Tupolev Tu-144

Z Multimediaexpo.cz

Aktuální verze z 30. 9. 2021, 11:43

Čelní pohled na Tupolev Tu-144 (2009)

Přistání Tu-144LL americké NASA

Tupolev Tu-144 v muzeu

Tupolev Tu-144 je sovětský dopravní nadzvukový letoun z poloviny 70. let 20. století.

Od roku 1977 létal i s pasažéry, ale uskutečnil pouze 55 letů. V roce 1978 došlo u rozestavěného letounu k poruše těsnosti palivového systému a následnému požáru, což přinutilo posádku k nouzovému přistání na poli, při němž zahynuli z osmičlené posádky dva zkušební inženýři (Nikolajev a Vjenědiktov). Od té doby byl letoun používán pouze k přepravě nákladů.

Letoun zůstal v provozu jako nákladní letadlo až do roku 1983, kdy bylo provedeno celkem 102 komerčních letů.

Tupolev Tu-144 byl nejrychlejším dopravním letounem na světě. Dosáhl maximální rychlosti 2 430 km/h.

Vývoj a konstrukce

Vedením vývoje letounu byla pověřena na Žukovské výzkumné a vývojové základně (letiště Ramenskoje) konstrukční kancelář Alexeje Tupoleva, syna slavného konstruktéra Andreje Tupoleva (1888 – 1972). Bylo rozhodnuto, že budou postupně vyvinuty dvě verze, nejprve s doletem 4 000 km a později 6 000 km.

Aerodynamický návrh komplikoval velký rozsah výšek i provozních rychlostí. V průběhu vývoje prověřili konstruktéři několik desítek variant, zpočátku i s klasickými ocasními plochami, které kvůli nárůstu odporu vzduchu brzy zavrhli. Křídlo bylo postupně testováno v novém aerodynamickém tunelu na Žukovské základně, na MiG-21I „analog“ i na prototypovém letounu. Úpravy byly později prováděny i během sériové výroby. Křídlo má prakticky symetrický profil, s výrazným podélným i příčným prohnutím a s dvakrát čtyřmi elevony. Bylo vyrobeno převážně z hliníkových slitin. Na tepelně nejnamáhanější součásti, jako náběžné hrana křídla, elevony nebo kormidlo, však bylo nutno použít titanové slitiny a nerezovou ocel. Použití kachních ploch bylo zpočátku odmítnuto kvůli destabilizaci hlavního křídla při vyšších rychlostech, později bylo navrženo velmi účinné řešení – jejich odklápění od trupu pouze během vzletu a přistání. V těchto fázích letu se také sklápěla příď (včetně čelního krytu pilotní kabiny), aby byl umožněn pilotům dostatečný výhled na VPD.

Klíčovým prvkem, určujícím vlastnosti stroje, jsou pohonné jednotky. Sověti však příhodný motor neměli k dispozici. Narychlo vyvinutý motor Kuzněcov NK-144 měl sice výhodné charakteristiky, ale kvůli tomu, že značná část tahu byla dosahována pomocí přídavného spalování, vyznačoval se i značně vysokou spotřebou paliva. Modernizovaná verze NK-144A přinesla sice určité zlepšení, ale spotřeba paliva byla stále zhruba dvojnásobná, než by bylo třeba k dosažení požadovaného doletu. Od roku 1964 však byl postupně vyvíjen neforsážní motor Kolesov RD-36-51, který už zadané požadavky úspěšně splnil. Slabším místem ale zůstalo řízení přívodu vzduchu k motorům při zachování přijatelných aerodynamických ztrát.

Prototypový letoun, nestandardně vybavený vystřelovacími sedačkami, se jako první dopravní nadzvukový letoun na světě poprvé vznesl 31. prosince 1968 (2 měsíce před Concordem), poté, co dva týdny čekal na příznivé počasí. Tehdejší druhý pilot M. V. Kozlov později zahynul na prvním sériovém stroji při nehodě v Paříži a první pilot E. V. Jeljan se zranil při nouzovém přistání v roce 1978. Dne 5. června 1969 překonal Tu-144 jako první civilní dopravní letoun na světě rychlost zvuku a 15. července téhož roku překročil rychlost Ma = 2. Prototyp víceméně splnil očekávání – kromě nedostatečného doletu měl ale i jisté problémy s přehříváním ocasní části způsobeným horkými plyny z motorů a s příliš vysokou přistávací rychlostí. Přehřívání konstruktéři odstranili u sériového Tu-144S přesunutím dvojic motorů ke kořenům křídla. To si vyžádalo zvětšení plochy křídla a změny v jeho konstrukci. Problémy s přistávací rychlostí vyřešilo doplnění sklopných kachních ploch. Dolet se použitím modernizovaného motoru NK-144A poněkud zvýšil. Když byl na letoun č. 77105 pokusně osazen motor RD-36-51A, bylo ověřeno, že je reálné i dosažení doletu přes 6 000 km.

