Второе пришествие
В феврале 2019 года Президент РФ Владимир Путин предложил российским авиастроителям заняться созданием нового сверхзвукового пассажирского самолёта. Предложение было принято с энтузиазмом — в Объединённой авиастроительной корпорации даже заявили, что у них такой проект уже есть. Впрочем, очевидно, что до настоящих самолётов там ещё очень далеко, и вообще не факт, что они появятся. Очень уж короткой и трагической получилась история «первого пришествия» сверхзвуковой авиации.
Преодолеть барьер
Сверхзвуковые самолёты стали логичным продолжением развития авиастроения в XX веке. А это был тот ещё рывок: от примитивных бипланов кустарного производства в середине второго десятилетия до широкофюзеляжных межконтинентальных лайнеров на реактивных двигателях серийной сборки к концу 60-х. Фактически мы всё ещё летаем на самолётах, придуманных в то время, — ничего революционного в пассажирском авиастроении с тех пор не произошло. Хотя сложись история сверхзвуковых лайнеров иначе, неизвестно какой была бы авиация сейчас.
Первые самолёты, оснащённые реактивными двигателями, появились уже в середине 40-х — в конце войны. Разумеется, это были боевые машины — истребители, для которых принципиально важна была скорость. Тогда они были «сырыми» — управляемость оставляла желать лучшего, как и технические характеристики двигателей. Однако уже тогда стало понятно, что за такими машинами будущее. Поэтому реактивная авиация особенно интенсивно развивалась в первые послевоенные годы. Двигатели становились всё мощнее, скорости — выше. В конце 50-х годов уже были созданы первые серийные боевые самолёты, способные разгоняться до сверхзвуковых скоростей, и при этом были решены проблемы управляемости и аэродинамики.
Но сверхзвуковой пассажирский лайнер — это другое. Он по определению намного больше и тяжелее. И если инженеры в принципе представляли себе, как такой самолёт должен выглядеть, то такого мощного двигателя пока ни у кого не было. При этом было ясно, что разрабатывать двигатель в отрыве от самолёта не имеет смысла. Нужен был заказчик на пассажирский лайнер.
Согласно различным источникам, первыми с идеей создания пассажирского самолёта, способного долетать из Европы до США за считанные часы, выступили англичане. После нескольких лет работы они пригласили к сотрудничеству французов, которые к тому тоже начали разработки в этой области. Совместный проект получил название Concorde — «Согласие».
Советские конструкторы занялись постройкой сверхзвукового пассажирского лайнера позже, чем Concorde, но у КБ Туполева, которому был поручен проект, был значительный опыт в разработке сверхзвуковых тяжёлых бомбардировщиков, что, очевидно, ускорило проект. С середины 60-х советские и франко-британские конструкторы начали активно обмениваться информацией о разработке. Всё было совершенно официально, и всё равно сотрудничество стало поводом к взаимным обвинениям в шпионаже. Сотрудничество и при этом соперничество.
К финишу пришли почти одновременно, хотя СССР формально был первым: Ту-144 совершил первый испытательный полёт в конце декабря 1968 года, а Concorde — в марте 1969-го.
Занимались разработками сверхзвукового лайнера и американцы, причём сразу несколько корпораций. Например, Boeing проектировал огромный самолёт, способный брать на борт сразу 300 пассажиров и летать со скоростью 3000 километров в час. Был даже создан испытательный образец. Но так как к тому времени уже были первые данные полётов русского и англо-французского аппаратов, американцы трезво оценили результаты своих конкурентов и от серийного производства благоразумно отказались.
Так что на регулярных рейсах успели полетать всего две модели сверхзвуковых самолётов — советский Ту-144 и Concorde. Туполев был первым, с него и начнём.
Из Москвы в Хабаровск
Для СССР главным стимулом разработки сверхзвукового пассажирского самолёта был, конечно, политический — СССР считал себя мировым лидером в самолётостроении и не мог уступить первенство в такой важной номинации. С точки зрения коммерческой в то время такой лайнер для советского правительства интереса не представлял. Конечно, даже внутри СССР были маршруты, сравнимые с трансатлантическими, — например, из Владивостока в западную часть страны. Но в Стране Советов все воздушные перевозки были дотируемыми. А тут заранее было понятно, что и сама машина выйдет сверхдорогой и себестоимость рейса окажется баснословной. Однако это было время, когда политические соображения перевешивали экономические. И проект полетел.
