無論從任何方面看，圖波列夫圖-154都是最成功的蘇聯客機，在持續四十多年的生產中製造了1000多架。
圖-154是圖波列夫設計局在噴氣式客機研製邁出的重要一步，之前的圖波列夫客機都是轟炸機的衍生產品，如圖-104和圖-124是圖-16轟炸機的直接後代，把圖-124的發動機從翼根移到尾部又誕生了圖-134客機，而圖-114渦槳發動機客機則是圖-95“熊”遠程戰略轟炸機的衍生物。而圖-154，則是第一種從頭開始研製的蘇聯噴氣式客機。
衍生自圖-16的圖-104
衍生自圖-95的圖-114
該機的歷史可以追溯到20世紀60年代初，當時蘇聯民航提出研製一種先進噴氣式客機來同時取代安-10、伊爾-18和圖-104。也就是說新客機要同時具備這三種客機的所有優點——安-10優異的簡易跑道起降能力，伊爾-18無與倫比的燃油效率，以及圖-104的高速。安-10、伊爾-18和圖-104這三種來自不同設計局的客機給蘇聯民航的維修部門帶來了嚴重的後勤難題，在民航龐大的航線網絡中運營的三種客機經常面臨缺乏備件的窘境。
無論從任何方面看，圖波列夫圖-154都是最成功的蘇聯客機
設計演進
所以圖波列夫設計局面臨著嚴峻的設計挑戰，需要把這三種客機的優點都集中於新設計中，同時還要有所改進。設計師先後考慮了多種佈局，在項目早期提出了一個有先見之明的名為圖-104D尾部三發佈局，但在1963年被否決。此外還研究了類似道格拉斯DC-10的雙翼下發動機吊艙+垂尾根部第三臺發動機艙的佈局，或者在後機身兩側成對並列安裝四臺發動機（類似於伊爾-62或維克斯VC-10）。最終，設計師是還是回頭選擇了圖-104D的三發佈局。機身直徑確定為3.8米，客艙採用兩級佈局可容納109人，採用高密度全經濟艙佈局可容納141人。
圖-104D成為圖-154的設計起點
到1965年中期，圖波列夫設計局確定該機將安裝三臺庫茲涅佐夫NK-8渦扇發動機，二號發動機安裝機尾內部，通過S形進氣道進氣，一、三號發動機分列機尾兩側，這種發動機佈局與霍克斯德利HS 121“三叉戟”和波音727相同。1965年8月24日，蘇聯部長理事會發布647-240號命令，批准圖波列夫設計局正式啟動圖-154客機項目，伊留申設計局的伊爾-72競爭方案被否決。
庫茲涅佐夫NK-8渦扇發動機
圖-154的總體佈局
先進技術
圖-154獲勝的原因是因為該方案結合了更多最先進的技術，大大提高了飛機的適應能力。圖-154的翼面積達180平方米，大大高於波音727的145平方米，使該機能在更高的12000米高度巡航，從而降低燃油消耗。此外大翼面積也使該機的進近速度低至100節（180公里/小時）。圖-154較高的推重比使該機具有出色起飛性能，能夠從短至1500米的跑道上起飛，並且具有良好的高溫高原性能，適合在高海拔機場操作。
圖-154與波音727同框
圖-154的客艙設計也很靈活，地板上的座位軌道可根據需要快速更改座椅密度，在高密度佈置下，客艙可放置一排六張座椅，中間為單通道。後排座椅可很容易地被插入式衣櫃取代，用於放置旅客的冬季大衣。
圖-154的典型客艙佈置
圖-154最終方案模型
原型機與試飛
在1968年的大部分時間裡，莫斯科附近的“經驗”機械廠（MMZ Opyt）都在忙於製造圖-154原型機。在完成了一系列靜力系統試驗之後，這架噴氣式飛機被拆解後通過公路運輸到茹科夫斯基試飛中心，準備在這裡首飛。
製造中的圖-154原型機
1968年10月3日，圖-154原型機CCCP-85000在機長蘇霍夫、副駕駛哈里託諾夫和飛行工程師葉夫多基莫夫的駕駛下首飛成功，該機機艙內裝滿了測試和測量設備，當然還有兩位測試工程師尤馬舍夫和葉菲莫夫，以及電子專家庫門科。
