Разработчик: ОКБ Ильюшина
Страна: СССР
Первый полет: 1957 год
Тип: Дальнемагистральный пассажирский самолет
К середине 1950-х гг. стало ясно, что самолеты с поршневыми двигателями не удовлетворяют бурному росту пассажирских перевозок. Появилась потребность в самолетах с большей пассажировместимостью и с большей скоростью полета, чем располагали поршневые самолеты, т. е. с большей производительностью. К этому времени появилась и техническая возможность.
Были созданы и освоены принципиально новые газотурбинные двигатели (ГТД), имевшие тогда две разновидности — турбовинтовые (ТВД) и турбореактивные (ТРД), которые уже применялись на военных самолетах. Именно с использованием ГТД можно было удовлетворить потребности народного хозяйства, связанные с ростом объема перевозок. Однако ТРД того времени, позволявшие создать скоростной самолет, не располагали достаточной экономичностью, поэтому очень важно было правильно выбрать двигатель для пассажирского самолета.
Первым советским самолетом с ГТД стал Ту-104 (1956 г.), который был успешно переделан из бомбардировщика Ту-16 в пассажирский самолет с ТРД, позволившим значительно повысить скорость полета и пассажировместимость. Однако экономичность самолета была на низком уровне, и он не мог в полной мере удовлетворить требования Аэрофлота.
Вопрос о создании гражданских самолетов для авиалиний Аэрофлота обсуждался на заседаниях правительства с участием главных авиационных конструкторов. Вначале было принято решение о создании многоцелевого самолета, используемого как пассажирский и как транспортный самолет. С. В. Ильюшин отстаивал идею специализированного пассажирского самолета с присущей ему классической схемой, позволяющей создать высокоэффективную экономичную машину, полагая, что летные и эксплуатационные характеристики многоцелевого самолета будут хуже. Эта идея была признана правильной, и ОКБ С. В. Ильюшина было поручено разработать специализированный пассажирский самолет.
Самолет Ил-18 с ТВД стал основным массовым и экономичным самолетом Аэрофлота, подтвердив тем самым правильность идеи С. В. Ильюшина.
Появление ГТД позволило решить такие проблемы, стоящие перед пассажирским самолетостроением, как увеличение скорости, высоты и дальности полета, увеличение пассажировместимости и значительное повышение комфорта, повышение надежности и безопасности полета, достижение высоких эксплуатационных и . экономических показателей.
Пассажирские самолеты с ГТД, созданные за последние 25…30 лет, условно делятся на три поколения; при этом определяющую роль играет появление двигателей новых типов. Так, Ил-18 с четырьмя турбовинтовыми двигателями АИ-20 является представителем первого поколения пассажирских самолетов с газотурбинными двигателями. Межконтинентальный Ил-62, созданный в 1961-1965 гг., представляет второе поколение пассажирских самолетов с ТРД умеренной двухконтурности, обеспечившими значительное снижение удельного расхода топлива по сравнению с реактивными самолетами первого поколения. И, наконец, широкофюзеляжный самолет Ил-86 (1976-1980 гг.) представляет собой третье поколение пассажирских самолетов, отличающихся лучшей топливной эффективностью.
В результате работы над созданием первого поколения пассажирских самолетов с газотурбинными двигателями постепенно были заложены и отработаны основные черты, определяющие современные пассажирские самолеты.
Самолет Ил-18 — самый массовый самолет первого поколения пассажирских самолетов с газотурбинными двигателями, воплотивший в себе все основные черты современного пассажирского самолета, спроектирован в 1954-1956 гг. Он был построен и совершил свой первый полет в 1957 г. После успешных государственных эксплуатационных испытаний самолет был запущен в серийное производство и с 1959 г. до настоящего времени, пережив все другие самолеты первого поколения, находится в эксплуатации и является самым экономичным самолетом. В 1958- I960 гг. на Ил-18 установлен ряд рекордов дальности и высоты полета с различной коммерческой нагрузкой.
