«Конкорд» совместной разработки «Аэроспасьяль» и ВАС- пассажирский самолет (108-144 посадочных места) средней дальности- Франция/Великобритания, 1969 г.

Рис. 2.159. Самолет «Конкорд».

История создания. Начатые в 1955 г. в Великобритании ив 1956 г. во Франции исследовательские работы по созданию сверхзвукового пассажирского самолета завершились в 1959-1961 гг. разработкой проектов ВАС-223 (фирма «Бристоль», в 1960 г. вошла в состав корпорации ВАС) и «Сюпер-Каравелла» (фирма «Сюд авиасьон», в 1970 г. вошла в состав государственного объединения «Аэроспасьяль»). Исходя из финансово-экономических соображений, 26.10.1962 г. было подписано соглашение между правительствами Франции и Великобритании о совместном строительстве самолета «Конкорд» (по французскому проекту с использованием английских двигателей). На день ранее подписанное соглашение между ВАС и «Сюд авиасьон» предусматривало, что обе фирмы будут координировать проектные, исследовательские и конструкторские работы нескольких десятков фирм обеих стран. Предполагалось, что около 67% объема работ над конструкцией двигателя и около 40% работ над конструкцией планера (носовая и хвостовая части фюзеляжа, вертикальное оперение, воздухозаборники, электрооборудование и системы: противообледени- тельная, кислородная, противопожарная, а также отдельные узлы кондиционирующей и топливной систем) достанется на долю британских предприятий, а около 60% работ над планером (центральная часть фюзеляжа, крыло с элевонами, шасси, система управления, выходные устройства двигателей, гидравлическая система, радиооборудование, радиолокационное и навигационное оборудование, а также оставшаяся часть системы кондиционирования и топливной системы) и около 33% работ над двигателем выпадет на долю французских фирм.

Согласованный график работ предусматривал облет опытного образца в 1966 г., облет предсерийного самолета в 1967 г., серийного в 1968 г. и выпуск первых самолетов на линию в 1970 г. Было принято обязательство, в силу которого обе страны в равной степени примут участие в покрытии затрат, связанных с опытно- конструкторскими работами, строительством опытных образцов и подготовкой серийного производства. При этом предполагалось, что стоимость работ по созданию самолета (в течение 8 лет) составит 170 млн. ф. ст., а цена самолета не будет превышать 10 млн. долл.

Однако со временем стали возникать технические проблемы, которые затягивали время реализации отдельных этапов программы. Строительство двух опытных образцов (001 строился во Франции, а 002-в Великобритании) началось лишь в феврале 1965 г., а облет первого из них состоялся 2.03.1969 г. Первый предсерийный самолет «Конкорд» 01 (построенный ВАС) был облетан 17.12.1971 г., а первый серийный 201-6.10.1973 г.

21.01.1976 г. два самолета «Конкорд» одновременно начали выполнять регулярные пассажирские рейсы на трассах Париж – Рио-де-Жа- нейро и Лондон – Бахрейн. В общей сложности в 1969-1978 гг. было построено 18 самолетов (2 опытных, 2 предсерийных и 14 серийных), последние из которых были облетаны 21.04.1978 г.

В 1972 г. имелись предварительные заказы на строительство 74 самолетов, однако запрещение полетов сверхзвуковых пассажирских самолетов над территорией США (позднее такой запрет ввели многие страны, в том числе Япония) привело к аннулированию большинства заказов. В результате построено было лишь 5 самолетов для авиакомпании «Бритиш эруэйз» и 4 самолета для «Эр Франс».

По мере развития самолета от опытного образца до серийного он подвергся значительным изменениям, в результате чего изменились не только габариты, масса и характеристики, но и стоимость программы и цена самолета. В проекте «Сюпер-Каравелла» предполагалось, что взлетная масса самолета составит 92 000 кг, а в предварительном проекте «Конкорд»-130 000 кг. В действительности взлетная масса первого опытного образца составила 148 000 кг, а в процессе доработок она возросла до 156 000 кг. Предсерийный самолет уже имел массу около 175000 кг, а серийный-свыше 180000 кг. Соответственно увеличились и габариты, в первую очередь длина фюзеляжа (с 56,24 м у опытного образца и 58,84 м у предсерийного самолета до 61,66 м у серийного самолета).

