1. Toepolev Tu-104:
Terwijl de drie grote Amerikaanse, Europese en voormalige USSR-machten allemaal supersonische transporten ontwierpen, was die van de laatste eigenlijk de eerste die vloog. Maar de ontwikkeling ervan was ingewikkeld en eindigde uiteindelijk in een mislukking.
In een poging om snelheden te verhogen en reistijden te verkorten op geplande routes, die allemaal werden gevlogen door Aeroflot, stapte het land over op pure jet-technologie met zijn eerste dergelijke vliegtuig, de Tupolev Tu-104, toen het voor het eerst in de vorm van een prototype vloog in juni 17, 1955.
De low-wing eendekker, waarin veel van de elementen van de militaire Tu-16 twin-turbojet-bommenwerper zijn verwerkt om de ontwikkelingstijd te verkorten, had een navigatorstation met glazen neus, een 35-graden geveegde vleugel gemonteerd met een significant anhedraal, dubbele vleugelwortel begraven, 14.881 stuwkracht -pond Mikulin RD-3 of AM-3 achttraps, axiale turbojets en vierwielige hoofdondersteleenheden die werden teruggetrokken in de onderkant van de vleugelstroomlijnkappen. Hoewel de initiële capaciteit 50 was, volgden Tu-104As met 70 passagiers en Tu-104B’s met 100 passagiers, in configuraties van vijf naast elkaar.
In gebruik genomen op 15 september 1956 op de route Moskou-Umsk-Irkoetsk, verminderde het de vliegtijden aanzienlijk op de zuigertypes die het verving.
“Ten tijde van zijn ingebruikname was de Tu-104 het enige door een turbojet aangedreven transportmiddel in luchtvaartdienst”, aldus John Stroud in “Sovjet Transport Aircraft sinds 1945” (Putnam and Company, Ltd., 1968, p. 199), “de Havilland Comet 1 en 1A types werden uit dienst genomen in 1954. Pas in de herfst van 1958 introduceerde BOAC Comet 4s en Pan American World Airways Boeing 707-120s.”
Net als de landen in het Westen geloofde de voormalige Sovjet-Unie dat een supersonisch transport de volgende logische ontwikkeling was van de commerciële luchtvaart.
2. Myasishchev M-52:
De basis voor een Russisch supersonisch transport werd gelegd door de M-52 intercontinentale bommenwerper van het Myasishchev Design Bureau. Aangedreven door vier Solovy’ev-turbojets, waarvan er twee op een pyloon waren gemonteerd op de hoge, geveegde vleugels en twee aan hun uiteinden waren bevestigd, was het bedoeld voor ten minste Mach 2-kruissnelheden.
Hoewel het enige exemplaar dat ooit in het openbaar werd gebouwd in Tuscino verscheen in 1961, of een jaar nadat het ontwerpbureau dat het had voortgebracht, was opgeheven, waren er commerciële haalbaarheidsstudies van begonnen. Hoewel de configuratie met hoge vleugels ongeschikt werd geacht voor passagiersvervoer en het bereik onvoldoende was voor dergelijke operaties, was deze logica, althans in de Sovjet-Unie, gezonder dan in eerste instantie zou worden gedacht, aangezien zowel de turboprop Tupolev Tu-114 en pure-jet Tu-104 waren civiele versies van respectievelijk de Tu-95 en Tu-16 bommenwerpers.
3. Toepolev Tu-144:
Er was duidelijk behoefte aan een geheel nieuw supersonisch ontwerp. Omdat het voorstel van Myasishchev ongepast was en Ilyushin bezig was met het oplossen van de problemen met zijn Il-62 langeafstands, pure-jet passagiersvliegtuigen, werd Tupolev, de lang gevestigde militaire en commerciële fabrikant van het land, geselecteerd om het te produceren.
Het resultaat, de Tu-144, was tot dan toe een van de weinige vliegtuigen die in eerste instantie uitsluitend voor commerciële operaties was ontworpen.
Aangedreven door vier 38.500 stuwkracht-pondmotoren, had het vliegtuig een totale lengte van 188,5 voet, een overspanning van 83,10 voet van de deltavleugel en een brutogewicht van 330.000 pond. Hoewel het nog steeds alleen in prototypevorm is en zoals verwacht lijkt op de Concorde in configuratie, waren er verschillende verschillen tussen de twee.
De romp bevatte eerst en vooral 18 procent titanium in de constructie om tegemoet te komen aan de verwachte uitzettings- en samentrekkingscycli die het gevolg waren van de opbouw van wrijvingswarmte en interne druk, en het was breder, met een vlakkere cabinevloer, voor vijf naast elkaar. zitplaatsen in de bus. Zijn enkel hangende neus, afbuigend naar de 12-graden positie, had bovenruiten.
In planform, de dubbel-delta vleugel had een ogivale of S-vormige voorrand en achterrand elevons, maar was verstoken van camber of twist met een vlakke bodem.
