Myasishchev M-53。 超音速乘客
上个世纪50-s世界经济的快速发展要求扩大和简化偏远地区之间的关系。 自1958以来,美国和欧洲之间定期乘坐波音-707远程喷气式客机的跨大西洋航班开通。
长生反应式民事 航空 巡航速度约为800 km / h。 航空运输速度的稳定增长趋势使向超音速转变成为必然。 有鉴于此,并借鉴了制造超音速战略轰炸机M-50和M-52的经验,OKB-23于1958年在苏联首次开始对超音速客机(ATP)进行设计研究。
这一举措的一个重要原因很可能是实现V.M. Myasishchev的事实是,超音速M-50,M-52和M-56将保持在经验丰富的排放,虽然他们中的第一个成功通过了飞行测试。 在由N.S.领导的党和政府代表团的访问中,也感受到了军事政治领导人对OKB-23发展的漠不关心甚至偏见的态度。 赫鲁晓夫,今年8月1958的企业,以及今年5月至6月的52 M-1959模拟委员会的工作期间。
轰炸机M-50。
ATP的发展试图利用在新的民用航空领域为OKB开发远程超音速飞机的独特经验。 ATP项目获得了密码“55”。 在1958中,我们考虑了飞机的四种版本,其尺寸和空气动力学配置各不相同。 其中有三个根据“鸭子”计划制作的选项。
其中第一个“55А”,带有三角翼和两个TRNМ16-17П,计算的是乘客到60的距离为2500 km。 飞机“55B”的设计,配备三个扫掠翼和四个TRD M16-17P,最多可容纳110乘客,射程可达6000 km。 具有三角翼和六个TRD VK-55М的“15B”变体可以携带120乘客,距离为6500 km。 “55D”项目有一个经典的方案,让人想起M-50А的三角翼和四个TRDМ16-17П。 它包含110乘客,范围达到5500 km。
选项“A”,“B”和“D”的估计巡航飞行速度为2000 km / h,选项“B” - 2600 km / h。 在1959中,关于ATP的工作仍在继续。 在第一阶段,提出了M-50A轰炸机的乘客改装的开发,并且在第二阶段,假设具有对应于数量M = 3的速度的新衬里。 该项目首先获得了密码“53”,第二个 - “59”。 后来,只使用了“53”密码,因为“59”密码是由具有涡轮推进发动机的超音速战略系统获得的。
该主题的主要设计师被任命为VG Grigoriev和“53”项目 - V.M. 马克西莫夫。 民用航空舰队的领导支持这项倡议,并发布了对ATP的初步要求。 在1959结束时,发布了苏联部长理事会的相应法令。 与此同时,根据民用航空舰队的建议,29停用的基于ZM轰炸机的M-1955客机的设计被接受审议。
主要关注的是特征和ATP方案的选择和证明。 在设计局选择ATP外观时,会引导以下考虑因素。
所选择的布局应该首先确保巡航飞行模式中的最高空气动力学质量和燃料的最大重量回报。 另外,当穿过声屏障时,必须“软化”空气动力学焦点的跳跃式位移。 在选择ATP方案时,需要为乘客提供最大的舒适度,机舱内的低噪音水平,紧急着陆期间飞机的防火安全性以及可接受的起飞和着陆特性。
考虑了相同尺寸的四种可能的ATP配置:M-53А - 带有三角翼和尾翼组件的正常方案,发动机安装在机翼下方的挂架上(M-50А型); M-53B - 根据“鸭子”计划,机翼下方的挂架上有发动机; M-53В - 根据带有轴承机舱和“M-53”的“鸭子”方案 - “鸭子”与机身后部的发动机包装。
该飞机的经典方案具有一定的优势,其主要优点是其发展,这使得有可能在最短的时间内创造一个ATP,但其在超音速时的空气动力学质量很低。 此外,当切换到超音速飞行状态时,空气动力学焦点急剧变化。 因此,为了确保飞机的定心,必须将部分燃料放置在机身的前隔室中,并将其传输系统在飞行中应用到机身的尾部。
这需要使用自动定心和纵向稳定性,这使飞机复杂化并降低其安全性。 此外,由于低空气动力学质量和低重量对燃料的影响,经典方案没有提供所需的飞行范围。
当选择具有可变扫掠翼和“浮动”前尾的空气动力学“鸭子”时,基本上消除了所指出的缺陷。 对于该方案的飞机,在过渡到超音速飞行状态期间空气动力学焦点的位移减小到最小,这使得可以在不泵送燃料的情况下进行。
此外,机翼的大根弦允许增加建筑物高度并减轻其重量,这与其他技术解决方案一起减少了负载并增加了飞机在燃料上的重量。 尽管在亚音速下空气动力学最差,起飞和着陆特性降低,但“鸭子”的这些主要优势仍具有决定性作用。 至于“鸭子”方案的三个考虑变体之间的比较,它们归结为以下内容:在挂架上安装发动机降低了巡航飞行模式下的空气动力学质量; 在普通机舱中安装支撑机舱“打包”的发动机可提供比以前布局更高的质量值。
