Крылья Родины
15 мая 2003, 18:19
Флагманы "Аэрофлота"
Одной из проблем было обеспечение взлета при отказе одного двигателя. Элементарная логика подсказывала самое простое решение: нужно увеличить мощность двигателя, что обеспечит поддержание взлетной скорости и необходимой скороподъемности.
Но эта кажущаяся простота автоматически приводила к другим проблемам: ухудшалась путевая устойчивость, возрастали нагрузки на управление.
Начатые в 1947-м работы над проектом Ил-14 с двумя двигателями АШ-73 мощностью по 2400 л.с. прекратили. Было признано целесообразным решать возникшие проблемы комплексно, путем совершенствования аэродинамики и управляемости самолета.
Проведенные в ЦАГИ исследования показали, что при улучшении аэродинамических характеристик крыла и его механизации можно добиться при выпущенных закрылках более высокого значения аэродинамического качества, чем на крыле с убранными закрылками.
Были увеличены относительные толщину профилей по размаху до 18% у корня и 12% на конце. Это обеспечивало возможность взлета при отказе одного двигателя при небольшом увеличении мощности АШ-82ФН, использовавшегося на Ил-12. ОКБ А.Д. Швецова доработало двигатель с доведением его мощности до 1900 л.с. при одновременном уменьшении на 15% удельного расхода топлива и повышением ресурса до 500 ч. Новый двигатель получил обозначение АШ-82Т.
Сделали и другие изменения, направленные на уменьшение лобового сопротивления самолета при взлете и полете; установлен новый винт АВ-50, переводившийся во флюгерное положение в 2 раза быстрее, уменьшено в 2 раза время уборки шасси, разработана новая мотогондола с меньшим лобовым сопротивлением и закрывающимися после уборки шасси створками.
Для повышения путевой устойчивости увеличена площадь киля. Претерпела изменения и противообледенительная система. Выхлопные газы от двигателя через теплообменники теперь обогревали и пассажирскую кабину.
Следует отметить, что с целью ускорения проверки характеристик взлета с отказавшим двигателем на опытном Ил-14 установили крыло и оперение Ил-12. Первый полет опытного Ил-14 выполнен 13 июля 1950 г. Второй опытный самолет, получивший обозначение Ип-14П, построенный со всеми изменениями, взлетел 1 октября 1950 г.
Государственные и эксплуатационные испытания подтвердили эффективность проведенных изменений, и самолет был запущен в серийное производство в 1955 году в Москве на заводе N30 и в 1953 году - в Ташкенте на заводе N84.
Первоначально пассажирская кабина оборудовалась 6 рядами кресел по 3 кресла в каждом ряду: два слева и одно справа. В дальнейшем, по мере роста потребностей в перевозках количество мест довели до 24 - 6 рядов по 2 кресла справа и слева.
С 1953-го по 1956-й годы количество перевезенных Аэрофлотом пассажиров увеличилось с 1,9 млн.человек до 3,1 млн., т.е. в 1,63 раза. Естественно, для обеспечения такого быстрого роста требовался самолет большей пассажировместимости, и в 1956-м была проведена модификация фюзеляжа удлинением его на 1 м, что позволило с одновременной перекомпоновкой кабины разместить 32 кресла: 8 рядов по 4 кресла в ряду.
К началу 50-х годов ОКБ уже полным ходом трудилось по созданию реактивной авиации.Нужно отдать должное напористости Ильюшина в реализации своих идей. Неудача с поршневым Ил-18 не остановила его стремление продолжить работы по пассажирским самолетам, хотя загрузка коллектива была предельной. Созданные реактивные и турбовинтовые двигатели открывали новые горизонты для пассажирских самолетов - это скорость, высота, дальность.
В Англии в 1949-м начаты испытания пассажирского самолета "Де Хэвилленд" ДН-106 "Комета" с ТРД; в 1950-м турбовинтового Викерс "Вайкаунт"; в 1952-м -турбовинтового Бристоль "Британия".
В США в августе 1954-го совершил первый полет грузовой самолет "Локхид" С-130 с турбовинтовыми двигателями, а месяцем ранее турбореактивный топливозаправщик " Боинг-707" (модель 367-60), на базе которого в дальнейшем разработан пассажирский вариант. В Советском Союзе 17 июня 1954-го совершил полет турбореактивный Ту-104, созданный на базе бомбардировщика Ту-16.
Сергей Владимирович не мог не включиться в эту работу, учитывая большой опыт всего коллектива по предыдущим самолетам. Наиболее перспективной идеей было создать чисто пассажирский самолет, так как использование военного прототипа обязательно приводит к компромиссным решениям не всегда в пользу специального проекта. Но уже реализованные схемные решения того времени привели в первом проекте турбореактивного Ил-16 к некоторому сходству с "Кометы" и Ту-104.
В 1955-м отдел эскизных проектов разработал пассажирский вариант самолета на 60 мест с четырьмя ТРД АМ-11, с крейсерской скоростью около 800 км/ч и дальностью полета 1600-2000 км.
