитни».

Крупнейшие в мире производители самолетов и авиационных двигателей и АНТК им. А. Н. Туполева приступают к использованию модифицированного самолета Ту-144 в качестве летающей лаборатории для проведения сверхзвуковых исследований. В1996 г. предстоит шесть летных экспериментов и два наземных. Всего за шесть месяцев запланировано осуществить 32 полета. Участие Ту-144ЛЛ в испытаниях позволит сравнить данные полетов полномасштабного сверхзвукового самолета с результатами, полученными на моделях в аэродинамической трубе, при помощи компьютерных технологий и в других летных экспериментах. Предполагается собрать уникальные аэродинамические, конструкционные, акустические и эксплуатационные данные по этому типу самолета. Все испытания будут проводиться в России, на аэродроме в Жуковском.

Заключение международного контракта и осуществление проекта стало возможным в результате соглашения, подписанного в июне 1993 г. в Ванкувере вице-президентом США Альбертом Гором и российским премьер-министром Виктором Степановичем Черномырдиным. Благодаря программе сверхзвуковых исследований «Ту-144ЛЛ» установились прямые рабочие отношения между производителями авиационной техники в США и России. «Использование Ту-144ЛЛ - это превосходное сочетание наших потребностей с их возможностями, пример того, каким может быть технологическое сотрудничество с Россией» - вот мнение одного из руководителей НАСА.

Ту-144 изначально создавался как транспортное средство для эксплуатации в системе воздушных перевозок СССР. Всего было выпущено семнадцать экземпляров самолета, в том числе прототип и пять моделей «Д».

Первый полет прототипа был осуществлен 31 декабря 1968 г. Впервые Ту-144 выполнил перелет по маршруту Москва - Алма-Ата с пассажирами на борту 1 ноября 1977 г.

Самолет, выбранный для проведения летной исследовательской программы, представляет собой одну из модификаций «Д», по своим характеристикам немного отличающихся от серийной версии. Это более поздний промышленный вариант, выпущенный в 1981 г., у которого время налета не превышает 82 часов 40 минут. Его бортовой номер 77114.

Размах крыла составляет 27 метров, а общая длина достигает 60 метров. Обычный взлетный вес/масса равен 200000 кг, при этом топливо весит 102000 кг. В салоне может разместиться 140 пассажиров. Ту-144 способен развивать максимальную крейсерскую скорость, соответствующую числу М-2,35 (в 2,35 раза быстрее скорости звука или приблизительно 2700 км/ч). Дальность составляет 4000 км, максимальная высота полета - 18897 метров. Построен самолет из легкого алюминиевого сплава VAD -23 с внутренне усиленными панелями. Для выполнения передних кромок крыльев, элевонов, руля направления и нижней поверхности задней части фюзеляжа были применены титан и нержавеющая сталь. Благодаря этим характеристикам и доступности в управлении Ту-144ЛЛ представляет для НАСА идеальное транспортное средство для проведения исследований термостойких конструкций и материалов, а также изучения акустики, сверхзвуковой динамики и сверхзвуковых силовых установок. Самолет обладает надежной системой аварийного покидания и способен поднять в воздух значительное количество научной аппаратуры.

В ходе подготовки к летным испытаниям Ту-144 подвергся многочисленным усовершенствованиям и модификациям. Его собственные двигатели конструкции Колесова заменены новыми, более крупными и форсированными турбореактивными двигателями НК-321, которые первоначально были выпущены для туполевского бомбардировщика Ту-160 «Блэкджек». С целью увеличения полезной площади для размещения исследовательской аппаратуры из салона самолета убраны пассажирские кресла. Для регистрации экспериментальных данных и параметров, подтверждающих летную годность самолета, будет задействована новая бортовая система «Дамьен». На Ту-144ЛЛ установлены температурные датчики, датчики давления, микрофоны и датчики трения обшивки самолета, а также приборы для измерения параметров пограничного аэродинамического слоя - области, где воздух вступает в взамодействие с поверхностью движущегося самолета.

Данные, собранные со специально оборудованного Ту-144ЛЛ, помогут промышленности построить лайнер, который будет сокращать время полета между континентами. В соответствии с программой ВСИ НАСА пассажирский самолет нового поколения сможет перевозить 300 человек со скоростью, в 2,4 раза превышающей скорость звука, что позволит ему пересекать Тихий или Атлантический океан за время, вполовину меньшее, чем требуется современным дозвуковым широкофюзеляжным реактивным самолетам, при прогнозируемых доступных ценах на билет. Остроносый самолет с дельта-крылом, который должен появиться в результате п роводимых исследований, будет как экономически оправданным, так и приемлемым с точки зрения экологии.

