Le Tupolev Tu-104 (Camel dans la désignation OTAN) est le premier avion de ligne soviétique à réaction. Mis en service en 1956, il est le deuxième appareil de ce type à effectuer des transports civils réguliers, après le De Havilland Comet, opérationnel depuis 1952. Il s'agit d'un biréacteur court-courrier, dont la conception dérive directement d'un avion militaire, le bombardier stratégique Tu-16. Il constitue la première réalisation notable de l'URSS en matière d'avions civils.
Le Tu-104 est utilisé massivement sur le réseau intérieur de l'Union soviétique et dans une moindre mesure pour effectuer des liaisons vers l'Europe, y compris l'Europe de l'Ouest. Il est aussi utilisé pour quelques déplacements diplomatiques à l'époque de Nikita Khrouchtchev, ainsi que comme avion .
Avion révolutionnaire, il se révèle cependant délicat à piloter, affichant le taux d'accidents le plus élevé de tous les avions soviétiques de l'époque. L'avion n'est produit que pendant cinq ans, rapidement dépassé par de nouveaux modèles plus fiables et dont la mise en œuvre est plus économique. Son influence sur l'industrie aéronautique soviétique est considérable, il inspire d'ailleurs assez largement la conception des avions de la génération suivante. Son successeur principal est le Tupolev Tu-154. Aeroflot retire ses derniers Tu-104 du service régulier en 1979. Quelques appareils volent encore pour des besoins militaires de liaison, jusqu'en 1981.
Développement À l'origine du Tu-104 : le bombardier Tu-16 Dans le contexte du début de la guerre froide, l'URSS lance une succession rapide de projets pour construire des bombardiers de plus en plus performants.. Pour propulser les futurs bombardiers à réaction, le bureau Mikouline reçoit l'instruction, en 1948, de créer un turboréacteur largement plus puissant que tout ce qui existait jusque là. Ce réacteur est le AM-3, d'une poussée de (il est à ce moment le plus puissant du monde). Techniquement assez simple, conçu avec l'assistance d'ingénieurs allemands prisonniers de guerre, ce réacteur est testé à partir de 1952. Sa durée de vie est graduellement améliorée..
Le Tupolev Tu-16, bombardier biréacteur doté de deux AM-3, fait son premier vol en 1952 et entre en service en 1954. Initialement, il est conçu pour une mission bien précise (mais jamais concrétisée) : transporter une bombe nucléaire à chute libre de vers des cibles en Europe de l'Ouest. Le Tu-16 se montre cependant un avion polyvalent, capable de s'adapter à de nouvelles missions, comme le tir de missiles de croisière KS-1 Komet. Il connait une longue carrière, sa disponibilité en service s'étendant jusqu'en 1998 en Russie. Sa conception aérodynamique et structurelle est très avancée pour l'époque, avec des ailes à forte flèche à profil laminaire.. En parallèle, est développé un bombardier beaucoup plus lourd, le Miassichtchev M-4, utilisant quatre AM-3, et d'un rayon d'action bien supérieur puisque destiné aux cibles en Amérique du Nord.
Lancement du projet L'appareil tire ses origines des premiers balbutiements de l'aviation civile à réaction. Le De Havilland Comet, premier avion de ligne à réaction du monde, était en effet entré en service en 1952. Le scepticisme initial, dû aux doutes sur la viabilité économique de l'avion et aux nombreux accidents de l'appareil britannique, se dissipe. En effet, l'idée selon laquelle le turboréacteur est l'avenir de l'aviation séduit de plus en plus dans les différentes sphères politiques et industrielles..
Avant même que le Tu-16 ne fasse son premier vol, Andreï Tupolev réfléchit à la possibilité de construire un appareil civil qui en serait dérivé, pour l'aviation de ligne. Tupolev envisage donc de greffer les ailes, le train d'atterrissage, les moteurs et l'empennage du Tu-16 sur un fuselage pressurisé conçu pour le transport de passagers. En parallèle, il étudie aussi la proposition de développer un avion de ligne utilisant le même réacteur (le choix de réacteurs soviétiques disponibles à cette date étant extrêmement limité), mais avec une cellule entièrement nouvelle, projet naturellement plus long et couteux.Site de Tupolev..
