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TECHNOLOGIEGESCHICHTE, TECHNOLOGIE, OBJEKTE UM UNS
Überschallpassagierschiff Concorde. Geschichte der Erfindung und Produktion
Verzeichnis / Die Geschichte der Technik, Technik, Objekte um uns herum Die sowjetische TU-144 wurde das erste Überschall-Passagierflugzeug der Welt. Bei seiner Herstellung wurden die Erfahrungen genutzt, die bei der Entwicklung des strategischen Bombers M-50 gesammelt wurden.Eine Besonderheit des Tu-144 war ein Deltaflügel mit einer "gebrochenen" Vorderkante. Wie Untersuchungen in der UdSSR, in Schweden, den USA und in England in den 1950er Jahren zeigten, ermöglichte ein Deltaflügel mit gebrochener Vorderkante nicht nur eine Verringerung des Luftwiderstandsbeiwerts im Bereich transsonischer Geschwindigkeiten, sondern auch eine geringfügige Verbesserung der Aufnahme. Abflug- und Landeeigenschaften des Flugzeugs, sondern auch die Verdrängung des mittleren Flugzeugdrucks beim Erreichen von Überschallgeschwindigkeiten zu reduzieren.
Die logische Schlussfolgerung dieses großen Werkkomplexes war der Übergang zu einem Deltaflügel mit sich in der Spannweite kontinuierlich änderndem Pfeilungswinkel: von einem sehr großen an der Wurzel (75-85 Grad) zu mittleren Werten am Ende ( 50-65 Grad). Solche Flügel wurden "Tier" genannt und von einem gemeinsamen englisch-französischen Unternehmen bei der Schaffung des Überschall-Zivilluftflugzeugs "Concorde" verwendet. Vor dem Einsatz von Spitzflügeln in einem echten Flugzeug wurde unabhängig voneinander sowohl in England als auch in der UdSSR beschlossen, Tests nicht nur in Windkanälen, sondern auch im Flug mit analogen Flugzeugen durchzuführen. Ein solches Flugmodell in der UdSSR war ein einsitziges Versuchsflugzeug von OKB A.I. Mikoyan "MiG-Analogue 144" und in England - ein einsitziges Versuchsflugzeug BAC221 von British Aircraft. Testpilot O.V. Gudkov hat seit 1967 Dutzende von Flügen mit dem Analog 144 durchgeführt und wiederholt alle möglichen Modi überprüft, einschließlich derjenigen, die für ein Passagierflugzeug nicht zugänglich waren. Die Testergebnisse dieses fliegenden Labors wurden zum Abschluss des Tu-144-Projekts verwendet und ermöglichten die Beschleunigung seiner Tests, die im Dezember 1968 vom Testpiloten E.V. Jelyan. Der Erstflug der Tu-144 fand am 31. Dezember 1968 statt und dauerte 38 Minuten. Am nächsten Tag schrieb die französische Zeitung „Paris Press Entransijan“: „Der Flug der Tu-144 ist ein historisches Datum in der Luftfahrt und markiert den Siegeszug der Sowjetunion beim Bau von Überschall-Passagierflugzeugen.“ Ein weiteres britisches Analogflugzeug BAC221 flog im Mai 1964. Er hatte einen engeren Bereich untersuchter Geschwindigkeiten - von der Landung bis 1700 Stundenkilometer. Aber trotz der einfacheren Aufgabe zogen sich die Tests hin. Ihre Ergebnisse wurden beim Bau des Concorde-Flugzeugs verwendet, das drei Monate später als die Tu-144 startete - im März 1969. Die Errungenschaften der Wissenschaft in der UdSSR und in den fortgeschrittenen Ländern des Westens ermöglichten es sowjetischen Wissenschaftlern und Designern sowie Designern anglo-französischer Unternehmen, die optimale Lösung für das aerodynamische und allgemeine Layout eines Überschall-Zivilluftfahrtflugzeugs zu finden. In der experimentellen Version der Tu-144 mit einem Startgewicht von 195 Tonnen und einer Nutzlast von 15 Tonnen bei einer Reisegeschwindigkeit von 2200 Stundenkilometern hatte sie eine geschätzte Reichweite von 6500 Kilometern. Auf einer praktischen Höhe von 18000 Metern konnte er eine Höchstgeschwindigkeit von 2500 Kilometern pro Stunde erreichen. Das Tu-144-Flugzeug war mit sparsameren Turbojet-Triebwerken als denen der Concorde mit einem Nachbrenner des OKB N.D. ausgestattet. Kuznetsova - NK-144 mit einem Schub von jeweils 12750 kN. Nach