Myasishchev M-53. Pasajero supersónico
El rápido desarrollo de la economía mundial en los 50-s del siglo pasado requirió la expansión y racionalización de las relaciones entre regiones remotas. Desde 1958, se abren los vuelos transatlánticos de pasajeros de líneas regulares de aviones de largo alcance Boeing-707 entre los Estados Unidos y Europa.
Primogénito civil reactivo aviación tenía una velocidad de vuelo de crucero de unos 800 km / h. Una tendencia de crecimiento constante en la velocidad del transporte aéreo hizo inevitable la transición a velocidades supersónicas. Dado esto y aprovechando la experiencia de crear los bombarderos estratégicos supersónicos M-50 y M-52, OKB-23 por primera vez en la URSS en 1958 comenzó los estudios de diseño en un avión de pasajeros supersónico (ATP).
Una razón importante para esta iniciativa fue, con toda probabilidad, la realización de V.M. Además, el hecho de que los supersónicos M-50, M-52 y M-56 permanecerán en el alta de los experimentados, aunque el primero de ellos superó con éxito las pruebas de vuelo. La indiferente e incluso parcial actitud de los líderes político-militares hacia los desarrollos de OKB-23 también se sintió durante la visita del partido y la delegación del gobierno encabezada por N.S. Khrushchev, en la empresa 1958 del año en agosto y durante el trabajo de la comisión de maquetas para M-52 en 1959 del mes de mayo a junio.
El desarrollo de la ATP fue un intento de utilizar la experiencia única de desarrollar aeronaves supersónicas de largo alcance en un nuevo campo de aviación civil para el OKB. El proyecto ATP recibió el cifrado "55". En 1958, consideramos cuatro versiones de la aeronave, que difieren en la dimensión y la configuración aerodinámica. Entre ellas hay tres opciones hechas de acuerdo con el esquema "pato".
El primero de ellos "55А", con un ala delta y dos TRN М16-17П, se calculó en el transporte de pasajeros a 60 para la distancia a 2500 km. El diseño de la aeronave "55B", con un triple ala de barrido y cuatro TRD M16-17P, acomodó hasta 110 pasajeros y tuvo un alcance de hasta 6000 km. La variante "55B", con un ala delta y seis TRD VK-15М, podría transportar hasta 120 pasajeros a una distancia de 6500 km. El proyecto "55D" tenía un esquema clásico, que recuerda a M-50А con un ala delta y cuatro TRD М16-17П. Contenía hasta 110 pasajeros, y el rango alcanzó 5500 km.
La velocidad estimada de vuelo de crucero de las opciones "A", "B" y "D" fue 2000 km / h, opción "B" - 2600 km / h. En 1959, el trabajo en ATP continuó. En la primera etapa, se propuso el desarrollo de una modificación del pasajero del bombardero M-50A, y en la segunda etapa, se asumió un nuevo revestimiento con una velocidad correspondiente al número M = 3. El proyecto recibió primero el cifrado "53", el segundo - "59". Más tarde, solo se utilizó el cifrado "53", ya que el cifrado "59" se obtuvo mediante un sistema estratégico supersónico con motores de turbo-propulsión.
El diseñador líder en el tema fue nombrado VG. Grigoriev, y el proyecto "53" - V.M. Maximov. El liderazgo de la flota aérea civil apoyó esta iniciativa y emitió requisitos preliminares para la ATP. Al final de 1959, se emitió el decreto correspondiente del Consejo de Ministros de la URSS. Al mismo tiempo, a sugerencia de la Flota Aérea Civil, el diseño del avión de pasajeros M-29 basado en el bombardero ZM, que se suspendió en 1955, fue aceptado para su consideración.
Se prestó la mayor atención a la elección y justificación de las características y el esquema ATP. Al elegir el aspecto de ATP en la Oficina de diseño, se guiaron las siguientes consideraciones.
El diseño seleccionado debía garantizar, ante todo, la máxima calidad aerodinámica en el modo de vuelo de crucero y el mayor rendimiento de peso para el combustible. Además, era necesario "suavizar" el desplazamiento similar al salto del enfoque aerodinámico al pasar a través de la barrera del sonido. Al elegir el esquema ATP, se requirió proporcionar comodidad máxima a los pasajeros, bajo nivel de ruido en la cabina, seguridad contra incendios de la aeronave durante los aterrizajes de emergencia y características aceptables de despegue y aterrizaje.