Letouny se zvýšeným doletem dostaly označení Tu-144D. Hned při zalétávání prvního kusu však došlo k porušení těsnosti palivového potrubí a letoun byl nucen kvůli výpadku tří motorů kvůli požáru nouzově přistát. Poté byly dokončeny ještě čtyři kusy, jeden zůstal rozpracovaný a celý program byl ukončen. Zároveň byly zastaveny i práce na vylepšené verzi s označením Tu-144DA, která měla mít dolet 7-7,5 tis. km, vzletovou hmotnost 235 t a poháněna měla být vylepšenými motory RD-36-61, vybavenými obraceči tahu.

Jedinou další variantou se tak stala modernizace letounu č. 77114, na které byla ve spolupráci s NASA a řadou dalších amerických společností z oblasti leteckého průmyslu, prováděna měření v souvislosti se studií možností SST 2. generace. Na stroji byly osazeny motory NK-321 z Tu-160, zvětšen úhel sklonu přídě a modernizována avionika. Rusové zajišťovali přestavbu letounu i jeho provoz, za což NASA celkem zaplatila 14 mil. USD. Tato varianta byla označena jako Tu-144LL.

Servis na palubě

Servis na palubě byl uspořádán na hodně vysoké úrovni. K dispozici byl kaviár, exotické ovoce, koňak, nebo šampaňské.

Letecké nehody

Paříž 1973

Paříž-letový profil Tu-144

K nehodě došlo 3. června 1973, v 15:29 SEČ, při druhém demonstračním letu na 30. pařížském mezinárodním aerosalónu na letišti v Le Bourget, před zraky více než dvou set tisíc diváků. Letoun Tu-144 č. 77102, pilotovaný M. V. Kozlovem, provedl ke konci letové ukázky několik neplánovaných manévrů. V přistávací konfiguraci předvedl stroj nízký průlet minimální rychlostí nad částí VPD 03, potom přešel se zapnutou forsáží do strmého stoupání na výšku 1 200 m, při němž byly zataženy podvozky. Dále pak pokračoval ve vodorovném letu a zahájil sklápění kachních ploch. Krátce na to přešel letoun nečekaně do nekontrolovaného strmého klesání. Ve výšce kolem 500 m získal pilot znovu vládu nad strojem a pokusil se jej vyrovnat. Přibližně 250 m nad zemí došlo vlivem velkého přetížení k destrukci letounu, spojené se vznícením paliva, a trosky stroje dopadly na okraj městečka Goussainville. Zahynula celá šestičlená posádka, 8 lidí na zemi, bylo poškozeno 20 domů v místě dopadu a 5 prakticky zničeno. V kritickou dobu prolétal nad Tu-144 francouzský průzkumný letoun Dassault Mirage IIIR, který tajně fotografoval sovětský letoun s vyklopenými kachními plochami. Závěrečná zpráva francouzsko-sovětské vyšetřovací komise neobjasnila příčiny havárie a kolem nehody postupně vznikla řada dohadů a spekulací.

Kokpit Tu-144D (č.77112) - místo brašny na opěradle levé sedačky byl v č.77102 zavěšen speciální zaplombovaný panel

V nejčastěji uváděné teorii souvisela ztráta kontroly letounu s úhybným manévrem Tupoleva před střetem s Mirage. Zveřejněné snímky však ukazují, že tou dobou letěla Mirage souběžně, asi kilometr před Tu-144. Teorie o upadlé filmové kameře, která zablokovala řízení byla vyloučena už vyšetřovateli. Značně exoticky zní dnes dobová hypotéza o selhání součástek letounu, které byly slepě okopírovány podle záměrně chybných výkresů, které západní zpravodajské služby podstrčily sovětským agentům.

