Стремление летать быстрее, дальше, выше обошлось человечеству в тысячи жертв. И не только испытателей, но и пассажиров. Особенно болезненны переходы на принципиально новую технику. Внедрение пассажирских самолётов с реактивными двигателями - яркое тому свидетельство. Но также благодаря этому сложилась и современная технология расследования авиационных происшествий.
Мы попытаемся не только описать процесс расследования катастроф самолёта Comet 1, но и рассказать историю его создания. Данная статья также является ответом на высказываемые много лет претензии на якобы недостаточную надежность Ту-104.
Идея реактивного пассажирского самолета
В Великобритании проработка идеи реактивного пассажирского транспорта началась в 1942 году в специально созданном комитете Министерства Авиации под председательством лорда Брабазона. Вначале предполагалось создать реактивный почтовый самолет для полетов в Северной Атлантике. Полезная нагрузка самолета, без учета пассажиров, должна была составить одну тонну. К 1944 году концепция была изменена на пассажирский реактивный лайнер для европейских маршрутов, но с потенциалом развития для полетов через Северную Атлантику. В том же году авиакомпания "British Overseas Airways Corporation" (BOAC) заявила о потребности в 25 самолетах проекта Brabazon IV.
Это вдохновило компанию de Havilland Aircraft Co на начало разработки реактивного авиалайнера. К тому же опыт, накопленный компанией при создании реактивных истребителей Vampire, мог пригодиться при постройке тяжелого транспортного самолета.
de Havilland DH100 Vampire
К концу войны США были бесспорным лидером в авиационных перевозках. Де Хэвилленд, используя свой опыт и линейку британских реактивных двигателей, решил создать самолет, способный перехватить пальму первенства на быстро развивавшихся трансатлантических маршрутах и на воздушных сообщениях с Дальним Востоком и Африкой.
В 1947 году реактивные двигатели сэра Фрэнка Уиттла были установлены на Lancastrian. Эта летающая лаборатория, используя два реактивных и два поршневых двигателя, достигла скорости 667 км/ч, что на 160 километров выше максимальной скорости на 4 поршневых двигателях. Это была наглядная демонстрация эффективности реактивной тяги.
Lancastrian с двумя реактивными двигателями
Проектируемый реактивный лайнер должен был летать почти в два раза быстрее и перевозить гораздо больше полезной нагрузки, чем поршневые машины. Это требовало от де Хэвилленд изучения неизведанных до той поры областей авиационной науки. Реактивные двигатели Уиттла эффективно работали только на высоких оборотах, которые они развивали на большой высоте. При полетах на больших высотах плотность воздуха уменьшается, что требует увеличивать либо площадь крыла либо скорость самолёта. Кроме того для полётов на высотах более 4000 метров необходимо герметизировать весь самолёт, а не только кабину экипажа (как, например, на B-29). Это значительно увеличивает массу летательного аппарата ирасход топлива, а также требует решения ряда сложных технических проблем.
Для полета на больших скоростях с сохранением адекватного расхода топлива требуется найти аэродинамические формы, минимизирующие сопротивление воздуха. Несмотря на то, что прямое крыло имеет высокий коэффициент подъемной силы, при превышении критического значения числа Маха наступает так называемый волновой кризис вследствие скачков уплотнения на крыле и элементах фюзеляжа. Первые признаки этого явления возникают на скоростях чуть более 500 км/ч. В результате резкого роста сопротивления возникает реальная опасность разрушения летательного аппарата из-за тряски. Это делает прямое крыло непригодным для полетов на трансзвуковых и сверхзвуковых скоростях. В то же время стреловидное крыло обладает рядом недостатков, в числе которых пониженная несущая способность и ухудшение устойчивости и управляемости летательного аппарата.
Поэтому при проектировании нового авиалайнера КБ де Хевилленда пришлось решать несколько фундаментальных прямо противоположных задач. Для полета на скорости 800 км/ч в час требовалась совершенно новая аэродинамическая компоновка с тонким стреловидным крылом. Управлять самолетом на таких скоростях, используя механические тяги, невозможно. Конструкторы должны были разработать бустерную систему управления, при которой летчики не сувствуют реальных нагрузок на управляющие поверхности. Все эти новые системы добавляли вес, поэтому требовалось создать прочные и легкие сплавы, а также разработать новые методы соединения узлов и агрегатов. Было абсолютно неизвестно как поведет себя большая металлическая конструкция при циклах герметизации – разгерметизации и полетах на высотах 9-12 километров.
Первоначальная спецификация проекта предполагала создание 14-местного самолета с дальностью полета 1300 км. Но в de Havilland уже думали о версии на 24 пассажира, использующей четыре центробежных турбореактивных двигателя Halford H2 собственного производства тягой по 2,27 тонны, которые получили название Ghost (Призрак). В 1945 году под руководством главного конструктора de Havilland - Рональда Бишопа (Ronald Bishop) в обстановке строжайшей секретности был начат проект DH 106.
Сначала рассматривалась аэродинамическая схема бесхвостки. Был построен экспериментальный самолет DH 108 с стреловидностью крыла 40° и с использованием фюзеляжа от серийного Vampire. Во время испытательного полета 27 сентября 1946 года прототип разбился, будучи затянутым в пике. В этой катастрофе погиб летчик испытатель Джеффри де Хэвилленд-младший. Причины катастрофы, как выяснилось много лет спустя, были удивительно схожи с причинами катастрофы МиГ-9 почти точно годом ранее.
Однако устранение непосредственных причин катастрофы не привело к желаемым результатам. Две катастрофы еще двух экспериментальных “бесхвосток” выявили фундаментальные проблемы с их управляемостью. Решение проблем устойчивости и управляемости заняло слишком много времени, и, в конце концов, от этой идеи отказались.