Согласно проекту, предусматривалось, что самолет будет перевозить 90-110 пассажиров на расстояние ~ 4500 км со скоростью порядка M = 2,2. В настоящее время серийные самолеты могут выпускаться в трех модификациях: 108-112-местные (первый класс), 128-местные (стандартный класс) и 144-местные (туристский класс). Максимальная дальность самолета возросла до 6580 км, однако крейсерскую скорость пришлось ограничить величиной M = 2,04 (на опытном самолете была достигнута скорость M = 2,23). Увеличившаяся масса и затянувшийся период разработки (до 12 лет, с 1962 по 1973 г.) повлекли за собой многократное увеличение затрат по программе и продажной цены самолета. После подведения итогов выяснилось, что за период 1962-1976 гг. Франция и Великобритания вместе израсходовали 1200 млн. ф. ст. Цена самолета, которая в начале 70-х годов составляла 25 млн. долл., в 1974 г.-40,25 млн., возросла в 1976 г. до 60 млн. (включая оборудование и запасные части, необходимые для текущего обслуживания).

Описание самолета. «Конкорд» представляет собой построенный по схеме «бесхвостка» низкоплан с оживальным, поперечно изогнутым крылом удлинения 1,82, изготовленным с применением профилей относительной толщины 3-2,15%. Каждая консоль крыла оснащена трех- секционными элевонами общей площадью 32,0 м2 . Управление по курсу обеспечивается классическим вертикальным оперением с двухсекционным рулем направления.

Фюзеляж выполнен в виде цилиндрической конструкции с относительно малым поперечным сечением. Ввиду значительной длины фюзеляжа и относительно больших углов атаки во время взлета и посадки (около 18°) «Конкорд» снабжен высоким шасси, в результате чего ось самолета находится на высоте 5,4 м над поверхностью земли (двери самолета находятся на такой же высоте, как и у самолета «Боинг» 747). Для увеличения видимости из кабины пилотов во время взлета и посадки носовая часть фюзеляжа может опускаться (5° при взлете и 17,5° при посадке). Шасси – трехстоечное, со спаренными передними колесами и четырехколесными тележками на главных стойках. Давление в пневматиках колес передней стойки составляет 1,23 МПа, а главных 1,26 МПа. «Конкорд» снабжен тремя независимыми гидравлическими системами-двумя основными и одной аварийной. Они обеспечивают работу гидроусилителей управляющих поверхностей, выпуск и убирание шасси, управление передними колесами во время маневрирования на земле, взлета и посадки, опускание и подъем передней части фюзеляжа, работу топливных насосов балансировочной системы и регулирование входных и выходных устройств двигательной установки.

Рис. 2.160. Передняя кромка крыла самолета «Конкорд».

Планер рассчитан на небольшие перегрузки ( + 2,54-1), в связи с чем скорости снижения и маневра самолета ограничены. Для изготовления планера использовались главным образом жаропрочные сплавы алюминия. Из сплавов титана и стали выполнены элементы двигательной установки, обшивка руля направления и некоторые части шасси. Во время исследований было установлено, что максимальная температура обшивки носовой части фюзеляжа, передней кромки крыла и киля будет составлять 120-135°С. Планер самолета имеет полетный ресурс ~ 45 000 ч.

Для обеспечения минимальной массы самолета выбрана конструкция планера, соответствующая принципу равнопрочности всех ее элементов. Кроме того, большая часть конструкции выполнена методом фрезерования целых панелей, что позволило исключить множество соединений, предотвратить деформацию обшивки и изменение формы профиля в полете. Технологическое разделение планера также отличается от традиционного: конструкция разделена на секции, каждая из которых состоит из части фюзеляжа и прилегающей к нему части крыла. Это облегчает соединение лонжеронов крыла с силовыми шпангоутами фюзеляжа. Обшивка крыла выполнена из монолитных, предварительно напряженных панелей, в результате чего достигнуто уменьшение массы планера приблизительно на 20% (по сравнению с традиционными конструкциями).