Se consideraron cuatro posibles configuraciones de ATP de la misma dimensión: M-53А: esquema normal con un conjunto de ala y cola delta con motores montados en torres bajo el ala (del tipo M-50А); M-53B - de acuerdo con el esquema de "pato" con motores en torres bajo el ala; M-53В - según el esquema de "pato" con las góndolas del ala de apoyo y M-53Г - "pato" con la disposición del paquete de motores en la parte trasera del fuselaje.
El esquema clásico de la aeronave tenía ciertas ventajas, la principal de las cuales fue su desarrollo, que permitió crear un ATP en el menor tiempo posible, pero su calidad aerodinámica en el supersónico es baja. Además, al cambiar a regímenes de vuelo supersónicos, el enfoque aerodinámico cambió bruscamente. Debido a esto, para asegurar el centrado de la aeronave, fue necesario colocar parte del combustible en los compartimientos delanteros del fuselaje y aplicar su sistema de transferencia en vuelo a la parte de la cola del fuselaje.
Esto requería el uso de centrado automático y estabilidad longitudinal, lo que complicó la aeronave y redujo su seguridad. Además, debido a la baja calidad aerodinámica y el bajo impacto del peso en el combustible, el esquema clásico no proporcionó el rango de vuelo requerido.
Las deficiencias observadas se eliminaron en gran medida al elegir el "pato" aerodinámico con un ala de barrido variable y una cola delantera "flotante". Para las aeronaves de este esquema, el desplazamiento del enfoque aerodinámico durante la transición a los regímenes de vuelo supersónico se redujo a un mínimo, lo que hizo posible prescindir del bombeo de combustible.
Además, la gran cuerda del ala permitió aumentar la altura del edificio y reducir su peso, lo que, junto con otras soluciones técnicas, redujo la carga y aumentó el peso de la aeronave sobre el combustible. Estas ventajas principales del "pato" fueron decisivas, a pesar de la peor aerodinámica a velocidades subsónicas y características reducidas de despegue y aterrizaje. En cuanto a la comparación de las tres variantes consideradas del esquema de "pato" entre sí, se redujeron a lo siguiente: la instalación de motores en torres de protección reduce la calidad aerodinámica en el modo de vuelo de crucero; La instalación de motores en el soporte de las góndolas en una góndola común proporciona valores de calidad más altos que en el diseño anterior.
Los estudios han demostrado que lo más aceptable es la disposición de paquetes de los motores. Esto redujo el nivel de ruido en la cabina, lo que hizo más fácil detener los momentos de balanceo y deslizamiento cuando una parte de los motores no pudo volar. Sin embargo, debido a la novedad de este esquema, se requirió un estudio más profundo. Cabe señalar que la base de la solución esquemática M-53 se basó en los resultados de la investigación sobre la aparición del bombardero de reconocimiento M-56Р.
Los motores para ATP, en particular, deberían haber sido equipados con dispositivos para empuje inverso, supresión de ruido y tener un recurso de al menos 1000 horas con una relación mínima de peso y empuje de despegue. Estos requisitos fueron cumplidos hasta cierto punto por motores turbofan sin forma. Los motores listos, como siempre, no lo eran. Tomamos en consideración la serie VD-7K, РД16-17 (diseñador jefe PF Tine), creada para M-52 y M-56, y el proyecto de diseño del turbofan VK-15 de OKB-11 7 56 V.Ya. Klimov, también tenía previsto su uso en la planta de energía del bombardero de reconocimiento M-XNUMXP.
Se prestó mucha atención a la elección y justificación de la velocidad de crucero. El ATP no debe llevar a cabo todo el vuelo a una velocidad supersónica, ya que las ondas de choque creadas a baja altitud causan fuertes pulsos de presión en la superficie de la tierra, lo que lleva a la destrucción o daños a edificios y estructuras. Por lo tanto, los vuelos con velocidades supersónicas se planearon en altitudes por encima de 10000 m.
Por lo tanto, parte del camino recorrido por un avión debe ser gastado en ascenso, para acelerar a velocidad supersónica y frenar antes de bajar. Cuanto menor sea el rango, mayor será la proporción de la trayectoria en las etapas subsónicas del vuelo y menor será la ventaja del vuelo de crucero de alta velocidad.