De NK-144-turbojets, gegroepeerd in nauwelijks gescheiden paren, werden lucht binnengevoerd via de zes meter lange rechthoekige inlaten aan de voorrand en strekte zich uit over meer dan 5 meter naar de uitlaatpijpen aan de achterrand.
Het onderstel bestond uit een tweewielige, naar achteren intrekkende neuseenheid en twee 12-wielige, voorwaarts intrekkende hoofdeenheden die buiten de motorkanalen waren gemonteerd en 180 graden draaiden voordat ze zich in hun vleugelprofielen nestelden.
Het prototype, nummer 68001, vloog voor het eerst vanaf het Zhukovsky-vliegveld in Moskou na het uitvoeren van een versnellingsrol van 25 seconden – wat ’s werelds eerste commerciële supersonische vlucht van welk ontwerp dan ook was – en bleef 28 minuten in de lucht, met het landingsgestel de hele tijd uitgeschoven. Drukloos, het droeg intern testapparatuur.
Hoewel er destijds geen foto’s werden vrijgegeven, wordt aangenomen dat een tweede casco, genummerd 68002, tijdens zijn eigen vluchten werd beschadigd en een derde, 68003, werd gebruikt voor statische tests.
Het brandstofverbruik en het bereik met een tekort, het type, dat consistente bezettingsgraden van 100 passagiers nodig had om zelfs maar aan de break-evenkosten te voldoen, gaf aan dat er behoefte was aan een uitgebreid herontwerp van een productieversie, die beter overeenkwam met de Concorde.
Uitgerekt, de romp, nu met een lengte van 215,5 voet en sportieve 34 in tegenstelling tot de vorige 25 ramen, vergemakkelijkte accommodatie van maximaal 140, en de hangende neus, van grotere lengte, introduceerde zijramen.
Twee canards, geïnstalleerd op de bovenste romp direct achter de cockpit, strekten zich naar buiten en naar voren uit om de rijeigenschappen van het vliegtuig bij lage snelheden te verbeteren.
De samengestelde geveegde, volledige deltavleugel, 94,5 voet in spanwijdte, bood variabele camber en beeldhouwkunst en een cirkelvormige onderkant.
De motoren, met vierkante inlaten, werden verder buitenboord geplaatst en er was meer scheiding tussen hun paren, terwijl de hoofdondersteleenheden, van kortere lengte, erin werden teruggetrokken.
Het bereik, met een laadvermogen van 33.000 pond, werd geprojecteerd op 2.000 mijl.
Het eerste prototype van deze uitgebreid herontworpen versie, genummerd 77101, vloog voor het eerst in augustus 1972, terwijl de tweede, 77102, de eerste was die in het Westen werd tentoongesteld op de Paris Air Show van 1973. Zijn trots was echter van korte duur.
Tijdens een demonstratievlucht op 3 juni maakte het vliegtuig een lage pass met de canard-oppervlakken en het onderstel uitgeschoven, voordat het een steile, naverbrander-verbeterde klim uitvoerde. Het leek echter een kraam op 3000 voet te ervaren, maar het begon een duik, abrupt nivellerend slechts een paar voet boven de grond, op welk punt de rechtervleugel bij de wortel afscheurde.
Hij spuwde vlammen uit zijn motoren, rolde en de andere vleugel maakte zich los van de constructie. Het explodeerde en stortte neer op de aarde, het had een impact, waarbij de zes bemanningsleden aan boord omkwamen, acht op de grond, en meer dan honderd gebouwen in Goussainville, Frankrijk, beschadigd raakten.
Hoewel er nooit een officiële oorzaak is gevonden, werd aangenomen dat de Tu-144 probeerde op de verkeerde landingsbaan te landen en een doorstart begon toen de fout werd ontdekt, waardoor hij op ramkoers met een Mirage-jager kwam. Om het te ontwijken, werd het ondergedompeld in g-krachten die de capaciteit van het casco te boven gingen en bleef er te weinig hoogte over om te herstellen. Het structurele falen werd daarom niet toegeschreven aan een ontwerpfout of tekortkoming.
Na het uitvoeren van vracht- en post-roottestvluchten tussen december 1975 en 1976, ging de Tupolev Tu-144 op 1 november van het volgende jaar in lijndienst op het 2400 mijl lange segment tussen Moskou en Alma-Ata, Kazachstan, met 102 van dergelijke diensten. met een gemiddelde van 70 passagiers, voordat ze op 6 juni 1978 werden stopgezet. Het vliegtuig maakte 181 vlieguren, waarvan 102 met subsonische snelheden.
Ondanks het uitgebreide herontwerp had het zijn tekortkomingen niet verholpen. Nog steeds extreem veel dorst naar brandstof, was het slechts in staat om de route van 2.400 mijl af te leggen met de helft van zijn laadvermogen, bereikt door opzettelijk de helft van zijn eten onbezet te laten, en het geluidsniveau in de cabine, veroorzaakt door de motoren en de airconditioning die nodig zijn om de externe , huidwrijving veroorzaakte hitte, was ondraaglijk.