首飛中的圖-154原型機
經過12架次試飛後，設計局根據獲得的數據對飛機進行了一些修改，隨後該機的試飛被移交給蘇聯國家航空系統研究院進行。蘇聯在60年代中期開始起草通用航空適航條例，並在1967年頒佈了NLGS-1適航條例，而圖-154是第一架按照該條例進行研製和認證的客機。該機的研發試飛一直持續到1971年1月開始認證階段。
試飛中的CCCP-85000
1969年初，圖-154的試飛暫時中斷以佈置客艙，為參加第27屆巴黎航展做國際首秀做準備。
CCCP-85000的客艙經過裝潢、鋪設地毯、安裝座椅和行李架後，於5月25日啟程前往巴黎的布爾歇機場，這也是該機的第43次飛行。圖-154的客艙和駕駛艙在航展中開放給所有觀眾參觀，獲得了大體不錯的評價，但還是有人批評該機不注重空氣動力學細節。8月12日，該機從莫斯科伏努科沃機場起飛抵達附近的謝列梅捷沃機場，在蘇聯民航的大本營開始了宣傳活動。
項目管理團隊選擇古比雪夫的第18工廠作為圖-154的大規模生產基地。這座城市位於伏爾加河畔，人口一百萬，在1991年更名為薩馬拉，是俄羅斯航空航天工業的一箇中心。坐落在城市別濟米揚卡機場周圍的第18工廠後來生產了1000多架圖-154。
古比雪夫第18工廠的圖-154生產線
批量生產
第18工廠在1969年底製造出4架預生產型圖-154參與試飛，註冊號分別是CCCP-85001~004。前兩架用於探索大迎角操縱以及失速和尾旋，屬於優先試飛項目。CCCP-85002用一個尾旋改出傘取代了輔助動力裝置（APU），只能依靠地面動力來啟動發動機。如果在尾旋試飛中無法改出，機組就只能通過逃生艙門跳傘了。
CCCP-85001預生產型圖-154
隨著試飛的繼續，圖-154的襟翼控制系統進行了修改，發動機也進行了調整，並改善了在偏遠機場的維護性能，同時客艙佈局也進行了一些更改。圖-154在所有性能指標上都達到或超出預期。
1970年末，蘇聯民航在莫斯科伏努科沃機場接收了6架預生產型圖-154，協助評估並開始組人員培訓。1971年5月該機開始執行到第比利斯、辛菲羅波爾、礦水城的運輸貨物和郵件航線驗證航班。1972年2月5日，民航部長鮑里斯·普加耶耶夫簽署了批准圖-154載客飛行的命令。該機在4天后的蘇聯民航成立49週年紀念日上開始了首次載客飛行。CCCP-85016在巴格穆特機組的駕駛下從莫斯科伏努科沃機場飛到了礦水城。在出發前的新聞發佈會上，圖波列夫試飛員格雷戈裡·尼基福羅夫告訴媒體：“圖-154雖是亞音速飛機，但飛起來讓你感覺可以超音速，該機具有充足的動力儲備和精緻的氣動設計。”圖-154 CCCP-85201在1972年4月2日執行了該機的首次國際航班，從莫斯科飛往柏林舍訥費爾德機場，之後在8月1日又飛到了布拉格。
圖-154的駕駛艙
客艙座椅與小桌板
古比雪夫工廠逐漸增加圖-154的產量，1971和1972年的產量都是12架，1973年增加到18架，1974年是37架，1975年是42架，從月產1架加速到幾乎每週生產一架。和圖-134一樣，該機的出口啟動客戶是保加利亞巴爾幹航空公司，在1972年5月接收了LZ-BTA和-BTB，在1973年3月接收了-BTC。匈牙利航空公司是第二個出口客戶，接收了3架圖-154，並使用HA-LCA在1973年9月13日開始執行莫斯科往返航線。
保加利亞的圖-154 LZ-BTA
蘇聯國內和國際的圖-154飛行員都在烏利亞諾夫斯克高等民航學校接收培訓。直到圖-154服役數年後，該機的第一個模擬器KTS-Tu-154才問世，在此之前所有訓練都是真飛機上進行的。新飛行員結束課程返回各自基地後，仍需要訓練機長的監督下實習一段時間。
