Ту-154: визитная карточка советского «Аэрофлота»
Первые отечественные пассажирские самолеты с турбореактивными двигателями (ТРД), Ту-104 и Ту-114, были созданы на основе боевых машин Ту-16 и Ту-95. Второе поколение Ту-124 и Ту-134 первоначально проектировались как уменьшенные модели Ту-104, с внесением ряда изменений. В отличие от них, создание нового среднемагистрального пассажирского самолета третьего поколения, получившего наименование Ту-154, стало для конструкторов ОКБ им. Туполева первой пассажирской машиной, не имевшей военного прототипа.
Перед советскими специалистами стояла задача создать самолет, который не уступал бы по своим основным параметрам проектирующемуся "Боингу-727", американскому летательному аппарату того же класса. Опытный "Боинг-727-100" впервые поднялся в воздух в феврале 1963-го и в декабре был сертифицирован. В-727С (с грузовой дверью и ручной системой загрузки) взлетел в декабре 1964-го. Спустя три года, в июле, появился В-727-200, который поступил в эксплуатацию через пять месяцев. Производство В-727 прекратилось в 1984-м выпуском 1831 машины, в том числе 1249 В-727-200.
В начале шестидесятых годов на линиях «Аэрофлота» протяженностью до 3500 км активно эксплуатировались Ту-104, Ил-18 и Ан-10. Таким образом, отечественный ГВФ имел в своем авиапарке три разных пассажирских самолета близкого класса. Это затрудняло работу по обеспечению регулярности перевозок, приводило к излишним сложностям в эксплуатации различных по конструкции летательных аппаратов.
Именно в это время был поднят вопрос об их замене одной машиной. Было выдвинуто условие: новый лайнер должен был взять все лучшее от своих предшественников, естественно, с учетом новых требований к пассажирским летательным аппаратам. Работы в ОКБ по определению наиболее оптимального облика создаваемого самолета, занявшие почти два года, возглавил руководитель отдела технических проектов С. Егер. Среднемагистральный пассажирский самолет рассчитывался на перевозку 16-18 т коммерческой нагрузки на дальность от 2850 до 4000 км с крейсерской скоростью не менее 900 км/ч и 5800 кг — на дальность до 7000 км с крейсерской скоростью 850 км/ч. Также было выдвинуто требование о способности эксплуатироваться с полос аэродромов II-го класса.
Необходимо заметить, что по этому проекту был объявлен конкурс. Кроме ОКБ Туполева, в разработке подобной машины участвовало ОКБ Ильюшина, предложившее разработку Ил-72 с тремя ТРД типа Д-30 с взлетной тягой по 6800 кгс. Заказчик в итоге выбрал Ту-154 как машину, наиболее полно учитывавшую новейшие на тот момент времени достижения авиационной науки и техники. Планировалось запустить самолет в серию на московском заводе №30 ("Знамя труда", сейчас МАПО), но производство развернулось на заводе №18 в Куйбышеве. В ноябре 1965-го на будущий Ту-154 утвердили летно-технические требования МГА.
Несомненно, что с точки зрения экономичности более выгодной была схема с двумя ТРД, а наиболее безопасной — с четырьмя двигателями. Для Ту-154 была выбрана промежуточная оригинальная трехдвигательная схема: два двигателя конструкторы разместили на пилонах с боков и один ТРД внутри хвостовой части фюзеляжа (ХЧФ), с воздухозаборником в форкиле с S-образным каналом.
Ту-154 отличается очень высокой для своего класса тяговооруженностью, равной 0,36. У большинства других машин этот показатель составляет от 0,22 до 0,27. У Боинга В-727-200, например, 0,2—0,26. Такой выбор для Ту-154 неслучаен; с одной стороны, это отрицательно может сказаться на экономичности, с другой, избыток тяги обеспечивает эксплуатацию машин в аэропортах с длиной полосы от 1500 м, с высокогорных аэродромов и в регионах с жарким климатом.
Если заокеанский "Боинг-727" предназначался для полетов на высотах от 7600 до 9150 м, то Ту-154 оптимизировали под большие крейсерские высоты от 11000 до 12000 м. С этой целью площадь крыла приняли до 180 кв. м (у В-727 — 145 кв. м). В результате добились снижения удельной нагрузки на крыло. При нормальном взлетном весе она получилась равной 472 кг/кв. м (для В-727-200 — 602 кг/кв. м). Сочетание двух указанных параметров позволило минимизировать крейсерские расходы топлива.
В 1968 году в опытном производстве изготовили две первых машины: одну для проведения летных испытаний, вторую для статических. Первый самолет передали в летно-испытательную и доводочную базу — АНТК им. А.Н. Туполева.
