Tupolev Tu-144

Tupolev Tu-144 (rusky Туполев Ту-144, v kódu NATO „Charger“) je vyřazený proudový dopravní nadzvukový letoun (SST). Jedná se o první z jediných dvou SST, které vstoupily do služby; druhým je anglo-francouzský Concorde. Návrh byl dílem sovětské konstrukční kanceláře Tupolev vedené Alexejem Tupolevem a výroba probíhala ve voroněžské letecké továrně v Rusku. Celkem provedl 55 služebních letů s cestujícími na palubě v průměrné provozní nadmořské výšce 16 000 metrů a rychlostí kolem 2 000 km/h (Mach 1,6). Prototyp vzlétl 31. prosince 1968 poblíž Moskvy z letiště Žukovskij dva měsíce před prvním letem Concordu. Tu-144 překonal rychlost zvuku 5. června 1969 a 26. května 1970 se stal prvním komerčním dopravním prostředkem, který překročil Mach 2. Na Západě se pro něj ujala přezdívka „Konkordski“ nebo „Concordski“, narážející na podobný letoun Concorde. Jeden z Tu-144 se v roce 1973 na pařížské letecké přehlídce zřítil a další vývoj se oddálil. Letoun byl zaveden do komerční služby 1. listopadu 1977 téměř dva roky po Concordu kvůli rozpočtovým omezením. V květnu 1978 se při zkušebním letu během dodávky zřítil další Tu-144 (vylepšená verze s označením Tu-144D) a osobní flotila byla trvale uzemněna po pouhých 55 pravidelných letech. Letoun zůstal v provozu jako nákladní letadlo až do roku 1983, kdy bylo provedeno celkem 102 komerčních letů. Tu-144 byl později používán v rámci sovětského vesmírného programu k výcviku pilotů raketoplánu Buran a NASA pro nadzvukový výzkum. Historie Dobové souvislosti Rozhodnutí o vývoji Tu-144 bylo učiněno v době velkých nadějí vkládaných v technický pokrok, kdy odborníci věřili, že brzy vznikne poptávka po stovkách kusů podobných dopravních letadel. Například Boeing, vyvíjející v té době svůj slavný 747, uváděl jako výhodu koncepce pilotní kabiny na horní palubě, že po nástupu nadzvukových dopravních letadel bude snadné nepotřebná Jumba přestavět na nákladní verzi. Vývoj byl ovlivněn řadou významných sovětských úspěchů při soupeření mezi SSSR a Západem, stejně jako atmosférou přežívající špiónománie. S nástupem velké ropné krize v 70. letech však zájem o nadzvuková dopravní letadla prudce opadl – u konkurenčního Concordu byly zrušeny všechny objednávky s výjimkou státních Air France a British Airways, a ani Aeroflot o zavádění Tu-144 nejevil velký zájem. Velmi ambiciózní americký projekt Boeing 2707 (Ma = 2,7; vzletová hmotnost 300 t) byl kvůli technickým problémům nejprve zcela přepracován a poté v roce 1971 definitivně ukončen. V průběhu 70. a 80. let se dostávaly do popředí otázky ochrany životního prostředí. Letounům byla vytýkána vysoká spotřeba paliva, narušování ozónové vrstvy a velký hluk. Ministrem civilního letectví SSSR se v roce 1970 stal Boris Bugajev, bývalý válečný letec a pilot-instruktor Aeroflotu. K myšlence provozování Tu-144 se stavěl značně rezervovaně a za hlavní prioritu považoval vývoj a uvedení do provozu velkokapacitního Il-86. Zastáncům Tu-144 se však podařilo prosadit do závěrů 24. sjezdu KSSS v r. 1971 i požadavek na zařazení Tu-144 do pravidelného provozu ještě v téže pětiletce, neboli do konce roku 1975. Práce na projektu tedy pokračovaly, i když v SSSR neexistovala skupina obyvatel, schopná platit cenu letenky, pokrývající náklady na provoz a údržbu. Vývoj a konstrukce Vedením vývoje letounu byla pověřena na Žukovské výzkumné a vývojové základně (letiště Ramenskoje – na mapě ) konstrukční