После неудач с бесхвостым DH 108 Бишоп вернулся к традиционной схеме DH106. К концу 1946 года были найдены оптимальные решения для нескольких базовых параметров: классическая схема с низкорасположенным крылом умеренной стреловидности (20° по линии фокусов); 4 двигателя Ghost в корневой части крыла, по два с каждой стороны фюзеляжа и фюзеляж уменьшавший лобовое сопротивление. К достоинствам подобной компоновки следует отнести аэродинамически чистую поверхность крыла с высоким аэродинамическим качеством. Разворачивающий момент в случае отказа одного из двигателей легко парировать органами управления самолетом.
Но за эти преимущества пришлось заплатить сложностью обслуживания и замены двигателей, а также утяжелением крыла. Кроме того, чтобы полностью спрятать двигатели внутри крыла при заданной относительной толщине профиля, оно должно иметь центроплан с большой хордой. Все это усугублялось использованием турбореактивного двигателя с центробежным компрессором, для которого характерен больший диаметр по сравнению с двигателем с осевым компрессором при одинаковой тяге.
Даже с очевидными недостатками, DH 106 был прорывной идеей. BOAC быстро оценила его потенциал и заказала 14 самолетов прямо с завода. De Havilland получил заказы на сумму 7 миллионов фунтов стерлингов, что позволило полностью окупить программу проектирования и заводских испытаний. 27 июля 1949 года прототип с регистрационным номером G-ALVG (радиопозывной "Victor George") вылетел из Хэтфилда и совершил свой первый полет, произведя сенсацию во всем мире.
Прототип с регистрационным номером G-ALVG
На стадии разработки уже находились более крупные и мощные варианты самолета, получившего название Comet (Комета), с увеличенной полезной нагрузкой и дальностью. Американцы отставали на несколько лет и в кои-то веки британцы были предоставлены самим себе. Обширные летные испытания самолета продолжались в течение летних месяцев и показали удовлетворительные результаты. В сентябре 1949 года главный летчик-испытатель Джон Каннингэм продемонстрировал Комету на авиасалоне в Фарнборо, и заказы посыпались со всего мира. Год спустя был завершен второй прототип Comet. Оба самолета успешно прошли целую серию испытаний, побив рекорды скорости для тяжелых транспортных самолётов.
Первый серийный самолет, Comet 1, поднялся в воздух в январе 1951 года. Его единственным существенным отличием от прототипов был переход с одноколесной основной стойки шасси на четырехколесную тележку. Comet 1 мог перевозить от 36 до 44 пассажиров со скоростью 788 км/ч на расстояние 2800 километров с максимальной полезной нагрузкой. Перегоночная дальность с максимальным запасом топлива составляла 6200 км. Его максимальный взлетный вес составлял 47,6 тонн, а общий запас топлива в крыльевых баках - 18,1 тонн.
В конструкции был использован новый легкий и тонкий алюминиевый сплав. Для облегчения конструкции также широко применялась склейка и сварка металлических деталей и узлов, что позволило уменьшить вес планера, сократив традиционную клепку до минимума. Обшивка фюзеляжа и крыльев крепилась к шпангоутам, стрингерам и лонжеронам с помощью специального, чрезвычайно прочного клея, произведённого фирмой Redux. При высоте полета самолета 12,2 км над уровнем моря, в пассажирском салоне поддерживались давление равное высоте 2,5 км. В результате перепад давления между салоном и окружающей средой составлял около 586.1 миллибар.
Программа испытаний была значительно расширена. В частности, впервые были проведены статические испытания планера на нагрузки в герметичном состоянии. Кроме того, все материалы по испытаниями и техническая документация были переданы в отдел авиационных расследований Министерства Транспорта (AIB) и в Авиарегистр (ARB) для ускорения сертификации. Специалисты AIB и ARB присутствовали на испытаниях и были ознакомлены с конструкцией самолета. Это впоследствии сыграло очень важную роль при расследовании катастроф Комет.
Де Хевиллед, понимая ограниченные возможности двигателей Ghost, начал проектировать ремоторизацию Комет на двигатели Rolls-Royce Avon, одновременно удлинив фюзеляж для увеличения полезной нагрузки. Но эти планы пришлось отложить.
2 мая 1952 года «Комета» 1 G-ALYP ("Йок Питер") под командованием капитана Мадженди, была запущена в эксплуатацию по маршруту Лондон – Йоханнесбург. Дозаправка осуществлялась в Риме, Бейруте, Хартуме, Энтеббе и Ливингстоне. Большая толпа собралась в лондонском аэропорту, чтобы стать свидетелями взлета Кометы, открывшей первое в мире регулярное реактивное пассажирское авиасообщение. Это стало большим достижением британской авиации.
Comet 1 купался в лучах славы. Принцесса Маргарет и королева-мать стали первыми королевскими путешественниками. Самолет пользовался популярностью у пассажиров, а авиакомпании BOAC завидовали во всем мире.
В сентябре того же года был анонсирован трансатлантический самолет Comet 3 с дальностью полета 4300 км с максимальной загрузкой. После удлинения фюзеляжа минимальный взлетный вес самолета должен был увеличится до 65,7 тонн, что позволило увеличить вместимость до 58-76 кресел. В качестве силовых установок предполагалось использовать четыре двигателя Rolls-Royce Avon RA26, каждый с тягой 4,1 тонны. Министерство снабжения заказало прототип Comet 3, а BOAC и Air-India разместили заказы. В октябре компания Pan American, у которой не было аналогичной американской машины, присоединилась к списку покупателей Comet 3, заказав три и подписав опционы еще на семь самолетов.
Но триумф вскоре был омрачен рядом происшествий. Об этом - в следующей статье.
Расследования авиакатастроф в Telegram:
