Tupolev Tu-144

Dobové súvislosti

Rozhodnutie o vývoji Tu-144 bolo prijaté v čase veľkých nádejí vkladaných v technický pokrok, keď odborníci verili, že čoskoro vznikne dopyt po stovkách kusov podobných dopravných lietadiel. Napríklad Boeing, vyvíjajúci v tej dobe svoj slávny 747, uvádzal ako výhodu koncepcie pilotnej kabíny na hornej palube, že po nástupe nadzvukových dopravných lietadiel bude ľahké nepotrebné Jumba prestavať na nákladnú verziu.
Vývoj bol ovplyvnený množstvom významných sovietskych úspechov pri súperení medzi ZSSR a Západom, rovnako ako atmosférou prežívajúcej špiónománie. S nástupom veľkej ropnej krízy v 70. rokoch však záujem o nadzvukové dopravné lietadlá prudko klesol – u konkurenčného Concorde boli zrušené všetky objednávky s výnimkou štátnych Air France a British Airways, a ani Aeroflot o zavedení Tu-144 nejavil veľký záujem. Veľmi ambiciózny americký projekt Boeing 2707 (Ma = 2,7; vzletová hmotnosť 300 ton) bol kvôli technickým problémom najprv úplne prepracovaný a potom v roku 1971 definitívne ukončený. V priebehu 70. a 80. rokov sa dostávali do popredia otázky ochrany životného prostredia. Lietadlám bola vytýkaná vysoká spotreba paliva, narušovanie ozónovej vrstvy a veľký hluk.
Ministrom ZSSR pre civilné letectvo sa v roku 1970 stal Boris Bugajev, bývalý vojnový letec a pilot-inštruktor Aeroflotu. K myšlienke prevádzkovania Tu-144 sa staval značne rezervovane a za hlavnú prioritu považoval vývoj a uvedenie do prevádzky veľkokapacitného Il-86. Zástancom Tu-144 sa však podarilo presadiť do záverov 24. zjazdu KSSZ v r. 1971 aj požiadavku na zaradenie Tu-144 do pravidelnej prevádzky ešte v tej istej päťročnici, čiže do konca roka 1975. Práce na projekte teda pokračovali, aj keď v ZSSR neexistovala skupina obyvateľov, ktorá by bola schopná platiť cenu letenky, pokrývajúcu náklady na prevádzku a údržbu.

