Близнюк В., Васильев Л., Вуль В. и др.
«Правда о сверхзвуковых пассажирских самолетах»
5. Новый этап эволюции - самолет Ту-160.
Реализация программы сверхзвукового пассажирского самолета Ту-144 обеспечила создание в СССР научно-технического задела для решения основных проблем длительного сверхзвукового полёта. Были созданы технологии, хорошо освоенные в серийном производстве, конструкционные материалы, но главное, были подготовлены квалифицированные кадры, для которых решение таких задач стало повседневной работой.
Закономерным продолжением программы Ту-144 стал проект нового стратегического бомбардировщика Ту-160.
Специалисты ОКБ Туполева в процессе исследований, испытаний и серийного производства самолетов Ту-144 приобрели неоценимый опыт решения основных проблем сверхзвукового полета, в числе опыт проектирования конструкций с большим ресурсом работы в условиях длительного сверхзвукового полета; набор конструкционных теплостойких материалов с высокими физико-механическими характеристиками и внедренная технология их применения на серийных заводах; эффективная теплозащита самолета; обеспечение термостабильности топлива; обеспечение герметичности кессон-баков; использование мощных реактивных двигателей с многорежимными воздухозаборниками; принципы динамической теплозащиты и применения систем кондиционирования воздушного цикла, опыт разработки всех самолетных систем, работающих в условиях длительного сверхзвукового полёта. Он был дополнен опытом разработки систем вооружения и сложных комплексов авиационных ракетных комплексов, объединенных через сети вычислительных машин, полученным на самолетах типа Ту-22М.
К практическому проектированию самолета Ту-160 коллектив ОКБ Туполева приступил в 1975 году после серьезных исследований новых концепций боевого применения стратегических авиационных комплексов. Были проработаны многочисленные варианты, один из которых принял участие в конкурсе, проводившемся Министерством авиационной промышленности. Несмотря на то что в конкурсе также участвовали проекты ОКБ В.М. Мясищева и ОКБ П.О. Сухого, предпочтение было отдано проекту ОКБ Туполева, который в дальнейшем получил название Ту-160.
Первоначальный проект стратегического многорежимного бомбардировщика, представление ОКБ в начале 70-х годов на конкурс аванпроектов, был разработан по компоновочной схеме самолёта Ту-144 практически как его дальнейшее развитие. Самолет отличался большей интеграцией центральной части и организацией отсеков вооружения в фюзеляже. В этом варианте, разрабатываемом параллельно с альтернативным вариантом самолета с крылом изменяемой стреловидности, предполагалась реализация требуемых летно-технических характеристик за счет более высокого уровня весовой отдачи.
Однако выполнение основного требования ВВС — обеспечение межконтинентального радиуса действия самолета — в этой схеме не обеспечивался. Кроме того, в большинстве вариантов боевого применения в качестве основных Заказчиком рассматривались дозвуковые и маловысотные режимы полета.
В связи с этим по предложению начальника ЦАГИ Г.П. Свищева было принято решение о продолжении работ на базе использования новейших технологий в варианте самолета с изменяемой геометрией стреловидности крыла.
 |
| Главный конструктор В.И.Близнюк с ведущими инженерами проекта Ту-160 |
Концепция и вытекающие из нее тактико-технические требования к самолету определили его облик (схему и компоновку), а их дальнейшая реализация проводилась на основе имеющегося научно-технического задела и практического опыта проектирования тяжелых самолетов КБ. Таким образом, самолет Ту-160 был как бы «сложен» из трех совершенно разных самолетов: Ту-95, Ту-22М и Ту-144. От каждого из своих предшественников он взял соответствующие свойства, в числе которых можно отметить:
- крыло большого удлинения самолета (характерная особенность самолета Ту-95), обеспечивающее максимальную дальность крейсерского полета;
- изменяемая в полете стреловидность крыла, отработанная на дальнем самолете Ту-22М для обеспечения многорежимности боевого применения;
- интеграция центральной части и подкрыльевые многорежимные воздухозаборники, апробированные на СПС Ту-144 в качестве основы высокоэффективной многорежимной силовой установки и совершенной конструктивно-силовой схемы.
В значительной степени было использовано, как базовое, вооружение и бортовое оборудование, отработанные на самолетах Ту-22М3 и Ту-95МС.