kancelář Alexeje Tupoleva, syna slavného konstruktéra Andreje Tupoleva. Bylo rozhodnuto, že budou postupně vyvinuty dvě verze, nejprve s doletem 4 000 km a později 6 000 km. Aerodynamický návrh komplikoval velký rozsah výšek i provozních rychlostí. V průběhu vývoje prověřili konstruktéři několik desítek variant, zpočátku i s klasickými ocasními plochami, které kvůli nárůstu odporu vzduchu brzy zavrhli. Křídlo bylo postupně testováno v novém aerodynamickém tunelu na Žukovské základně, na MiG-21I „analog“ i na prototypovém letounu. Úpravy byly později prováděny i během sériové výroby. Křídlo má prakticky symetrický profil, s výrazným podélným i příčným prohnutím a s dvakrát čtyřmi elevony. Bylo vyrobeno převážně z hliníkových slitin. Na tepelně nejnamáhanější součásti, jako náběžné hrana křídla, elevony, kormidlo apod., však bylo nutno použít titanové slitiny a nerezovou ocel. Použití kachních ploch bylo zpočátku odmítnuto kvůli destabilizaci hlavního křídla při vyšších rychlostech, později bylo navrženo velmi účinné řešení – jejich odklápění od trupu pouze během vzletu a přistání. V těchto fázích letu se také sklápěla příď (včetně čelního krytu pilotní kabiny), aby byl umožněn pilotům dostatečný výhled na VPD. Aerodynamické řešení patří k silným stránkám letounu. Podobnost při povrchním srovnání s Concordem dala vzniknout dohadům o sovětské průmyslové špionáži. Klíčovým prvkem, určujícím vlastnosti stroje, jsou pohonné jednotky. Sověti však příhodný motor neměli k dispozici. Narychlo vyvinutý motor Kuzněcov NK-144 měl sice výhodné charakteristiky, ale kvůli tomu, že značná část tahu byla dosahována pomocí přídavného spalování, vyznačoval se i značně vysokou spotřebou paliva. Modernizovaná verze NK-144A přinesla sice určité zlepšení, ale spotřeba paliva byla stále zhruba dvojnásobná, než by bylo třeba k dosažení požadovaného doletu. Od roku 1964 však byl postupně vyvíjen neforsážní motor Kolesov RD-36-51, který už zadané požadavky úspěšně splnil. Slabším místem ale zůstalo řízení přívodu vzduchu k motorům při zachování přijatelných aerodynamických ztrát. Prototypový letoun, nestandardně vybavený vystřelovacími sedačkami, se jako první dopravní nadzvukový letoun na světě poprvé vznesl 31. prosince 1968 (2 měsíce před Concordem), poté, co dva týdny čekal na příznivé počasí. Tehdejší druhý pilot M. V. Kozlov později zahynul na prvním sériovém stroji při nehodě v Paříži a první pilot E. V. Jeljan se zranil při nouzovém přistání v roce 1978. Dne 5. června 1969 překonal Tu-144 jako první civilní dopravní letoun na světě rychlost zvuku a 15. července téhož roku překročil rychlost Ma = 2. Prototyp víceméně splnil očekávání – kromě nedostatečného doletu měl ale i jisté problémy s přehříváním ocasní části způsobeným horkými plyny z motorů a s příliš vysokou přistávací rychlostí. Přehřívání konstruktéři odstranili u sériového Tu-144S přesunutím dvojic motorů ke kořenům křídla. To si vyžádalo zvětšení plochy křídla a změny v jeho konstrukci. Problémy s přistávací rychlostí vyřešilo doplnění sklopných kachních ploch. Dolet se použitím modernizovaného motoru NK-144A poněkud zvýšil. Když byl na letoun č. 77105 pokusně osazen motor RD-36-51A, bylo ověřeno, že je reálné i dosažení doletu přes 6 000 km. Letouny se zvýšeným doletem dostaly označení Tu-144D. Hned při zalétávání prvního kusu však došlo k porušení těsnosti palivového potrubí a letoun byl nucen kvůli výpadku tří motorů kvůli požáru nouzově přistát. Poté byly dokončeny ještě čtyři kusy, jeden zůstal rozpracovaný a celý program byl ukončen. Zároveň byly zastaveny i práce na vylepšené verzi s označením Tu-144DA, která měla mít dolet 7-7,5 tis. km, vzletovou hmotnost 235 t a poháněna měla být vylepšenými motory RD-36-61, vybavenými obraceči tahu. Jedinou další variantou se tak stala modernizace letounu č. 77114, na které byla ve spolupráci s NASA a řadou dalších amerických společností z oblasti leteckého průmyslu, prováděna měření v souvislosti se studií možností SST 2. generace. Na stroji byly osazeny motory NK-321 z Tu-160, zvětšen úhel sklonu přídě a modernizována avionika. Rusové zajišťovali přestavbu letounu i jeho provoz, za což NASA celkem zaplatila 14 mil. USD. Tato varianta byla označena jako Tu-144LL. Služba Do pravidelného provozu byly nasazeny pouze stroje Tu-144S s motory NK-144A. Nejprve byla 26. prosince 1975 zahájena přeprava pošty a nákladů na lince Moskva-Alma Ata. Později, po obdržení průkazu letové způsobilosti (29. října 1977), byl 1. listopadu 1977 zahájen pravidelný provoz s cestujícími. Létalo se jednou týdně. Vzdálenost mezi městy činí 3 260 km. Dvouhodinový let probíhal ve výšce 16–17 km, v křesle prvního pilota seděl vždy některý ze zkušebních pilotů. Bylo uskutečněno celkem 55 letů, přepraveno dohromady 3 284 osob, přičemž jejich počet v letadle nikdy (s výjimkou posledního letu) nepřesáhl 80. Letoun vylétal ráno v 8:30 hod. z Moskvy jako let č. 499 a zpět startoval z Alma-Aty jako let č. 500 ve 14:00 hod. moskevského času. Na linku byly nasazeny letouny č. 77109 a 77110. Cena letenky byla 68 rublů (na podzvukových letadlech 48 rublů). V této souvislosti se hodí poznamenat, že Tu-144S mělo spotřebu paliva na kilometr a cestujícího téměř 10× větší než Tu-154 a i náklady na údržbu byly enormní. 23. května 1978 došlo při zalétávání letounu Tu-144D k požáru, když praskl přívod paliva. Při následném nouzovém přistání přišli o život dva členové posádky. Tragický incident vedl k tomu, že byly lety s cestujícími pozastaveny a nakonec nebyly už nikdy obnoveny. Typ Tu-144D sice obdržel v polovině osmdesátých let průkaz letové způsobilosti pro přepravu osob, ale do provozu nebyl nikdy nasazen. Servis na palubě Servis na palubě byl uspořádán na vysoké úrovni. K mání byl kaviár, exotické ovoce, koňak, nebo šampaňské. Hluk v kabině Kvůli umístění motorů blízko k trupu letadla a nutnosti udržovat při nadzvukovém letu zapnuté přídavné spalování, panoval na palubě Tu-144S příšerný hluk, který v zadních částech letadla přesahoval 90 dB. Cestující se mezi sebou slyšeli jen ztěžka a pro snazší komunikaci používali psané poznámky. Deník The New York Times o letu na palubě Tu-144 napsal: „Hlavním dominantou letu nebyla rychlost, ale hluk.“ Varianty Tu-144 – (Izdělije 044) Jediný prototyp letounu Tu-144 Tu-144S – (Izdělije 004) Šest přepracovaných produkčních letounů poháněných motory Kuzněcov NK-144A ve větších gondolách na velké vzdálenosti a přepracovaným podvozkem Tu-144D – (Izdělije 004D, D-Dalněje – dálkový) Produkční letouny Tu-144 poháněné motory Kolesov RD36-51 bez přídavného spalování. Jeden přestavěn ze stroje Tu-144 imatrikulace CCCP-77105(c/n10031) a pět produkčních letounů (CCCP-77111 [c/n10062] až CCCP-77115 [c/n 10091]) plus jeden nedokončený (CCCP-77116) Tu-144DA – Projektovaná vylepšená verze modelu Tu-144D s větší kapacitou paliva, a tím i větším doletem až 