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苏联民机的“出口明星”和“死亡机型”:酿波兰总统惨案的图-154

发布日期: 2023-11-10 来源:助力划线机

  图-154是图波列夫设计局在1960年代推出的一款三发、中程窄体客机,能搭载152~180名乘客。这款机型成为苏联产最成功的喷气式客机之一,数十年来,图-154都是苏联、乃至后来俄罗斯航空公司的主力机型,它几乎承载了俄罗斯载旗航空公司(Aeroflot)承运的一半乘客。图-154还是俄制飞机的出口“明星机型”——卖给17个国家,并被多个国家当做国家元首的专机使用。

  从设计上来看,图-154很适合苏/俄国情环境,它的巡航速度为850公里/小时,航程达到5280公里,能在未铺装跑道的机场运营。图-154最初设计的常规使用的寿命为4.5万小时(18000次起降循环),但升级后的机型能达到8万小时。

  1960年代初,苏联民航向苏联航空工业部门提出新要求:他们要一款飞行时速达到900公里,载荷16~18吨时,航程达到4000公里,载荷5.8吨时,航程达到7千公里。最大起飞重量下起飞距离在2600米,而且载客量比此前苏制客机都要多。用来替代涡桨式的伊留申IL-18和安托诺夫An-10,以及图波列夫基于图-16轰炸机衍生的图-104/124/134机型。当时伊留申设计局也拿出伊尔-62参与竞争。

  最后苏联飞机工业部选择了图波列夫设计局,他们在1963年正式展开研发工作。图-154早期的首席设计师是德米特里·谢尔盖耶维奇·马尔科夫,1975年后由申加特·亚历山大·谢尔盖耶维奇负责。新飞机的技术参数直接对标波音727。

  与此同时,图波列夫设计局还在紧锣密鼓地研制世界首架超音速客机图-144。时间紧,任务重。设计师决定围绕80座级的图-134进行大刀阔斧的设计。

  飞机更大,需要更加多推力,于是设计师在机身后段的T型尾翼上加装第三台发动机。图-154也是图波列夫设计局首架不以军用飞机为基础而研发的民用喷气式客机。

  设计师还需要为新客机充分考虑到未来的运营环境——苏联境内有大量环境恶劣的非铺装跑道机场,客机需要在凹凸不平地跑道上起降。于是他们为新客机设计了14个低压轮胎。

  新客机最终被命名为图-154。1968年10月4日,图-154原型机完成首飞。

  图-154量产机在1970年才进行首飞,1971年5月开始提供货物运输服务,并在1972年2月开始提供客运服务。1972年4月2日,图-154首次出现在国际航线上,执飞苏联往返德国的航线公里,但在最大载荷下航程缩短至3460公里。动力方面,图-154搭载3台库兹涅佐夫NK-8-2低涵道比涡扇发动机,每台推力为9.5吨(20940磅)。

  图-154服役不久后,图波列夫设计局就推出了新的图-154A型,它最大的改变是换装了推力为10.85吨的NK-8-2U发动机,并换装了新的航电系统。1975年,第一架图-154A正式服役。考虑到偏远地区运输航空燃料不便,图-154A舱内还增加了一个燃料桶。

  NK-8最早是苏联库兹涅佐夫设计局在1960年代为伊尔-62设计的民用涡扇发动机,主要依托1950年代末的NK-6发动机设计经验,利用核心机技术研制而成。1961年,NK-8发动机开始设计,同年底就完成首次试验。1964年6月顺利通过国家鉴定试验,并提前3个月搭载在伊尔-62上完成首飞。随后改型发动机进行一系列改进,并应用在图-154客机上。

  NK-8发动机结构采用2级风扇设计,压比为2.15,2级低压压气机和6级高压压气机,环形燃烧室设计了129个喷嘴,单级高压涡轮和2级低压涡轮,反推器推力为45%~48%。喷管面积固定,而且是内外涵道的气流共用喷嘴。

  这款发动机采用多喷嘴燃烧室,保证进入涡轮的燃气气流温度比较均匀,来提升发动机的稳定性。风扇叶片采用弓形设计,能提升抗振强度。发动机压气机和涡轮转子上还首次应用了弹性阻尼支承。

  NK-8研制成功后历经多次改型,例如NK-8-2搭载于图-154,NK-8-4搭载于伊尔-62,NK-8-2U搭载于图-154B和图-154S,NK-88搭载于气垫飞行器,NK-89搭载于图-156。这也让NK-8系列成为苏联史上量产最多的涡扇发动机,仅喀山发动机厂就生产了超过2500台。

