ОКБ Антонова АН-124 Руслан

С появлением в 1965 г. первого в мире широкофюзеляжного транспортного самолета Ан-22 начался очередной этап многолетней советско-американской гонки за первенство в создании гигантских крылатых машин. В США вовсю шла разработка ВТС нового поколения Lockheed C-5 Galaxy, который по грузоподъемности и другим основным характеристикам явно превосходил Антей. Этот факт не только снижал престиж советского самолетостроения, но со временем мог привести к резкому увеличению стратегической мобильности американских войск, которые и без того уже контролировали полмира. Заботясь об ответных мерах, ЦК КПСС и СМ СССР издали Постановление 564-180 от 21.07.66 г. Об основных направлениях развития авиационной техники и вооружения на 1966-70 гг., в котором определили задачу повысить грузоподъемность отечественных ВТС до 100-120 т. Вскоре вышло в свет Решение Комиссии Президиума СМ СССР 206 от 24.08.66 г., а также приказы МАП 352 от 5.08.66 г. и 413 от 13.09.66 г., послужившие основанием для развертывания на Киевском механическом заводе (КМЗ - так в то время назывался АНТК им. О. К. Антонова) проектных работ по этой теме, которые стал курировать главный конструктор А. Я. Белолипецкий.

Первым и вполне естественным шагом конструкторов стала попытка максимально использовать при создании нового самолета технологический задел по Ан-22. В частности, фюзеляж Антея предлагалось оснастить новым стреловидным крылом, Т-образным оперением и четырьмя двухконтурными турбореактивными двигателями (ДТРД) со взлетной тягой 25000 кгс каждый. В грузовой кабине с размерами 32,7x4,4x4,4 м предполагалось перевозить грузы и технику общей массой до 80 т на расстояние до 3500 км. Расчетная взлетная масса самолета, названного Ан-122 (первый с таким названием), достигала 270 т. В октябре 1967 г. О. К. Антонов и В. Ф. Ерошин (тогда руководитель отдела перспективного проектирования) представили на рассмотрение Военно-промышленной комиссии Президиума СМ СССР соответствующее техпредложение, которое высокий суд вскоре отклонил, т. к. по весовой отдаче, аэродинамическому качеству, топливной эффективности, то есть по всем показателям технического уровня самолет не выходил за рамки средних показателей 60-х гг. и не мог считаться достойным конкурентом Гэлэкси.

Оставив надежды сделать новый самолет малой кровью, киевляне к середине следующего года разработали сразу два аванпроекта: АН-126 грузоподъемностью 140 т и АН-124 грузоподъемностью 120 т. Оба они базировались на перспективных достижениях науки и техники и по основным ЛТХ, а также возможностям обзорно-прицельного и оборонительного комплексов должны были буквально заткнуть за пояс американского конкурента. Особенно это относилось к АН- 126, оснащенному шестью ДТРД на пилонах под крылом. Грузовая кабина с габаритами 37,5x6,4x4,4 м допускала размещение техники в два ряда и одновременное проведение погрузочно-разгрузочных операций не только через заднюю, но и через переднюю рампу. Казалось - вот он, наш ответ, но специалисты ЦАГИ сумели убедить правительство, что реализация проекта шестидвигательного самолета связана с чрезмерным техническим риском.

2 февраля 1972 г., после всестороннего изучения проблемы, Комиссия Президиума СМ СССР по военно-промышленным вопросам приняла решение о выборе для дальнейшей разработки четырехдвигательного АН-124, которому на фирме был присвоен индекс изделие 200. Перед конструкторами встала сложнейшая задача: не только вдвое превзойти по транспортным возможностям свое предыдущее достижение -Ан-22, но и добиться значительного сокращения трудоемкости обслуживания, увеличения автономности эксплуатации и улучшения ряда других важных показателей. Вскоре облик машины в общих чертах был определен, и в 1973 г. построен ее полноразмерный макет. Однако подходы, которые были приняты при проектировании двухсотки, все еще носили слишком консервативный характер и не позволяли достичь необходимого уровня совершенства конструкции. В силу огромного скачка, который предстояло совершить в размерности и техническом уровне самолета, для его осуществления требовались новые, революционные подходы. Особенности работы над самолетом большой грузоподъемности таковы, - формулировал проблему П. В. Бала-буев, занимавший тогда должность первого заместителя Генерального конструктора, - что при этом необходимо ориентироваться на самые передовые, зачастую еще не реализованные в технологии идеи. Тщательно взвесив все за и против, в 1976 г О. К. Антонов принял трудное решение о полной переработке проекта, которому присвоили новый шифр изделие 400. В январе следующего года вышло Постановление ЦК КПСС и СМ СССР 79-23, утвердившее решение Генерального и содержавшее новые требования к самолету.