Vývoj, konštrukcia a výroba

Vedením vývoja lietadla bola poverená Žukovská výskumná a vývojová základňa (letiska Ramenskoje) konštrukčná kancelária Alexeja Tupoleva, syna slávneho konštruktéra Andreja Tupoleva. Bolo rozhodnuté, že budú postupne vyvinuté dve verzie, najprv s doletom 4 000 km a neskôr 6 000 km.
Aerodynamický návrh komplikoval veľký rozsah výšok a prevádzkových rýchlostí. V priebehu vývoja preverili konštruktéri niekoľko desiatok variantov, spočiatku i s klasickými chvostovým plochami, ktoré z dôvodu nárastu odporu vzduchu čoskoro zavrhli. Krídlo bolo postupne testované v novom aerodynamickom tuneli na Žukovskej základni, na MiG-21I "analog" aj na prototypovom lietadle. Úpravy boli neskôr vykonávané aj počas sériovej výroby. Krídlo má prakticky symetrický profil, s výrazným pozdĺžnym aj priečnym prehnutím a s dvakrát štyrmi elevónmi. Bolo vyrobené prevažne z hliníkových zliatin. Na tepelne najnámahavejšie súčasti, ako sú vodiace hrany krídla, elevóny, kormidlo apod., však bolo nutné použiť titánové zliatiny a nehrdzavejúcu oceľ. Použitie kačacích plôch bolo spočiatku odmietnuté pre destabilizáciu hlavného krídla pri vyšších rýchlostiach, neskôr bolo navrhnuté veľmi účinné riešenie – ich odklápanie od trupu len vo fáze vzletu a pristátia. V týchto fázach letu sa tiež sklápal kryt pilotnej kabíny aby umožnil pilotom dostatočný výhľad na VPD. Aerodynamické riešenie patrí k silným stránkam lietadla. Podobnosť pri povrchnom porovnaní s Concorde dala vzniknúť dohadom o sovietskej priemyselnej špionáži.
Kľúčovým prvkom, určujúcom vlastnosti stroja, sú pohonné jednotky. Sovieti však nemali k dispozícii vhodný motor. Narýchlo vyvinutý motor Kuznecov NK-144 mal síce výhodné vlastnosti, ale kvôli tomu, že značná časť ťahu bola dosahovaná vďaka prídavnému spaľovaniu, vyznačoval sa aj značne vysokou spotrebou paliva. Modernizovaná verzia NK-144A priniesla síce určité vylepšenia, ale spotreba paliva bola stále približne dvojnásobná, ako by bolo treba na dosiahnutie požadovaného doletu. Od roku 1964 však bol postupne vyvíjaný neforsážny motor Kolesov RD-36-51, ktorý už žiadané požiadavky úspešne splnil. Slabším miestom ale zostalo riadenie prívodu vzduchu k motorom pri zachovaní prijateľných aerodynamických strát.
Prototyp lietadla Tu-144, neštandardne vybavený vystreľovacími sedačkami, sa ako prvé dopravné nadzvukové lietadlo na svete prvýkrát vznieslo 31. decembra 1968 (2 mesiace pred Concorde) z letiska Žukovskij, po tom, čo dva týždne čakal na priaznivé počasie. Vtedajší druhý pilot M. V. Kozlov neskôr zahynul na prvom sériovom stroji pri nehode v Paríži a prvý pilot E. V. Jeljan sa zranil pri núdzovom pristátí v roku 1978. Dňa 5. júna 1969 prekonal Tu-144 ako prvé civilné dopravné lietadlo na svete rýchlosť zvuku a 15. júla toho istého roku prekročil rýchlosť Ma = 2. Prototyp viac-menej splnil očakávania – okrem nedostatočného doletu mal ale aj isté problémy s prehrievaním chvostovej časti od horúcich plynov z motorov a príliš vysokú pristávaciu rýchlosť. Problém prehrievania konštruktéri odstránili u sériového Tu-144S presunutím dvojíc motorov ku koreňom krídla. To si vyžiadalo zväčšenie plochy krídla a zmeny v jeho konštrukcii. Problémy s pristávacou rýchlosťou vyriešilo doplnenie sklápacích kačacích plôch. Dolet sa použitím modernizovaného motora NK-144A mierne zvýšil. Keď bol na lietadlo č. 77105 pokusne osadený motor RD-36-51A, bolo overené, že je reálne aj dosiahnutie doletu cez 6 000 km.
Lietadlá so zvýšeným doletom dostali označenie Tu-144D. Hneď pri zalietavaní prvého kusu však došlo k porušeniu tesnosti palivového potrubia a lietadlo bolo nútené kvôli výpadku troch motorov z dôvodu požiaru núdzovo pristáť. Potom boli dokončené ešte štyri kusy, jeden zostal rozpracovaný a celý program bol ukončený. Súčasne s tým boli zastavené aj práce na vylepšenej verzii s označením Tu-144DA, ktorá mala mať dolet 7 000 alebo až 7 500 km, vzletovú hmotnosť 235 ton a poháňaná mala byť vylepšenými motormi RD-36-61, vybavenými obracačmi ťahu. 
 
Jedinou ďalšou verziou sa tak stala modernizácia lietadla č. 77114, na ktoré boli v spolupráci s NASA a mnohých ďalších amerických spoločností z oblasti leteckého priemyslu, vykonávané merania v súvislosti so štúdiom možností SST 2. generácie. Na stroj boli osadené motory NK-321 z Tu-160, zväčšený uhol sklonu kabíny a modernizovaná avionika. Rusi zabezpečovali prestavbu lietadla aj jeho prevádzku, za čo NASA spolu zaplatila 14 mil. USD. Táto verzia bola označená ako Tu-144LL.

Prevádzka

Do pravidelnej prevádzky boli nasadené iba stroje Tu-144S s motormi NK-144A. Najprv bola pred koncom roka 1975 začatá preprava pošty a nákladu na linke Moskva-Domodedovo – Alma-Ata, neskôr, po získaní preukazu letovej spôsobilosti, bola v roku 1977 začatá aj preprava osôb na tej istej linke. Lietalo sa raz týždenne, vzdialenosť medzi mestami je 3 260 km, dvojhodinový let prebiehal vo výške 16 – 17 km, v kresle prvého pilota sedel vždy niektorý zo skúšobných pilotov. Bolo uskutočnených celkom 55 letov, prepravených bolo spolu 3 284 osôb, pričom ich počet v lietadle nikdy (s výnimkou posledného letu) neprekročil 80. Lietadlo štartovalo ráno o 8:30 hod. z Moskvy ako let č. 499 a späť štartoval z Alma-Aty ako let č. 500 o 14:00 hod. moskovského času. Na linku boli nasadené lietadlá č. 77109 a 77110. Cena letenky bola 68 rubľov (na podzvukových lietadlách 48 rubľov). V tejto súvislosti sa hodí poznamenať, že Tu-144S malo spotrebu paliva na kilometer a cestujúceho takmer 10x väčšiu ako Tu-154 a aj náklady na údržbu boli enormné.
Po nehode pri zalietavaní lietadla Tu-144D boli lety pozastavené a nakoniec neboli už nikdy obnovené. Typ Tu-144D síce dostal v polovici 80. rokov preukaz letovej spôsobilosti pre prepravu osôb, ale do prevádzky nebol nikdy nasadený.

