В 1959 году Никита Хрущёв прилетел в США на самолёте, у которого винты вращались в противоположные стороны на одной оси. Американские техники в аэропорту Эндрюс не сразу нашли трап нужной высоты: гражданский лайнер оказался выше всего, что они обслуживали. И ещё одна деталь, которая бросалась в глаза любому, кто разбирался в авиации: крыло у этого «гражданского» борта стояло под слишком большим углом стреловидности для пассажирской машины. Потому что это было крыло бомбардировщика.
Ту-114 строили на основе Ту-95. Не «по мотивам», не «с заимствованием решений», а буквально: тот же планер, тот же центроплан, те же двигатели НК-12, те же винты АВ-60. Менялся фюзеляж и компоновка, всё остальное переходило в гражданскую версию почти без изменений. И это не было экзотическим решением. Это был единственный способ за три года получить машину, способную долететь из Москвы в Хабаровск без посадки.
Что было нужно стране в 1955 году
К середине 1950-х у Аэрофлота на дальних линиях стояли Ил-14 и Ту-104. Ил-14, это поршневая машина с дальностью около 2400 км и крейсерской скоростью 320 км/ч. Маршрут Москва–Хабаровск он проходил с четырьмя посадками и занимал больше суток. Ту-104, первый советский реактивный пассажирский самолёт, летал быстро, но недалеко: около 2700 км с полной загрузкой. До Владивостока он не доставал без двух промежуточных аэродромов.
Государству нужна была машина, которая соединит Москву с дальневосточными городами одним перелётом. Не из соображений комфорта пассажиров. Из соображений управляемости страны: министр, летящий в Хабаровск через Омск, Новосибирск и Иркутск, тратил на дорогу полтора суток. Это касалось снабжения, кадровых решений, военных перевозок, дипломатических визитов.
Параллельно шла международная задача. В 1956 году Ту-104 произвёл сильное впечатление на западных авиационных специалистов: до него считалось, что СССР отстал в реактивной пассажирской авиации на десятилетие. Но Ту-104 был среднемагистральным. Нужна была машина, способная без посадки достичь Гаваны, Нью-Йорка, Дели. И с салоном, который не стыдно показать.
Почему не стали проектировать с нуля
Срок. Постановление Совета Министров СССР о создании Ту-114 вышло в 1955 году. Машина должна была пойти в серию к концу второй половины десятилетия. Спроектировать с нуля магистральный самолёт с дальностью 8000 км, провести испытания, построить серийный завод: это работа на 8–10 лет минимум. Так делали в Великобритании с «Британнией» и во Франции с проектами, которые в итоге не пошли в серию.
У Туполева был готовый стратегический бомбардировщик Ту-95, принятый на вооружение в 1956 году. Его лётно-технические характеристики совпадали с тем, что требовалось гражданской авиации почти один к одному: дальность за 8000 км, крейсерская скорость около 750 км/ч, способность работать на больших высотах. И главное: двигатели НК-12 уже были доведены, серийно выпускались Куйбышевским моторным заводом, проходили эксплуатацию в войсках.
Андрей Туполев предложил решение, которое сегодня называют конверсией платформы. Взять планер бомбардировщика, заменить узкий фюзеляж на широкий пассажирский, опустить крыло из верхнего положения в нижнее (этот переход называется среднепланной компоновкой, но фактически у Ту-114 крыло низкорасположенное), оставить остальное. По расчётам КБ это давало машину в серии через три года.
Двигатели, ради которых всё и строилось
НК-12, это сердце Ту-114. Без него самолёта не было бы вообще. Турбовинтовой двигатель разработки конструкторского бюро Николая Кузнецова, серийный с 1955 года. Взлётная мощность около 15 000 эквивалентных лошадиных сил. Это до сих пор самый мощный турбовинтовой двигатель в истории мировой авиации, и его рекорд не побит за семьдесят лет.
