蘇聯製造〔2〕:圖波列夫設計局

從小對飛行有濃厚興趣的安德烈・尼古拉耶维奇・圖波列夫(俄语:Андрей Николаевич Туполев)於1918年在鮑曼莫斯科國立技術大學畢業後,與當時稱為「俄羅斯航空之父」的茹科夫斯基創辦中央流體動力研究中心。在四年後,圖波列夫擁有自己的實驗設計局,主要負責航空工程研究和飛機設計工作。在蘇聯時期曾研發多款軍用及民用飛機,當中Tu-134及Tu-154等成為冷戰時期最受歡迎的民用客機之一。圖波列夫於1972年逝世,無緣看見Tu-144超音速客機投入市場營運的日子。自蘇聯解體後,俄羅斯及東歐國家也開始陸續購買波音及空中巴士等客機,而Tu-204系列飛機因銷量不足一度被迫停產。

直至2022年俄烏戰爭爆發後,歐美等國向俄羅斯實行一系列的制裁政策,其中包括禁止俄羅斯的航空公司採購由西方國家生產的飛機;波音、空中巴士及巴西航空工業也先後停止向俄羅斯提供零件及售後服務等;飛機租賃公司也開始召回在俄羅斯境內的客機。這些制裁方案促使俄羅斯考慮恢復國產飛機計劃,包括圖波列夫Tu-214和伊留申IL-96等客機。

俄羅斯於3月底宣佈,將會在喀山飛機製造廠(Kazan Aircraft Production Association, 簡稱KAPO)重啟配備俄製Aviadvigatel PS-90A引擎的Tu-214客機生產線,逐步將每年的產量提升至10架。同時計劃在喀山增建一座飛機製造中心,預計於2023年落成啟用,屆時將會為各種型號的飛機生產零部件,以解決備件短缺等問題。

圖波列夫於1922年10月22日在莫斯科成立「第156號實驗設計局」,又稱「圖波列夫實驗設計局」,是蘇聯航空工業歷史中最為悠久的軍用和民用飛機設計局。早期主要負責飛機的研發工作,而飛機製造則由其他公司負責,當時的飛機大部份以「ANT」命名,在二次世界大戰後期研製的飛機才開始使用「TU」名字命名。在戰爭結束之前,圖波列夫主要從事軍用飛機的研究工作,包括重型轟炸機及運輸機。戰後民航急速發展,此時圖波列夫在Tu-16轟炸機的基礎下研發Tu-104客機,並於1955年進行首飛,成為了蘇聯第一款、全球第二款投入商業營運的噴射客機,更是全球首款擁有艙內加壓系統的民航客機。此後在圖波列夫(Tupolev)系列民用飛機命名時,最後一位數字都是「4」(Tu-114、Tu-144、Tu154、Tu204…)。

Tu-104
Tu-104是由軍用的Tu-16轟炸機的設計基礎發展而成。Tu-104安裝兩台AM-3渦輪噴射引擎,並把引擎放入機翼翼根處。其載客量達50人,後來更推出70人的Tu-104A及100人的Tu-104B客機。直至1960年停產時共生產了200多架Tu-104客機。

Tu-124是Tu-104的縮小改良版本。圖:HUYAO

Tu-104成功打進民航市場後,蘇聯民航要求引進一款噴射客機用作取替短途航線上的螺旋槳客機。載客量為56人的Tu-124客機於1960年試飛,從外型來看Tu-124是Tu-104的縮短版。圖波列夫設計局在取得Tu-104、Tu-114及Tu-95的經驗,對Tu-124上進行了包括氣動力部份的修改,以及改進了飛機的性能。

當完成Tu-104試飛工作,同一時間圖波列夫立即在Tu-95戰略轟炸機的基礎上研製四引擎長程客機「Tu114」。它被譽為飛得最快的螺旋槳民用機,最高時速可達880km/h,於1957年試飛。在波音747客機出現之前,它是全球最大的民航客機,機身重量達171噸,在高密度的佈局下可運載220人。Tu-114由四個同軸反旋渦輪螺旋槳引擎所推動,可連續飛行10900公里。由於當時社會主義陣營的國家對大型客機需求很低,因此Tu-114客機只生產了32架。

Tu-134
原計劃的Tu-134是一款引擎經過改進的Tu-124客機,時任蘇聯最高領導人「赫魯曉夫」在見識過法國Sud Aviation Caravelle 快帆客機後,要求蘇聯生產一款類似的飛機,因而把飛機的設計作出了改動,包括引擎被轉移到飛機尾部及採用T型機翼,Tu-134機身以Tu-124外形為基礎進行改造。1962年基本上完成了改型工作,翌年進行試飛,1967年在蘇聯民航中投入使用,後來更獲得了國際民航組織的適航證明,是第一款符合西方標準的客機。由於初期的D-30沒有反推力裝置,因此Tu-134在短跑道降落時需要配備減速傘,直至1969年才在引擎尾部安裝反推力裝置。Tu-134載客64~72人,客艙內採用2+2佈局。圖波列夫於1970年推出Tu-134A,通過機身加長及對引擎的改進,使其載客量增加至84人。後來更推出改進型Tu-134A2、Tu-134A3、Tu-134B,更換新型氣象雷達並安裝在機鼻內。該機型共交付超過850架,其中在蘇聯民航營運約600架。

Tu-134產量達到854架。圖:Lawrence
Tu-134是蘇聯首款採用T型尾翼及後置引擎設計的民用飛機。圖:Lawrence
後期生產的Tu-134,其機頭再沒有採用玻璃機鼻。圖:Dickson Lau
圖波列夫設計局先後推出多個衍生型號,包括提升引擎動力的Tu-134A-3(左),以及機頭配有Tu-22M雷達的Tu-134sh導航訓練機(右)。圖:Lawrence

Tu-144
隨著噴射式客機及超音速軍機在1950年代的出現,民航業界就不斷要求客機的飛行速度作進一步提升。在冷戰期間,蘇聯在外交、軍事、經濟、科技等各方面都與西方展開明爭暗鬥,英、法兩國就共同研發超音速客機計劃於1962年達到簽署協議,當時蘇聯最高領導人赫魯曉夫要求圖波列夫實驗設計局對超音速客機進行研發。並交由圖波列夫的兒子負責整個項目。蘇聯航空工業部要求超音速客機可運載121人,巡航速度為2.35馬赫,航程6,000公里。由於高速飛行時會令機身產生過熱和變形,所以在設計時需要強化機身和機翼結構。庫茲涅佐夫設計局更專門研制了帶有加力燃燒室的NK-144渦輪扇引擎,4台引擎安裝在機翼下方。由於技術的問題,早期的Tu-144航程只達4,500公里,在改進後才達到6,500公里。為了實現比英法的協和號更快升空,Tu-144於1968年12月31日首飛,比協和號提早兩個月。並於1970年5月26日突破兩倍音速飛行。

有人指出Tu-144是一款抄襲協和號的飛機,甚至逮捕了兩名蘇聯間諜,指責他們偷取協和號客機的秘密資料。但細心比較Tu-144與協和號有些設計並非是相同。Tu-144的主機翼是雙三角翼,機身較大,引擎比較貼近機身的中間位置,而協和號採用S形三角翼。不過Tu-144也暴露出不少的問題,例如航程短、油耗高、阻力大。在降落時由於速度高,需要採用阻力傘減速。不久後研製團隊立即啟動了改進計劃,第二架Tu-144於1971年6月1日試飛,除了擴大機翼面積、加長身機尺寸、更換效益更佳的引擎外,最引人注目的是在機頭駕駛艙後端加裝了一對可伸縮的小翼,飛機在巡航時褶入機身內,在起降時伸出,用於改善低速性航行的升力。改良後的Tu-144正式命名Tu-144S,並於1973年參與巴黎航展。蘇聯為展示他們的最強實力,在航展中進行了一連串高難度動作,在現場30多萬觀眾的矚目下,Tu-144S突然發生傾側,隨即向下俯衝,並在空中解體。這次事件造成了6名機組人員和8名地面人員死亡。Tu-144S於1974年開始在國內線進行試航,翌年12月26日才開始使用Tu-144S執飛莫斯科至哈薩克阿拉木圖之間的航線營運,航程3,210公里,飛行時間1小時58分,但只限於貨物和郵件的運送。改良的RD-36-51A引擎於1976年被安裝在Tu-144D上,同年6月5日完成了莫斯科到遠東城市哈巴羅夫斯克的試飛,隨後再度參與巴黎航展。Tu-144S首條客運航線於11月1日正式營運,由莫斯科起飛前往阿拉木圖,機上設有11個頭等位和122個經濟位。

其中一架Tu-144成為了德國博物館的收藏品之一。圖:Jackie Huen

Tu-144D於1978年5月23日進行試飛工作時,由於燃油大量泄漏需要緊急迫降,飛機降落後發生大火。在一星期之後,民航部門要求Tu-144全面停飛。從此Tu-144在民航業界劃上句號,後來的Tu-144只零星執行過一些大氣層研究和航天員培訓的相關飛行任務。直至1993年,美國波音等企業聯同美國航天局和圖波列夫設計局共同研製Tu-144LL,在獲取大量的實驗數據後,Tu-144於1999年正式劃上句號。


Tu-154
圖波列夫實驗設計局最初設計的Tu-104、Tu-114及Tu-134客機都是以Tu-16和Tu-95轟炸機去改造的。為滿足民航需要,圖波列夫於1966年初開始對Tu-154進行研製工作,是其第一款按照西方設計標準研製的客機,也是蘇聯第一款非軍機改造而成的幹線客機。Tu-154外型與當時的波音727及英國三叉㦸飛機十分相似,採用了T型尾翼設計,而三個噴射引擎放置在飛機尾部,其推力比波音727要高,但所消耗的燃油較高。Tu-154當時被稱為最快的噴射式客機,其中Tu-154M巡航速度達950km/h,續航距離為6,000公里。Tu-154由3名機組人員操控,包括正、副機長和工程師。經濟艙採用3+3佈局,在標準佈局下設158個座位,機腹貨艙也增設增壓系列。