Krídlo

Krídlo Tu-144 prekonalo postupne niekoľko zmien. Oproti stredoplošníku Concorde s hladkou krivkou prednej hrany má krídlo dolnoplošníka Tu-144 značne odlišnú geometriu. Je väčšie (503 m² oproti 358 m²), s prednou hranu zalomenou a väčším pozdĺžnym aj priečnym prehnutím. Vzhľadom na vyššej rýchlosti boli na jeho konštrukciu použité aj zliatiny titánu a nehrdzavejúca oceľ. Ďalej je Tupolev vybavený na svoju dobu veľmi pokročilými, sklopnými „kačacími“ plochami, ktoré výrazne zlepšujú správanie stroja pri nízkych rýchlostiach s veľkým uhlom nábehu – pri vzlete a pristátí. Západné zdroje uvádzajú, že Tu-144 mal trochu väčší aerodynamický odpor, Rusi tvrdia opak a dokladajú to vyšším pomerom vztlak/odpor.
Zásadný rozdiel predstavuje umiestnenie motorov. Concorde má motory umiestnené bližšie k ťažisku vztlakových síl, čo zjednodušuje pevnostné riešenie krídla, ale na druhej strane trochu komplikuje aerodynamický návrh (motory s gondolami viacej "zakrývajú" dolnú plochu krídla a odsávajú odtiaľ vzduch). Zároveň má takéto umiestnenie vplyv na skupinu riadiacich plôch – elevóny, ktoré sú u Concordu rozmiestnené po oboch stranách motora.

Motory a palivový systém

V oblasti pohonných jednotiek mal spočiatku Tu-144 so svojimi motormi Kuznecov NK-144 veľký hendikep oproti motorom Olympus na Concorde. Tieto motory vyžadovali pre udržanie Ma = 2 trvalý chod prídavného spaľovania, boli hlučnejšie a ani spotrebou neboli schopné konkurovať. Až nový motor Kolesov RD-36-51 sa svojimi vlastnosťami veľmi priblížil konkurencii a umožnil stroju dosiahnuť plánovaný dolet. Napriek tomu bolo aj naďalej riešenie Concordu trochu pokročilejším, najmä kvôli elektronickému riadeniu motorov, elegantnejšiemu riešeniu systému predohrevu paliva a systému regulácie prívodu vzduchu do motorov.

Ďalšie systémy

Zatiaľ čo Tu-144 má systém riadenia lietadla mechanický s hydraulickým posilňovaním, u Concordu je použitý systém FBW (fly-by-wire) s vysokotlakovou hydraulikou s tým, že vzletová fáza sa vykonávala automaticky. Veľký rozdiel je aj v zadaní, na akých letiskách mali obe lietadlá pristávať. Kým Concorde uvažuje len prevádzku na veľmi kvalitných certifikovaných VPD, Tu-144 mal pristávať na bežných sovietskych letiskách, ktorých stav nebol vždy ideálny. To sa prejavilo najmä na konštrukcii podvozkov, ale aj tým, že konštruktéri Tu-144 si nedovolili úplne vypustiť APU (pomocnú energetickú jednotku), ako ich konkurent. Významných rozdielov je omnoho viac, Concorde mal zabudovaný pokročilý systém proti blokovaniu bŕzd, Tu-144 brzdný padák, širší trup, takže umožňoval umiestnenie 3+2 sedadlá atď.
Nie je uvádzaný žiadny konkrétny systém, ktorý by bol na oboch lietadlách natoľko podobný, aby zdôvodnil povesti o okopírovaní Concorde a ospravedlnil hanlivú prezývku "Konkordski", ktorou západné médiá Tu-144 označovali.

Letové výkony

Tu-144 bol schopný vyvinúť asi o 10% vyššiu rýchlosť, mal väčšiu kapacitu cestujúcich a v poslednej verzii mal aj väčší dolet ako Concorde. Vzhľadom na umiestnenie motorov však prenikalo do kabíny citeľne viac hluku a vibrácií. Tu-144 lietal s pasažiermi len 6 mesiacov, Concorde 28 rokov a prepravil pritom tisíckrát viac cestujúcich. Skôr kuriózne je porovnanie, že obidve lietadlá postihli veľké nehody, ktoré zásadne ovplyvnili ich ďalší osud. Tieto nehody sa stali na miestach, vzdialených od seba len cca 5 km.