Немецкий след в истории отечественной авиации - Дмитрий Хазанов

В 1949 г., в самый разгар работ по «022», на завод № 2 пришел новый руководитель — Н. Д. Кузнецов. Он уже имел опыт работы по немецким реактивным двигателям: в 1946 г. вместе с Климовым и Бранднером на заводе в Уфе осваивал производство Jumo 004, бывал в Германии для знакомства с реактивной техникой. Будучи умным и общительным человеком, Кузнецов сразу же понравился немцам, отмечал в мемуарах Ф. Бранднер.

В 1950 г. двигатель, получивший с 1951 г. русское наименование ТВ-2 («турбовинтовой двигатель-2»), был установлен на испытательный стенд. После заводских испытаний он успешно прошел 100-часовые госиспытания и был допущен к серийному производству. Его максимальная эквивалентная мощность составляла более 5000 л. с. (мощность на валу — 4663 кг, плюс реактивная тяга — 469 кг). «Двигатель ТВ-022 № 14 по своим конструктивным и эксплуатационным (в стендовых условиях) данным соответствует общим тактико-техническим требованиям ВВС СА», — отмечалось в акте по Госиспытаниям. По окончании испытаний всех немецких специалистов наградили денежными премиями.

В 1951 г. два ТВ-2 проходили летные испытания в ЛИИ на самолете Ту-4. Их установили вместо крайних поршневых двигателей бомбардировщика. Самолет совершил 27 полетов и налетал с испытываемыми двигателями более 70 часов. 8 октября произошла авария из-за пожара в правом ТВ-2. Загорание произошло в момент запуска двигателя в полете из-за попадания топлива в мотогондолу самолета.

Позднее в ОКБ П. А. Соловьева ТВ-2 усовершенствовали, доведя его мощность до 7650 э. л. с. (ТВ-2М). Вместо обычного четырехлопастного пропеллера были применены соосные винты противоположного вращения. Двигатель устанавливался на некоторых советских тяжелых самолетах середины 50-х годов — первых Ан-8, Ту-91. В середине 50-х годов на его основе создали первый советский вертолетный ТВД — ТВ-2ВМ.

Бомбардировщик Ту-4 использовался в качестве «летающей лаборатории» для испытаний двигателей ТВ-2

Напомню, что после завершения работы по турбовинтовому двигателю немцев обещали отпустить на родину. Действительно, после успешных испытаний ТВ-2 группа немецких специалистов с семьями получила разрешение покинуть СССР. Но отпустили далеко не всех. В 1950 г. из Управленческого на родину уехал 241 немецкий двигателист (вместе с членами семей — 610 человек), но несколько сотен инженеров и рабочих из Германии оставили на заводе. Им выдали новое задание: построить ТВД небывалой мощности — 12 000 л. с. Такие двигатели гигантской мощности требовались для нового стратегического бомбардировщика Ту-95, разрабатываемого А. Н. Туполевым.

Самым простым методом обеспечить требуемые характеристики новой силовой установки было соединение вместе двух ТВ-2, с передачей мощности на один общий редуктор. Кстати, в Германии уже имелся подобный опыт — в 1939 г. фирма Хейнкель построила тяжелый бомбардировщик Не-177 с четырьмя спаренными двигателями «Даймлер-Бенц». Правда, опыт оказался неудачным — силовые установки перегревались, во время работы возникали сильная вибрации. Но немецкие специалисты на опытном заводе № 2 об этом то ли не знали, то ли предпочитали помалкивать. Все надеялись, что после выполнения задания их ждет долгожданное возвращение на родину, и стремились закончить его как можно скорее. После согласования данной идеи с А. Н. Туполевым как временной меры, позволяющей ускорить начало испытаний бомбардировщика, работы начались.

