Новый фюзеляж на чужих крыльях: какой инженерной ценой Ту-104 открыл реактивную эпоху
15 сентября 1956 года самолёт, поднявшийся с подмосковного аэродрома, открыл эпоху, к которой мировая гражданская авиация только подбиралась. Рейс Москва — Омск — Иркутск занял 7 часов 10 минут лётного времени — по данным аэропорта Внуково. Машина называлась Ту-104. И за этим номером стоит история, которую обычно пересказывают неправильно.
Человек, не занимавшийся авиацией специально, знает о Ту-104 три вещи: первый советский реактивный, летал быстро, разбивался. Всё это правда. Но самое интересное — не в этих трёх пунктах, а в том, как ОКБ Туполева уложилось в двенадцать месяцев от правительственного задания до первого полёта.
11 июня 1954 года Совет министров постановлением №1172-516 поручил ОКБ-156 создать пассажирский реактивный самолёт. Руководителем темы назначили Д.С. Маркова, общее руководство осталось за А.Н. Туполевым. Ровно через год, 17 июня 1955-го, лётчик-испытатель Ю.Т. Алашеев поднял опытный Ту-104 в воздух. Год от постановления до неба — срок, который в мировой практике того времени выглядел почти неприличным.
Секрет прост и прагматичен. К 1954 году на харьковском заводе №135 вовсю шёл серийный выпуск бомбардировщика Ту-16. От него в новый пассажирский лайнер перешли все несущие поверхности и шасси: отъёмные части крыла, горизонтальное и вертикальное оперение, двигательные отсеки, основные агрегаты шасси и их гондолы. Отдельно перешла силовая установка — двигатели семейства АМ-3 с уже отлаженной производственной цепочкой. Оснастка, технология, обученные рабочие — всё это существовало. Самую сложную в отработке часть машины, стреловидное крыло с реактивными двигателями у корня, не пришлось проектировать заново.
ОКБ уже применяло такой приём: опытный пассажирский Ту-70 в конце 1940-х строился на агрегатной базе бомбардировщика Ту-4. В серию он не пошёл, но организационная логика — пассажирский самолёт на освоенной военной платформе — была отработана.
Формула «гражданский бомбардировщик» удобна, но технически неверна. Фюзеляж Ту-104 создавался с чистого листа. Диаметр вырос примерно с 2,8 до 3,5 метра — прибавка около 70 сантиметров, но за ней стояла полностью новая силовая схема обшивки: вместо тонкой трубы — широкая бочка с иным распределением нагрузки по шпангоутам. Переход от среднеплана Ту-16 к низкоплану потребовал нового центроплана и полной переработки узлов сопряжения. Внутри разместили герметичный салон — изначально на 50 кресел, — гардеробы, кухонный отсек и гражданское навигационное оборудование. Переход к низкоплану поднял стояночную высоту шасси настолько, что пассажиры поднимались по довольно крутому трапу: военная геометрия агрегатов диктовала пропорции всей машины.
Дальше — эволюция. Ту-104А вмещал около 70 пассажиров, Ту-104Б — до 100 при взлётной массе 78,1 тонны. Крейсерская скорость 750–800 км/ч на высотах 10 000–12 000 метров. Паспортная таблица Ту-104Б даёт два показателя дальности: 2120 км при коммерческой нагрузке 12 тонн — хватает до Омска с запасом, но не до Иркутска без посадки; и 2750 км, если снизить нагрузку до 8,15 тонны. Разница: минус 3850 кг платного груза в обмен на плюс 630 километров.
Главное техническое достижение, унаследованное от Ту-16, — стреловидное крыло. Оно позволяло крейсировать на 750–800 км/ч, недостижимых для прямокрылых машин. Но у стреловидного крыла есть характерное поведение на больших углах атаки: при выходе за критический угол самолёт склонен к резкому нарастанию кабрирующего момента — так называемому «подхвату». Нос уходит вверх, машина выскакивает выше расчётного потолка, скорость падает ниже минимальной, самолёт сваливается — и выйти из этого режима на большой высоте практически невозможно.
За неполные четыре месяца 1958 года произошло четыре случая «подхвата». 15 августа под Хабаровском Ту-104 потерял управляемость и упал с высоты около 12 километров — 64 погибших. 17 октября рейс Пекин — Москва под командованием Гарольда Кузнецова попал в зону сильной турбулентности над Чувашией. На высоте около 13 километров самолёт резко задрал нос, потерял управляемость и упал. Погибли все 80 человек, включая дипломатические делегации Китая и ряда других стран. Комиссия заключила: потеря управляемости при выходе на закритические углы атаки в зоне восходящих потоков.
По итогам расследования максимальный эксплуатационный эшелон ограничили до 9000 метров вместо прежних 10 000–12 000. Угол установки стабилизатора пересмотрели, внесли изменения в центровочные ограничения. Риск снизился, но базовая аэродинамика крыла не изменилась: ограничение эшелона означало и снижение топливной эффективности на каждом рейсе.
Показательно сравнение с британским de Havilland Comet, который проектировался как пассажирский самолёт без военной агрегатной базы. В 1954 году он столкнулся с катастрофическими разрушениями гермокабины из-за усталостного растрескивания у квадратных иллюминаторов. Природа проблем принципиально различна: у Ту-104 — аэродинамика унаследованного стреловидного крыла на пассажирских высотах; у Comet — неизученность усталостного ресурса гермоконструкции при многократных циклах наддува. Обе программы работали на режимах, которых прежде никто не летал регулярно, — но ломались по-разному.
22 марта 1956 года Ту-104 приземлился в Лондоне с советской делегацией на борту. На аэродроме оказался ровно один реактивный пассажирский самолёт — и он был советским: британский Comet к тому моменту стоял на земле после серии катастроф. Через полгода состоялся тот самый первый регулярный рейс.
Аэрофлот эксплуатировал Ту-104 до конца 1979 года. За это время парк перевёз около 100 миллионов пассажиров, налетав примерно 2 миллиона часов в ходе около 600 тысяч полётов. По данным открытых источников, за всю эксплуатацию тип потерпел 23 катастрофы. Всего построили от 200 до 201 машины всех вариантов — данные расходятся; производство закрыли в 1960-м.
В музее истории гражданской авиации в Ульяновске один из немногих уцелевших бортов стоит под открытым небом. Та самая машина, что поразила британскую прессу в марте 1956