Считается, что англичане начали заниматься созданием сверхзвукового пассажирского самолёта на десятилетие раньше русских. И всё-таки наши оказались первыми. Как это вышло?
Чтобы понять это, вспомним, какие главные задачи нужно было решить. Во-первых, необходимо было создать мощный двигатель, который мог бы разгонять очень тяжёлую машину до сверхзвуковой скорости. Во-вторых, отсюда проистекали проблемы звукового удара и шума — пассажиры обычные люди, а не профессиональные пилоты, прошедшие длительную подготовку, необходимо обеспечить им определённый уровень комфорта. В-третьих, шум был не только внутри и снаружи.
Для разработки сверхзвукового пассажирского самолёта постановлением ЦК КПСС и Совета министров СССР в 1963 году было уполномочено КБ А. Н. Туполева. Туполевское конструкторское бюро было уникально тем, что имело опыт разработки как тяжёлых сверхзвуковых бомбардировщиков (Ту-22), так и пассажирских реактивных самолётов большой вместимости (Ту-114, Ту-124). В отличие от тех же англичан и французов, которым пришлось начинать с нуля. И разумеется, к 1963 году определённые наработки в этом направлении у советских конструкторов уже имелись — всего через два года был утверждён проект будущего самолёта и в том же году приступили к постройке первого опытного самолёта.
В Ту-144 нашли применение разработки, уже опробованные на практике при строительстве и эксплуатации сверхзвуковых бомбардировщиков, и совершенно новые. Например, турбореактивный двигатель НК-144 для нового лайнера был создан на базе двигателя НК-8, спроектированного чуть раньше для реактивного самолёта Ту-154, который проектировали в том же КБ примерно в то же время.
Так или иначе, первый полёт опытного Ту-144 состоялся 31 декабря 1968 года. Concorde опередили на целых два месяца! Однако это была машина, пока не готовая к пуску в серию. Её продолжали испытывать и выявлять недоработки. Например, первый раз до сверхзвуковой скорости самолёт разогнали только через полгода — 5 июня 1969-го.
Первый же серийный лайнер Ту-144С был построен только в начале 1971 года. Причём наши конструкторы наблюдали не только за своим образцом, но и за французским проектом. Означало ли это, что Ту-144 был тут же поставлен на пассажирский маршрут? Вовсе нет. Во-первых, машина имела массу ограничений по эксплуатации по сравнению с обычными пассажирскими самолётами: её нельзя было эксплуатировать ночью, в условиях обледенения, запрещён был взлёт с мокрой ВПП.
Одной из причин задержки с выводом Ту-144 на пассажирские линии стала авиакатастрофа 1973 года во время выставки в Ле-Бурже. Экипаж самолёта пытался выполнить довольно сложный для такой большой машины манёвр: пролететь на малой высоте над взлётно-посадочной полосой и снова набрать полосу. Однако самолёт начать пикировать, а потом разрушаться. Все шесть членов экипажа погибли. Расследование причин катастрофы было засекречено.
Другой очевидной причиной было то, что, вероятно, и конструкторы, и руководители государства понимали, что одержать политическую победу хорошо, но для пассажирских перевозок в советских условиях Ту-144 не очень годится. Может быть, он так бы никогда и не повёз пассажиров, если бы не Леонид Брежнев, которому в 1977 году в Париже показали Concorde, уже год летающий из столицы Франции в Бахрейн и Рио-де-Жанейро. Пришлось «ликвидировать отставание».
Советские сверхзвуковые тоже летали — но с испытательными целями или в качестве грузовых. Планировалось, что «144-й» можно будет использовать для связи с Москвой дальних городов Союза. И с этой целью даже начали разрабатывать новый двигатель, потому что первоначальный был слишком прожорлив и топлива на дальние полёты просто не хватало.
Поэтому самый первый рейс был запланирован по маршруту Москва — Алма-Ата. Первый рабочий рейс «с почтой» был выполнен в конце 1975 года. А рейс с пассажирами приурочили к 60-й годовщине Октябрьской революции — 1 ноября 1977 года Кузнецов Борис Фёдорович, командир Домодедовского экипажа № 1, совершил первый рейс № 499 по маршруту Москва — Алма-Ата на Ту-144.