Podle postupně zveřejňovaných dokumentů ze sovětského vyšetřování a svědectví některých účastníků nebyl letoun v době konání přehlídky ještě zcela dokončen, a také se na něm zkoušely a odlaďovaly systémy, které měly být později implementovány do sériové produkce. Nové křídlo letounu čekalo ještě zpevnění na základě zatěžovacích zkoušek, v letounu byly nedokončené elektronické systémy pro zlepšení horizontální a vertikální řiditelnosti a stabilizaci letu. Aby nedopatřením nedošlo k jejich zapnutí, byly příslušné spínače a nastavovací prvky umístěny na speciálním ovládacím panelu pod zaplombovaným zákrytem. Zatímco obvody pro horizontální, směrové řízení byly už víceméně funkční, obvody pro svislé, podélné řízení kompletní nebyly a jejich aktivace vyvolávala extrémní výchylku elevonů (řídící plochy na křídle). Když po první letové ukázce západní média hodnotila manévrovatelnost u Tupoleva jako znatelně horší než u Concorde, rozhodli se Sověti předvést, co jejich stroj dokáže a odstranili zákryt – zřejmě nedopatřením však zapnuli systémy oba. Když se pak přiklopením kachních ploch nekompletní systém aktivoval a vychýlil elevony, nemohl je pilot řízením vyrovnat, neboť se současně vysunul i mechanický omezovač řídící páky. Letadlo začalo prudce klesat, narůstala rychlost a zvyšoval se boční náklon. Posádka téměř okamžitě zahájila zpětné vysunutí kachních ploch, aby se obnovila řiditelnost letounu, ale pilot už nebyl schopen letadlo vyrovnat, aniž by přetížení překročilo hranici 4G. Vzniklé síly způsobily zlomení nosníku levé poloviny křídla a následně destrukci stroje.^[1]

Iljinskij Pogost 1978

Tu-144D (č.77112) Pracoviště letového inženýra

První letoun nové verze Tu-144D (č. 77111) byl po předání z voroněžského výrobního závodu dokončován a zalétáván na Žukovské základně. Dne 23. května 1978 se uskutečnil kontrolní let, jehož hlavním úkolem bylo dosažení rychlosti Ma = 2. Během letu pilot sklesal na 3 000 m a snížil rychlost na 480 km/h. V tu chvíli byl zaznamenán významný rozdíl (4,7 t) v množství spotřebovaného paliva, měřený nezávislými systémy. Vzhledem k tomu, že dosud nebyly zkalibrovány průtokoměry paliva, nepřikládala tomu posádka dostatečnou pozornost a pokračovala dle plánu v 18:45 hod zkouškou pomocné energetické jednotky APU. Start APU se však nezdařil, místo toho se objevila světelná a zvuková signalizace "Požár". Palubní inženýr okamžitě vypnul motor č. 3 a spustil jeho hašení a velitel Popov dal povel k návratu. Po otáčce ohlásil inženýr výpadek motoru č. 4. Velitel informoval letiště, že letí jen na dva motory a požádal o aktivaci požárních jednotek. Situace se zdramatizovala, když vypadl i motor č. 1 a do kokpitu začal stále více pronikat černý kouř. Za této situace rozhodl velitel okamžitě nouzově přistát. Letoun dosedl relativně měkce na břicho, nedaleko od obce Iljinskij Pogost. Po poli klouzal víc než půl kilometru, přičemž ztratil všechny motory a brzy po zastavení se požár rozšířil na celý letoun. Z osmičlenné posádky zahynuli díky deformacím konstrukcí dva inženýři, druhý pilot Jeljan se zranil a ostatní vyvázli bez zranění. V důsledku nehody byl pozastaven pravidelný provoz Tu-144S, který už nebyl nikdy obnoven.

V průběhu vyšetřování se ukázalo, že ve stěně palivového potrubí se objevila únavová trhlina, kterou vyteklo do prostoru křídla kolem 8 t paliva. Trhlina vznikla v místě oslabení trubky otvorem pro čidlo, za clonou, na které se rozkmitával sloupec proudícího paliva na neobvykle vysoké frekvenci. V tehdejší době se jednalo o málo prozkoumané jevy. Pokusem o spuštění APU došlo ke vznícení nahromaděného paliva. Odstranění této konstrukční závady nebylo obtížné.