Чтобы обеспечить должный технический уровень четырехсотки, впервые в СССР была разработана и реализована комплексно-целевая программа (КЦП), предусматривавшая улучшение всех составляющих эффективности самолета: аэродинамических характеристик, показателей прочности и ресурса, весового совершенства, удельных характеристик силовой установки, функциональных возможностей систем и оборудования, трудоемкости техобслуживания и ремонта и др. Принятие КЦП-124 не только сыграло решающую роль в создании Руслана, но и дало мощный толчок развитию авиапромышленности. Новые задачи были поставлены перед двигателистами, разработчиками электроники, металлургами, создателями станочного оборудования и, конечно же, перед учеными ЦАГИ и других отраслевых институтов. С целью поиска оптимального сочетания параметров с помощью вычислительной техники было проанализировано 540 возможных компоновок самолета, в аэродинамических трубах продуто 185 различных моделей, в т. ч. 36 вариантов крыльев. Большой скачок был сделан в области технологии: разработаны уникальные прессованные панели крыла длиной до 28 м, крупногабаритные панели фюзеляжа, новые конструкционные материалы с повышенными свойствами, в т. ч. полимерные композиционные, создан высокоресурсный крепеж. В результате принятых мер крейсерское аэродинамическое качество самолета увеличилось на 20%, весовая отдача - на 10-15%, на столько же снизился удельный расход топлива двигателями, точность навигации возросла в 4 раза, а трудоемкости различных видов техобслуживания в сравнении с Ан-22 и Ил-76 сократились от 2 до 5 раз!

В реализации КЦП-124 участвовали многие десятки предприятий и организаций, принадлежавших различным министерствам и ведомствам, - рассказывает начальник отдела перспективного проектирования АНТК О. Я. Шматко. - Для управления этой сложнейшей кооперацией были созданы Центральный координационный совет, включавший несколько секций по направлениям, а также Совет главных конструкторов, причем на их заседаниях рассматривались не только оперативные вопросы создания АН-124, но и возникавшие научно-технические проблемы. В целом управление как на межведомственном уровне, так и на фирме строилось на принципе ответственности за конечный результат. Координация работ по программе и принятие решений по ключевым проблемам выполнялись П. В. Балабуевым, а общее руководство работой осуществлял сам Олег Константинович.

Хотя над АН-124 работала - без преувеличения - вся страна, но наиболее трудные и ответственные решения принимались все же в ОКБ. Головная фирма на то, видимо, и головная, чтобы всю полноту ответственности брать на себя, - подчеркивал заместитель главного конструктора по системам самолета Н. П. Смирнов. Создание гигантов - дело непростое, - говорил Николай Петрович. - И не потому, что работает закон квадрат-куба, а потому, что растет ответственность. Гигант с грузом - это многие миллионы в небе. Требуется новый подход к оценке надежности техники. Отсюда вывод: коллектив, создающий крупнейшие в мире самолеты, должен обладать самой высокой надежностью (дисциплиной, ответственностью, исполнительностью, грамотностью и т. д.). На такой уровень вывел нас Антонов...

Одним из ключевых моментов, обеспечивших достижение желаемых характеристик при переходе от 200 к 400, стало применение крыла, скомпонованного на основе суперкритических профилей. Это был первый подобный опыт в СССР, и сопровождался он напряженной борьбой мнений. Обычно стреловидные крылья мы вынуждены делать тонкими. Применение суперкритического профиля давало возможность сделать его толстым, с большой строительной высотой, а аэродинамическое сопротивление крыла не увеличилось, - объясняет достоинства нового крыла ведущий конструктор АН-124 В. И. Толмачев. - Конструкция такого крыла при прочих равных условиях получается легче и технологичнее в изготовлении, чем у тонкого. Образовавшееся внутреннее пространство позволило разместить значительный запас топлива. В то же время суперкритика таила в себе большой технический риск и выдвигала ряд новых требований к бортовым системам. После тщательного анализа ведущие ученые, а также большинство аэродинамиков ОКБ сошлись во мнении, что крыло Ан-124 должно остаться классическим. И только небольшая группа специалистов фирмы, состоявшая из 10-12 человек, настойчиво доказывала необходимость применения новой профилировки. В этой сложной ситуации Генеральный конструктор сделал единоличный и, как показало время, абсолютно правильный выбор в пользу крыла нового типа. Он сам начертил его, сам сделал первые расчеты. Да и вообще при переходе от 200 к 400 Антонов много прикладывал руку к различным агрегатам самолета, облагораживая их формы и добиваясь той гармонии, которая отличает внешний вид Руслана.