Но коммерческая эксплуатация сверхсовременного лайнера была недолгой — 23 мая 1978 года эксплуатация Ту-144 «Аэрофлотом» была приостановлена из-за катастрофы опытного образца. В этот день около подмосковного Егорьевска во время испытательного полёта загорелся опытный самолёт. Пилотам удалось посадить машину в поле. Двое из восьми членов экипажа погибли.
Впрочем, это ещё не был конец сверхзвукового. Доработанный самолёт планировали поставить на рейс до Красноярска, и на заводе в Воронеже сборка новых Ту-144 продолжалась до 1984 года. Проект «Ту-144» был окончательно закрыт после смерти Брежнева из-за дороговизны и сложности самолётов в эксплуатации. Собранные экземпляры иногда использовались для специальных грузовых перевозок в дальние города, а также для статистических испытаний. Попытки приспособить «144-й» для нужд военных закончились неудачей — армия тоже не хотела капризную и дорогую машину.
Из Лондона в Нью-Йорк
В отличие от СССР англичане и французы видели в сверхзвуковых самолётах не только политический престиж, но и коммерческий потенциал. Туризм становился популярным. Топливо было дешёвым. Благосостояние людей росло. Европейцы хотели увидеть Новый Свет, а американцы — Старый. При таком спросе на межконтинентальные перевозки сверхзвуковой лайнер, способный преодолеть расстояние от Лондона до Нью-Йорка всего за 3-4 часа, казалось, был просто необходим. И это не просто слова: заявки на «Конкорд» начали поступать с 1963 года, а к 1972 году у производителя было уже 74 (!) предзаказа от 16 авиакомпаний со всего мира.
Не случайно же американцы всерьёз занимались проектом своего супербыстрого и супербольшого сверхзвукового лайнера — в то время коммерческий потенциал таких самолётов выглядел неоспоримым.
Первое время англичане и французы занимались проектом сверхзвукового пассажирского самолёта отдельно. Англичане начали раньше — ещё в 1956 году в Великобритании был создан Комитет по сверхзвуковому транспорту. Французы начали работы над дизайном своего самолёта в 1960 году.
Идеологически проекты сильно отличались. Британию интересовал довольно большой (на 100–150 пассажиров) лайнер, способный совершать межконтинентальные перевозки. В частности, в США — куда поток деловых пассажиров был традиционно велик — сказывалось языковое и историческое родство стран. Французы же хотели построить самолёт среднемагистральный — для использования в Европе. Оба проекты финансировались из бюджетов. И оба были настолько дорогими, что британцы предложили объединить усилия, — это помогло бы снизить стоимость самолёта и ускорило процесс.
С 1962 года это был уже Concorde — совместный проект получил название «Согласие». Причём в Великобритании применение французской транскрипции слова вызвало бурные дебаты, которые, впрочем, ни к чему не привели.
В данном проекте всё делалось в двойном экземпляре. Каждый самолёт строился одновременно в английском Бристоле и во французской Тулузе. Первым был закончен французский экземпляр, и он же первым поднялся в воздух — в марте 1969 года. Первые серийные самолёты взлетели в декабре 1973 года (французский) и в феврале 1974-го (английский). Всего было собрано двадцать Concorde, шестнадцать из которых — серийные. Интересно, что, хотя советские Ту-144 собирали аж до 1984 года, а последний Concorde вышел с завода в 1980-м, коммерческая эксплуатация последних длилась значительно дольше.
При этом нельзя сказать, что всё было просто. К моменту готовности лайнера большинство авиакомпаний от предзаказов отказались из-за дороговизны, роста цен на топливо и большой стоимости обслуживания. Поэтому самолёты купили только British Airways и Air France — и те только 9 штук и только под давлением правительств. Ещё пять серийных самолётов авиакомпаниям продали по символической цене 1 франк и 1 фунт — лишь бы летали.
При этом некоторые источники вроде Forbes сообщают, что эксплуатация Concorde была прибыльной, хотя большинство сходится во мнении, что прибыль если и была, то от чартерных рейсов, а регулярные приносили только убытки.