三引擎的Tu-154其外型與英國三叉戟及波音727客機十分相似。圖:Dickson Lau
自1972年以來,Tu-154客機已經運營了近40年。而俄羅斯航空最後一架Tu-154於2009年12月31日退役。圖:James Mellon

Tu-154於1968年10月14日進行試飛,共有6架Tu-154客機用於試飛,從第7架開始交付予蘇聯民航使用,並於1972年正式開始在商業航線上營運。Tu-154有多款衍生型號,主要是重量、引擎及電子系統有所不同。其中Tu-155/Tu-166是使用氫或天然氣作燃料。Tu-154自服役以來共發生60多次意外事故,但這些事故原因通常是在惡劣和極端天氣、低質素的維修和人為失誤等有關,並非因飛機設計問題所引致,迄今各型Tu-154已製造935架,大部份在蘇聯境內使用,國外用戶包括保加利亞、匈牙利、羅馬尼亞、古巴、波蘭、叙利亞、北韓、伊朗和中國等。

Tu-154參照波音727及英國三叉戟飛機,採用後置三引擎設計。圖:Dickson Lau
在九十年代,仍有不少東歐的航空公司使用Tu-154客機。圖:Dennis Lau


Tu-204
雖然首架Tu-204於1996年投入市場營運,但此機早在1983年開始進行前期的研發工作,到1985年才開始進行詳細設計,主用於取締Tu-154和IL-62等中型客機。安裝了蘇聯索洛維耶夫設計局的PS-90A引擎的原型機於1989年1月2日進行試飛。到1992年8月,裝配了勞斯萊斯 RB211-535E4-B引擎的Tu-204成功試飛,命名為Tu-204-120。 在1998年11月起,圖波列夫設計局向開羅航空交付兩架Tu-204-120C貨機及三架Tu-204-120客機,客機採用全經濟艙佈局,設210個座位。

Tu-204-100客機於1996年正式投入營運,在兩艙佈局下可設置172個座位。圖:Dickson Lau
機身縮短後的Tu204-300客機,其載客量減至142人,而續航距離增加至3,600海里。圖:Dickson Lau
Tu-204駕駛艙採用大量電子設備。圖:Dickson Lau
Tu-204客艙採用3+3座椅佈局。圖:Dickson Lau

Tu-204客機於1990年在烏里揚諾夫斯克「航星」工廠正式生產,並於1993年5月開始交付使用,但到1994年才獲得歐洲的適航認証。圖波列夫的開發團隊參考了西方國家當時的民航客機,在客機上加入蘇聯第一代數位化航電系統、多功能顯示器為主的玻璃駕駛艙,並加入線傳飛控系統。經濟客艙採用3+3佈局,在兩艙佈局下設172個座位。機底貨艙可容納8個LD3-46標準集裝箱,可配備貨物自動裝卸系統。為加強續航能力,圖波列夫設計局在Tu-204-100客機基礎上推出多款衍生型號,包括Tu-214、Tu-240-300及Tu-204SM等。

在過去,Tu204一直在烏里揚諾夫斯克(Ulyanovsk)的航空之星廠房生產,後來有部分由喀山飛機廠生產,並命名為Tu-214。從外觀上,Tu-204機身每邊有兩個主艙門和2個緊急逃生門,而Tu-214有3個主艙門和1個緊急逃生門。為增加續航距離,圖波列夫設計局把Tu-204機身縮短6米,推出Tu-204-300客機。該機採用PS-90A引擎,在兩艙佈局下可運載142個座位,使其續航距離增至3,600海里,讓飛機可執飛更遠的航線。首架Tu-204-300客機於2005年交付予Viadivostok Air。

滿足當時的國際標準,圖波列夫曾推出Tu-204升級型號(Tu-204CM或Tu-204SM),主要加入大量全新航空電子設備和電腦系統。圖:Lawrence

Tu-204-100C貨機於1997年開始交付,運載30噸貨物可連續飛行2,100海里。在1999年開始更向開羅航空交付裝配了勞斯萊斯RB211-535E4-B引擎的Tu-204-120C貨機。中國國際航空曾向俄羅斯訂購5架Tu-204-120CE貨機,首架Tu-204-120CE於2008年接收後,長期擺放在天津,後來被中國飛行試驗研究院接收,自此之後再沒有收到餘下的訂單。隨著波音757客機於2005年底停產,勞斯萊斯也不再向Tu-204系列飛機提供動力引擎,只能選用俄製PS-90A引擎,迫使多個衍生型號停產。

由於經濟性能等因素,俄羅斯境內的航空公司都傾向引進價格較高的西方飛機。儘管已推出多款改良型號,但在訂單不足的情況下,圖波列夫設計局於2013年6月向俄羅斯全祿航空交付Tu-204-100C貨機之後再沒有任何的商用客戶訂單。 

Tu-204-100C貨機最大載貨量達30噸,續航距離達3,900海里。圖:Dickson Lau

原文來自《民航年鑑2016/17》
*已更換部份原文圖片

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