Tupolev Tu-144

Wikipedia

Tupolev Tu-144

Tupolev Tu-144 esillä Auto & Technik Museum Sinsheimissa

Tupolev Tu-144 (NATO-koodinimi Charger) on neuvostoliittolainen yliäänimatkustajakone. Sitä alettiin suunnitella 1960-luvun alussa. Ensimmäinen sarjavalmisteinen kone lensi maaliskuussa 1972 ollen maailman ensimmäinen lajissaan. Toinen äänennopeuden ylittänyt matkustajakone on brittiläis-ranskalainen Aérospatiale-BAC Concorde

[muokkaa] Suunnittelu

Neuvostoliitossa, Yhdysvalloissa, Englannissa ja Ranskassa kaavailtiin ylisoonisia sotilaskoneita heti toisen maailmasodan jälkeen osin perustuen Kolmannen valtakunnan kehityshankkeisiin. 1950-luvun alussa sotilaallisten ylisoonisten koneiden toteuttaminen tuli mahdolliseksi, myös raskaiden ylisoonisten pommikoneiden. Ylisoonista matkustajakonetta ei kuitenkaan voitu perustaa kokonaan sotilaskoneiden teknologiaan, koska niitä ei oltu suunniteltu lentämään tuntikausia kaksikertaisella äänennopeudella vaan hetkittäin ja tällöinkin yli vain jälkipoltolla.

S.Yeger teki Tu-144:n esisuunnittelun. Siinä voimalaitteena oli NK-144-suihkumoottorit. Tupolevin kanssa ylisoonisesta matkustajalentokoneesta kilpaili V. Myasishev, joka oli 1950-luvun lopussa suunnitellut ylisoonisia pommikoneita (M-53, M-55A, M-55B ja M-55V).

Englannissa oli kaavailtu Concorden kaltaista konetta vuosina 1955-1956, jolloin ei vielä ollut tietoa sen toteuttamisesta yhteistyössä Ranskan kanssa. Yhdysvalloissa Boeing, Lockheed ja Douglas tutkivat mahdollisuutta rakentaa ylisooninen matkustajakone, mutta ne vetäytyivät hankkeesta, Boeing viimeisenä, 1960-luvun puolivälissä.

Kaksinkertainen äänennopeus, 6500 km kantama, 100-120 matkustajan kapasiteetti yhdessä kohtuullisten lentoonlähtö- ja laskeutumisominaisuuksiin asetti samanlaiset vaatimukset kuin mitä Concordella oli. Koneen piti olla aerodynaamisesti puhdas, nostovoima-vastussuhteen tulisi olla 7,5-8. Koneen stabiliteetin ja ohjattavuuden ongelmat tuli ratkaista kaikissa sen lentotiloissa. Ylisoonisen lennon rakenteita kuumentava vaikutus vaati erikoismetallien käyttöä. Voimalaite oli oma ongelmansa, etenkin ilmanottoaukkojen toimivuus eri lentotiloissa. 20 km lentokorkeus merkitsi tavanomaisesta suihkukoneesta poikkeavia matkustamon paineistusratkaisuja. TsAGI teki suuren osan teoreettisesta tutkimuksesta.

Päätös ensimmäisen koneen (SST-1) rakentamisesta tehtiin vuonna 1963. Vuosina 1966-67 piti rakentaa viisi Tu-144-koekonetta, joista kaksi rakenteellisiin kokeisiin.

N. Kuznetsovin suunnittelutoimisto alkoi kehittää NK-144-suihkuturbiineja. Sen suurimmaksi työntövoimaksi spesifioitiin 200000 N. Matkalennon aikainen ominaiskulutus olisi 0,14 kg/N.

Koneen pääsuunnittelija oli Aleksei A. Tupolev. Muita johtavia suunnittelijoita olivat J. Popov ja B. Gantsevskij. Hankkeesta tuli Tupolevin tärkein projekti kymmeneksi vuodeksi.

Tu-144 konfiguraatiossa tutkittiin ensin normaalia pyrstöä, mutta se aiheutti 20% koneen vastuksesta. Siksi valittiin canard-ratkaisu ja deltasiipi.

Koneen ensimmäisen koelennon suoritti E.V. Eljan 31. joulukuuta 1968.

Siiven takareuna oli koko leveydeltään neliosaisten yhdistettyjen korkeusperäsinten ja siivekkeiden (elevonit) kattama. Siipi oli monisalkoinen ja sen pinta oli paksua alumiinilevyä. Siiven keskiosa ja elevonit oli tehty titaanista. Sivuperäsin oli kaksiosainen. Automaattisen säätöjärjestelmän, jonka suunnittelivat G.F. Naboitshikov ja L.Rodnianskiy, avulla kone pystyi lentämään myös staattisesti epästabiilisena.

Runko suunniteltiin aikaansaamaan ylisoonisella lennolla minimivastus.

Tu-144:n nokka nousi ja laski hydraulisen aktuaattorin voimalla kuten Concordessa. Kumpikin kone nousi ja laskeutui näkölentosäännöillä. Näissä lentotiloissa lyhyen sivusuhteen omaava kone lensi suurella kohtauskulmalla ja ratakulmalla ja kiinteä nokkakartio olisi peittänyt näkymän. Nokkakartio oli paineistamaton ja täten keveämpi.

Moottoreina oli neljä NK-144-kaasuturbiinia, jotka oli sijoitettu siipien alle. Ylisoonisessa lennossa kolme vinoa tiivistysaaltoa hidasti moottoriin virtaavaa ilmaa, joka meni diffuusoriin alisoonisena. Kussakin ilmanottoaukossa oli oma sisääntulorampin ohjaus, jonka ohjaus oli automaattinen. Moottoriin ei tullut reverssiä vaan koneissa oli jarruvarjo. Voimalaitteen yhdistämistä lentokoneeseen johti B.Voul.

Päälaskutelineet sijaitsivat siivissä. Siipien ohuuden vuoksi pyörien koon tuli olla pieni – tämä johti 12-pyöräiseen laskutelineeseen.

Polttoainetankit sijaitsivat siipien integraalisissa säiliöissä, pyrstössä oli kolmas säiliö, jota käytettiin lentokoneen painopisteen säätelyyn.

Tu-144:n aerodynaamista suunnittelua johti G.A. Tserjomukhin.

Ohjaamossa oli tilat neljälle miehistön jäsenelle: ohjaaja, perämies, moottori-insinööri (flight engineer) ja prototyypeissä ylimääräinen koelentoinsinöörin paikka. Kone oli ensimmäinen neuvostoliittolainen siviilikone, jossa oli autopilotti, jonka avulla lähestyminen voitiin tehdä sen ohjaamana.

Ensimmäisen Tu-144:n (“044”) rakentaminen alkoi vuonna 1965. Samaan aikaan toinen prototyyppi alistettiin staattiseen kuormitustestiin. Prototyyppi “044” oli aluksi 98-paikkainen, mutta matkustamoa laajennettiin 120-paikkaiseksi. Lentoonlähtöpaino nousi 130 tonnista 150 tonniin. Kone sai nimen “Opyt” valmistavan tehtaan mukaan. Samaan aikaan tehtiin lentokokeita kahdella MiG-21I-koekoneella (tunnetaan myös tunnuksilla A-144 ja “21-11”), joiden siipi oli geometrialtaan ja aerodynamiikaltaan samanlainen kuin “044”-koneessa. Mig-21I lensi 2500 km/h nopeudella.

31. joulukuuta 1968 koelentäjät E. Jelian ja M.Kozlov ja koelentoinsinöörit V.Benderov ja J. Seliverstov tekivät “044”:n ensimmäisen 37 minuuttia kestäneen koelennon. Miehistöllä oli heittoistuimet kaiken varalta. Concorden ensilento tapahtui 2. maaliskuuta 1969. 5. kesäkuuta 1968 Tu-144 lensi ylisoonisella nopeudella. 12. marraskuuta 1970 se lensi puoli tuntia yli 2000 km/h nopeudella saavuttaen 2430 km/h maksiminopeuden.

Touko-kesäkuussa 1971 sekä “044” että Concorden prototyyppi olivat esillä Le Bourget’een lentonäytöksessä.