dem Erstflug der Tu-144 am 31 erfolgte am 1968 der zweite 50-minütige Flug. Bei weiteren Tests erreichte im Mai 8 erstmals in der Geschichte der Luftfahrt ein ziviles Passagierflugzeug eine M-Zahl gleich zwei – eine Geschwindigkeit von 1969 Stundenkilometern in 1970 Metern Höhe. Im Herbst desselben Jahres wurde in 2150 Metern Höhe eine Geschwindigkeit von 16300 Stundenkilometern überschritten. Das ist noch heute der Geschwindigkeitsrekord für Passagierflugzeuge. Das Schicksal des Liners war jedoch traurig. Zunächst gab es eine Katastrophe auf der Ausstellung in Le Bourget, die den Einzug der Tu-144 in die regulären Fluggesellschaften erheblich verlangsamte. Der erste kommerzielle Überschallflug, jedoch ohne Passagiere an Bord, wurde von der Tu-144 am 26. Dezember 1975 auf der Strecke Moskau - Alma-Ata durchgeführt, aber erst ab November 1977 begannen Flüge mit Passagieren auf derselben Strecke. Bald wurden die Flüge aus wirtschaftlicher Unzweckmäßigkeit und aus Umweltgründen eingestellt. Das Schicksal der Concorde war ebenfalls schwierig, aber immer noch glücklicher. Am 26. Oktober 1962 unterzeichneten die französische und die britische Regierung ein Finanz- und Wirtschaftsabkommen über die gemeinsame Schaffung des Überschall-Passagierflugzeugs Concorde (SPS). Am Tag zuvor wurde zwischen der britischen Firma BAC und der französischen SNCASE eine Vereinbarung unterzeichnet, aus der hervorgeht, dass die Briten zwei Drittel der Arbeiten an Antriebssystemen und die Franzosen etwa sechzig Prozent aller Arbeiten an der Flugzeugzelle übernehmen und seine Systeme. Gleichzeitig haben die Firmen Verpflichtungen übernommen, die Arbeit von Dutzenden von französischen und britischen Firmen, die an dem Programm teilnehmen werden, zu organisieren und zu koordinieren. Der vereinbarte Arbeitsplan sah einen Flug eines Prototyps im Jahr 1966, im nächsten Jahr - einen Flug eines Vorproduktionsflugzeugs, ein Jahr später - eines Serienflugzeugs und die Freigabe des ersten Flugzeugs auf der Linie im Jahr 1970 vor. Gleichzeitig wurde angenommen, dass die Kosten der Arbeiten 170 Millionen Pfund betragen würden und der Preis des Flugzeugs 10 Millionen US-Dollar nicht überschreiten würde. Im Laufe der Zeit traten jedoch technische Probleme auf, die die Umsetzung einzelner Programmschritte verzögerten. Der Bau von zwei Prototypen begann erst im Februar 1965, und der Test des ersten von ihnen fand, wie bereits erwähnt, im März 1969 statt. Das erste Concorde-Vorserienflugzeug wurde im Dezember 1971 geflogen und das erste Serienflugzeug im Oktober 1973.
Die erhöhte Masse und die verlängerte Entwicklungszeit führten zu einer mehrfachen Erhöhung der Programmkosten und des Verkaufspreises des Flugzeugs. Nach der Zusammenfassung stellte sich heraus, dass Frankreich und Großbritannien im Zeitraum 1962-1976 zusammen 1200 Millionen Pfund ausgegeben haben. Der Preis des Flugzeugs, der Anfang der 1970er Jahre 25 Millionen US-Dollar und 1974 40,25 Millionen US-Dollar betrug, stieg 1976 auf 60 Millionen US-Dollar. Am 21. Januar 1976 nahmen zwei Concorde-Flugzeuge gleichzeitig den regulären Passagierflug auf den Strecken Paris-Rio de Janeiro und London-Bahrain auf. Bis 1978 wurden insgesamt 18 Flugzeuge gebaut. Obwohl 1972 Vorbestellungen für den Bau von 74 Flugzeugen eingingen, führte das Flugverbot für Überschall-Passagierflugzeuge über dem Territorium der Vereinigten Staaten (später wurde ein solches Verbot von vielen Ländern, einschließlich Japan, eingeführt) zur Annullierung der meisten Aufträge. Als sich das Flugzeug von einem Prototyp zu einem Serienflugzeug entwickelte, wurde es erheblichen Änderungen unterzogen, wodurch sich nicht nur die Abmessungen, das Gewicht und die Eigenschaften änderten, sondern auch die Kosten des Programms und der Preis des Flugzeugs. Beim Super-Caravel-Projekt