Авиация и космонавтика 2009 01

Коллектив авторов

В.Н. Поклад

В 1981 году во главе МАП становится И.С.Силаев. Новый министр потребовал от самолетостроителей форсировать работы по созданию новейших среднемагистрального и дальнемагистрального самолетов, по своему уровню соответствующих новым западным самолетам Боинг-757, Боинг-767 и А-300. Эти требования министра относились к двум отечественным проектам: среднемагист-ральному Ту-204 и дальнемагистральному Ил-96. Оба самолета создавались практически одновременно. Эти проекты должны были быть унифицированы по самолетным системам, оборудованию и двигателям.

Новые требования заставили коренным образом переработать проект Ту-204. Было решено перейти к двухдвигательному варианту

Ту-204 с фюзеляжем большого удлинения и меньшего диаметра, с отказом от всесезонности и гибкости в эксплуатации. Ту-204 в новой концепции должен был по своей экономической эффективности приблизиться к Боингу-757. В трехдвигательной компоновке с широким фюзеляжем при использование Д-90 получить расчетную топливную эффективность менее 19,0 г/пасс.км было нереально, а этот параметр был одним из главных проектных показателей конкурентоспособности с западными аналогами.

Первоначально руководство программой Ту-204 было возложено на главного конструктора Л.Л.Селякова, который руководил проектированием на этапе первоначального проектирования. С переходом к варианту двухдвигательной компоновки руководителем работ по Ту-204 назначается Л.А.Лановский (с 1986 года Главный конструктор, руководитель работ по Ту-204), на плечи которого легла вся основная тяжесть работ по этому проекту в перестроечные годы. Общее руководство программой вел А.А. Туполев.

В настоящее время, в связи с расширением фронта работ по самолетам семейства Ту-204/214, Главный конструктор Л.А.Лановский руководит работами по самолетам Ту204-100, Ту-204- 100Е, Ту-204-100В, Ту-204-300. Работами по самолетам Ту-204-1 20, Ту-204-1 20С, Ту-204120СЕ руководит Главный конструктор, первый зам. генерального конструктора О.Ю.Алашеев. Руководство работами по самолету Ту-214 и его целевым модификациям было возложено на Главного конструктора Ю.В. Вробьева, а после его смерти – на Главного конструктора И.С. Кабатова. Работами по самолетам Ту-204С и Ту-204СЕ руководит Главный конструктор В.Н.Поклад. Общее руководство работами по семейству Ту-204/214 осуществляет Президент, Генеральный конструктор ОАО «Туполев» И. С.Шевчук.

Новый вариант Ту-204 получил временный шифр Ту-204М (в дальнейшем индекс «М» исчезнет). В ОКБ, на смежных предприятиях и организациях развернулась работа по созданию Ту-204 в новом двухдвигательном варианте. Помимо схемы самолета, изменяется НПК и связанные с ним подсистемы, взлетная тяга двигателя Д-90 доводится до 16000 кг (ПС-90А).

После проведения большого объема дополнительных опытно-конструкторских работ по новому варианту, 18 января 1986 г. выходит второе постановление правительства по самолету Ту-204, уже в двухдви-гательном варианте. Вскоре определился и новый серийный завод, где должны были серийно выпускать Ту-204 (до этого речь шла о серии на КуАЗ-е), им стало Ульяновское авиационное объединение (в настоящее время ЗАО «Авиастар-СП»), приступившее в конце 80-х к освоению Ту-204.

Первоначальный трехдвигагельный вариант Ту-204 и его схема

Двухдвигательный вариант Ту-204М

Самолет, который создавало туполевское ОКБ, имел ряд существенных конструктивных особенностей, которые выделяли его среди ранее создававшихся в ОКБ пассажирских самолетов.

При создании Ту-204 был задействован весь тот могучий научно-технический, технологический и производственный потенциал, который имел СССР в области авиастроения к середине 80-х годов. Строившийся Ту-204 предназначался для эксплуатации на воздушных трассах протяженностью до 3500 км и рассчитывался на перевозку 212-214 пассажиров в туристском варианте с шагом установки кресел 0,81 м. Основными проблемами, стоявшими перед ОКБ, были достижение высоких лет-но-технических характеристик и комфорта пассажиров, обеспечение в условиях интенсивной эксплуатации надежности и безопасности полета. И все это при условии обеспечении высокой топливной эффективности и низких эксплуатационных расходов. Высокое расчетное аэродинамическое качество, применение эффективных ТРДД, а также высокое весовое совершенство конструкции самолета позволяли достичь в

полтора – два раза лучшей топливной эффективности, чем у существовавших тогда отечественных пассажирских самолетов подобного класса.

Проектирование самолета на всех этапах проводилось с широким использованием современной вычислительной техники. Автоматизация процесса проектирования позволила решить сложные задачи по анализу и оптимизации параметров самолета и его конструкции. Применение вычислительной техники дало возможность оптимизировать конструктивные силовые схемы и проводить автоматизированный весовой контроль, а также программировать процесс механической обработки деталей на станках с ЧПУ. Благодаря использованию программы проектирования внешних обводов удалось обеспечить аналитическую плавность поверхности крыла при его весьма сложной аэродинамической форме,а также повысить точность провязки стапельной оснастки для отдельных агрегатов и подвижных элементов по сравнению с традиционным плазово-шаблонным методом.

Продувка модели Ту-204 в аэродинамической трубе

Макет салона будущего лайнера

В результате теоретических и экспериментальных исследований, направленных на получение высокого аэродинамического качества, было выбрано крыло большого удлинения и умеренной стреловидности, образованное сверхкритическими профилями с большой относительной толщиной. Разработанные совместно с ЦАГИ сверхкритические профили и распределение их относительных толщин по размаху крыла тщательно отрабатывались в общей пространственной схеме обтекания крыла с пилонами и мотогондолами, что позволило обеспечить бескризисное обтекание на крейсерских режимах полета. Большое внимание уделялось снижению аэродинамического сопротивления. Для уменьшения индуктивного сопротивления крылу была придана отрицательная аэродинамическая крутка, на концах установлены специально спрофилированные поверхности (концевые крылышки). Оптимизированы внешние обводы в зонах соединения крыла с фюзеляжем, оперения с фюзеляжем, пилонов мотогондол с крылом. Улучшено качество внешней поверхности, сокращено до минимума количество внешних надстроек (антенн, датчиков, насадок и т.д.) и улучшена их аэродинамическая форма.

В целях снижения потерь аэродинамического качества на балансировку полет на крейсерском режиме должен был выполняться при малых запасах устойчивости, что позволяло уменьшить нагрузку на горизонтальное оперение и фюзеляж. Задняя центровка самолета обеспечивалась системой перекачки топлива из крыльевых баков в килевой бак, при этом возможное изменение центровки получалось почти на 10% САХ. Все эти мероприятия позволили получить расчетное значение аэродинамического качества на крейсерском режиме 18,1, которое было подтверждено в ходе летных испытаний Ту-204.

В конструкции самолета нашли широкое применение новые алюминиевые конструкционные сплавы с улучшенными физико-механическими и ресурсными характеристиками, алюминиево-литиевые и титановые сплавы, новые типы стали, современные композиционные материалы и гибридные материалы. Использование неметаллических материалов в конструкции самолета и его интерьера позволило получить экономию в массе пустого самолета около 1200 кг. Использование длинномерных полуфабрикатов и крупногабаритных листов позволило выполнить консоли крыла без стыков и существенно уменьшить количество стыков на фюзеляже, в результате чего снизилась масса конструкции и улучшилось качество внешней поверхности самолета. Особое внимание было уделено повышению коррозионной стойкости конструкции. Была усовершенствована схема теплозвукоизоляции, в нижней части гермокабины установлены дренажные клапаны, и усилено лакокрасочное покрытие.

Для того чтобы обеспечить возможность эксплуатации самолета на аэродромах с длиной ВПП не превышающей 2500 м и выполнить требования ИКАО по шуму на местности, самолет был оснащен мощной механизацией крыла: двухщелевыми закрылками с большими ходами и предкрылками вдоль всей передней кромки крыла. Механизация крыла обеспечивала достижение больших коэффициентов подъемной силы на взлетно-посадочных режимах при сохранении высокого аэродинамического качества. Предусматривалось управление механизацией крыла как в автоматическом, так и в ручном режимах. На пробеге самолета автоматически должны были отклоняться как интерцепторы, так и воздушные тормоза, что вызывало резкое падение подъемной силы крыла и догрузку основных опор шасси, сокращая длину пробега.