研究表明,最可接受的是发动机的包装安排。 这降低了驾驶室内的噪音水平,使部分发动机无法飞行时更容易挡住滚动和滑动的瞬间。 然而,由于该方案的新颖性,需要进行更深入的研究。 应该注意的是,M-53示意图解决方案的基础是基于侦察轰炸机M-56Р外观研究的结果。
特别是ATP的发动机应该配备反向推力,噪音抑制装置,并且具有至少1000小时的资源,并且具有最小的重量和起飞推力比。 无形涡扇发动机在一定程度上满足了这些要求。 准备好的发动机,一如既往,不是。 我们考虑了为M-7和M-16创建的串行VD-17K,РД52-56(首席设计师PF Tine),以及OKB-15 11 V.Ya的涡轮风扇VK-7的设计项目。 克里莫夫也计划用于侦察轰炸机M-56P的发电厂。
飞机V.M. Myasischev
对巡航速度的选择和理由给予了很多关注。 ATP不应以超音速执行整个飞行,因为在低海拔处产生的冲击波会在地球表面产生尖锐的压力脉冲,从而导致建筑物和结构的破坏或损坏。 因此,计划在超过10000 m的高度飞行超音速飞行。
因此,飞机行进的路径的一部分必须用于爬升,加速到超音速,并且在降低之前制动。 范围越小,在亚音速飞行阶段所占的路径比例越大,高速巡航飞行的优势越少。
在此基础上,他们得出结论,对于具有4500 km范围的ATP,巡航速度不应超过数量M = 2,并且对于6500 km的范围,超过声速的三倍。 考虑到巡航范围和有效载荷,巡航速度选自最低运输成本的条件。 在4500 km的距离处,最有利的是对应于数量M = 1,9-2,1的速度。 此外,速度的选择受到具有强烈空气动力学加热的结构材料的性能和发动机特性的变化的显着影响,这取决于数量“M”。
在创建ATP的第一阶段,决定使用旋转涡扇发动机和由D-16和B-95铝合金制成的标准设计最大化构建亚音速飞机的经验,其强度特性保持在飞行期间以对应于数量M = 2-的速度发生的温度。 2,2。 否则,有必要使用耐热钢和钛合金,其结构尚未制定出来。
结果得出结论,具有4500 km范围的飞机的最佳巡航速度应对应于数量M = 1,8-2。 结果,由于在给定量的空中交通中降低了飞机机队的成本,实现了显着的经济效果,乘客和飞行人员以及服务人员所花费的时间减少了。
对于正常计划的飞机,每公里运输吨数货物的1960价格的成本不超过2,2卢布,对于带有塔架发动机的鸭子 - 2,16卢布,以及轴承发动机舱或封装发动机 - 2,14卢布。
由于研究了有希望的ATP的可能出现,他们得出的结论是,民用机体(特别是在范围内)的要求只能通过不低于6的空气动力学质量来满足,对燃料的重量影响是48-55%并且发动机具有高的特性。
仅通过使用基本的新空气动力学方案和发动机布局,实现了高空气动力学质量。 特别是,“鸭子”方案具有浮动尾翼,可变扫掠翼和发动机组件在机翼下或发动机短舱的形式。
当时建造和开发的引擎都没有满足为其设定的要求。 在布局,设计和布局研究的基础上,他们与民用航空舰队一起澄清了ATP的要求草案。
他们建造了两个部分型号的飞机,乘客舱的直径为3,2 m,长度为9 m,自助厨房直径为3,2 m,长度为2,5 m。
布局设计,确定了机身的最小直径放置在一系列六个乘客座位时,确定乘客座椅和住宅用途,基于120乘客采光,通风和外观到内饰设计的选择厨房和食堂设备合理布局的最佳尺寸。
根据5月1960,政府颁布的法令于8月向SCCAT提交了100-130本地项目MPS“M-53”,巡航速度为1800-2000 km / h,航程高达6500 km。 两个月后,OKB-23不复存在,又过了三年,OKB-51 A.N. 图波列夫开始设计ATP Tu-144。 应该指出的是,大多数即将建造的远程超音速军用或民用飞机使用可变扫掠翼,由着陆灯和发动机的“包装”位置控制。 只有Tu-144有无尾方案,但在系列样品上,前起水平尾部出现在起飞和着陆上。
在苏联,OKB-23专家首次遇到与超音速长途飞行有关的困难,并能够提出克服它们的建议。 此外,在OKB-23中预测的ATP的尺寸及其主要飞行性能在上述机器中实现,这使得OKB-23的设计者成为超音速远程航空的先驱。
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