Sobre esta base, concluyeron que para la ATP con un rango de 4500 km, la velocidad de crucero no debería exceder el número M = 2, y para el rango de 6500 km, más de tres veces la velocidad del sonido. Dado el rango de crucero y la carga útil, la velocidad de crucero se eligió de la condición del menor costo de transporte. A una distancia de 4500 km, la velocidad más favorable fue la correspondiente al número M = 1,9-2,1. Además, la elección de la velocidad estuvo significativamente influenciada por el rendimiento de los materiales estructurales con un calentamiento aerodinámico intensivo y un cambio en las características de los motores, dependiendo del número "M".
En la primera etapa de la creación del ATP, se decidió maximizar la experiencia de construir aviones subsónicos con motores turbofan rotativos y diseños estándar hechos de aleaciones de aluminio D-16 y B-95, cuyas características de resistencia se mantienen a las temperaturas que ocurren durante el vuelo a una velocidad correspondiente a los números M = 2- 2,2. De lo contrario, sería necesario aplicar aceros resistentes al calor y aleaciones de titanio, cuyas estructuras aún no se han desarrollado.
Como resultado, se concluyó que la velocidad de crucero óptima de una aeronave con un rango de 4500 km debería corresponder a los números M = 1,8-2. Como resultado, se logró un efecto económico significativo como resultado de la reducción del costo de la flota de aeronaves para un volumen dado de tráfico aéreo, se redujo el tiempo empleado por los pasajeros, el personal de vuelo y el personal de servicio.
El costo del transporte de toneladas de carga por kilómetro en precios 1960 para una aeronave de un esquema normal no superó los rublos 2,2, para patos con motores en torres - rublos 2,16, y con góndolas o motores empaquetados - rublos 2,14.
Como resultado del estudio de la posible aparición de una ATP prometedora, llegaron a la conclusión de que los requisitos del fuselaje civil (especialmente en el rango) solo pueden cumplirse con una calidad aerodinámica no inferior a 6, el impacto del peso en el combustible es 48-55% y la creación de un motor con altas características específicas.
La alta calidad aerodinámica se logró solo con el uso de esquemas aerodinámicos y diseño del motor fundamentalmente nuevos. En particular, los esquemas de "pato" con cola flotante, ala de barrido variable y paquete de motor debajo del ala o en forma de barquillas de motor.
Ninguno de los motores fabricados y desarrollados en ese momento cumplía con los requisitos establecidos. Sobre la base de los estudios de diseño, diseño y diseño, junto con la Flota Aérea Civil, aclararon los requisitos preliminares para la ATP.
Construyeron dos modelos parciales de la aeronave con compartimientos de pasajeros con un diámetro de 3,2 my una longitud de 9 m, una cocina tipo buffet con un diámetro de 3,2 my una longitud de 2,5 m.
Los modelos fueron diseñados para determinar el diámetro mínimo del fuselaje cuando se colocan en una fila de seis asientos de pasajeros, determinan el tamaño óptimo del asiento del pasajero y los cuartos de servicios públicos, la ubicación racional del equipo del buffet y la cocina en base a los pasajeros de 120, la elección de iluminación, ventilación y diseño exterior.
En cumplimiento del 1960 de mayo, los decretos del gobierno en agosto presentaron al SCCAT un proyecto local 100-130 MPS "M-53" con una velocidad de crucero de 1800-2000 km / hy un rango de hasta 6500 km. Dos meses después, OKB-23 dejó de existir, y después de otros tres años, OKB-51 A.N. Tupolev comenzó a diseñar el ATP Tu-144. Cabe señalar que la mayoría de los aviones militares o civiles supersónicos de largo alcance que se construyeron pronto utilizaron un ala de barrido variable, controlada por la luz de aterrizaje y la colocación de "paquetes" de los motores. Solo el Tu-144 tenía el esquema sin cola, pero en las muestras en serie, la cola horizontal hacia adelante apareció en el despegue y el aterrizaje.
Por primera vez en la URSS, los especialistas de OKB-23 encontraron dificultades asociadas con un vuelo largo supersónico y pudieron hacer recomendaciones para superarlas. Además, la dimensión del ATP y su rendimiento de vuelo principal, previsto en OKB-23, se implementaron en las máquinas mencionadas, lo que hace honor a los diseñadores de OKB-23 como los pioneros de la aviación supersónica de largo alcance.
Fuentes:
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