wurde angenommen, dass das Startgewicht des Flugzeugs 92 Tonnen und beim vorläufigen Concorde-Projekt 130 Tonnen betragen würde. Tatsächlich betrug das Startgewicht des ersten Prototyps 148 Tonnen und stieg im Zuge der Verbesserungen auf 156 Tonnen. Das Vorserienflugzeug hatte bereits eine Masse von etwa 175 Tonnen und das Serienflugzeug über 180 Tonnen. Dementsprechend wuchsen auch die Abmessungen, vor allem die Rumpflänge (von 56,24 Meter beim Prototyp und 58,84 Meter beim Vorserienflugzeug auf 61,66 Meter beim Serienflugzeug). Ursprünglich war vorgesehen, dass das Flugzeug 90–110 Passagiere über eine Entfernung von 4500 Kilometern mit einer Geschwindigkeit in der Größenordnung von M = 2,2 befördern würde. Während der Arbeiten stieg die maximale Reichweite des Flugzeugs auf 6580 Kilometer, die Reisegeschwindigkeit musste jedoch auf M = 2,04 begrenzt werden. Die Concorde ist ein leitwerksloser Tiefdecker mit einem ovalen, quergekrümmten Flügel. Die Kurssteuerung erfolgt über ein klassisches Seitenleitwerk mit zweiteiligem Seitenruder. Der Rumpf des Liners ist in Form einer zylindrischen Struktur mit relativ kleinem Querschnitt hergestellt. Aufgrund der beachtlichen Rumpflänge und der relativ großen Anstellwinkel bei Start und Landung ist die Concorde mit einem hohen Fahrwerk ausgestattet, wodurch sich die Flugzeugachse in einer Höhe von 5,4 Metern über dem Boden befindet. Um die Sicht aus dem Cockpit während des Starts und der Landung zu verbessern, kann der vordere Rumpf abgesenkt werden. Fahrgestell - Dreipfosten, mit zwei Vorderrädern und vierrädrigen Drehgestellen auf den Hauptgestellen. "Concorde" ist mit drei unabhängigen Hydrauliksystemen ausgestattet - zwei Haupt- und einem Notfall. Sie gewährleisten den Betrieb der hydraulischen Verstärker der Steuerflächen, das Aus- und Einfahren des Fahrwerks, die Steuerung der Vorderräder beim Manövrieren am Boden, Start und Landung, das Absenken und Anheben der Rumpfvorderseite, den Betrieb von die Kraftstoffpumpen des Ausgleichssystems und die Regelung der Ein- und Ausgabegeräte des Antriebssystems. Das Flugzeug ist für kleine Überladungen ausgelegt und daher ist die Geschwindigkeit seines Abstiegs und Manövers begrenzt. Für die Herstellung des Flugzeugs wurden hauptsächlich hitzebeständige Aluminiumlegierungen verwendet. Elemente des Antriebssystems, der Ruderhaut und einige Teile des Fahrgestells bestehen aus Titan- und Stahllegierungen. Um das minimale Gewicht des Flugzeugs zu gewährleisten, wurde das Flugzeugzellendesign gewählt, das dem Prinzip der gleichen Stärke aller seiner Elemente entspricht. Darüber hinaus wurde der größte Teil der Struktur durch Fräsen ganzer Platten hergestellt, wodurch viele Fugen beseitigt, Verformungen der Haut verhindert und die Form des Profils im Flug geändert werden konnten. Auch die technologische Aufteilung unterscheidet sich von der traditionellen: Die Struktur ist in Abschnitte unterteilt, die jeweils aus einem Teil des Rumpfes und einem angrenzenden Teil des Flügels bestehen. Dies erleichtert die Verbindung der Flügelholme mit den Powerspanten des Rumpfes. Die Flügelhaut besteht aus monolithischen, vorgespannten Platten, was zu einer Gewichtsreduzierung von ca. 20 Prozent (im Vergleich zu herkömmlichen Konstruktionen) führt. Vier gemeinsam von Rolls-Royce und SNECMA entwickelte Olympus-593-Turbojet-Triebwerke sind paarweise in zwei Unterflügelgondeln so angeordnet, dass der Austritt der Austrittsdüse in der Ebene der Flügelhinterkante liegt. Die Triebwerke sind mit Nachbrennern und Schubumkehrern ausgestattet. Die Hauptaufgabe von Nachbrennern besteht darin, den Schub während des Starts und beim Durchlaufen des Flugzeugs mit Schallgeschwindigkeit zu erhöhen. Das Design der Schubumkehrer liefert während der Landung eine Bremskraft, die 45 Prozent des Startschubs