L'idée de remployer des éléments de bombardiers pour équiper un avion civil n'est alors pas neuve pour le bureau d'études Tupolev : le Tupolev Tu-70 était déjà lui-même construit sur la base du Tupolev Tu-4 (copie du Boeing B-29 Superfortress) selon la même logique. Le long courrier turbopropulsé Tupolev Tu-114, développé presque en parallèle avec le Tu-104, fut quant à lui issu du bombardier stratégique Tupolev Tu-95. Le projet de Tupolev rencontre beaucoup d'opposition dans l'appareil politique soviétique, où beaucoup pensent qu'un avion de ligne à réaction est alors un projet prématuré. Tupolev parvient néanmoins à se faire entendre et le projet est officiellement lancé début 1954..
La plus grande difficulté pour Tupolev est de garantir la durée de vie de la cellule. En effet, l'avion s'annonçant d'emblée très gourmand en carburant, la durée de vie devait être importante pour qu'il ait une chance d'être utilisé dans des conditions économiques acceptables. L'objectif a été placé à ; ce qui représentait un défi, en particulier pour la conception du fuselage, sujet à des cycles de pressurisation. L'expérience disponible en URSS sur le sujet est encore limitée au début des années 1950. Bien sûr, le Tu-16 avait un cockpit pressurisé, comme d'autres bombardiers et chasseurs, mais les exigences en matière de durée de vie sont ici moindres, et les contraintes sont plus complexes pour un avion de ligne : le volume à pressuriser est bien plus grand, et la structure comporte des ouvertures (portes, hublots). Les Soviétiques ne disposent pas de moyens de simulation ou de test accélérés pour éprouver les effets de la fatigue des matériaux. Un programme de test sur la durée est mis en place, parallèlement à la production et à la mise en service de l'avion, prévoyant des améliorations continues sur les avions selon les résultats des essais.
Par la date de son premier vol (), le Tu-104 est le quatrième avion de ligne à réaction du monde, ayant volé moins de trois semaines après la Caravelle française. Néanmoins, étant donné que Avro Jetliner canadien est resté un prototype sans suite., et que la Caravelle n'est entrée en service qu'en 1959, le Tu-104 est en fait le deuxième avion de la catégorie à effectuer des lignes régulières lorsqu'il entre en service en 1956.
La mise en service du Tu-104 demande cependant d'être accompagnée par des améliorations d'infrastructure. Le fait que l'avion soit le premier avion de ligne à réaction soviétique le rend largement incompatible avec le réseau d'aéroports civils, alors équipés et aménagés pour l'aviation civile propulsée par des moteurs à pistons et des turbopropulseurs. Plusieurs aéroports en URSS et dans les pays satellites sont alors modernisés, leurs pistes sont allongées afin de pouvoir recevoir au plus tôt le Tu-104. Un Tu-16, désarmé, est utilisé sur des vols postaux, permettant aux pilotes soviétiques et aux équipes au sol de se familiariser avec la motorisation à réaction et ses exigences en matière de maintenance, de sécurité, et d'opérabilité. Des pilotes militaires expérimentés sur Tu-16 sont mutés à l'aeroflot pour mener la formation et les débuts de l'exploitation de l'appareil.. Le Tu-104 est la première réalisation notable de l'URSS en matière d'avions de ligne. Sa mise en service s'inscrit dans un contexte de forte augmentation du trafic intérieur soviétique, multiplié par cinq entre 1950 et 1960..
Caractéristiques
S'il reprend nombre d'éléments structurels du Tu-16 dans sa conception générale (réacteurs, dérive, nacelles, train d'atterrissage, ainsi que l'essentiel de la voilure), le Tu-104 affiche néanmoins une silhouette très différente, les ailes étant situées en position basse sur un fuselage de bien plus grand diamètre pour l'accueil non pas d'un armement, mais de passagers.