Srovnání s Concorde

Srovnání konstrukce Tu-144 a Concorde

Křídla

Křídlo Tu-144 prodělalo postupně několik změn. Oproti Concorde s hladkou křivkou náběžné hrany má Tu-144 křídlo větší, s náběžnou hranu zalomenou. Vzhledem k vyšší rychlosti byly na jeho konstrukci použity i slitiny titanu. Dále je Tupolev vybaven, na svou dobu velmi pokročilými, sklopnými kachními plochami, které výrazně zlepšují chování stroje při nízkých rychlostech s velkým úhlem náběhu - při vzletu a přistání. Zásadní rozdíl představuje umístění motorů. Concorde má motory umístěné blíže těžišti vztlakových sil, což zjednodušuje pevnostní řešení křídla, ale na druhé straně poněkud komplikuje aerodynamický návrh (motory více „zakrývají“ dolní plochu křídla a odsávají odsud vzduch). Zároveň to má dopad na skupinu řídících ploch - elevonů, která jsou u Concordu rozděleny do dvou skupin z každé strany motoru.

Motory a palivový systém

V oblasti pohonných jednotek měl zpočátku Tu-144 se svými motory Kuzněcov NK-144 velký hendikep oproti motorům Olympus na Concorde. Tyto motory vyžadovaly pro udržení rychlosti Mach=2 trvalý chod přídavného spalování, byly hlučnější a ani spotřebou nebyly schopny konkurovat. Teprve nový motor Kolesov RD-36-51 se svými vlastnostmi velmi přiblížil konkurenci a umožnil stroji dosáhnout plánovaného doletu. Přesto bylo i nadále řešení Concordu poněkud pokrokovější, zejména kvůli elektronickému řízení motorů a elegantnějšímu řešení systému předehřevu paliva.

Další systémy

Zatímco Tu-144 má systém řízení letounu mechanický s hydraulickým posilováním, je u Concordu použit systém FBW (fly-by-wire) s vysokotlakou hydraulikou s tím, že vzletová fáze se prováděla automaticky. Velký rozdíl je i v zadání, na jakých letištích měly oba letouny přistávat. Zatímco Concorde uvažuje jen provoz na velmi kvalitních certifikovaných VPD, Tu-144 měl přistávat na 80 sovětských letištích, jejichž stav nebyl vždy ideální. To se projevilo zejména na konstrukci podvozků, ale také tím, že konstruktéři Tu-144 si nedovolili zcela vypustit APU (pomocnou napájecí jednotku), jako jejich konkurent. Významných rozdílů je mnohem více, Concorde měl zabudovaný pokročilý systém proti blokování brzd, Tu-144 brzdný padák, širší trup, takže umožňoval umístění 3+2 sedadla atd.

Není uváděn žádný konkrétní systém, který by byl na obou letounech natolik podobný, aby zdůvodnil pověsti o okopírování Concorde a ospravedlnil hanlivou přezdívku „Konkordski“, kterou západní média Tu-144 označovala.

Technické údaje

Tu-144LL americké NASA

Tu-144LL

• Osádka: 3
• Kapacita: 120 až 140 cestujících
• Rozpětí: 28,80 m
• Délka: 65,50 m
• Výška: 10,50 m
• Nosná plocha: 438,0 m²
• Hmotnost prázdného stroje: 85 000 kg
• Vzletová hmotnost: 180 000 kg
• Pohon: 4× proudový motor Kuzněcov NK-321
  • Tah motoru: 245 kN
• Maximální rychlost: Mach 2,35 (2 430 km/h)
• Cestovní rychlost: Mach 2,16 (2 300 km/h)
• Dostup: 18 000 m
• Dolet: 6 500 km

Galerie

• Mnoho fotografií – Tupolev Tu-144

6 x YouTube

Reference

1. ↑ http://www.testpilot.ru/review/sst/3/crash.htm Blizňjuk a kol.: „Pravda o dopravních nadzvukových letadlech“ kapitola Katastrofa letadla Tu-144 (palubní číslo 77102) v Paříži (rusky)

Externí odkazy

• Tupolev TU-144 page (anglicky)
• Auto + Technik Museum Sinsheim (německy)
• List of Tu-144s with eventual fate (anglicky)
• Aerospaceweb.org – TU-144 (anglicky)