Новый фюзеляж на чужих крыльях: какой инженерной ценой Ту-104 открыл реактивную эпоху
Семьдесят лет первому регулярному рейсу — 15 сентября 1956 года
Что знает о Ту-104 человек, который не занимался авиацией специально? Что он первый советский реактивный — раз. Что летал быстро — два. Что разбивался — три. Специалисты обсуждают другое: каким инженерным приёмом ОКБ Туполева создало пассажирский лайнер примерно за год. 22 марта 1956 года Ту-104 приземлился в Лондоне с советской делегацией на борту. На аэродроме оказался ровно один реактивный пассажирский самолёт — и он был советским: британский Comet к тому моменту стоял на земле после серии катастроф. Через полгода, 15 сентября 1956 года, этот самолёт выполнил первый регулярный рейс Москва — Омск — Иркутск, затратив, по данным аэропорта Внуково, 7 часов 10 минут лётного времени.
Постановление на год: как Ту-16 стал трамплином
11 июня 1954 года Совет министров СССР постановлением №1172-516 поручил ОКБ-156 создать пассажирский реактивный самолёт. Руководить темой назначили Д.С. Маркова, общее руководство осталось за А.Н. Туполевым. Ровно через год — 17 июня 1955-го — лётчик-испытатель Ю.Т. Алашеев поднял опытный Ту-104 в первый полёт. Двенадцать месяцев от постановления до воздуха.
Линейка советских тяжелых двухмоторных реактивных многоцелевых самолетов Ту-16 (по классификации НАТО — Badger или «Барсук») на стоянке аэродрома
Для понимания этой скорости нужен один факт: к 1954 году серийный выпуск бомбардировщика Ту-16 на харьковском заводе №135 уже шёл полным ходом. Согласно истории программы в материалах по отечественной реактивной авиации, от Ту-16 в новый самолёт перешли все несущие поверхности и шасси — отъёмные части крыла, горизонтальное и вертикальное оперение, двигательные отсеки, основные агрегаты шасси и их гондолы. Отдельно перешла силовая установка: двигатели семейства АМ-3 с отработанной производственной цепочкой. Производственная оснастка, освоенная технология, обученные рабочие — всё это уже существовало. Наиболее сложную в отработке часть самолёта — стреловидное крыло с реактивными двигателями у корня — не нужно было проектировать заново.
Советский опытный пассажирский самолет Ту-70 в ангаре во время постройки
ОКБ к тому моменту уже однажды применяло схему агрегатной преемственности: опытный пассажирский Ту-70 в конце 1940-х строился на агрегатной базе бомбардировщика Ту-4. В серию Ту-70 не пошёл, но организационно-конструкторская логика — пассажирский самолёт на освоенной военной платформе — была отработана.
Почему «гражданский бомбардировщик» — неточная формула
Ту-104 часто называют переделанным Ту-16. Это удобное сокращение, но технически оно неверно, о чём подробно написано в материале «Ту-104: первый гражданский „бомбардировщик"» на ВО. Фюзеляж создавался с чистого листа. Диаметр вырос примерно с 2,8 до 3,5 метра — прибавка около 70 сантиметров, но за ней стояла полностью новая силовая схема обшивки: как если бы вместо тонкой трубы потребовалась широкая бочка с иным распределением нагрузки по шпангоутам. Переход от среднеплана Ту-16 к низкоплану потребовал нового центроплана (силового узла, соединяющего крыло с фюзеляжем) и полной переработки узлов сопряжения. Внутри разместили герметичный пассажирский салон — изначально на 50 кресел, — гардеробы, кухонный отсек и гражданское навигационное оборудование.
Оказалось, что переход к низкоплану поднял стояночную высоту шасси настолько, что пассажиры поднимались по довольно крутому трапу. Военная геометрия агрегатов диктовала пропорции всей машины.
Советские реактивные пассажирские самолёты Ту-104 на аэродроме в Москве (аэропорт Внуково), предположительно в 1956 году
Исходный вариант нёс 50 пассажиров. К Ту-104А вместимость выросла примерно до 70 мест, к Ту-104Б — до 100 при взлётной массе 78,1 тонны (по паспортным данным типа). Крейсерская скорость — 750–800 км/ч на высотах 10 000–12 000 метров. Паспортная таблица Ту-104Б даёт два показателя дальности: 2120 км при коммерческой нагрузке 12 тонн — достаточно, чтобы долететь из Москвы до Омска с запасом, но не до Иркутска без посадки; и 2750 км, если снизить нагрузку до 8,15 тонны. Разница: минус 3850 кг платного груза в обмен на плюс 630 километров.