Самолет Ил-18 положил начало широкому развитию международных авиалиний Аэрофлота и массовому авиаэкспорту. При продаже самолетов этой марки во многие страны мира накопился богатый опыт не только торговых сделок, но и соответствующего оформления технической документации на основе международных стандартов.
За создание Ил-18 группе конструкторов во главе е Генеральным конструктором С. В. Ильюшиным в 1960 г. была присуждена Ленинская премия.
Самолет Ил-18 представляет собой цельнометаллический моноплан с низкорасположенным крылом, на котором размещены четыре турбовинтовых двигателя АИ-20 конструкции А. Г. Ивченко, и оперением палубной схемы.
Аэродинамическая компоновка выполнена с учетом обеспечения максимально возможной безопасности полета, а также необходимости достижения высоких экономических показателей. Особое внимание уделено аэродинамической компоновке крыла.
Крыло не стреловидное с удлинением 10 и сужением 3. Аэродинамическая компоновка крыла обеспечила высокие для того времени скоростные характеристики самолета и хорошие характеристики устойчивости, безопасности полета на больших углах атаки. При уменьшении скорости полета до скорости срыва (171… 185 км/ч в зависимости от полетной массы 52…61 т) самолет опускает нос и вновь набирает скорость, при этом обеспечена достаточная эффективность органов управления.
Совершенная для того времени аэродинамическая компоновка самолета Ил-18 обеспечила ему высокие летно-технические характеристики.
Турбовинтовые двигатели АИ-20 расположены попарно на крыле. Гондолы внутренних двигателей, несколько расширенные с нижней стороны крыла, используются для крепления и уборки основных опор шасси с четырехколесными тележками.
Выбор ТВД для самолета Ил-18 в то время, когда создавались самолеты с турбореактивными двигателями, был тщательно обоснован высокой экономичностью, что было подтверждено длительной эксплуатацией самолета.
Установка ТВД требовала тщательной отработки ее на самолете. Отличие их от ПД, предшественников ТВД, в том, что изменение тяги ПД достигается вследствие «подачи газа», т. е. увеличения частоты вращения, которая у ТВД постоянна и, следовательно, для изменения тяги необходимо производить поворот лопастей винта — менять шаг винта. Поворот лопастей винта в полете должен быть абсолютно надежным, так как отказ в этом звене может привести к незапланированному получению отрицательной тяги. Обратная (отрицательная) тяга может быть полезной только на земле для уменьшения длины пробега. Все это потребовало создания и отработки абсолютно надежного автомата тяги.
Тягу двигателей выбирали из условия полета при отказе одного или двух двигателей. При остановке одного из двигателей можно продолжать взлет или совершать горизонтальный полет без снижения на высоте 8000 м, при этом дальность полета не уменьшается. При отказе двух двигателей горизонтальный полет производится на меньших высотах и скорости с некоторым уменьшением дальности полета. Для автоматического и принудительного (от летчика) электромеханического флюгирования винта на всех режимах полета, чтобы исключить возможность возникновения отрицательной тяги на винте неисправного двигателя, были разработаны специальные устройства. Уход на второй круг при заходе на посадку возможен с любой высоты при четырех работающих двигателях и с высоты 50 м при одном или двух отказавших двигателях.
На первых самолетах Ил-18 были установлены и опробованы два типа двигателей: НК-4 и АИ-20. Государственные и эксплуатационные испытания проведены с обоими двигателями, в результате был принят двигатель АИ-20 как более надежный.
Отличительной особенностью самолета Ил-18 является применение герметичного фюзеляжа с системами кондиционирования и наддува воздуха от компрессора двигателя, обеспечившими нормальные условия для пассажиров и экипажа на любой высоте полета.