Опытный Ту-154 поднялся в воздух в октябре 1968 года. Машиной управлял экипаж в составе командира корабля Ю. Сухова, второго пилота Н. Харитонова, бортинженера В. Евдокимова. На борту самолета также были ведущий инженер по испытаниям — Л. Юмашев, экспериментатор Ю. Ефимов и бортэлектрик Ю. Кузьменко. Завершив этап доводок и первых полетов, машину отправили на совместные испытания, проходившие в два этапа.
С декабря 1968-го по январь 1971-го на аэродроме ЛИИ провели первый заводской этап, второй завершили в декабре 1971-го. Одновременно начали подготовку к серийному производству в Куйбышеве. Создание и доводка машины на первом шла под руководством главного конструктора Д. Маркова, а затем ее возглавил С. Егер. Именно они приняли на себя основные проблемы, которые были связанны с испытаниями и освоением нового авиалайнера в серии. С мая 1975-го руководителем работ по «сто пятьдесят четвертому» назначили А. Шенгардта, ставшего впоследствии главным конструктором по этому самолету и его многочисленным модификациям. Он до 2011 года руководил всем комплексом работ, которые были связанны с совершенствованием лайнера.
В 1969 году Советский Союз продемонстрировал опытный Ту-154 на салоне во французском Ле Бурже.
В мае 1971-го начались эксплуатационные испытания предсерийных машин на линиях "Аэрофлота". Их использовали для доставки почты из советской столицы в Тбилиси, Сочи, Минеральные Воды и Симферополь. Первый же регулярный пассажирский рейс по маршруту Москва — Минеральные Воды Ту-154 выполнил в день 49-й годовщины "Аэрофлота" — 9 февраля 1972-го.
В восьмидесятые годы Ту-154 различных вариантов стали самыми массовыми машинами "Аэрофлота". Они эксплуатировались с аэродромов практически всех крупных городов СССР. Авиалайнер в летнее время стал основным перевозчиком многочисленных отдыхающих в южные регионы страны. На нем совершали полеты почти в сотню городов Европы, Азии и Африки. К началу 1996 года КуАЗ изготовил порядка 950 машин. Ту-154 серийно производились до 2013 года. На сегодняшний день в эксплуатации продолжает находиться еще порядка 80 машин.
Авиалайнеры первых выпусков пользовались хорошим международным спросом. Что не удивительно: обладая не уступавшей западным аналогам экономичностью, он заметно превосходил их в комфортабельности. При капитализме на первое место выходит прибыльность машины, она должна приносить доход эксплуатанту. В СССР подход был другой, там думали не об извлечении прибыли, а о безопасности пассажиров (что, в частности, и обеспечивала трехдвигательная схема) и их удобстве. Сейчас об этом редко вспоминают, но в те годы Советский Союз был законодателем моды по дизайну салонов пассажирских самолетов, это отмечали мировые авиационные издания и доказывали соответствующие дипломы и другие награды международных авиасалонов. Начиная с 1972 года, Ту-154 были проданы и начали эксплуатироваться в Болгарии и Венгрии, ЧССР, Румынии, Кубе, КНДР. Всего к середине восьмидесятых за рубеж продали около 60 машин. С появлением новой модификации Ту-154М экспорт еще более расширился. В конце 20 века самолеты этой модификации эксплуатировались в КНР, Кубе, Иране, Польше, Болгарии, Чехии, Словакии и ФРГ. За границу поставили около 100 Ту-154М, из них почти половину закупила КНР. В те годы этот самолет в России и странах СНГ является наиболее эксплуатируемым пассажирским лайнером.
До развала Советского Союза КуАЗ совместно с АО АНТК им. А.Н. Туполева разработал и внедрил в серию 22 различных варианта Ту-154. Он стал также и основой для создания Ту-155 — первого в мире самолета, использующего такой альтернативный вид топлива, как сжиженный газ, и его дальнейшее развитие — Ту-156 (на жидком водороде).
Первые два года эксплуатации Ту-154 показали, что он имеет значительные возможности по его дальнейшему совершенствованию. В результате совместной деятельности ОКБ и КуАЗа возникла модификация Ту-154А.
Основное конструктивное отличие Ту-154А от предыдущего варианта состояло в замене авиадвигателей НК-8-2 на НК-8-2У увеличенной тяги, что позволило эффективнее использовать хорошие прочностные возможности планера, доведя взлетную вес «сто пятьдесят четвертого» до 94 т, а дальность полета до 3300 км со скоростью 900 км при 16 т коммерческой нагрузки. С 1974 года было изготовлено 78 Ту-154А. Наиболее массовой модификацией стал Ту-154Б, который до момента завершения серийного производства в середине восьмидесятых годов был выпущен в количестве 486 машин. На Ту-154Б усилили конструкцию планера с целью повышения его ресурса. При этом взлетная масса возросла до 98 т. Улучшили также систему управления механизацией крыла с измененными углами отклонения на взлетно-посадочных режимах.