蘇聯民航很快就把圖-154推向廣闊的航線網絡，顯示出這種蘇聯客機新旗艦正如預期的多才多藝。該機不僅能在莫斯科-列寧格勒的短途繁忙航線中表現出突出的載客能力，其遠程性能也足以應付5230公里的莫斯科-米爾內航線。列寧格勒機長用圖-154取代圖-104執行飛往斯德哥爾摩和奧斯陸的國際航線，該機還從莫斯科觸發直飛馬賽、米蘭，以及經雅典和開羅飛往亞丁。在遠東，該機從伯力起飛抵達日本新瀉和朝鮮平壤。
圖-154成為當時蘇聯民航最先進的客機
小幅改進
在生產了42架圖-154後，庫茲涅佐夫開始為圖-154A改進型提供增推型的NK-8發動機，該型號最終生產了50架。增大的進氣量導致該機的發動機艙唇口增加了12個輔助進氣口 ，增加的推力使圖-154A的最大起飛重量增加了2噸至94噸，有效載荷也從16噸增加18噸。該機還在中央翼盒內增加了一個額外油箱，不僅提高了飛行穩定性，還增大了航程，有助於降落在缺乏加油設施的 偏遠機場。圖-154A的其他改進包括簡化的襟翼和縫翼控制機構以降低機械故障發生率，改進主起落架減震器以抑制降落彈跳，垂尾頂部子彈形整流罩變粗，內置Mikron HF無線電天線。
蘇聯民航的圖-154A，注意機尾側面發動機進氣口周圍的輔助進氣門
圖波列夫設計局一開始使用V95鋁合金來製造圖-154的機翼結構，但當時蘇聯航空工業對這種合金的性能還沒有摸透。雖然V95鋁合金的柔性能使飛行變得更平滑，但抗疲勞性能不足 容易使機翼出現裂紋。圖波列夫設計局別無選擇，只能採用剛性較強的D16杜拉鋁來改進型機翼結構。新機翼引入生產後，工廠又對之前出廠的圖-154逐一改造。
除此之外新機翼還有兩項重大設計變更，一是副翼縮短，結束於距翼尖2米處，二是擾流板加長以匹配後緣襟翼，讓滾轉力矩更靠近機身軸線，有助於減少機翼彎曲。一架圖-154A裝上新機翼後成為圖-154B原型機，此後A型逐漸退役。1975年10月1日，圖-154B開始飛國內航線，12月30日執行了首個國際航班，從列寧格勒飛到倫敦。
借用飛行模擬遊戲截圖展示圖-154新機翼的設計
對比副翼頂到翼尖的老機翼設計
圖-154B-1，B型小改型，內部佈局出現細微變化並增加了一個額外的客艙舷窗。第18工廠從1977年9月1日下線的CCCP-85231開始製造了64架B-1型飛機。B-2型飛機通過拆除廚房，座位數能在160-180座之間變化，從1978年9月下線的CCCP-85295開始 ，該型號成為圖-154主要的早期生產型，古比雪夫生產線共生產了311架B-2。
首架圖-154B-1 CCCP-85231
圖-154B-2 CCCP-85396
蘇聯民航在1975年將三架圖-154B租賃給匈牙利航空公司，同時該公司的圖-154A型也升級了新機翼。1975年9月9日，匈牙利航空公司的一架圖-154降落戰火中的貝魯特時墜毀在黎巴嫩領海，所有50名乘客和10名機組人員全部遇難 ，圍繞著該事件人們至今仍在爭議，事故調查結果“因與事故無關的原因”仍未解密。
墜毀在黎巴嫩的匈牙利圖-154A HA-LCI
不管怎樣，圖-154受到了匈牙利人的歡迎，在70年代末又補充了九架B-2，並一直服役到世紀之交。該公司的幾架圖-154後來被改裝型小型貨機，通過乘客艙門裝貨。
另一個熱衷噴氣客機的華約國家是羅馬尼亞，該國曾按許可證生產過造英國飛機公司的111客機。該國載旗航空公司羅馬尼亞航空公司從1976年6月起接收了12架圖-154B。這些飛機有兩種不同的配置，一種是頭等艙10座+135座經濟艙兩級佈局，另一種是164座全經濟艙，其中一架YR-TPJ被改裝成國家元首專機。