Наличие внутреннего избыточного давления в фюзеляже во время полета на высоте потребовало расчета его конструкции на усталостные напряжения. Проблемы усталостной прочности и повторных нагрузок рассматривались в то время особенно внимательно, так как расследование катастрофы английского самолета «Комета» доказало, что причиной гибели было усталостное разрушение обшивки фюзеляжа, вызвавшее мгновенную разгерметизацию.
Для обеспечения безопасности полета было решено разработать ряд принципиально новых конструктивных решений и методик соответствующих испытаний всего фюзеляжа и его отдельных узлов и деталей на повторные нагрузки. Был намечен и осуществлен также комплекс мероприятий и для других конструкций и систем самолета. Наиболее важные из них:
- все горячие части силовых установок в противопожарных целях изолированы от конструкции стенками из жаропрочной титановой стали, выхлопные трубы проложены над крылом и выведены к его задней кромке, интенсивная система вентиляции гондол способствует хорошему отводу тепла. Кроме того, разработана мощная система огнетушения с применением высокоэффективного огнегасящего состава;
- в конструкции всех агрегатов самолета заложены элементы, повышающие их прочность при длительном воздействии в полете повторных нагрузок, отдельные элементы дублированы;
- в носовой части фюзеляжа установлен радиолокатор, предупреждающий о встречающихся препятствиях (горы, высотные здания и пр.), встречных самолетах и грозовых фронтах. При помощи этого локатора можно решать также некоторые навигационные задачи;
- самолет оснащен пилотажно-навигационными системами, позволяющими выполнение полетов и посадки в условиях плохой видимости и в сложных метеоусловиях. Ил-18 — первый отечественный самолет, на котором была отработана система автоматического захода на посадку, созданная на базе директорной системы и автопилота, обеспечившая дальнейшее повышение безопасности полета и способствующая появлению бортовой системы автоматического управления, которой в дальнейшем были оснащены и другие самолеты Аэрофлота, а самолет Ил-18 первым из отечественных самолетов получил сертификат на посадку в условиях посадочных минимумов первой категории (высота принятия решения 60 м, дальность видимости на ВПП 800 м);
- в электрооборудовании применена кольцевая многоканальная система энергоузла и четырехканальное двухстороннее подсоединение к распределительным шинам. При этом сохранена работоспособность электрооборудования до выхода из строя последнего действующего источника электроэнергии;
- надежная и эффективная электротепловая противообледенительная система обеспечивает безопасность полета в условиях обледенения. От обледенения защищены носки крыла и оперения, обтекатели и лопасти винтов, воздухозаборники двигателей и радиаторов системы кондиционирования, стекла кабины экипажа;
- механизация крыла обеспечивает получение скоростей взлета и посадки, позволяющих использовать небольшие взлетно-посадочные полосы, а в случае необходимости выполнить посадку на промежуточных аэродромах ограниченного размера. Сравнительно невысокое давление в шинах колес шасси обеспечивает самолету хорошую проходимость на подготовленных соответствующим образом грунтовых аэродромах.
Высокие экономические показатели самолета Ил-18 были подтверждены длительной успешной его эксплуатацией. Основным показателем экономичности самолета является большая весовая отдача по полезной нагрузке, составляющая 46…49% взлетной массы самолета, что было достигнуто разработкой рациональной силовой схемы, применением ряда новых материалов, более совершенных методов расчета и конструирования. В результате прямые эксплуатационные расходы на Ил-18 ниже, чем у аналогичных самолетов того времени, что обеспечено не только весовой отдачей, но и хорошими аэродинамическими данными самолета и двигателей АИ-20, обладающих достаточно низким расходом топлива на 1 км пути, а также технологичностью конструкции, снижающей стоимость самолета, его ремонта и обслуживания.