Конструкция вращала два соосных винта АВ-60Н в противоположные стороны. Диаметр каждого винта 5,6 метра. Скорость концов лопастей на крейсерском режиме подходила к звуковой, и именно поэтому Ту-95 и Ту-114 стали известны характерным гулом, который американские радары и подводные лодки слышали за сотни километров.
Для пассажирского самолёта это было проблемой. Уровень шума в салоне Ту-114 в первые годы эксплуатации достигал 108–112 децибел в зоне напротив винтов. Бортпроводницы жаловались на головные боли после рейса. КБ Туполева отрабатывало звукоизоляцию салона несколько лет: меняли обшивку, добавляли слои демпфирующих материалов, переносили места пассажиров подальше от плоскости вращения винтов. К началу 1960-х шум удалось снизить до 96–98 децибел, всё ещё громко, но уже терпимо для семичасового перелёта.
Зачем терпели? Потому что НК-12 давал то, чего не давал ни один реактивный двигатель того времени: высокую топливную экономичность на больших дистанциях. Удельный расход топлива у НК-12 был примерно вдвое ниже, чем у первых турбореактивных двигателей серии АМ-3, стоявших на Ту-104. На маршруте Москва–Хабаровск Ту-114 расходовал около 41 тонны керосина. Реактивная машина с такой же полезной нагрузкой на ту же дальность сожгла бы 70–75 тонн и не уместилась бы в массовый аэродром.
Что осталось от бомбардировщика, что поменяли
Если положить рядом чертежи Ту-95 и Ту-114, видно, что общего у них больше, чем разного. Крыло то же, со стреловидностью 35 градусов по линии четвертей хорд. Размах около 51 метра. Центроплан с топливными баками, шасси, мотогондолы, оперение переходили в гражданскую версию без принципиальных изменений.
Менялся фюзеляж. У бомбардировщика он узкий, около 2,9 метра в диаметре, рассчитанный на экипаж и бомбовый отсек. У Ту-114 широкий, 4,2 метра. Это давало шесть мест в ряду в туристическом салоне или просторные купе в варианте на 120 пассажиров с возможностью отдыха в полёте. Длина самолёта выросла до 54 метров. Высота от земли до верхней точки фюзеляжа около 15 метров. Именно поэтому в США в 1959 году не нашлось подходящего трапа.
Шасси осталось от бомбардировщика, но усилили амортизацию: пассажирский самолёт садится мягче, чем военный, и требования к комфорту здесь жёстче. Хвостовое оперение увеличили: новый фюзеляж требовал большей путевой устойчивости. Кабину экипажа полностью перекомпоновали: в гражданском варианте не было оператора бомбардировочного прицела и стрелка-радиста, но добавили штурмана дальней навигации.
Серийное производство развернули на заводе номер 18 в Куйбышеве, том же, где строили Ту-95. Это сэкономило ещё год: оснастка, кадры, технология крыла и центроплана уже были отработаны. С 1958 по 1965 год построили 32 серийных самолёта. Цифра небольшая для гражданской машины, но Ту-114 и не задумывался как массовый: он работал на нескольких особо длинных линиях, где альтернативы не было.
Что показала эксплуатация
Первый рейс Москва–Хабаровск состоялся в апреле 1961 года. Время в пути 8 часов 15 минут. До этого тот же маршрут на Ил-14 занимал больше суток. Разница в десять раз изменила саму логику дальневосточных командировок: теперь утром можно было вылететь из Москвы и к вечеру быть на месте.
В 1962 году Ту-114 открыл линию Москва–Гавана. 11 000 км через Северную Атлантику и Карибское море, с дозаправкой в Конакри (Гвинея). Это была политически важная линия: прямая связь с Кубой после ракетного кризиса. Других машин, способных её обслуживать, у СССР не было. Ил-62, который позже заменит Ту-114, ещё проходил испытания.