Koelennoilla havaittiin värähtelyä ja perärungon ylikuumenemista. 044-koekoneella tehtiin 150 lentoa.

Tu-144-konetta alettiin modifioida: tavoitteena oli saada käyttöön RD-36-51-kaasuturbiini, joka ei tarvinnut jälkipoltinta, ja kehittää koneen aerodynamiikkaa ja rakennetta.

Tu-144 koneita alettiin rakentaa “Opyt”-tehtaalla vuonna 1968. Koneen arvioitu kantama oli 3250-3500 km. Siiven nuolikulma muutettiin tähdäten 2,2 Machin matkalentonopeuteen. Siipipinta-alaa lisättiin ja siiven kiertoa kasvatettiin. Runkoa pidennettiin, jotta matkustajamäärä saataisiin kasvamaan 150:een. Moottoreiden siirto muutti myös laskutelineiden, joissa oli nyt 8 pyörää, asennusta. ”004”-prototyyppiin tuli runkoon sisäänvedettävä winglet tai canard-siipi, jota käytettiin lentoonlähdössä ja laskussa. Lentoonlähtöpaino nousi 190 tonniin.

Esituotantoversio Tu-144 Numero 01-1 valmistui vuoden 1971 alkupuolella. Sen koelennot alkoivat kesäkuussa 1971. Sillä tehtiin 231 koelentoa, joiden yhteenlaskettu kesto oli 338 tuntia. Koneella lennettiin 55 tuntia ylisoonista lentoa.

[muokkaa] Tuotantoversiot käytössä

Tu-144 Numero 03-1 rakennettiin vuonna 1973. Se modifioitiin Tu-144D-koneeksi, johon asennettiin RD-36-51A-moottorit.

Tu-144 Numero 04-1 lensi ensi kerran 4. maaliskuuta 1975. 26. joulukuuta 1975 tästä koneesta ensimmäinen operatiivinen yliäänimatkustajakone. Sen reitti kulki Moskovasta Almatyyn. Se oli rahtikone. Nykyisin tämä kone on Moninon ilmailumuseossa.

Tu-144 Numero 04-2 lensi ensi kerran 12. joulukuuta 1975. Tu-144 Numero 05-1 lensi ensi kerran 20. elokuuta 1975.

3. kesäkuuta 1973 ensimmäinen sarjatuotantokone syöksyi maahan Le Bourget'n lentonäytöksessä. Turmassa kuolivat koelentäjä M.V.Kozlov, perämies V.M.Molchnov, toinen pääsuunnittelija V.Benderov, moottori-insinööri A.I.Dralin, suunnistaja G.N.Bazhenov ja insinööri B.A. Pervukhin. Onnettomuuden tutki ranskalais-neuvostoliittolainen asiantuntijaryhmä. Syynä oli miehistön ja ranskalaisen lennonjohdon virheet - ilmatilassa oli Tu-144:ää kuvaava Mirage-hävittäjä reitillä, Tu-144 väisti sitä, Tu-144:n lentäjät miehistö ei käyttänyt istuinvöitä ja ohjaamossa yhdellä miehistön jäsenelle oli pieni elokuvakamera kädessään. Koneen väistöliike heitti kameran siten, että se jumitti hetkellisesti ohjaussauvan. Mediassa on esitetty erilaisia raflaavampia "teorioita".

Matkustajalentoliikenne aloitettiin marraskuussa 1977. Ennen matkustajaliikenteen lopettamista heinäkuussa 1978, ehdittiin lennättää 55 reitillä 3284 matkustajaa. Matkustajakäytön aikana huhuttiin joidenkin Tu-144-koneiden tuhoutuneen. Matkustajakäytön lopettamisen jälkeen Tu-144:ää käytettiin rahdin ja postin kuljettamiseen.

Yksi vuonna 1981 rakennettu Tu-144D-kone modifioitiin 1990-luvulla lentäväksi laboratorioksi (Tu-144LL), joka lensi jonkin verran toisen sukupolven yliäänimatkustajaohjelmaan kuuluvia tutkimuslentoja.