Несмотря на то, что самолет Ил-18 был первым в ОКБ самолетом с герметичным фюзеляжем, спроектированным в 1950-х гг., условия для пассажиров в нем были созданы на уровне, сравнимом с комфортом современных самолетов. Система кондиционирования воздуха внутри пассажирских салонов создает искусственный климат с температурой воздуха во время полета на любой высоте и в любое время года около 20 С, и до высоты 5200 м давление в салонах равно давлению на земле, на высоте 8000 м — давлению на высоте 1500 м над уровнем моря, а на высоте 10 000 м — давлению на высоте 2400 м. Полный обмен воздуха производится в салонах менее чем за 2 мин. Пассажир имеет возможность воспользоваться индивидуальной вентиляцией, лампочкой для индивидуального пользования, когда в ночное время общее освещение выключается. Пассажирские места оборудованы удобными креслами с отклоняющимися спинками. На спинке кресла в кармане хранится съемный полированный столик, который может быть установлен на подлокотниках.
В полете пассажир получает питание по установленным международным нормам. Для этого в самолете оборудован буфет-кухня. К услугам пассажиров гардеробы, багажные помещения и хорошо оборудованные туалетные комнаты. В интерьере салонов для отделки используются отечественные материалы с хорошо подобранной расцветкой. Обеспечена звукотеплоизоляция.
Чтобы обеспечить самолету долгую летную жизнь, необходимо его систематически совершенствовать, что и являлось постоянной заботой Генерального конструктора и всего ОКБ. Поэтому был создан ряд модификаций самолета Ил-18. От модификации к модификации увеличивалось число пассажирских мест, повышался комфорт, повышались надежность и безопасность пассажирских перевозок, увеличивалась дальность полета и тем самым повышалась рентабельность самолета.
Первый опытный самолет Ил-18 (производства 1957 г.) был рассчитан на 75 пассажирских мест или 12 т коммерческого груза и имел два салона на 10 и 65 мест соответственно, разделенных буфетом с выходными дверями в начале первого и в конце второго салонов. Первые серийные самолеты уже представляли собой модификацию Ил-18А (1958 г.). При летных эксплуатационных испытаниях самолета Ил-18 с мощными турбовинтовыми двигателями выяснилось, что проблема борьбы с шумом и вибрациями очень сложна и требует значительного увеличения массы звукоизоляции Генеральный конструктор принял решение о перекомпоновке пассажирских салонов с размещением в самых шумных зонах помещений, где во время полета пассажиры совсем не бывают или заходят туда лишь на некоторое время. Таким образом в зоне винтов оказались гардероб и буфет.
Одновременно было увеличено число пассажирских мест с 75 до 89 в двух салонах и произведено частичное усиление теплозвукоизоляции.
Самолет Ил-18Б (1958-1959 гг.) отличается от Ил-18А увеличением максимального коммерческого груза с 12 до 14 т и максимальной взлетной массы с 58 до 61,2 т с одновременным усилением элементов шасси и крыла при сохранении компоновки салонов.
На самолете Ил-18В (1960-1965 гг.) перекомпонованы пассажирские салоны и перенесены входные двери в вестибюли, разделяющие пассажирскую кабину на три салона с числом мест 20, 55 и 14 соответственно. В переднем вестибюле в зоне винтов размещены гардеробы и туалеты, в заднем — буфет. В 1963-1964 гг. на самолете было установлено дополнительное и улучшенное пилотажно-навигационное оборудование.
На самолете Ил-18Е (1965-1966 гг.), в отличие от Ил-18В, число пассажирских мест увеличено до 120 с максимальной плотностью компоновки и дальнейшим улучшением комфорта: модернизированы туалеты, гардеробы и буфет, улучшена отделка салонов, установлены более комфортабельные кресла.
Самолет Ил-18Д (1965-1969 гг.) отличается увеличенной максимальной дальностью полета (до 6500 км), полученной вследствие размещения дополнительных емкостей топлива в подфюзеляжной части центроплана и соответственно увеличения взлетной массы самолета с 61,2 до 64 т и замены двигателей АИ-20К двигателями АИ-20М. Одновременно на самолете была установлена бортовая система управления заходом на посадку.