Чтобы в полной мере реализовать преимущества, открываемые применением суперкритического крыла, была необходима продольная компоновка самолета с малыми запасами статической устойчивости. А чтобы АН-124 при этом нормально летал, потребовалось оснащение его электродистанционной системой управления (ЭДСУ) с рядом аналоговых вычислительных устройств, что на самолете неманевренного класса было сделано впервые. Другой причиной использования ЭДСУ стали большие размеры самолета и, соответственно, большие деформации планера под воздействием внешних нагрузок или в результате тепловых расширений. Применение традиционной системы управления, в которой командное усилие передается к исполнительному устройству с помощью тросов или жестких тяг, при таких деформациях оказалось очень проблематичным. Да и весила такая система недопустимо много.

Использование ЭДСУ позволило облегчить самолет за счет снижения нагрузок на крыло и оперение на 3,7 т, а за счет отказа от весовой балансировки рулевых поверхностей - еще на 3 т. При этом функция подавления флаттера была возложена на рулевые приводы и контролировалась ЭДСУ. Более того, в новую систему управления удалось органично включить автоматическую систему улучшения устойчивости, исключившую нежелательные особенности пилотирования самолета на больших углах атаки, а также ограничитель предельных режимов полета.

Проектные параметры Ан-124 выбирались очень тщательно, и это относится не только к геометрии крыла или характеристикам системы управления. Так, при определении габаритов грузовой кабины исследовалось огромное число вариантов загрузки, причем как военными, так и гражданскими грузами. В результате оптимальной была признана двухрядная загрузка, а ширина кабины по полу определена в 6200 мм. Однако Олег Константинович в этом важнейшем вопросе не счел возможным довериться только теоретическим выкладкам. По его инициативе впервые в практике фирмы был построен стенд погрузки-выгрузки, по которому прокатили в различных сочетаниях всю технику мотострелковой дивизии и другие основные грузы. В результате Генеральный принял волевое решение об увеличении ширины пола до 6400 мм. Сегодня, когда Руслан в основном выполняет коммерческие перевозки негабаритных грузов, эти 200 мм часто оказываются решающими.

К числу особенностей самолета, в конечном итоге определивших его успех, следует отнести и два грузолюка, позволившие организовать сквозной проезд техники и значительно сократить время погрузки-выгрузки. Сделать эту непростую процедуру более удобной помогает многоопорное шасси с приседанием, уменьшающее угол въезда на носовую рампу. Оно спроектировано таким образом, чтобы уменьшить нагрузки на аэродромное покрытие и тем самым расширить сеть мест базирования. Особое внимание было уделено динамическим и жесткостным характеристикам стоек для избежания возникновения колебаний типа шимми. Последовательно были проработаны 13 вариантов стоек. Двухпалубный фюзеляж с раздельной герметизацией палуб также впервые применен в практике ОКБ. Такое решение позволило снизить его массу и повысить ресурс, а также добиться высокой безопасности экипажа и сопровождающих груз лиц в случае аварийной посадки. В специальных отсеках на верхней палубе удалось разместить большую часть бортового радиоэлектронного оборудования, к которому обеспечен удобный доступ. Благодаря этому имеется возможность оперативного устранения возникающих неисправностей РЭО как на земле, так и в полете, что повысило эксплуатационную технологичность самолета в целом.

Проблема достижения необходимого уровня последней была одной из ключевых при разработке четырехсотки. Важнейшая составляющая ее - определение в течение ограниченного времени технического состояния многочисленных систем и агрегатов, от которых зависит безопасность полета. С этой целью впервые в СССР самолет был оснащен бортовой автоматизированной системой контроля (БАСК), которая взяла на себя отслеживание параметров работы двигателей, противообледенительной системы, систем электроснабжения, регулирования давления и кондиционирования воздуха, гидрокомплекса, шасси и др. Другой важной функцией БАСК стал контроль за деятельностью экипажа, в частности, выполнением им предписаний Руководства по летной эксплуатации, особенно во время взлета и посадки. Кроме того, БАСК стала выполнять ряд совершенно новых задач, таких как определение веса и центровки на земле и в полете, формирование информации об отказах в аварийный регистратор и связной комплекс, определение максимально допустимого взлетного веса по условиям аэродрома и т. д.

Все это, а также многое другое, о чем в журнальной статье рассказать просто невозможно, сделало Ан-124 самолетом нового поколения, во многих отношениях, особенно по транспортному потенциалу, превосходящим Гэлэкси на величину до 25%.

Однако спроектировать хороший самолет - это еще не все, его нужно так же хорошо построить. Ввиду масштабности этой задачи и связанных с этим больших потерь в случае какой-либо ошибки, строительству Ан-124 предшествовала обширная программа экспериментальной отработки ключевых конструктивно-компоновочных решений на стендах и в лабораториях. Результаты работы многих предприятий отрасли по созданию новых материалов и технологий воплотились в примерно 3500 отдельных образцов конструкции, прошедших затем всесторонние испытания. Были построены: опытный кессон крыла, два варианта фонаря кабины, большой отсек средней части фюзеляжа, использовавшийся сначала для отработки конструкции грузового пола, затем для усталостных испытаний в гидробассейне. Бортовые системы отрабатывались на 44 натурных и экспериментальных стендах, среди которых были стенды шасси, маршевой двигательной установки и ВСУ, ПОС, гидросистемы и т. д.