Четырехдвигательная схема, по сравнению с двухдвигательной Ту-104, гарантировала большую надежность и безопасность, но не исключала и недостатков последнего: шум в кабине, пожароопасность, плохие подходы для обслуживания двигателей.
Да и малая заявленная дальность не давала преимущества перед Ту-104, имевшего дальность 3500 км.Решающую роль в прекращении дальнейшей разработки сыграло то, что Ту-104 уже реально эксплуатировался.
Объем перевозок пассажиров в Аэрофлоте в 1955-м составил 2,5 млн.человек и 63,8 тыс.т почты. Требовалось увеличить перевозную способность самолетного парка, особенно на маршрутах в Сибирь, на Север и Дальний Восток.
Требовался самолет большей вместимости, чем Ил-14 и большей дальности, чем Ту-104.
Исследования ЦАГИ и в ОКБ, показали, что большие расходы топлива существующих турбореактивных двигателей не обеспечат увеличения дальности при большой пассажировместимости, вследствие значительной стоимости эксплуатации - самолет получился переразмеренный и тяжелый. Проблема упиралась в экономичность двигателя.
Ильюшин оценил перспективность вновь разработанных турбовинтовых двигателей, имевших удельный расход топлива в 2-3 раза меньше, чем у турбореактивных.
Его главной идеей в то время было стремление создать самолет, который по стоимости билета для пассажира был бы равен стоимости проезда в купейном вагоне пассажирского поезда. Начал реализовываться проект ранее прорабатывавшегося четырехдвигательного Ил-18, но на совершенно новой теоретической и технологической базах.
Концепция Ил-18 состояла в следующем:
К этому времени в ОКБ имелись все условия создания такого самолета:
Возврат к варианту поршневого Ил-18 был чисто формальным, сохранилось только обозначение и диаметр фюзеляжа-3,5м. За прошедшие годы значительно возросли требования к летно-техническим характеристикам.
Работы над проектом начались осенью 1956-го. Их развернули практически параллельно во всех подразделениях. Не дожидаясь завершения разработок в бюро проектов, конструкторские отделы получили задание на проработку агрегатов и систем. Ильюшин поставил задачу - внимательно изучить зарубежный опыт с целью исключить повторение имевших место ошибок.
Новыми направлениями в работе были силовая установка, герметизированный фюзеляж и ресурс - это ни в коей мере не умаляет значение всех других систем, но именно двигатели и фюзеляж были неизведанной областью.
Можно сказать, что впервые в отечественной промышленности были созданы два равноценных турбовинтовых двигателя НК-4 и АИ-20 мощностью около 4000 л.с. Памятуя негативный опыт по поршневому Ил-18, когда главной задержкой в проекте стали двигатели, на сей раз решили разрабатывать проект с обоими двигателями.
Самолет разрабатывался с4-мя двигателями, установленными на крыле. Такая схема обеспечивает высокую весовую эффективность конструкции, но в то же время приводит к необходимости обеспечения устойчивости и управляемости при отказе одного или двух двигателей. Это особенно важно, так как при отказе двигателя необходимо исключить возникновение отрицательной тяги винта, т.е. следует перевести его во флюгерное положение - лопасти устанавливаются по полету.
Для этого разрабатывалась новая специальная электромеханическая система, аналогов которой в ОКБ ранее не было. Вторым проблемным агрегатом был фюзеляж.Летом 1954-го над Адриатикой при полете на эшелоне потерпел катастрофу английский пассажирский самолет "Комета". Проведенные расследования определили, что катастрофа произошла по причине взрывной декомпрессии из-за образования усталостной трещины в углу выреза в обшивке фюзеляжа для установки антенны.
Анализ прочности показал, что уровень напряжений растяжения в этом месте превысил в 3 раза величину напряжений от избыточного давления в фюзеляже. Материал обшивки фюзеляжа "устал", в результате развилась большая трещина, и фюзеляж "взорвался".
Эта катастрофа заставила конструкторов и прочнистов тщательно проработать вопросы прочности, связанные с наддувом фюзеляжа. Требовалось выбрать такую толщину обшивки, которая способна обеспечить прочность и ресурс при минимальном весе. Расчеты показывали, что статическая прочность обеспечивается при толщине 1,2 мм.
Надежной методики расчета на ресурс не было, и практически единственным путем реального подтверждения требуемого ресурса был метод испытаний натурного фюзеляжа на многократный наддув эксплуатационным избыточным давлением.
Такие испытания были необходимы и потому, что конструкция фюзеляжа не является однородной оболочкой, в нем имеется множество так называемых "нерегулярностей" - это фонарь пилотов, входные двери, аварийные и грузовые люки, окна, герметические днища и др.
Для проведения таких испытаний совместно с ЦАГИ и был спроектирован и построен специальный бассейн, в котором водой под давлением испытывался фюзеляж. При этом одновременно прикладывались нагрузки от крыла, оперения, двигателей. Ресурсные испытания проводились после завершения проектирования и постройки опытного самолета.
Реализуя концепцию проекта на самолете были установлены:
Первый полет Ил-18 с двигателями НК-4 состоялся 4 июля 1957-го. Всего через 13 месяцев после начала проектирования и через 9 месяцев от начала постройки.