По данным эксплуатационных отчётов Аэрофлота за 1962–1965 годы, Ту-114 показал высокую надёжность планера: серьёзных конструктивных дефектов, ведущих к катастрофам, отмечено не было. Единственная катастрофа Ту-114 в гражданской эксплуатации произошла в феврале 1966 года под Москвой, и её причиной названы не недостатки конструкции, а лёд на полосе и ошибки при взлёте.
При этом возникли проблемы, не предусмотренные при проектировании. Винты НК-12 при определённых режимах создавали вибрацию, которая через шесть–восемь лет эксплуатации приводила к усталостным трещинам в корневой части крыла. Это потребовало усиления конструкции и сокращения межремонтного ресурса. К концу 1960-х стало ясно, что турбовинтовая схема, оптимальная по экономике, проигрывает реактивной по ресурсу и удобству обслуживания.
Что было не так в логике конверсии
Главное преимущество Ту-114, скорость создания, обернулось его главным ограничением. Машина наследовала аэродинамическую компоновку, оптимизированную для бомбардировщика 1951 года проектирования. Высокое расположение крыла на Ту-95 объяснялось необходимостью разместить бомбовый отсек под центропланом; на пассажирском самолёте отсек не нужен, и крыло опустили. Но общая схема несущей системы осталась прежней.
Это означало, что Ту-114 нёс с собой запас прочности, рассчитанный на режимы, которых в гражданской эксплуатации не было. Конструкция была тяжелее, чем требовалось для пассажирской машины. Удельная нагрузка на крыло отличалась от оптимальной для коммерческих перевозок. Расход топлива на тонно-километр получался лучше, чем у современников с турбореактивными двигателями, но хуже, чем у самолёта, спроектированного с нуля под пассажирскую задачу.
К 1967 году КБ Ильюшина передало в эксплуатацию Ил-62. Реактивная, чисто гражданская машина, с дальностью около 9200 км и салоном на 168 пассажиров. После этого Ту-114 на дальних линиях стал отходить на второй план. Последний пассажирский рейс на нём выполнили в 1976 году. Машина прослужила в гражданской авиации 15 лет, нормальный ресурс для платформы, изначально спроектированной для других задач.
Что эта история говорит о советских инженерных решениях
Конверсия военной платформы в гражданскую, это не уникальный приём. В США примерно в те же годы Boeing создавал KC-135 и Boeing 707 из общей базы, хотя там путь шёл от прототипа Dash-80, и обе машины проектировались параллельно. Британский «Виккерс-VC-10» имел военного двойника. Подход известный.
Особенность советского случая в том, что у Туполева не было экономической альтернативы. В рыночной модели КБ могло бы предложить две машины: дешёвую и быструю на военной базе, и оптимальную, но долгую с нуля. Заказчик выбрал бы по своему расчёту. В плановой системе заказчик был один, государство, и оно выбирало то, что давало результат к сроку. Срок ставили исходя из политической задачи: показать дальность, обеспечить связь с регионами, обеспечить международные линии. Долгие проекты с нуля шли параллельно (Ил-62 начали проектировать в 1960-м), но к ним возвращались, когда быстрое решение уже работало.
Ту-114, это машина не идеальная по аэродинамике, не самая комфортная по шуму, не самая ресурсная по планеру. Но она закрыла окно в восемь лет, в течение которых СССР физически нечем было обслуживать линии длиной 8000 км. Это и есть инженерная логика конверсии: не оптимальное решение в долгосрочном смысле, а единственно доступное в заданном временном окне.
Текст построен на открытых данных: материалах из «Авиация и космонавтика», справочниках по самолётам Туполева, доступных эксплуатационных сводках Аэрофлота за 1960-е. По ряду параметров, точному расходу топлива на конкретных рейсах, статистике отказов НК-12 в гражданской эксплуатации, открытые источники расходятся между собой на 5–10%, и я выбирал средние значения.
Если вы работали инженером в Аэрофлоте на Ту-114 или обслуживали НК-12 на заводе номер 18 и видели иные цифры в технической документации, напишите в комментариях: уточнённые данные я внесу в текст с указанием источника.