Но этот перенос разработок не был механический, так как при этом проводилась кардинальная переработка конструкции и систем и их оптимизация для достижения максимальной эффективности в новых условиях и более позднего времени разработки проекта. Программа создания самолета включала:
- дальнейшее улучшение характеристик теплостойких конструкционных материалов;
- освоение и производство высококачественных крупногабаритных заготовок и полуфабрикатов стов, плит, профилей, штамповок и поковок);
- создание новейшего технологического оборудования (механообрабатывающих и специальных станков и установок) для механообработки, формования и сварки.
При разработке нового самолета проводились поиски ряда новых решений по оптимизации конструктивно-силовой схемы самолета, снижению и улучшению экономичности многорежимных ТРДД большой тяги.
Реализация высокого уровня весовых характеристик была достигнута за счет оптимизации конструктивно-силовой схемы самолета, внедрения новых улучшенных полуфабрикатов из высокопрочных конструкционных материалов В95Т2, АК-4-1ч и ВТ-6ч.
Для выбора компоновочной схемы самолета Ту-160 наиболее детально были проработаны три варианта компоновки самолета:
- «Интегральная» (с горизонтальным размещением двух спарок двигателя и лобовыми воздухозаборниками, с каналами, проходящими через кессон и центроплан).
- «Вертикальная» (с вертикальным расположением двигателей в спарке и подкрыльевыми воздухозаборниками с вертикальным клином).
- «Горизонтальная» (мотогондолы с горизонтально расположенными подкрыльевыми короткими воздухозаборниками).
 |
| Модель силовой схемы крыла |
После детального анализа и сравнительной оценки вариантов с постройкой натурных и масштабных макетов и моделей Генеральным конструктором А.А. Туполевым был принят третий вариант, в котором сочетались четкость и простота конструктивно-силовой схемы самолета и возможность гарантированного обеспечения объемов для размещения топлива. Именно в этой схеме может быть реализовано оптимальное сочетание характеристик многорежимного стратегического самолета в широком диапазоне скоростей полета. Многорежимный тяжелый самолет с КИГ превосходит по максимальной дальности полета на дозвуковом крейсерском полете самолет с тонким фиксированным крылом малого удлинения и обеспечивает дальность полета, соответствующую дозвуковому самолету, возможен дальний полет по смешанным траекториям в комбинированном режиме применения
сверхзвуковых и звуковых режимов.
Можно отметить следующие основные преимущества варианта самолета с крылом изменяемой геометрии.
- Использование мощной взлетно-посадочной механизации по передней и задней кромке дает возможность получения высоких значений коэффициента подъемной силы, соответствующие значениям Супос. дозвуковых самолетов с крыльями большого удлинения.
- Наличие развитого центрального переднего наплыва обеспечивает минимальное значение положения фокуса самолета на всех режимах полета.
- Потенциальные возможности аэродинамической компоновки и конструктивно-силовой схемы тяжелого многорежимного самолета с крылом изменяемой стреловидности и возможность их дальнейшей оптимизации в современных условиях позволят обеспечить создание наиболее совершенного варианта самолета, обладающего высокими летно-техническими характеристиками.
- Конструкция в целом позволяет обеспечить необходимые объемы для размещения топлива и вооружения.
Переменная в полете стреловидность консолей крыла в диапазоне углов от 20° до 65° обеспечивает оптимальную адаптацию самолета к различным режимам полета и позволяет в 2-2,5 раза изменять несущие свойства самолета в зависимости от скорости полета. КИГ обладает также благоприятным, для оптимизации различных режимов полета, изменением относительной толщины и кривизны профиля по поточным хордам. Подбором относительного размаха неподвижной части крыла и соотношения параметров подвижной и неподвижной части крыла обеспечивается, в широком диапазоне изменение стреловидности крыла и числа М полета, минимальное изменение положения фокуса самолета при повороте консолей крыла. Однако поворот консолей крыла связан с достаточно высокими весовыми тратами (до 4+5% Gmax), компенсация которых потребовала разработки новых конструктивных и технологических решений, обеспечивающих высокий уровень весовой отдачи конструкции планера тяжелого самолета с изменяемой в полете стреловидностью крыла. Потребовалась также оптимизация силовой установки за счет разработки коротких подкрыльевых многорежимных воздухозаборник и установки высокоэкономических двигателей НК-32.
| << Экономические характеристики сверхзвуковых самолетов | Новый этап эволюции - самолет Ту-160. Описание самолета >> |