Прежде, чем создать «сдвоенный» двигатель, необходимо было форсировать существующий ТВ-2. Этого достигли благодаря использованию нового жаропрочного сплава ЭИ-481 в конструкции турбины, что позволило повысить температуру горения. Одновременно, за счет применения высоконапорных ступеней компрессора с малым относительным диаметром втулки увеличили расход воздуха через двигатель. Во время стендовых испытаний в 1951 г. двигатель ТВ-2Ф развивал мощность 6250 э. л.с.

В том же 1951 г. была закончена сборка двух опытных образцов спаренных двигателей, получивших обозначение 2ТВ-2Ф. Двигатели располагались бок о бок, один немного со сдвигом назад. Мощность их турбин передавались на общий планетарный редуктор с коэффициентом редукции 0,094. Он вращал два соосных винта диаметром 5,8 м. Управление спаренной силовой установкой осуществлялось одним сектором газа, связанным с командно-топливными агрегатами каждого двигателя.

После доводочных работ, в сентябре 1952 г. 2ТВ-2Ф № 13 прошел 100-часовые стендовые заводские испытания. После этого, не дожидаясь результатов государственных испытаний, двигатели установили на самолет. 12 ноября 1952 г. Ту-95 с четырьмя 2ТВ-2Ф впервые поднялся в воздух.

Между тем государственные стендовые испытания, проводившиеся дважды — в январе и апреле 1953 г., показывали, что усталостная прочность редуктора силовой установки недостаточна. «Двигатель 2ТВ-2Ф № 14 Государственные 100-часовые стендовые испытания не выдержал, вследствие разрушения зуба правой шестерни вала редуктора двигателя и обрыва 10 болтов среднего фланца несущей трубы после 50 часов режимной работы…», говорилось в январском акте об испытаниях. «Двигатель 2ТВ-2Ф № 15 Государственных 100-часовых испытаний не выдержал вследствие выкрашивания материала на рабочей поверхности зубьев правой ведущей шестерни редуктора, разрушения крышки правого приводного вала и разрушения уплотнения маслопривода в системе управления воздушным винтом после 21 часа режимной работы…», — это уже из апрельского акта.

Это трудно объяснить с позиции здравого смысла, но, несмотря на дважды повторенный вывод госиспытаний о недостаточной прочности ведущей шестерни редуктора двигателя, испытательные полеты Ту-95 продолжались. И случилось то, что должно было случиться: 11 мая 1953 г. из-за разрушения шестерни редуктора в полете произошел произошел пожар. Ту-95 потерял управление и упал. Погибли командир корабля летчик-испытатель А. Д. Перелет и еще три члена экипажа.

Летчик-испытатель Д. Перелет — командир экипажа первого экземпляра Ту-95, разбившегося из-за разрушения редуктора двигателя 2ТВ-2Ф

Уже на стадии первых наземных испытаний сдвоенных ТВ-2 стало ясно, что для надежной работы необходимо создавать новый двигатель. В его проектировании, которое началось в 1951 г., принимали участие как немецкие, так и советские инженеры и конструкторы. Были построены новый гигантский испытательный стенд, специальный тормозной пропеллер, приспособления для испытания редуктора и механизма управления шагом винта.

На новом двигателе с расчетной мощностью 12 000 э. л. с. число ступеней турбины увеличили до пяти. Благодаря созданию нового жаропрочного сплава «нимоник» появилась возможность повысить давление в компрессоре и увеличить температуру газа перед турбиной. Для повышения КПД двигателя выполнили большое количество исследований по уменьшению потерь в лопаточных машинах, применили уплотняющие вставки, позволяющие минимизировать радиальные зазоры в турбине, создали пустотелые охлаждаемые лопатки оригинальной конструкции. Был изготовлен новый редуктор, решены вопросы регулирования ТВД с соосными винтами противоположного вращения. Конструированием планетарного редуктора наряду с русскими специалистами занимался инженер Бокерман, в проектировании пропеллера участвовал другой немецкий инженер, Эндерлайн.