  1975年到1981年间,图-154还不断进行改进型设计,起飞重量从94吨增加至98吨。1977年,图波列夫设计局推出图-154B型,包括B1和B2两个型号,除了客舱布局不同外,还新增了无人驾驶仪。其中B1型为苏联境内运营,载客量为160人。而出口的B2型载客量则达到180人。图波列夫设计局还推出了专供货运的图-154S型。

  设计师认为图-154B已经发挥了原机身结构的极限,因此在1980年代开始着手研发代号图-164的新一代图-154客机。设计师对新飞机的主翼、尾翼、航电系统都进行了改进。1982年,改头换面的图-154M完成试飞,它的最大起飞重量达到100~104吨。还有9架图-154被改装为货机。

  图-154M换装D-30K高涵道比发动机。得益于发动机技术的进步,图-154M的燃油效率和噪音都得以明显进步。最大航程达到6600公里,最大载荷下能飞3900公里。

  D-30是索洛维耶夫设计局在1960年代研发的一款双转子涡扇发动机。它在苏联首台投入生产使用的民用发动机D-20P基础上发展而来,提高了涡轮进口温度,并保持了低耗油率。

  D-30KU采用双转子轴流式压气机,其中低压2级、高压11级。分流机匣用来分离内外涵道气流,装有连接前后传动机匣的中央传动零件。燃烧室为环管式设计,能在发动机部分拆卸下,对火焰筒、集气室、喷嘴等零件进行全方位检查和更换。涡轮方面,2级高压涡轮盘、导流叶片和工作叶片都采用空气冷却,4级低压涡轮只有盘带冷却。反推力设备有2个外部调节片,它的控制管理系统为液压闭环自主控制系统。发动机通过2个承力带固定在机身上。

  D-30KU-154主要搭载在图-154M上。为满足《国际民航组织标准》第三章对局部噪音的要求,提高发动机的实用性和可靠性,延长发动机常规使用的寿命。“土星”公司还对其进行改进,在发动机中引入消声结构降低噪音,

  大改款的图-154M一经推出,成为苏俄生产周期最长和产量最大的机型之一。而且图-154M在海外市场收获颇丰,即便在西方国家的客机大量涌入东欧和中亚国家的背景下,它也能在被西方制裁和第三世界国家斩获订单。

  西方国家一直将图-154作为波音727和英国的三叉戟作对比。虽然后两款机型比图-154的燃油经济性更好,但是在极寒环境,尤其是配铺装跑道的运营方面,就不如图-154“皮实耐用”了。图-154更适合当时的苏联国情。

  而大部分运营图-154B/M的航空公司财务情况都不佳,飞机也缺乏相应的维护保养,尤其是长期在恶劣环境中运营,导致图-154空难的消息时有发生,这也影响了该机型的声誉。加上图-154的技术已严重落后于西方国家机型。2013年图-154彻底停产。

  飞行安全多个方面数据显示,在1973年至2016年间,图-154发生110起严重事故,其中73架图-154发生机身损毁事件,图-154的机身损毁率为7.12%。一共导致2911人遇难。在致命的事故中,有5起是因为,几起是因为冬季恶劣环境,其中一架图-154还撞上跑道上的扫雪机!

  图-154涉及最致命的一次事故是2010年4月10日的斯摩棱斯克空难,当时机上搭载了包括波兰总统莱赫·卡钦斯基在内的诸多波兰高官,他们从华沙出发,准备参加“卡廷大屠杀70周年”纪念活动,但由于飞行员失误,导致飞机可控飞行撞地,事故导致机上96人全部遇难。

  2011年年初,俄罗斯联邦运输监督局就建议航空公司不再使用图-154飞机。伊朗也是图-154运营的“重灾区”,大约损失了9%的图-154飞机。2011年2月,伊朗也停止运营图-154,但西方国家对伊朗实施严厉制裁,导致伊朗适航的飞机严重受限。

  2016 年12月25日,一架图-154从俄罗斯索契起飞后坠入黑海,导致机上92人悉数罹难。这中间还包括俄军亚历山德罗夫乐团的64名团员。空难发生2天后,俄罗斯国防部宣布,在事故调查结束之前,停飞所有的图-154。

  发动机:2台索洛维耶夫 D-30KU-154涡扇发动机,单台推力103kN;