Были разработаны также специализированные модификации, например, более 10 вариантов административных модификаций по заказу МГА и зарубежных стран.
Таким образом, самолет Ил-18 для гражданской авиации стал эталоном экономической эффективности, простоты пилотирования и комфорта.
Для отдельных полетов в Антарктиду впервые в 1962 г. на Ил-18В были установлены дополнительные баки вместо кресел пассажирской кабины, благодаря чему запас топлива увеличился с 23 500 до 31 000 л.
Затем в феврале 1981 г. Ил-18 совершил беспримерный перелет Москва — Антарктида вдоль меридиана, проходящего по Восточной Африке. Перелет протяженностью 15 950 км был совершен с двумя промежуточными посадками за 25 летных часов.
Рассматривая конструктивные особенности Ил-18, прежде всего следует сказать о фюзеляже, герметичная часть которого длиной 28 м (включающая кабину экипажа и пассажирскую кабину) на большей своей части имеет цилиндрическую форму с круглым сечением (диаметр 3,5 мм). Она заканчивается сферическим днищем, а начинается полусферой с встроенным фонарем кабины экипажа, ниже которой расположен негерметичный отсек передней опоры шасси.
Герметичная кабина фюзеляжа разделена плоскостью пола на верхнюю и нижнюю части. В верхней части размещены пассажирские салоны, кабина экипажа, санитарно-бытовые и некоторые другие помещения.
Нижняя часть занята в основном багажно-грузовыми отделениями с люками с правой стороны. В хвостовой негерметичной части фюзеляжа — негерметичный багажный отсек; к ней же крепится вертикальное и горизонтальное оперение.
Конструкция фюзеляжа — типа полумонокок с усиленными элементами продольного и поперечного набора по кромкам больших вырезов (двери и грузовые люки) и в местах крепления крыла по трем его лонжеронам, оперения и передней опоры шасси. Обшивка в районе указанных вырезов усилена дублерами. Окна пассажирской кабины имеют по два стекла, каждое из которых может выдержать полное давление. Все эти мероприятия, направленные на обеспечение надежности конструкции фюзеляжа и безопасности пассажиров, отрабатывались и проверялись при испытаниях самолета на повторные нагрузки по специальной программе.
Крыло выполнено по кессонной схеме с тремя лонжеронами в центроплане и двумя лонжеронами на отъемных консолях. Кессоны консолей герметизированы и используются как топливные емкости. В центроплане, над которым непосредственно расположены выхлопные трубы двигателей, топливо для безопасности содержится в мягких резиновых баках, размещаемых в контейнерах между лонжеронами центроплана.
Носок крыла снабжен электрическим противообледенителем. Закрылки двухщелевые, выдвижные на рельсах.
Конструкция киля и стабилизатора выполнена по моноблочной схеме с тремя лонжеронами. Рули и элероны представляют собой цельнометаллические конструкции однолонжеронной схемы.
Для расширения фронта работ при сборке фюзеляжа, крыла и оперения и для широкого применения прессовой клепки конструкция агрегатов предусматривает разбивку их на отдельные панели, включающие обшивку и стрингеры, а для фюзеляжа — даже секции шпангоутов. Все это обеспечило снижение трудоемкости, а следовательно, и стоимости самолета.
Двигатели АИ-20 снабжены четырехлопастными автоматическими винтами АВ-68И диаметром 4,5 м.
В системе регулирования двигателя и винта предусмотрен ряд противоаварийных устройств: автофлюгирование, флюгирование флюгер-насосом, воздушно-механическая аварийная система флюгирования, установка лопастей винта на промежуточном упоре, гидравлический и механический фиксаторы шага винта на случай падения давления масла за регуляторами винта и центробежный фиксатор шага. Фиксирующий механизм предохраняет винты от раскрутки порывами ветра на стоянке. Для сокращения пробега самолета винты снимают с промежуточных упоров и переводят на режим авторотации, что создает отрицательную тягу, тормозящую самолет.