Особо необходимо отметить натурный стенд управления, связанный со стендом механизации крыла и подключенный к ИПС - имитатору полета самолета. Последний сыграл особенно большую роль в определении желаемых характеристик устойчивости и управляемости Ан-124, а также выработке требований к его различным системам. Этот стенд представлял собой настоящую кабину пилотов, установленную на платформе с тремя степенями свободы, что создавало эффект реального полета. Лобовые стекла кабины представляли собой экран телевизора, на котором изображались местность и ВПП. На ИПС удалось отработать большинство режимов полета, включая заходы на посадку и приземления, сымитировать до 75% отказных ситуаций. Кроме наземных стендов, для проведения необходимых экспериментов в воздухе использовались 4 летающие лаборатории. Всего стендовые испытания заняли около 135000 ч. Они позволили свести к минимуму технический риск, с которым неизбежно связана реализация такого прогрессивного проекта, каким была четырехсотка. Оценивая их результаты, ведущий конструктор по экспериментальным работам на Ан-124 Ю. М. Киржнер подчеркивал: Тщательная стендовая отработка позволила сократить программу летных испытаний Ан-124 примерно на 100 полетов.

Важным этапом создания любого самолета являются прочностные испытания его опытных образцов. На Ан-124 впервые в мире полный комплекс статических и усталостных испытаний был проведен на одном планере, что позволило не строить дополнительный самолет и сэкономить сумму, эквивалентную 40 млн. USD. Общий объем статиспытаний составил 60000 ч. Эти уникальные работы были выполнены в новой лаборатории прочностных испытаний КМЗ под руководством начальника отделения прочности Е. А. Шахатуни. В Киеве прошли проверку на прочность все важнейшие агрегаты самолета, за исключением опор шасси, которые прошли ресурсные испытания в Новосибирске.

Первые экземпляры Ан-124, в т. ч. для статиспытаний, строили в Киевском авиационном производственном объединении (КиАПО, директор - В.Г.Олешко) совместно с КМЗ. Подготовка к этой работе развернулась задолго до того, как был окончательно определен технический облик самолета. Так, с 1973 г. на КиАПО началось возведение огромного производственного корпуса с пролетом до 100 м, причем с 1977 г. ход строительства жестко контролировался ЦК КПУ. Конструкторская документация по Ан-124 (серийный 01-01) стала поступать на завод с 1979 г., тогда же началось изготовление производственной оснастки. В 1981 г. с целью оперативного разрешения сотен возникающих вопросов на КиАПО ввели должность представителя Генерального конструктора и назначили на нее В. И. Чебанюка. Кооперация при изготовлении самолета была очень широкой: шасси делали в Куйбышеве, двигатели - в Запорожье, ВСу- в подмосковном Ступино, элементы гидравлического комплекса - в Москве и Харькове, всего было задействовано более 100 заводов. Но главным партнером двух киевских предприятий выступило Ташкентское авиационное производственное объединение им. В. П. Чкалова (ТАПОиЧ), изготовившее консоли крыла, центроплан и крупногабаритные детали поперечного набора фюзеляжа. Из Ташкента в Киев готовые агрегаты перевозились на спине Ан-22. Так как существовавший на ТАПОиЧ еще со времен Антея филиал ОКБ в 1973 г. превратился в конструкторский отдел завода, вместо него было организовано представительство, которое возглавил И. Г. Ермохин.

Впрочем, завершить эту статью хочется на оптимистической ноте, и основания для этого есть. Ведь Руслан уже прочно занял свое место в очень небольшом списке летательных аппаратов, которые не просто удачно проявили себя на рынке перевозок, но сами создали новый сектор этого рынка. В первые пять лет с начала его коммерческой эксплуатации среднегодовой рост воздушных перевозок уникальных грузов в мире достигал 26%. Число только американских компаний, пользующихся услугами АН-124-100, каждые четыре года удваивалось. Это свидетельство большого коммерческого успеха самолета в мировом масштабе. В истории отечественной авиации подобных примеров мало. В настоящее время объем рынка перевозок, пусть меньшими темпами, но продолжает расти, а сам самолет приобретает все большую популярность. Специалисты считают, что Руслан только переживает пору юности, машина может работать еще в течение 40 и даже 50 лет. От себя добавим: только при условии цивилизованного и совместного решения всех возникающих проблем по поддержанию ее летной годности и дальнейшей модернизации всеми заинтересованными предприятиями по обе стороны российско-украинской границы.