7500 km Tu-144LL – Jeden letoun Tu-144D (CCCP-77114 [c/n10082]) přestavěn na létající laboratoř se čtyřmi dvouproudovými motory Kuzněcov NK-321 s přídavným spalováním, přeznačen na RA-77114. První let proběhl 29. listopadu 1996 a 27 a poslední 14. dubna 1999 Výroba Celkem vzlétlo 16 strojů, jeden zůstal nedokončen. Nehody a incidenty Paříž 1973 K nehodě došlo 3. června 1973, v 15:29 SEČ, při druhém předváděcím letu na 30. pařížském mezinárodním aerosalónu na letišti v Le Bourget, před zraky více než dvou set tisíc diváků. Letoun Tu-144 č. 77102, pilotovaný M. V. Kozlovem, provedl ke konci letové ukázky několik neplánovaných manévrů. V přistávací konfiguraci předvedl stroj nízký průlet minimální rychlostí nad částí VPD 03, potom přešel se zapnutou forsáží do strmého stoupání na výšku 1200 m, při němž byl zasunut podvozek. Dále pak pokračoval ve vodorovném letu a zahájil sklápění kachních ploch. Krátce na to přešel letoun nečekaně do nekontrolovaného strmého klesání. Ve výšce kolem 500 m získal pilot znovu vládu nad strojem a pokusil se jej vyrovnat. Přibližně 250 m nad zemí došlo vlivem velkého přetížení k destrukci letounu, spojené se vznícením paliva, a trosky stroje dopadly na okraj městečka Goussainville. Zahynula celá šestičlenná posádka, 8 lidí na zemi, bylo poškozeno 20 domů v místě dopadu a 5 prakticky zničeno. V kritickou dobu prolétal nad Tu-144 francouzský průzkumný letoun Dassault Mirage IIIR, který tajně fotografoval sovětský letoun s vyklopenými kachními plochami. Závěrečná zpráva francouzsko-sovětské vyšetřovací komise neobjasnila příčiny havárie a kolem nehody postupně vznikla řada dohadů a spekulací. Podle jedné z medializovaných teorií souvisela ztráta kontroly letounu s úhybným manévrem Tupoleva před střetem s Mirage. Zveřejněné snímky však ukazují, že tou dobou letěla Mirage souběžně, asi kilometr před Tu-144. Teorie o upadlé filmové kameře, která zablokovala řízení, byla vyloučena už vyšetřovateli. Značně exoticky zní dnes dobová hypotéza o selhání součástek letounu, které byly slepě okopírovány podle záměrně chybných výkresů, které západní zpravodajské služby podstrčily sovětským agentům. Podle postupně zveřejňovaných dokumentů ze sovětského vyšetřování a svědectví některých účastníků nebyl letoun v době konání přehlídky ještě zcela dokončen, a také se na něm zkoušely a odlaďovaly systémy, které měly být později implementovány do sériové produkce. Nové křídlo letounu čekalo ještě zpevnění na základě zatěžovacích zkoušek, v letounu byly nedokončené elektronické systémy pro zlepšení horizontální a vertikální řiditelnosti a stabilizaci letu. Aby nedopatřením nedošlo k jejich zapnutí, byly příslušné spínače a nastavovací prvky umístěny na speciálním ovládacím panelu pod zaplombovaným zákrytem. Zatímco obvody pro horizontální, směrové řízení byly už víceméně funkční, obvody pro svislé, podélné řízení kompletní nebyly a jejich aktivace vyvolávala extrémní výchylku elevonů (řídící plochy na křídle). Když po první letové ukázce západní média hodnotila manévrovatelnost u Tupoleva jako znatelně horší než u Concordu, rozhodli se Sověti předvést, co jejich stroj dokáže a odstranili zákryt – zřejmě nedopatřením však zapnuli systémy oba. Když se pak přiklopením kachních ploch nekompletní systém aktivoval a vychýlil elevony, nemohl je pilot řízením vyrovnat, neboť se současně vysunul i mechanický omezovač řídící páky. Letadlo začalo prudce klesat, narůstala rychlost a zvyšoval se boční náklon. Posádka téměř okamžitě zahájila zpětné vysunutí kachních ploch, aby se obnovila řiditelnost letounu, ale pilot už nebyl schopen letadlo vyrovnat, aniž by přetížení překročilo hranici 4G. Vzniklé síly způsobily zlomení nosníku levé poloviny křídla a následně destrukci stroje. Jegorjevsk 1978 První letoun nové verze Tu-144D (č. 77111) byl po předání z voroněžského výrobního závodu dokončován a zalétáván na Žukovské základně (na mapě ). Dne 23. května 1978 se uskutečnil kontrolní let, jehož hlavním úkolem bylo dosažení rychlosti Ma = 2. Během letu pilot sklesal na 3 000 m a snížil rychlost na 480 km/h. V tu chvíli byl zaznamenán významný rozdíl (4,7 t) v množství spotřebovaného paliva, měřený nezávislými systémy. Vzhledem k tomu, že dosud nebyly zkalibrovány průtokoměry paliva, nepřikládala tomu posádka dostatečnou pozornost a pokračovala dle plánu v 18:45 hod zkouškou pomocné energetické jednotky APU. Start APU se však nezdařil, místo toho se objevila světelná a zvuková signalizace "Požár". Palubní inženýr okamžitě vypnul motor č. 3 a spustil jeho hašení a velitel Popov dal povel k návratu. Po otáčce ohlásil inženýr výpadek motoru č. 4. Velitel informoval letiště, že letí jen na dva motory a požádal o aktivaci požárních jednotek. Situace se zdramatizovala, když vypadl i motor č. 1 a do kokpitu začal stále více pronikat černý kouř. Za této situace rozhodl velitel okamžitě nouzově přistát. Letoun dosedl relativně měkce na břicho, nedaleko od města Jegorjevsk (na mapě ). Po poli klouzal víc než půl kilometru, přičemž ztratil všechny motory a podvozky. Po zastavení se požár rozšířil na celý letoun. Z osmičlenné posádky zahynuli kvůli deformacím konstrukcí dva inženýři, druhý pilot Jeljan se zranil a ostatní vyvázli bez zranění. V důsledku nehody byl pozastaven pravidelný provoz Tu-144S, který už nebyl nikdy obnoven. V průběhu vyšetřování se ukázalo, že ve stěně palivového potrubí se objevila únavová trhlina, kterou vyteklo do prostoru křídla kolem 8 t paliva. Trhlina vznikla v místě oslabení trubky otvorem pro čidlo, za clonou, na které se rozkmitával sloupec proudícího paliva neobvykle vysokou frekvencí. V tehdejší době se jednalo o málo prozkoumané jevy. Pokusem o spuštění APU došlo ke vznícení nahromaděného paliva. Odstranění této konstrukční vady nebylo obtížné. Chronologie Prototyp Tu-144 Sériové Tu-144S, Tu-144D, Tu-144LL Srovnání s Concordem Křídlo Křídlo Tu-144 prodělalo postupně několik změn. Oproti středoplošníku Concorde s hladkou křivkou náběžné hrany má křídlo dolnoplošníku Tu-144 značně odlišnou geometrii. Je větší (503 m² oproti 358 m²), s náběžnou hranu zalomenou a větším podélným i příčným prohnutím. Vzhledem k vyšší rychlosti byly na jeho konstrukci použity i slitiny titanu a nerezová ocel. Dále je Tupolev vybaven, na svou dobu velmi pokročilými, sklopnými kachními plochami, které výrazně zlepšují chování stroje při nízkých rychlostech s velkým úhlem náběhu – při vzletu a přistání. Západní zdroje zpravidla uvádějí, že Tu-144 měl poněkud větší aerodynamický odpor, Rusové tvrdí opak a dokládají to vyšším poměrem vztlak/odpor. Zásadní rozdíl představuje umístění motorů. Concorde má motory umístěné blíže těžišti vztlakových sil, což zjednodušuje pevnostní řešení křídla, ale na druhé straně poněkud komplikuje aerodynamický návrh (motory s gondolami více „zakrývají“ dolní plochu křídla a odsávají odsud vzduch). Zároveň má takové umístění dopad na skupinu řídicích ploch – elevonů, které jsou u Concordu rozmístěny po obou stranách motoru. Motory a palivový systém V oblasti pohonných jednotek měl zpočátku Tu-144 se svými motory Kuzněcov NK-144 velký handicap oproti motorům Olympus 593 na Concordu. Tyto motory vyžadovaly pro udržení Ma = 2 trvalý chod přídavného spalování, byly hlučnější a ani spotřebou nebyly schopny konkurovat (na jeden kilometr spotřebovaly cca 26 kg paliva). Teprve nový motor Kolesov RD-36-51 se svými vlastnostmi přiblížil konkurenci a umožnil stroji dosáhnout plánovaného doletu. Přesto bylo i nadále řešení Concordu pokrokovější, zejména kvůli elektronickému řízení motorů, elegantnějšímu řešení systému předehřevu paliva a systému regulace přívodu vzduchu do motorů. Další systémy Zatímco Tu-144 má systém řízení letounu mechanický s hydraulickým posilováním, je u Concordu použit systém fly-by-wire s vysokotlakou hydraulikou s tím, že vzletová fáze se prováděla automaticky. Velký rozdíl je i v zadání, na jakých letištích měly oba letouny přistávat. Zatímco Concorde uvažuje jen provoz na velmi kvalitních certifikovaných VPD, Tu-144 měl přistávat na běžných sovětských letištích, jejichž stav nebyl vždy ideální. To se projevilo zejména na konstrukci podvozků, ale také tím, že konstruktéři Tu-144 si nedovolili zcela vypustit APU (pomocnou energetickou jednotku), jako jejich konkurent. Významných rozdílů je mnohem více, Concorde měl zabudovaný pokročilý systém proti blokování brzd, Tu-144 brzdný padák, širší trup, takže umožňoval umístění 3+2 sedadla atd. Není uváděn žádný konkrétní systém, který by byl na obou letounech natolik podobný, aby zdůvodnil pověsti o okopírování Concordu a ospravedlnil hanlivou přezdívku „Konkordski“, kterou západní média Tu-144 označovala. Letové výkony Tu-144 byl schopen vyvinout asi o 10 % vyšší rychlost, pojmul více cestujících a v poslední verzi měl i větší dolet. Měl však nízké APWFF (užitečné zatížení s plnou nádrží) proto při plném doletu nemohl nést maximální počet cestujících. Rovněž cestovní rychlost byla vzhledem k vysoké spotřebě jeho motorů použitelná pouze při omezeném doletu. Vzhledem k umístění motorů však pronikalo do kabiny znatelně více hluku a vibrací. Tu-144 létal s pasažéry pouhých 6 měsíců, Concorde 28 let a přepravil přitom o tři řády více cestujících. Spíše kuriózní je srovnání, že oba letouny postihly velké nehody, které zásadně ovlivnily jejich další osud. Tyto nehody se staly na místech, vzdálených od sebe jen cca 5 km. Specifikace Tupolev Tu-144 byl nejrychlejším dopravním letounem na světě. Dosáhl maximální rychlosti 2 430 km/h a je držitelem i řady dalších rekordů. Odkazy Reference Literatura GORDON, Yefim; RIGMANT, Vladimir, 2005. Tupolev Tu-144: Russia's Concorde. 1. vyd. Hinckley, England: Midland Publishing. 127 s. (Red Star; sv. 24). ISBN 1-85780-216-0. (anglicky) Související články Nadzvukový letoun vývoj nadzvukových letounů Tupolev Tu-244 Tu-444 srovnatelné letouny Concorde Boeing 2707 Lockheed L-2000 North American XB-70 Valkyrie Externí odkazy Obrázky, zvuky či videa k tématu Tupolev Tu-144 na Wikimedia Commons (česky) Obendrauf Lubor: Havárie TU-144 CCCP-77102 v Paříži na planes.cz (rusky) Stránky výrobce o Tu-144 (rusky) Řada článků o Tu-144 (anglicky) NASA – popis projektu Tu-144LL Archivováno 2. 4. 2016 na Wayback Machine. (anglicky) NASA – výzkumný program Tu-144LL (anglicky) Historie Tu-144