Conception générale
Comme pour le De Havilland Comet, les moteurs sont implantés dans des nacelles à la racine des ailes. Dans sa première version, l'avion peut accueillir dans un environnement très confortable, comprenant des compartiments de première classe. Pour tenter de rendre son exploitation rentable et de l'ouvrir à un public plus large, sa capacité d'emport est augmentée dans un second temps. Le fuselage est légèrement allongé (), donnant naissance à la version Tu-104B et l'aménagement devient graduellement plus dense, jusqu'à atteindre , avec cinq sièges par rangée..
Le fait de reprendre la conception aérodynamique, notamment la voilure, du bombardier, représentait des compromis à certains égards. En particulier, la flèche très forte de l'aile (37°) augmentait la longueur de piste nécessaire et dégradait la maniabilité à basse vitesse..
Motorisation
thumb|Moteur AM-3 en exposition.|alt=photographie en couleur d’un réacteur avec un cône proéminent à l’avant et le corps peint en bleu Les réacteurs AM-3 à simple flux, de conception assez rudimentaire, sont puissants, mais ont une consommation spécifique élevée, même pour l'époque : en régime de croisière, /kgf/hCe chiffre signifie qu'il faut consommer de carburant pour produire 1 kilogramme-force (9,81 Newtons) de poussée pendant une heure.. La durée de vie de ce moteur, très réduite dans les premières versions (200 heures) a été ensuite améliorée, de même que l'intervalle de maintenance..
Train d'atterrissage, parachutes de freinage
La conception du train d'atterrissage est très classique : le train principal comprend deux boggies dotés de quatre roues chacun, et le train du nez, qui tourne pour permettre de manœuvrer l'appareil au sol, comprend deux roues. Chaque jambe possède un amortisseur oléo-pneumatique. Le déploiement et la rétractation du train sont hydrauliques..
L'avion ne dispose pas d'inverseurs de poussée pour ralentir lors de l'atterrissage. Il utilise donc, en complément des freins du train et des aérofreins, des parachutes de freinage, une méthode habituellement réservée aux avions militaires, et présentant des risques en cas de vent latéral..
Alimentation en carburant Dans sa première version, le Tu-104 dispose de , d'une capacité totale de , situés dans la voilure, à l'exception d'un à l'arrière du fuselage. Ce nombre passe à 36 sur le Tu-104A. Ces réservoirs ne sont pas structurelsC'est-à-dire qu'ils ne sont pas directement logés dans la peau de l'avion.. Ils sont en caoutchouc, de type « vessie ». Des pompes électriques assurent le transfert de carburant vers les moteurs. En temps normal, les réservoirs de chaque côté de l'avion assurent l'alimentation du moteur correspondant, mais il est possible de transférer du carburant entre la gauche et la droite pour maintenir la répartition symétrique de masse en cas de problème (panne d'un moteur par exemple). Le type de carburant normalement utilisé est le T-1, spécification soviétique équivalent au Jet-A1. Une petite quantité d'essence est utilisée pour le démarrage..
Fuselage et cabine Le fuselage est de construction semi-monocoque, il comprend . Il est entièrement pressurisé, à l'exception de la pointe arrière où se trouvent des équipements comme le parachute de freinage. Dans sa conception, la leçon des accidents du de Havilland Comet a été prise en compte. Plusieurs Comet se sont désintégrés en vol, du fait de la fatigue de la structure exposée à des cycles de pressurisation plus rapides et intenses que sur les avions à hélice. Les angles des hublots carrés représentaient des concentrations de contraintes, point de départ de la formation de fissures. Le Tu-104 a donc reçu des hublots parfaitement circulaires, et une peau assez épaisse ()..
Le plancher de la cabine n'est pas plat : la section centrale, entre les ailes, est surélevée, à cause de la place occupée par le caisson central de voilure. Cette contrainte est assez dommageable au confort d'aménagement de l'appareil et à la circulation à bord.