Военное происхождение не ушло вместе с хвостовыми пушками.
Как стреловидное крыло преподало урок на высоте 12 километров
Стреловидное крыло — главное техническое достижение, унаследованное от Ту-16. Оно позволяло крейсировать на 750–800 км/ч, недостижимых для прямокрылых машин. Однако у стреловидного крыла есть характерное поведение на больших углах атаки: при выходе за критический угол самолёт склонен к резкому нарастанию кабрирующего момента — так называемому «подхвату» (самопроизвольному задиранию носа). Нос уходит вверх, машина выскакивает выше расчётного потолка, скорость падает ниже минимальной, самолёт сваливается — и выйти из этого режима на большой высоте практически невозможно.
За неполные четыре месяца 1958 года произошло четыре случая «подхвата». 15 августа под Хабаровском Ту-104 потерял управляемость и упал с высоты около 12 километров — 64 погибших. 17 октября рейс Пекин — Москва с промежуточными посадками под командованием Гарольда Кузнецова попал в зону сильной турбуленции над Чувашией. На высоте около 13 километров самолёт резко задрал нос, потерял управляемость и упал. Погибли все 80 человек — в том числе дипломатические делегации Китая и ряда других стран. По заключению расследовательской комиссии, причиной стала потеря управляемости при выходе на закритические углы атаки в зоне восходящих потоков.
По итогам расследования максимальный эксплуатационный эшелон ограничили до 9000 метров вместо прежних 10 000–12 000. Угол установки стабилизатора пересмотрели, внесли изменения в центровочные ограничения. Риск снизился, но базовая аэродинамика крыла не изменилась: эшелонное ограничение означало и снижение топливной эффективности на каждом рейсе.
Носовая часть потерпевшего крушение советского реактивного авиалайнера Ту-104А, разбившегося 7 февраля 1981 года при взлёте с военного аэродрома Пушкин под Ленинградом
Показательно сравнение. Британский de Havilland Comet, проектировавшийся как пассажирский самолёт без какой-либо военной агрегатной базы, в 1954 году столкнулся с катастрофическими разрушениями гермокабины из-за усталостного растрескивания у квадратных иллюминаторов. Природа проблем была принципиально различной: у Ту-104 — аэродинамика унаследованного стреловидного крыла на пассажирских высотах; у Comet — неизученность усталостного ресурса гермоконструкции при многократных циклах наддува. Обе программы работали на режимах, которых прежде никто не летал регулярно, — но ломались по-разному. Подробнее об аварийности Ту-104 и катастрофе 1981 года, унёсшей командование Тихоокеанского флота, — в материале «Как в авиакатастрофе погибло почти всё командование Тихоокеанского флота СССР».
Семьдесят лет спустя: что осталось
В музее истории гражданской авиации в Ульяновске один из немногих уцелевших бортов стоит под открытым небом. Та самая машина, что поразила британскую прессу в марте 1956-го, — и тот же тип, что два с половиной года спустя обнаружил над Чувашией предел, унаследованный от бомбардировщика.
Аэрофлот эксплуатировал Ту-104 до конца 1979 года. За это время, по имеющимся данным, парк перевёз около 100 миллионов пассажиров, налетав примерно 2 миллиона часов в ходе около 600 тысяч полётов; по данным открытых источников, за всю эксплуатацию тип потерпел 23 катастрофы. Всего построили от 200 до 201 машины всех вариантов — данные в источниках расходятся; производство закрыли в 1960-м.
Инженерный выбор 1954 года — взять готовое крыло вместо того, чтобы проектировать его заново, — был обоснованным: он дал год разработки вместо трёх и позволил Аэрофлоту открыть регулярные реактивные рейсы. Цена оказалась не в том, что крыло было военным, а в том, что стреловидное крыло на пассажирских высотах вело себя не так, как рассчитывали. Не триумф и не трагедия — инженерный компромисс с конкретным счётом на обеих чашах.
Информация