«Тушкино семейство»
Введение
Ту-204 – среднемагистральный пассажирский самолет, одно из последних детищ советского авиапрома. Это передовой на время своего создания лайнер, разработанный с использованием современных технических решений и подходов к проектированию, обещавший стать основой магистральных воздушных перевозок СССР.
В период безвременья проект несколько раз находился на грани гибели, переживал новые рождения и вновь оказывался над пропастью. В последние годы его модификация Ту-214 вновь стала востребованной, и у нас появился шанс увидеть лайнер на пассажирских воздушных трассах.
Предпосылки создания
В конце 60-х – начале 70-х годов прошлого века в мире был создан целый ряд знаковых реактивных авиалайнеров – советские Ту-154 и Ил-86, американские Boeing 727, 737 и 747, европейский Airbus A300 и, конечно, сверхзвуковые первенцы – Ту-144 и Concord. Эти самолеты оказали кардинальное влияние на модель воздушных перевозок во всем мире, сделали их несоизмеримо доступнее и быстрее, чем раньше.
Однако стоило миру перешагнуть порог этой революции, как впереди замаячила еще одна – в 70-е годы массово появлялись новые технологии проектирования и постройки лайнеров, все более доступными становились композиционные материалы, существенно шагнула вперед аэродинамика, развивалось авиационное двигателестроение.
Одновременно с этим оставался высоким спрос на новые лайнеры, ввиду конкуренции среди перевозчиков и нефтяного кризиса возрастали требования к экономичности, а также комфорту и дальности новых самолетов. Не оставались в стороне и все большие требования к безопасности. Одним словом, быстрыми темпами росли как желания заказчиков, так и возможности производителей.
В результате созданные совсем недавно лайнеры быстро становились неактуальными, появилась необходимость создания самолетов нового поколения. Именно в тот момент родились многие знаковые уже для современной авиации модели – Boeing 737 Classic, Airbus A320 и A330, советские Ту-204 и Ил-96. О туполевской машине сегодня и пойдет речь.
Выбор проекта
Работы по будущему лайнеру начались практически сразу после создания Ту-154. Первоначально прорабатывался проект Ту-174 с удлиненным фюзеляжем от Ту-154 и вместимостью 224–230 пассажиров. Предполагалось оснащение самолета тремя двигателями Д-30КУ. Проект носил также название Ту-154М и в случае реализации стал бы дальнейшим развитием «полтинника».
В 1973 году была предложена концепция ближнемагистрального лайнера Ту-184 вместимостью 140–160 пассажиров, дальностью полета в 500–1700 км и классической для нашего времени компоновкой – низкоплан с размещением двигателей под крылом. Интерес представляет и компоновка салона, лайнер должен был получить широкий фюзеляж с двумя проходами и расположением сидений 2+3+2. Предполагалось оснастить самолет двумя двигателями Д-30КП.
В 1976 году ОКБ предлагает еще один вариант самолета Ту-184 с двумя двигателями Д-30А. Лайнер предназначался для перевозки 150 пассажиров на расстояние 4 тыс. км. Проект Ту-184 получил стандартный «узкий» фюзеляж диаметром 3,8 м с единственным проходом. На базе Ту-184 был создан также проект уменьшенного самолета на замену Ту-134. Лайнер получил предварительное название Ту-194 и вместимость в 116 пассажиров.
Позднее под индексом Ту-184 был представлен еще один вариант самолета – широкофюзеляжный лайнер с тремя двигателями Д-18. Дальность полета с полной пассажирской загрузкой в 200–220 человек составляла бы порядка 4500 км. Крыло, оперение и шасси были унифицированы с Ту-154, фактически самолет представлял из себя Ту-154 с «раздутым» до диаметра 5,6 м фюзеляжем и новыми двигателями. На базе этого проекта был выполнен еще один под индексом Ту-194. Самолет получил удлиненный фюзеляж и предназначался для перевозки 320–350 пассажиров, дальность составляла 2200 км.
В те же годы среди проектов появился индекс Ту-204. Под этим индексом подразумевался широкофюзеляжный ближнемагистральный самолет на 160–180 пассажиров с парой двигателей НК-8-2У в хвосте фюзеляжа. К середине 1970-х годов предполагалась уже установка двигателей Д-30А или Д-30КУ, а проект трансформировался в семейство лайнеров – ближнемагистральные Ту-204-100 и Ту-204-150 и среднемагистральные Ту-204-200 и Ту-204-300. В 1977-1978 годах семейство превратилось в два самолета: Ту-204-200 с двумя двигателями и Ту-204-300 с тремя.
В 1979 году в качестве силовой установки стали рассматривать перспективный двигатель Д-90 (ныне ПС-90), создаваемый под руководством Павла Соловьева. В 1981 году Совет министров СССР издал постановление о разработке проекта трехдвигательного среднемагистрального пассажирского самолета вместимостью 208 пассажиров. Спустя год, в 1982, правительство утверждает техническое задание на Ту-204-300.
Спустя еще год проект был вновь переработан – вместо трех двигателей Д-90 использовались два Д-90А тягой 16 т, которые размещались теперь не в хвосте фюзеляжа, а под крылом. В таком виде самолет и был реализован, в таком же дошел и до наших дней. Таким образом, проработка проектов будущего самолета на замену Ту-154 началась еще в конце 1960-х, а окончательно облик нового лайнера был утвержден лишь в 1983 году.
Разработка
Сейчас непросто представить себе ближне- и среднемагистральные лайнеры с широким фюзеляжем и двумя проходами, однако на этапе выбора концепции предполагалось создание именно такого самолета. Идею широкофюзеляжного Ту-204 отстаивал главный конструктор самолета Леонид Селяков, однако по решению Туполева диаметр фюзеляжа был уменьшен с 4,8 до 3,8 м в угоду большей топливной эффективности. Леонид Селяков не согласился с таким решением и покинул пост главного конструктора Ту-204. Задача создания самолета с минимальной массой и максимальной топливной эффективностью была одной из ключевых при создании нового лайнера.
Для снижения массы конструкции применили новые алюминиевые и титановые сплавы, композитные материалы. Внедрение композитных деталей потребовало большого объема экспериментальных работ, которые производились совместно с всесоюзным институтом авиационных материалов (ВИАМ). Доля композитных деталей в конструкции Ту-204 достигла 14%, что позволило снизить массу лайнера на 1,2 тонны.
Еще одним новшеством в конструкции самолета было использование крупноразмерных листов обшивки фюзеляжа, длинномерных панелей без стыков обшивки, монолитно-сборных панелей, титановых крепежных элементов. Данные конструктивные решения позволили не только снизить массу планера, но и улучшить качество его внешней поверхности.
При проектировании самолета широко применялась вычислительная техника, силовой расчет конструкции производился методом конечных элементов. За счет применения компьютерных технологий была оптимизирована конструктивно-силовая схема и уменьшена масса, упростился процесс программирования ЧПУ для изготовления деталей лайнера.
Вычислительная техника использовалась и при проектировании внешних обводов самолета, что позволило повысить точность оснастки для производства и обеспечить плавную аналитическую геометрию крыла. Для отработки аэродинамической компоновки проводилась совместная работа с ЦАГИ – использовался комплекс расчетных программ, в аэродинамических трубах испытывалось 26 моделей различных вариантов крыла.