Двигательная установка. Четыре турбореактивных двигателя «Олимп» 593 совместной разработки фирм «Бристоль» и SNECMA расположены попарно в двух подкрыльных гондолах таким образом, что срез выходных сопел находится в плоскости задней кромки крыла. Двигатели оснащены форсажными камерами и устройствами реверса тяги. Основная задача форсажных камер сводится к увеличению тяги во время взлета и при переходе самолета через скорость звука. Конструкция реверсов тяги обеспечивает во время посадки тормозную силу, равную 45% взлетной тяги. «Олимп» 593 представляет собой усовершенствованный вариант двигателя «Олимп» 22R тягой на форсаже 146,80 кН (14970 кГ), установленного на самолете TSR.2. Первые полеты опытных самолетов 001 и 002 проводились с двигателями 593-1 тягой 128,7 кН (13 080 кГ), затем вместо них были установлены двигатели 593-2В тягой 146,41 кН (14930 кГ) и 593-3? тягой 154,65 кН (15 770 кГ). На предсерийных самолетах 01 и 02, а также на первых серийных были установлены двигатели «Олимп» 593Мк602 с форсажной тягой 169,26 кН (17 260 кГ). На последующих самолетах предполагалось использовать двигатели 593Мк621 со статической тягой, увеличенной до 177,50 кН (18 100 кГ).

Рис. 2.161. Проекции сверхзвукового пассажирского самолета «Конкорд».

У каждого двигателя имеется отдельный регулируемый воздухозаборник прямоугольного поперечного сечения. На взлете и при полете с дозвуковой скоростью (до ? = 0,6) воздухозаборники имеют максимальное входное сечение, а впускные створки дополнительных заборни- ков, находящиеся в нижней части воздушных каналов, перед двигателями и под ними, а также за соплами двигателей на верхней и нижней поверхностях гондолы, открыты. В диапазоне 0,6 ‹ ? ^ 1,3 геометрия воздушного тракта изменяется таким образом, что часть воздуха расходуется на охлаждение двигателя. При этом находящиеся под воздушными каналами створки закрыты. Во время сверхзвукового полета перепускные створки под воздушными каналами и соплами открыты и отводят лишний воздух от двигателя. Находящиеся над соплами створки закрыты.

Топливная система включает 17 кессонных топливных баков, расположенных в крыле и фюзеляже. Их емкость составляет 119786 л. Топливо используется также для изменения положения центра тяжести самолета во время перехода через скорость звука и для охлаждения конструкции. Этой цели служат 4 балансировочных бака (в передних околофюзеляжных частях крыла с максимальной стреловидностью) и 1 бак в хвостовой части фюзеляжа (за задней кромкой крыла).

Размах крыла, м 25,56 25,56

Длина, м 56,24 62,10

Высота, м 12,19 11,40

Площадь несущей поверхности, м2 358,25 358,25

Масса пустого самолета, кг … 78,700

Максимальная взлетная масса, кг 156000 185065

Максимальная посадочная масса, кг … 111130

Грузоподъемность, кг … 12700

Емкость внутренних топливных баков, л … 119 786

Максимальная удельная нагрузка на крыло, кг/м2 … 517

Максимальное отношение массы самолета к форсажной тяге, кг/даН … 2,73

Максимальное число Маха 2,23 2,04

Полетная скорость на высоте 15635 м, км/ч … 2179

Взлетная скорость, км/ч … 397

Посадочная скорость, км/ч … 300

Скороподъемность, м/с … 25,5

Практический потолок, м … 18 290

Дальность (ном./макс.), км 6100 5110/6580

Взлетная дистанция, м … 3410

Посадочная дистанция, м … 2220