Наиболее популярными были рейсы Лондон — Нью-Йорк и Париж — Нью-Йорк. Они выполнялись каждый день, и билет «туда-обратно» из Лондона стоил 10 500 долларов. Естественно, такие полёты считались очень престижными — на Concorde летали крупные политики, бизнесмены и знаменитости. Именно на этих рейсах работали лучшие пилоты и бортпроводники обеих авиакомпаний. На «Конкорде» летала даже королева Великобритании, не говоря уже об обыкновенных премьер-министрах и президентах.
Таким образом, как флагман, рекламный образ и дорогое удовольствие Concorde спокойно отработал в пассажирском флоте до лета 2000 года, когда случилась катастрофа в аэропорту Шарль-де-Голль. После чего полёты приостановили до осени 2001 года. Однако кратковременное возобновление полётов было лебединой песней «конкордов» — участились незначительные инциденты, самолёты старели, цена на нефть продолжала расти и в 2003 году авиакомпании приняли совместное решение о прекращении эксплуатации самолётов Concorde.
Новое преодоление звукового барьера
В последние годы в профессиональной среде не утихают разговоры о возобновлении проектов сверхзвуковых пассажирских самолётов. С конца 60-х появились новые материалы — например, масса жаропрочных лёгких материалов, позволяющих решить проблему аэродинамического нагрева. Вычислительная техника предоставляет конструкторам совершенно другого уровня возможности для расчётов и построения чертежей. Всё это сильно вдохновляет современных авиастроителей. Однако главные проблемы, стоявшие перед авиаконструкторами 60–70-х годов, до сих пор так и не решены. Первая из них — шумность. Это не столько шум двигателей (хотя и он тоже), сколько звуковой удар. Вторая — высокий расход топлива.
Собственно, все современные разработчики сверхзвуковых пассажирских самолётов грубо делятся на две большие группы: первая работает над проблемой снижения силы звукового удара и через её решение надеется стать победителем на перспективном рынке; вторая не слишком упирает на работу со звуковым ударом, а больше думает над тем, как сделать эксплуатацию лайнера экономически оправданной при существующих наработках в части аэродинамики, то есть фактически ищутся подходящий двигатель, материалы корпуса и бизнес-модель.
Звуковой удар сегодня представляет собой большую проблему, чем раньше, в связи с тем, что в 2006 и 2008 годах Международная организация гражданской авиации приняла новые стандарты шума, запретившие любые сверхзвуковые полёты над населёнными участками суши.
И сегодня существуют по меньшей мере два правительственных проекта — американский QueSST и японский D-SEND-2, нацеленных на решение проблемы звукового удара. И оба, как уверяют, смогли добиться существенного прогресса. Японцы даже испытали модель планера без двигателя, сбросив её с высоты более 30 тысяч километров, чтобы она смогла разогнаться до сверхзвуковой скорости.
Другая часть конструкторов (в том числе российские) считают, что проблему звукового удара в ближайшее время принципиально решить не удастся и лучше заняться постройкой современного лайнера, который сможет разгоняться до сверхзвука в разрешённых местах, тем самым значительно сокращая время полёта. Правда, у них пока тоже нет никакого значительного прогресса — сверхзвуковые двигатели всё так же прожорливы. Поэтому большинство современных решений, которые сегодня преподносятся как готовые, — это не экономичные современные машины, готовые перевозить большое число пассажиров и пригодные для массовой авиации, а дорогие бизнес-джеты, где стоимость владения отходит на второй план, а на первом — престиж и возможности, предоставляемые такими самолётами. Это, например, проект испанской Aernnova S-512, AS2 компании Aerion и нашумевший проект американского стартапа Boom Technologies. Последний должен был полететь в 2018 году, но весной 2020-го опытный экземпляр всё ещё находился на стапелях.
Таким образом, несмотря на громкие рекламные заявления (это так по-американски), инвестиции, стартапы и даже пожелания Президента России, будущее сверхзвуковой гражданской авиации остаётся туманным. Пока её высшим достижением можно назвать Concorde, который, несмотря на коммерческую нерентабельность, отлетал практически безупречно более двадцати лет и, если бы не нелепая трагическая случайность в парижском аэропорту (причиной аварии стал кусок металла на взлётной полосе), возможно, летал бы и дольше.