羅馬尼亞圖-154B-2 YR-TPJ
圖-154M
在圖-154B剛開始試飛時，圖波列夫設計局就醞釀著對圖-154進行更徹底改進了，決定為該機換裝索洛維耶夫D-30發動機（這種發動機最初為伊爾-62M設計） 。D-30渦扇發動機的涵道比比NK-8更大，也更省油，此外還使用蛤殼式反推系統取代了老式葉柵式反推。
D-30渦扇發動機
圖-154M標誌性的反推
動力系統的改進引發了一系列其他變化，包括完全重新設計後壓力艙壁之後的機身，以便容納下更大的D-30二號發動機，同時後機身兩側的一號和三號發動機艙位置提高以升高推力線。此外翼身連接 處更加流線化，為此對後緣襟翼的形狀進行了調整，襟翼也經過密封處理，縮回後產生的空氣阻力較小。更長的前緣縫翼橫跨整個機翼，平尾尺寸也有所增加。APU從方向舵下方被移至二號發動機S形進氣道底部。根據蘇聯對重大改進型號的命名慣例，該機的編號是圖-154M。
第一架圖-154M原型機改裝自圖-154B-2 CCCP-85317，於1980年初在古比雪夫完成了所有內部和外部改裝後的首飛，試飛員是圖波列夫的謝爾蓋·阿加波夫。該機在1981年6月1日-8月14日進行了國家驗收試飛。
圖-154M CCCP-85317號原型機
大約同一時間，蘇聯民航決定到20世紀80年代末把200架低飛行時數的圖-154B-2改裝成圖-154M標準，為此命令圖波列夫設計局研製一套改裝套件。但不久後該計劃被取消，蘇聯民航決定集中資源部署全新圖-154M。在政府和軍隊中服役的圖-154A/B型仍繼續飛行，只不過降低了機艙壓力以延長結構壽命。
1984年7月16日，第一架全新制造的圖-154M也是第二架原型機CCCP-85606首飛。古比雪夫同年又生產了三架圖-154M，主要用於試飛。該機在1985年1月開始全面生產。
圖-154M的駕駛艙佈局
蘇聯民航在莫斯科伏努科沃機場開始運營圖-154M，保加利亞巴爾幹航空公司再次成為該機的國際啟動客戶。圖-154M開始順利服役，因運營效率的提高和耗油量的降低而受到歡迎，該機每小時耗油量比B型能少1噸。唯一 退步是D-30發動機的黑煙問題比NK-8嚴重。20世紀90年代蘇聯解體後，蘇聯民航也分裂成300多個地區航空公司和小型航空公司，這些公司手中的圖-154M許多 機尾被塗成深色，以掩蓋在後機身上D-30發動機反推時堆積的菸灰。
圖-154M的標誌性黑煙
深色塗裝能掩蓋反推菸灰
圖-154M在東歐獲得了幾個新用戶。歷史悠久的波蘭航空公司一直依靠圖-134和伊爾-18執行短途航班，用伊爾-62執行到紐約、芝加哥和多倫多的跨大西洋航線。從1985年5月起，該公司從蘇聯民航列寧格勒基地租用了三架圖-154B-2，隨後又訂購了14架圖-154M，其中第一架於1986年5月27日交付。捷克斯洛伐克載旗航空公司CSA也訂購了7架圖-154M，從1988年3月5日開始執行到倫敦希思羅機場的航班。
伊爾-62M
有趣的是，東德載旗航空公司從未裝備過圖-154，而是用圖-134覆蓋其歐洲境內的大部分航線，用更強大的伊爾-62負責長途航線服務，需要時也用該機提供額外短途容量。東德政府採購過兩架圖-154M專機，在1989年柏林牆倒塌後由統一的德國空軍接管。圖-154獲得了出口成功，被銷售到華約的朝鮮、中國、古巴、埃及、伊朗、巴基斯坦和土耳其。我國自1985年開始陸續引進了30架圖-154M飛機，曾分別由民航、北方、西南、西北、新疆、四川、長城航空公司運營。由於圖-154M安全記錄較差，航電和性能落伍，因此國家民航總局決定在2002年11月全面停飛國內的圖-154M。