De volgende Tu-144D, uitgerust met opgewaardeerde, zuinigere Koliesov RD-36-51A-turbines, bood hoop toen hij voor het eerst vloog op 23 mei 1978, maar deed het niet veel beter. Een brand in de linkermotoren, die zich naar de romp verspreidde, zorgde ervoor dat er onvoldoende vermogen was om een ander vliegveld te bereiken, waardoor het vliegtuig in een veld terechtkwam en explodeerde. Van de vijf bemanningsleden aan boord kwamen er twee om het leven en raakten drie gewond.
Hoewel het type op 23 juni van het volgende jaar begon met het testen van vluchten op de 3.480 mijl lange sector van Moskou naar Khabarovsk en de afstand in drie uur en 21 minuten aflegde, bereikte het nooit de geplande status. De parameters voor geluid, brandstofverbruik en bereik van supersonische vluchten konden niet worden overtroffen voor commerciële operaties, waardoor het ene prototype, de twee pre-productie, de negen productie Tu-144’s en de vijf productie Tu-144D’s de enige bewijzen zijn van dit feit.
4. Toepolev Tu-144LL:
De National Aeronautics and Space Administration (NASA) heeft gedurende een periode van vijf jaar samengewerkt met de Amerikaanse en Russische lucht- en ruimtevaartindustrie om een gezamenlijk internationaal onderzoeksprogramma uit te voeren om geschikte technologie te ontwikkelen voor een supersonisch transport in het begin van de 21e eeuw dat de obstakels zou wegnemen die worden geplaagd door de drie Boeing 2707, Aerospatiale-British Aerospace Concorde en Tupolev Tu-144 werkelijke en nog steeds gedragen ontwerpen.
Uitgevoerd als onderdeel van NASA’s High Speed Research (HSR)-programma en beheerd door het NASA Langley Research Center, werd het project gestart nadat de overeenkomst van juni 1994 was ondertekend door de Amerikaanse vice-president Al Gore, Jr. en de Russische premier Viktor Chemomyrdin.
Hoeksteen ervan was de laatste Tu-144D, gebouwd in 1981 en met staartnummer 77114, die zelf nooit in commerciële dienst is gegaan, maar 82 uur en 40 minuten heeft gelogd tijdens onderzoeks- en testvluchten. Oorspronkelijk aangedreven door vier Koliesov RD-36-51-turbojets, die het voorzagen voor een maximale snelheid van Mach 2,15/1.450 mph bij een serviceplafond van 59.000 voet, had het een bereik van minder dan 2.500 mijl.
Aangepast voor het gezamenlijke programma naar de Tu-144LL Flying Laboratory-standaard, werd het achteraf uitgerust met vier 55.000 stuwkracht-pond Kuznetsov, met naverbrander uitgeruste NK-321 turbofans die oorspronkelijk waren geproduceerd voor de Tupolev Tu-160 Blackjack-bommenwerper, resulterend in een Mach 2.3 snelheid en 3.500 zeemijl bereik met 224.000 pond brandstof bij een maximaal startgewicht van 410.000 pond.
Andere aanpassingen waren de toevoeging van thermokoppels, druksensoren, microfoons en huidfrictiemeters om de aërodynamische grenslaag te meten, een ontsnappingssysteem voor noodpersoneel en een Damian digitaal gegevensverzamelingssysteem dat het eerdere analoge systeem verving.
Het eerste van het tweefasige programma, dat liep van juni 1996 tot februari 1998, omvatte twee grondmotor- en zes vluchtexperimenten, waarvoor 19 luchtvluchten nodig waren, vanuit het Zhukovsky Air Development Centre in de buurt van Moskou, en omvatte studies met betrekking tot de het buitenoppervlak van het vliegtuig, de interne structuur en de krachtbron, temperaturen, grensluchtstromen, binnen- en buitengeluiden, kenmerken van het grondeffect van het vleugelprofiel en variërende rijeigenschappen van het vluchtprofiel.
De tweede fase, die plaatsvond tussen september 1998 en april 1999, omvatte zes gevechten, die niet alleen een beter begrip van de oorspronkelijke zes experimenten in de lucht mogelijk maakten, maar ook een analyse opleverden van romp en windafbuigingen, aanvalshoeken, zijsliphoeken , en neusboomdrukken.
Hoewel er geen bonafide ontwerpen zijn gemaakt voor supersonische vliegtuigen in de VS, en die geschikt zijn voor het segment van de zakenjets, zullen eerder aan hen voorafgaan, maar deze Tu-144LL-experimenten op het gebied van aerodynamische, structurele, akoestische en operationele omgevingen kunnen de weg vrijmaken voor lange-afstands-, hogere- capaciteit, economische strijd die de aantasting van de ozonlaag minimaliseert, en de op de grond ervaren sonische boom.
Artikelbronnen
Website van de National Aeronautics and Space Administration (NASA).
Stroud, Johannes. “Sovjet-transportvliegtuigen sinds 1945.” Londen: Putnam and Company, Ltd., 1968.