Мясищев М-53. Сверхзвуковой пассажирский

Бурное развитие мировой экономики в 50-е годы прошлого века требовало расширения и упорядочивания связей между удаленными регионами. С 1958 года открываются регулярные пассажирские трансатлантические рейсы реактивных дальнемагистральных лайнеров «Боинг-707» между США и Европой.

Первенцы реактивной гражданской авиации имели крейсерскую скорость полета около 800 км/ч. Устойчивая тенденция роста скорости воздушного транспорта делала неизбежным переход на сверхзвуковые скорости. Учитывая это и опираясь на опыт создания сверхзвуковых стратегических бомбардировщиков М-50 и М-52, в ОКБ-23 впервые в СССР в 1958 году приступили к проектным изысканиям по сверхзвуковому пассажирскому самолету (СПС).

Веской причиной этой инициативы явилось, по всей вероятности, осознание В.М. Мясищевым того факта, что сверхзвуковые М-50, М-52 и М-56 останутся в разряде опытных, хотя первый из них успешно проходил летные испытания. Безразличное и даже предвзятое отношение военно-политического руководства к разработкам ОКБ-23 чувствовалось и во время визита партийно-правительственной делегации, возглавляемой Н.С. Хрущевым, на предприятие в августе 1958 года и при работе макетной комиссии по М-52 в мае-июне 1959 года.

Авиаконструктор В.М. Мясищев

Большое внимание уделили выбору и обоснованию крейсерской скорости. СПС не должен выполнять весь полет на сверхзвуковой скорости, так как создаваемые на небольшой высоте ударные волны вызывают на поверхности земли резкие импульсы увеличения давления, приводящие к разрушению или повреждению зданий и сооружений. Поэтому полеты со сверхзвуковой скоростью планировались на высотах свыше 10000 м.

Таким образом, часть проходимого самолетом пути должна затрачиваться на набор высоты, на разгон до сверхзвуковой скорости и на торможение перед снижением. Чем меньше дальность, тем большая доля пути приходилась на дозвуковые этапы полета и тем меньше сказывалось преимущество большой скорости крейсерского полета.

Исходя из этого, сделали вывод, что для СПС с дальностью 4500 км крейсерская скорость не должна превышать число М=2, а для дальности 6500 км — более чем втрое превосходить звуковую. При заданных рейсовой дальности и коммерческой нагрузке крейсерскую скорость выбирали из условия наименьшей стоимости перевозок. При дальности 4500 км наивыгоднейшей являлась скорость, соответствующая числу М=1,9-2,1. Помимо этого, на выбор скорости существенно влияла работоспособность конструкционных материалов при интенсивном аэродинамическом нагреве и изменение характеристик двигателей в зависимости от числа «М».

На первом этапе создания СПС решили максимально использовать опыт постройки дозвуковых самолетов, применив бесфорсажные ТРД и типовые конструкции из алюминиевых сплавов Д-16 и В-95, прочностные характеристики которых сохраняются до температур, имеющих место при полете со скоростью, соответствующей числам М=2-2,2. В противном случае пришлось бы применить жаропрочные стали и титановые сплавы, конструкции из которых еще не прорабатывались.

В результате сделали вывод, что оптимальная скорость крейсерского полета самолета с дальностью 4500 км должна соответствовать числам М=1,8-2. В итоге достигался значительный экономический эффект в результате уменьшения стоимости парка самолетов при заданном объеме воздушных перевозок, сокращались время пребывания пассажиров в пути и летный и обслуживающий персонал.

Себестоимость перевозки тонны груза на километр пути в ценах 1960 года для самолета нормальной схемы не превышала 2,2 руб., для "утки" с двигателями на пилонах — 2,16 руб., а с несущими мотогондолами или пакетным расположением двигателей — 2,14 руб.

В результате проработки возможного облика перспективного СПС пришли к выводу, что выполнение требований ГВФ (особенно по дальности) возможно только при аэродинамическом качестве не ниже 6, весовой отдачи по топливу — 48-55% и создания двигателя с высокими удельными характеристиками.

Высокое аэродинамическое качество достигалось только при применении принципиально новых аэродинамических схем и компоновки двигателей. В частности, схемы "утка" с плавающим оперением, крылом переменной стреловидности и пакетным расположением двигателей под крылом или в виде несущих мотогондол.

Ни один из построенных и разрабатывавшихся в то время двигателей не удовлетворял предъявлявшимся к нему требованиям. На основании компоновочных, конструктивных и макетных проработок совместно с ГВФ уточнили проект требований к СПС.

Построили два частичных макета самолета с отсеками пассажирского салона диаметром 3,2 м и длиной 9 м, буфета-кухни диаметром 3,2 м и длиной 2,5 м.

Макеты предназначались для определения минимального диаметра фюзеляжа при размещении в ряду шести пассажирских кресел, определения оптимальных размеров пассажирского кресла и бытовых помещений, рационального размещения оборудования буфета и кухни из расчета на 120 пассажиров, выбора освещения, вентиляции и внешнего оформления салона.



Во исполнение майского 1960 года постановления правительства в августе представили в ГКАТ аванпроект 100-130 местного СПС "М-53" с крейсерской скоростью 1800-2000 км/ч и дальностью до 6500 км. Через два месяца ОКБ-23 прекратило свое существование, а еще через три года ОКБ-51 А.Н. Туполева приступило к проектированию СПС Ту-144. Необходимо отметить, что большинство построенных вскоре дальних сверхзвуковых военных или гражданских самолетов использовали схему с крылом переменной стреловидности, управляемым ПГО и "пакетным" размещением двигателей. Только Ту-144 имел схему "бесхвостка", но на серийных образцах появилось выдвижное на взлете-посадке переднее горизонтальное оперение.

Специалисты ОКБ-23 впервые в СССР столкнулись с трудностями, сопутствующими сверхзвуковому длительному полету, и смогли дать рекомендации по их преодолению. Кроме того, размерность СПС и его основные летно-технические характеристики, спрогнозированные в ОКБ-23, были реализованы в упомянутых машинах, что делает честь проектантам ОКБ-23 как первопроходцам сверхзвуковой дальней авиации.

Источники:
Лавров В., Якубович Н. Самолеты В.М. Мясищева. М.: Русавиа, 1999. С. 144, 149.
Артемьев А. Крылья сверхдержавы. М.: Яуза, ЭКСМО, 2009. С. 222-225.
Ильин В., Левин М. Бомбардировщики. Т.2. М.: Виктория, АСТ, 1996. С. 24-26.
Совенко А. М-50: избавление от иллюзий // Авиация и время. 2005. №1. С. 13, 16.
Брук А. Смирнов С. Сверхзвуковой пассажирский самолет // Крылья Родины. 2002. №7. С. 6-7.
Смирнов К. История утраченной победы // Газета «Авиаград Жуковский». 2014. 21 октября.