中國聯航的圖-154M
伊朗怪機
在中東地區，圖-154的最大用戶是伊朗。1978-79年間的伊朗革命後，伊朗只能向蘇聯採購客機。伊朗的人口和經濟在1988年兩伊戰爭結束後有了較高增長，航空運力上的空缺就 由大批圖-154客機來填補。到21世紀初，圖-154已經在德黑蘭市中心的梅赫拉巴德機場停機坪上隨處可見。
伊朗航空公司旅遊公司的圖-154M
在2009-2010年接連兩次重大墜機事故後，圖-154從伊朗民航中全數退役，除了一架垂尾上長著F-5機頭的圖-154奇怪改型。
這架飛機是伊朗飛機制造工業公司（HESA）改裝的圖-154M飛行試驗檯，用於支援伊朗空軍的F-5國產化項目——“閃電”，對，就是那架具有外傾雙垂尾的F-5戰鬥機。“閃電”作為伊朗自研的F-5E/F先進改型，在彈射座椅、航電、雷達和飛控上都有大幅改進，這都需要先期驗證。於是HESA就從伊朗民航借來一架圖-154M，並改裝成了“阿米塔”飛行試驗檯。
“阿米塔”飛行試驗檯
雖然在圖-154M垂尾上“嫁接”F-5前機身的改裝方式有些簡單粗暴，但對於彈射座椅測試來說卻能獲得最真實的測試環境，測試效果遠遠優於地面火箭滑車。此外該機還能在機腹掛載“閃電”發動機測試吊艙，並用於對“閃電”的航電進行飛行測試，完全可以說“阿米塔”為“閃電”戰鬥機的問世立下了汗馬功勞。
簡單粗暴的嫁接方式
伊朗“閃電”戰鬥機
晚節不保
蘇聯解體後，圖-154M的生產一直持續到90年代末。雖然此時該機的後繼機——雙發的圖-204已經在航星和喀山飛機制造廠投產，但該機遠沒有圖-154輝煌，在28年的生產中僅製造了82架。
圖-154的繼任者圖-204
與圖-102形成鮮明對比是，圖-154M在1990年到1994年之間一口氣製造了40架，之後生產才開始放緩，在1998年最後一年裡還製造出5架。甚至在接下來的七年時間裡，古比雪夫工廠還偶爾用庫存機身和機翼組裝出幾架圖-154M，其中最後一架在2013年2月下線，移交給俄羅斯國防部，此時該機40多年的生產歷史才正式結束。
俄羅斯國際航空公司在蘇聯解體後繼承了44架圖-154，這些飛機一直服役到21世紀初，隨後開始被西方製造的窄體客機取代。這些飛機改成了俄航的新塗裝，客艙也經過翻新以提高舒適性。儘管圖-154的採購價格很低，飛行時數也不高，但低廉的購買價格和退役飛機貢獻的大量備件在經濟上仍無法抵消該機的高油耗。
俄航圖-154M
由於俄羅斯惡劣的氣候和低素質的維修，以及機組認為失誤，該機此時的安全記錄已經很糟糕。在圖-154服役的黃昏時期，公眾對該機的接受程度已經很低，導致其不可避免地從俄航退役。2009年12月31日，俄航最後一個圖-154航班從葉卡捷琳堡飛往莫斯科， 蘇俄民航的一個時代就此結束。
但圖-154並不是一種不安全的客機，該機在服役中共發生過大大小小110起事故，其中導致飛機全毀事故有68起，造成機上死亡2982人，地面死亡21人。造成這些事故的原因五花八門，光因恐怖襲擊和軍事行動就被幹掉6架，此外惡劣天氣、跑道狀況、飛行員錯誤、維護不善也佔了很大比重，並且這種事故在蘇聯解體後直線上升，很少有事故是因設計瑕疵導致的。
目前在俄羅斯和獨聯體國家只有少量圖-154在繼續服役，主要集中在俄羅斯阿爾羅薩米爾內航空公司，在亞洲朝鮮高麗航空還有兩架。俄羅斯空軍還裝備有幾架圖-154專機，我國空軍也裝備著兩架圖-154電子偵察機。圖-154總產量1026架，是產量最大的蘇制/俄製客機。
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