Ту-154Б производился в двух основных туристских вариантах, на 152 (летний) и 144 места (зимний) с дополнительными гардеробами. Были проработаны компоновки с салонами на 138 и 146 мест.
Переоборудование машины из одного варианта в другой можно было осуществлять в условиях эксплуатации. Помимо развертывания серийного производства Tу-154Б, модернизировали существовавший парк Ту-154 и Ту-154А под стандарт "Б". Таким образом, к началу восьмидесятых были доработаны практически все самолеты ранних модификаций.
Чтобы еще больше повысить эффективности авиаперевозок, в серийное производство внедрили Ту-154Б-1, рассчитанный на 159-169 мест. Была создана и его конвертируемая версия экономического класса на 180 пассажиров, получившая обозначение Ту-154Б-2. Переоборудование производилось за счет исключения буфета-кухни силами авиапредприятий всего за 2-2,5 часа. Впоследствии Ту-154Б-2 составили основную часть парка Ту-154Б. Проект грузовой машины на базе последнего первоначально получил обозначение Ту-154Т, а затем — Ту-154С. Предполагалось его использование, как в грузовом, так и в грузопассажирском вариантах.
В начале восьмидесятых годов на КуАЗе переделали в грузовые 9 самолетов из планировавшихся двадцати — Ту-154 и Ту-154А, с одновременным проведением ресурсных доработок под стандарты Ту-154Б. Грузовая дверь (2,9x1,8 м) устанавливалась по левому борту. Груз общим весом до 20 т размещался на девяти поддонах, закрепляющихся швартовочными сетками, и перемещались поперек и вдоль грузовой кабины по шаровым и роликовым дорожкам вручную. Они фиксировались в соответствующих секциях узлами, установленными на рельсах пола. Кабина экипажа была защищена от возможного перемещения грузов с помощью барьерной сетки.
Основная задача модернизации Ту-154М заключалась в существенном снижении по сравнению с предыдущим вариантом расхода топлива путем установки более экономичных двухконтурных двигателей Д-30КУ. Была заменена хвостовая негерметичная часть фюзеляжа с установкой двигателей в новых мотогондолах, и перенесли вспомогательную силовую установку в отсек под каналом среднего двигателя. Претерпели изменения и внутренние закрылки крыла.
В 1978 году Куйбышевский филиал ОКБ ММЗ "Опыт" приступил к разработке документации для первого модифицированного самолета Ту-154Б с тремя авиадвигателями Д-30КУ. Построили натурный макет ХЧФ, позволявший отработать монтажи во всех "узких" местах и откорректировать конструкторскую документацию. Для Ту-154Б предполагалось подготовить следующие компоновки пассажирской кабины; смешанный вариант — 154 места, туристский — 164 места, экономический — 180 мест. Рассматривался грузовой вариант по типу Ту-154С и смешанный грузопассажирский — на 102 посадочных места и два стандартных контейнера на месте переднего пассажирского салона.
Двигатель Д-30КУ в ОКБ П. Соловьева модернизировали, увеличив ресурс и снизив взлетную тягу на 500 кгс, что повысило надежность и уменьшило удельный расход топлива. Новый двигатель, получивший обозначение Д-30КУ-154, обладал низким удельным расходом топлива на крейсерском режиме, не превышающем 0,69 кг/кг.ч, при степени двухконтурности — 2,45. Для справки: американский двигатель JT8D-15A, который в эти годы устанавливался на Боинг-737, имел удельный расход 0,73-0,779 кг/кг.ч.
Одновременно усовершенствовали аэродинамику авиалайнера, благодаря чему удалось, несмотря на установку двигателя с увеличенной степенью двухконтурности, получить даже некоторое повышение аэродинамического качества в крейсерском режиме полета. Это произошло благодаря установке внутренних закрылков на крыле и нового его зализа с фюзеляжем, изменению обводов хвостовой части фюзеляжа. А также удлинению обтекателей механизмов закрылков, герметизации и перекрытию щелей на крыле при убранной механизации и уменьшению зазоров. В результате максимальное аэродинамическое качество возросло до 15 единиц, что соответствовало лучшим двухдвигательным авиалайнерам (как помним, Ту-154 имел три двигателя).