Топливная система включает в себя группы баков, симметрично расположенных в правой и левой половинах крыла. Группы баков для питания двух правых и двух левых двигателей изолированы между собой, но при необходимости их можно соединить, открыв кран кольцевания. Питание двигателей топливом осуществляется подкачивающими насосами, смонтированными на расходных баках. К каждой паре двигателей топливо подается двумя подкачивающими насосами, каждый из которых обеспечивает питание обоих двигателей. Для полной гарантии на самих двигателях установлено еще по одному подкачивающему насосу.
Шасси трехопорное. Основные опоры, расположенные на крыле в продолжении гондол внутренних двигателей, имеют тележки с четырьмя тормозными колесами. Передняя управляемая опора, расположенная в носовой части фюзеляжа под кабиной экипажа, снабжена двумя колесами. Все опоры убираются вперед по полету в специальные отсеки. Для повышения безопасности и разгрузки летчика все операции по выпуску и уборке шасси автоматизированы: при нажатии кнопки начинают открываться створки отсеков, выпускаются опоры и створки вновь закрываются, защищая отсек от загрязнения при движении по земле.
Управление самолетом ручное. Приемлемые для летчиков нагрузки на штурвал и педали достигнуты благодаря тщательному подбору осевой компенсации рулей и элеронов, установке сервокомпенсатора и загрузочных пружин на руле направления. В управление включены рулевые машины автопилота. Управление жесткое, для изготовления тяг использованы трубы из алюминиевого сплава. Гидросистема обеспечивает выпуск и уборку шасси, торможение колес, поворот передней опоры, включение механизмов флюгирования винтов и работу стеклоочистителей.
Самолет Ил-18, находясь в эксплуатации более 20 лет, с успехом использовался на внутренних и международных трассах, побывал над всеми континентами. Много самолетов продано за рубеж В юбилейные дни 20-летия эксплуатации, в октябре 1979 г., за достижение в деле перевозки пассажиров и грузов один из самолетов Ил-18, отслуживший свой срок, был установлен навечно на постаменте в аэропорту Шереметьево.
| Модификация | Описание |
|---|---|
| Ил-18 | первая серийная модификация на 75 пассажиров. |
| Ил-18Б | вариант Ил-18, рассчитанный на 84 пассажира. |
| Ил-18В | усовершенствованный серийный вариант 1961г., рассчитанный на 90-100 пассажиров. |
| Ил-18И | самолет с более мощными двигателями АИ-20М, увеличенным запасом горючего и салоном на 122 пассажира. |
| Ил-18Д | серийный вариант самолета Ил-18И. |
| Ил-18ДОРР | вариант Ил-18Д для разведки рыболовецких промыслов. |
| Ил-18Е | серийный вариант Ил-18И без увеличения запаса горючего. |
| Ил-18Т | грузовой транспортный вариант. |
| Ил-22 | летающий командный пункт на базе Ил-18. |
| Ил-24 | разведывательный вариант на базе Ил-18Д. |
| Летно-технические характеристики в/с | |
|---|---|
| Модификация | Ил-18Д |
| Размах крыла, м | 37.42 |
| Длина самолета,м | 35.90 |
| Высота самолета,м | 10.17 |
| Площадь крыла,м2 | 140.0 |
| Масса, кг | |
| пустого самолета | 35000 |
| максимальная взлетная | 64000 |
| Внутреннее топливо, л | 22700 + 7300 опционально в баках на концах крыльев |
| Тип двигателя | 4 ТВД Прогресс (Ивченко) АИ-20М |
| Мощность, л.с. | 4 х 4252 |
| Максимальная скорость, км/ч | 685 |
| Крейсерская скорость, км/ч | 625 |
| Практическая дальность, км | 6500 |
| Дальность действия, км | 3700 |
| Практический потолок, м | 10000 |
| Экипаж, чел | 5 |
| Полезная нагрузка: | 120 пассажиров или 13500 кг груза |