Первый вариант Ил-18А имел 75 мест - 5 кресел в ряду - 3 справа и 2 слева, два гардероба, два буфета, 3 туалета.
Начавшиеся летные испытания подтвердили главное - самолет является экономичным средством воздушного транспорта, и уже в 1958-м он был запущен в серийное производство на заводе N30 в Москве.
Начиналась длительная жизнь самолета: в апреле 1959-го Ил-18 стал эксплуатироваться в подразделениях Аэрофлота. Но это не был путь, усеянный розами: были выявлены отдельные недостатки, происходили летные происшествия и катастрофы.
Одной из первых проблем стал шум и повышенные вибрации на участке кабины в зоне плоскости винтов внутренних двигателей. Потребовалась перекомпоновка: переднюю входную дверь сместили назад ближе к винтам, в зоне винтов разместили туалеты и гардероб, буфет смещен немного назад от плоскости винтов.
Это улучшило комфорт для пассажиров, но для стюардесс шум и вибрации в буфете остались причиной постоянных жалоб.
С наружной стороны обшивки фюзеляжа в плоскости винтов установили защитные листы на демпфирующей прокладке и в дальнейшем по результатам ресурсных испытаний в этой зоне увеличили толщину основной обшивки до 1,5 мм, что также уменьшило уровень шума и вибраций в этой зоне.
В процессе эксплуатации устранили отдельные недостатки в системе флюгирования винтов, что практически исключило возможность отказов этой системы.
Летные испытания и начальный этап эксплуатации показали, что двигатель АИ-20 более надежен, хотя и более тяжелый, и, начиная с 20-го серийного самолета устанавливается только двигатель АИ-20.
Испытания также подтвердили возможность совершенствования самолета по характеристикам и пассажировместимости.
На варианте "Б" увеличена пассажировместимость с 75 до 89 мест, максимальная коммерческая нагрузка с 12 до 14т и взлетный вес возрос с 58 до 61,2 т. Таких самолетов выпустили 64. Самый массовый вариант "В" впитал в себя все улучшения по уменьшению шума и вибрации, а также получил усовершенствованный пилотажно-навигационный комплекс.
В период с 1960-го по 1965-й годы выпустили 335 самолетов. На варианте "Е" количество кресел увеличили до 100, а в варианте повышенной плотности-до 110. Модернизировано бытовое оборудование и улучшена отделка салона. В период с 1965-го по 1966-й выпустили 23 самолета.
Потребности дальних перевозок привели к созданию дальнего варианта "Д". Дальность увеличили с 5000 км до 6500 км, для чего потребовалось установить в центроплане дополнительные баки-отсеки и установить модернизированные двигатели АИ-20М мощностью 4250 л.с. С 1965-го по 1969-й годы построено 122 самолета.
С.В.Ильюлшин уделял большое внимание эксплуатации самолетов, разработанных в нашем конструкторском бюро. По Ил-18 эти задачи были возложены на заместителя главного конструктора по эксплуатации Г.В.Новожилова. Генрих Васильевич с присущими ему энергией, профессионализом и ответственностью включился в эту работу и внес большой вклад в освоение эксплуатации и доводку Ил-18.
Уже будучи генеральным конструктором, он часто вспоминал, что опыт работы в этот период позволил ему понять: любой проект самолета будет иметь успех, если он будет обеспечивать запросы пассажиров и простое обслуживание.
В заключение приведу выдержки из письма Ю.В.Преображенского, инженера Домодедовского производственного объединения, заслуженного рационализатора МГА:
"В одном американском колледже стоит макет самолета Ил-18, как пример идеальной компоновки турбовинтового самолета, и мировая авиационная наука признает его лучшим по многим показателям. У него классически совершенная аэродинамика, большая живучесть, экономичность.
Ил-18 и сегодня является единственным надежным средством сообщения северных городов Игарки, Тикси с Москвой.
На трассе Москва - Магадан этот самолет ежедневно бывал в воздухе по 20 часов.
Часто бывает, что за месяц самолет налетал более 300 часов, а в бортжурнале лишь одна запись бортмехаников "замечаний по работе матчасти нет".
...А пока на очередном списываемом самолете сзади штурвала, где пишут разные автографы, я вновь прочел запись летчиков "Прощай, друг!"...
Авторские права на данный материал принадлежат «Крылья Родины». Цель включения данного материала в дайджест - сбор максимального количества публикаций в СМИ и сообщений компаний по авиационной тематике. Агентство «АвиаПорт» не гарантирует достоверность, точность, полноту и качество данного материала.
Поделиться
Март 27, 2024
Аэрофлот успешно поддерживает непрерывность автоматизированных бизнес-процессов совместно с российской ИТ-компанией IBS
Март 28, 2024
"Небо на ладони". Авиакомпания "Якутия" проводит конкурс детских рисунков
Март 28, 2024
Индийский серийный истребитель Tejas Mk1А совершил первый полет
Март 28, 2024
Крымские инженеры разработали компьютер для малой беспилотной техники