Первый полет модернизированный Ту-154М совершил в 1980-м. Заводские испытания, в основном, подтвердили ожидания разработчиков: самолет по своим характеристикам соответствовал требованиям МГА. Летом 1981-года Ту-154М прошел всесторонние испытания. А спустя три года, в июле, экипаж летчика испытателя А. Талалакина поднял первую серийную машину в воздух, и началось крупносерийное производство нового варианта.
Серийные машины имели улучшенные двигатели Д-30КУ-154 2-й серии. Пассажирские салоны выполнялись в различных вариантах. Топливная эффективность в сравнении с модификацией «Б» улучшилась на 10-20% при полетах дальности до 3000 км и на 30% — при дальности более 3000 км. За час полета по сравнению с прежним вариантом экономилось 1000 кг горючего.
С конца восьмидесятых годов на Ту-154М появился новый пилотажно-навигационный комплекс "Жасмин" с инерциальной системой И-21 в комплекте с АБСУ-154-3, что дало возможность производить автоматическую посадку согласно требованиям 3А категории ICAО.
Для отработки системы автоматической посадки орбитального корабля "Буран" потребовалось построить ряд летающих лабораторий. Создать летающий стенд для воспроизводства полета воздушно-космического корабля оказалось непросто. Ведь на нем следовало установить системы автоматической и ручной посадки, идентичные тем, что были на "Буране". По близости весовых и геометрических размеров в качестве базовой машины выбрали Ту-154. Для того, чтобы он мог маневрировать "по-буранному", специалисты по динамике полета разработали систему изменения устойчивости и управляемости и "вписали" ее между штатными системами "Бурана" и Ту-154. Новый самолет под обозначением Ту-154ЛЛ превратился в динамически подобный аналог орбитального корабля.
При посадке летающей лаборатории, два боковых двигателя вводились в режим реверса и в противовес нормально работающему центральному двигателю, тянули самолет назад. Хвостовую часть фюзеляжа из-за этого пришлось усилить. Кроме того, интерцепторы Ту-154, используемые обычно для работы совместно с элеронами по крену и отклоняемые после приземления, выставлялись в поток постоянно. Траектория полета получилась настолько крутой, что с земли казалось, будто машина падает.
Вместо штатного места правого летчика на Ту-154ЛЛ установили командный пост с ручкой управления и приборами цифровой системы, идентичный тому, что поставлен на "Буране". Это место во время полетов занимал космонавт-испытатель.
Под программу переоборудовали пять самолетов различных модификаций. Причем две машины могли выполнять посадку в полностью автоматическом режиме. Внешне летающие лаборатории от серийных Ту-154 отличались наличием дополнительных системных антенн и другими незначительными признаками. На Ту-154ЛЛ выполнили более 200 полетов, позволивших получить необходимые данные для испытаний корабля "Буран".
В начале девяностых годов страны НАТО и Россия решили развернуть систему, обеспечивающую воздушное наблюдение за военной деятельностью в Европе. В качестве базовых самолетов для этого предложили несколько типов разведчиков и предусмотрели переоборудование магистральных пассажирских самолетов, в частности, Ту-154.
В 1995 году на дрезденском заводе фирмы "Даймлер Бенц Аэробас" провели переоборудование самолета Ту-154М под программу "Открытое небо". Ранее эта машина принадлежала ГДР, а после объединения эксплуатировалась в "Люфтваффе". Самолет оборудован оптическими фото- и видеокамерами. Пассажирский салон полностью переделали для новых задач. Однако машина использовалась по этой программе недолго, попав в катастрофу в 1997 году. Аналогичные работы по переоборудованию Ту-154М проводило АНТК им. Туполева, подготовив проект Ту-154М-ОН.
Всего за период с 1968 по 2013 гг. было изготовлено 998 самолетов Ту-154 различных модификаций, основными из которых стали Ту-154Б и Ту-154М. В заключение следует отметить, что все модификации Ту-154 значительно отличались по составу оборудования и его компоновке от первых экземпляров самолета. Это и понятно: ведь самолету-ветерану за 45 лет эксплуатации довелось пережить не одну техническую революцию, при этом он продолжал соответствовать времени.
Источники:
Вульфов А., Колесник Д. "Рабочая лошадка" Ту-154: 30 лет в небе // Авиация и космонавтика. 1998. №11-12. С.24-32.
Ригмант В. Ту-154 // Авиация и космонавтика. 2000. №3. С. 35-43.
Ригмант В. Полет длиною в 30 лет // Крылья Родины. 1998. №1. С.4-8.
Егерь В. Неизвестный Туполев. М.: Яуза, 2008. С.211-223.
Шевчук И. 80 лет КБ ОАО «Туполев» // Крылья. №17. С.32-33.
Информация