entspricht. Der Olympus-593 ist eine verbesserte Version des Olympus-22R-Triebwerks mit einem Nachbrennerschub von 146,80 kN (14970 Kilogramm), der im TSR-2-Flugzeug installiert ist. Jeder Motor hat einen separaten einstellbaren rechteckigen Lufteinlass. Bis Mitte der 1980er Jahre wurden die Antriebssysteme verbessert, wodurch die akustische Belastung reduziert und der Wirkungsgrad gesteigert werden konnte. Um die Umwelt vor Triebwerksabgasen zu schützen, die einen hohen Anteil an Stickoxiden enthalten, die die Ozonschicht der Atmosphäre zerstören, wurden die Betriebsbereiche der Flughöhen reduziert und die Anforderungen an die Abgasreinheit erhöht. Dies wurde durch eine Reduzierung des Verdichtungsverhältnisses der Motorkompressoren erreicht. Das Kraftstoffsystem umfasst 17 Caisson-Kraftstofftanks, die sich in der Tragfläche und im Rumpf befinden. Ihr Fassungsvermögen beträgt 119786 Liter. Der Treibstoff wird auch verwendet, um die Position des Flugzeugschwerpunkts während des Passierens der Schallmauer zu verändern und die Struktur zu kühlen. Dazu dienen vier Ausgleichstanks (in den vorderen rumpfnahen Teilen des Flügels mit maximaler Pfeilung) und ein Tank im hinteren Rumpf (hinter der Flügelhinterkante). Während des Betriebs der Concordes wurden interessante Statistiken erhoben: Die überwiegende Mehrheit der Passagiere auf Überschalllinern - 82 Prozent - sind Männer, ihr Durchschnittsalter beträgt 48 Jahre. Von diesen ist die Mehrheit - 44 Prozent - von Amerikanern vertreten, an zweiter Stelle - 28 Prozent - Franzosen, gefolgt von Einwohnern Europas - 18 Prozent und Vertretern anderer Länder - 10 Prozent. Am meisten schätzen hochrangige Politiker ihre Zeit – 44 Prozent aller Passagiere, gefolgt von Industriellen und Geschäftsleuten, dann – Sportlern und Künstlern und eben wohlhabenden Passagieren. Flüge mit "Concordes" werden streng nach Zeitplan durchgeführt: Die Flugverspätung hat drei Minuten nicht überschritten! Doch dieses Idealbild wurde durch den „Schwarzen Dienstag“ – den 25. Juli 2000 – komplett zerstört. Die Ankündigung der Katastrophe erschütterte nicht nur Frankreich, sondern ganz Europa. Dennoch stürzte die Überschall-Concorde ab, die bisher als sicherstes und zuverlässigstes Flugzeug der Welt galt. In XNUMX Jahren Dauerbetrieb ist die „Concorde“ noch nie abgestürzt! Es gab nur zwei Flugzwischenfälle. Der Tod der Concorde hatte irreversible Folgen. Die Börsen von Paris, New York und Tokio reagierten auf die Katastrophe sofort mit einem merklichen Kurseinbruch bei Air France und British Airways, und die amerikanischen Medien starteten eine Attacke gegen europäische Fluggesellschaften. Doch schon bald kam aus Paris die Nachricht, dass Air France, der die am 25. Juli abgestürzte Concorde gehörte, die amerikanische Fluggesellschaft Continental Airlines verklagte. Die Kommission zur Untersuchung der Ursachen des Absturzes der Concorde beendete ihre Arbeit und kam zu dem Schluss, dass die Ursache der Tragödie ein Teil des amerikanischen Airbus Douglas DC-10 war, der von derselben Startbahn vor der Concorde gestartet war. Experten fanden heraus, dass ein scharfes Metallstück, das bei einer gründlichen Inspektion der Start- und Landebahn gefunden wurde, den Reifen eines französischen Flugzeugs durchbohrte, was zu dessen Explosion und Triebwerksbrand führte. Nach dem internationalen Gesetzbuch haftet das Luftfahrtunternehmen für Schäden, die durch von seinem Luftfahrzeug herabfallende Gegenstände verursacht werden. Dieses Gesetz ermöglichte es Air France, die amerikanische Fluggesellschaft auf Schadensersatz wegen des Absturzes der Concorde zu verklagen. Anwälte, die die Interessen der Angehörigen der bei der Katastrophe Getöteten vertreten, reichten beim Gericht ähnliche Klagen ein. Autor: Musskiy S.A.
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