Если смотреть шире, то программы, подобные этой, имеют потенциал, обогащающий аэрокосмическую промышленность России и США. Кроме того, проект «Ту-144ЛЛ» служит образцом сотрудничества между государственными и коммерческими структурами в области разработки перспективных технологий.

Представители американских фирм отметили, какую грандиозную работу проделали сотрудники АНТК им. А. Н. Туполева, чтобы «вернуть к жизни» Ту-144. Они поблагодарили российских рабочих, которые на протяжении нескольких лет трудились и, несмотря на чрезвычайно сложные экономические условия в стране, возродили самолет. Такая же искренняя благодарность прозвучала в адрес инженеров и конструкторов ЛИИ им. М. М. Громова, ЦАГИ и завода в Самаре, чей технический вклад в проект явился одной из главных составляющих успеха на этом важном этапе.

Чем быстрее летит самолет через атмосферу земли, тем выше поднимается температура его обшивки. Исследователи проведут измерение температуры внешней обшивки самолета и внутренних конструктивных элементов. Полученные данные окажут помощь в выборе материалов при создании самолета и помогут справиться другими способами с нагревом поверхностей, конструкций, топлива, а также основных и вспомогательных систем машины.

Ту-144 исключительно подходит в качестве испытательного стенда для проведения исследований нагрева сверхзвукового двигателя на высоких скоростях при продолжительных полетах. Результаты экспериментов позволят лучше смоделировать температурную обстановку в отсеке двигателя и использовать компьютерные модели для понимания характера изменений воздушного потока и температурного режима. Основная задача заключается в разработке концепции построения принципиально новых двигателей, более эффективных и способных выдерживать незбежный колоссальный нагрев при сверхзвуковом полете. Это, в свою очередь, повысит безопасность самолета.

При приземлении самолета происходит увеличение давления между ним и землей. «Влияние земли» толкает машину в противоположную сторону и является одним из факторов, который учитывается пилотом при управлении самолетом. В обычном воздухоплавании этот эффект довольно хорошо изучен, но пока мало известно о его проявлениях при совершенно ином типе самолета, технология которого сейчас разрабатывается. Специалисты намерены получить данные о влиянии земли на аэродинамическую подъемную силу, лобовое сопротивление, тангаж самолета с крыльями большого удлинения. Сравнить эти результаты с полученными в аэродинамической трубе. А также провести анализ ощущений пилота в отошении управляемости самолета при взлетах и посадках.

При полете в атмосфере земли воздушный поток, обтекающий крыло и фюзеляж, становится по преимуществу турбулентным. Эта направленность вызывает колебания уровней давления, возбуждая стенки пассажирского салона и приводя к их вибрации. Возникают сильные шумы. Однако, комфортабельность является основным условием успешной эксплуатации пассажирского самолета нового поколения. Поэтому специалисты надеются определить, каким образом воздушный поток вокруг фюзеляжа создает шум в кабине пилотов и в салоне, и разработать эффективные меры по снижению его уровня.

Сверхзвуковой самолет, такой, как будущий американский высокоскоростной пассажирский лайнер, больше зависит от качеств управляемости, чем обычный дозвуковой самолет. Это вызвано некоторыми конструктивными особенностями -крыльями малого удлинения, дельтообразной формой, а также аэродинамическими свойствами. Задача экспериментов - определить путь к повышению безопасности взлетов и посадок самолета следующего поколения, сделать его как можно более простым в управлении.

Проектируемый самолет полетит на высоте около 25000 метров при помощи двигателей, которые будут коренным образом отличаться от современных силовых установок. В экспериментах предполагается определить влияние конструкции воздухозаборника самолета на качество воздушного потока, входящего в двигатель. Для нахождения оптимального удаления будет измеряться расстояние от центрального тела воздухозаборника до двигателя. Это позволит получить ценную информацию по расходу воздуха через двигатель для создания более мощных сверхзвуковых моторов. Испытания пройдут на наземном стенде АНТК в Жуковском.

Кроме того, запланирован эксперимент по изучению характеристик устойчивости работы двигателя при быстром изменении положения сверхзвуковых ударных волн внутри воздухозаборника, что позволит улучшить работу двигателя и его безопасность.

Все замеры и их запись будут осуществляться специалистами АНТК им. А.Н.Туполева, а их анализ наши конструкторы и ученые проведут совместно с представителями НАСА и американской промышленности.

(Подготовлено по материалам пресс-службы АНТК им. А. Н. Туполева)