Битва за скорость. Великая война авиамоторов - Валерий Августинович

Спустя много лет, когда АМ-3 станет уже давно музейным экспонатом, жизнь «Эвона» продлится в качестве наземной газотурбинной установки для привода насосов перекачки газа в Газпроме и получит название «Коберра». Только в конце XX века эти установки будут заменяться на отечественные, тоже, кстати, «аэродеривативы», т. е. разработанные на базе авиационных двигателей. «Долгая жизнь Эвона» — почти название романа.

По сути — и Дервент, и Нин были глубокими модификациями первого английского двигателя Уиттла Welland, схожего с немецким двигателем фон Охайна. Дальнейшего развития эта линия не получила, а первоначальное преимущество ОКБ Климова по этой же причине быстро испарилось. Тем не менее эти двигатели сыграли свою большую роль в истории и не только авиамоторостроения. Под производство этих двигателей выделили вначале два, а потом еще пять (!) серийных заводов. «Дервент» получил обозначение РД-500 по очевидному смыслу — «реактивный двигатель, завод № 500 (в Тушино)», а «Нин» — РД-45 — «реактивный двигатель, завод № 45 (у метро «Семеновская»). Позже РД-45 получил уже фирменное обозначение ВК-1, под которым он серийно производился на заводах № 16 в Казани, № 19 в Перми, № 24 в Самаре, № 26 в Уфе, № 478 в Запорожье. Всего за двенадцать лет (1948–1960) было сделано 60 тыс. моторов ВК-1 и их модификаций, включая форсажную. На заводах в Москве, Уфе и Самаре в 1952–1954 гг. делали по десять (!) двигателей ВК-1 вдень. Да еще по лицензии в Польше, Чехословакии и Китае было произведено 20 тыс. этих двигателей.

ВК-1, несомненно, оказался рекордсменом по массовости производства, а В.Я. Климов — на первом месте по влиятельности среди главных конструкторов авиационных двигателей в это десятилетие. Хотя, если посмотреть ретроспективно, ему лично не удалось выйти за рамки конструкций готовых лицензионных двигателей довоенного «Испано-Сюиза» и послевоенного роллс-ройсовского «Нина», в отличие, например, от того же А. А. Микулина или, тем более, А.М.Люльки и П.А. Соловьева.

Воспроизведение немецких трофейных «ЮМО» и «БМВ» имело чисто учебное значение — понять, что же такое турбореактивные двигатели в производстве и в эксплуатации на первых реактивных самолетах, по сути, переделанных под реактивные бывших поршневых Як-9 и Ла-15.

Американцы тоже не спали — осваивали немецкое и английское наследство. К ним попало трофеев значительно больше, кроме того, такие главные специалисты по турбореактивным двигателям, как Уиттл, Охайн, Бентеле и другие, оказались в США. И, надо думать, не с пустыми руками. Таким образом, некоторую фору, преимущество, США получили. Американцы (новичок — фирма «Дженерал Электрик») еще в 1941 г. получили исчерпывающую информацию по двигателю Уиттла и попытались его воспроизвести.

Первый советский серийный турбореактивный двигатель с центробежным компрессором ВК-1 (аналог британского «Nene»).

Уже 18 апреля 1942 г. первый американо-английский реактивный двигатель был запущен. Вскоре этот малоразмерный двигатель под индексом J-31 с весьма скромным уровнем тяги (725 кг) пошел в серию, ставился на первый американский реактивный истребитель P-80/F- 80 «Shooting Star» («Стреляющая Звезда»), который, однако, к моменту начала войны в Корее уже устарел. Далее была его существенно увеличенная модификация J-33 (близкая к английскому «Нину») с тягой 2000 кг. Передав лицензию на серийное производство этих двигателей фирме «Аллисон» (подразделение «Дженерал Моторе»), на фирме «Дженерал Электрик» стали разрабатывать двигатель с осевым компрессором. Без участия немецких специалистов здесь не обошлось, хотя американцы не любят об этом упоминать. Известно, что создать с нуля осевой компрессор практически невозможно за короткое время. Кроме того, одним из самых ценных «трофеев» для американцев оказался захваченный ими высотный испытательный стенд фирмы «БМВ» в Мюнхене со всем оборудованием и технологией проведения таких уникальных для того времени испытаний.

«Дженерал Электрик» полностью унаследовала опыт немецкой фирмы «БМВ»: руководитель всех проектов «БМВ» по разработке силовых установок доктор Бруно Брукман и его коллеги Герхард Нойманн и Питер Каппус переехали в США сразу после войны. Главным конструктором фирмы «Дженерал Электрик» долгое время был Герхард Нойманн, автор патента на механически поворотные статорные лопатки компрессора, — классическая немецкая инженерная идея со сложной механикой, воплощенная в двигателе J-79-GE. Идея поворотных лопаток статора компрессора аналогична винтам изменяемого шага. И в том, и в другом случае оптимизируется угол атаки, под которым вектор скорости набегающего потока воздуха встречается с лопаткой или лопастью винта. Немецкий опыт проектирования осевых компрессоров был использован на «Дженерал Электрик» один к одному.

Первым американским двигателем с осевым компрессором был J-35 (тоже переданный в серию на «Аллисон»). Родовое происхождение компрессора этого двигателя J-35 от экспериментального компрессора для «БМВ» 109-003D очевидно: «американский» имел 11 ступеней со степенью повышения давления 4, а немецкий — 10 ступеней с ожидаемой степенью повышения давления 4,95. Этот компрессор (проект «Hermso») был разработан по заказу «БМВ» на известной фирме Brown Boveri & Cie, ныне широко известной как «АВВ-Альстом», но на двигатель 109-003D попасть не успел — война закончилась. Да и по размерности (тяге и расходу воздуха) J-35 и 109-003D были близки: 1800 кг и 32 кг/сек в первом случае и 1150 кг и 25 кг/сек — во втором.

На базе двигателя J-35 был создан и знаменитый J-47. Этот двигатель стоял на истребителе F-86 «Sabre» («Сабля»), принявшем участие в воздушных боях в Корее с советским МиГ-15, оснащенным мотором ВК-1. Всего было выпущено свыше 35 тыс. моторов J-47. И это в мирное время! Это был крупный успех «Дженерал Электрик». В 1949 г. «Дженерал Электрик» открыла завод по производству J-47 в Цинцинатти, штат Огайо. Именно здесь и обосновалась штаб-квартира фирмы. Ее главный конкурент, фирма «Пратт-Уитни», расположилась неподалеку, в Ист-Хартфорде, штат Коннектикут. И Огайо, и Коннектикут — это авиационные штаты. В Огайо (Кливленд) еще находится НАСА с ее исследовательской базой, а в Коннектикуте — знаменитые фирмы «Сикорский» и «Гамильтон Сандстренд».

На газотурбинный реактивный двигатель J-47 разработки «Дженерал Электрик» ее главный конкурент «Пратт- Уитни» ответил далеко не сразу. Вначале инженеры Пратт-Уитни изучали «классику» — тот же английский «Нин», лицензия на производство которого была приобретена в США. Праттовский вариант «Нина» получил обозначение J-42-PW. Затем, как и многие другие моторные фирмы с поршневой предысторией, «Пратт-Уитни» начала с разработки турбовинтового двигателя с осевым компрессором, малоизвестного сегодня Т34 в классе мощности 5500…7500 л.с. Далее для нового тихоходного тяжелого бомбардировщика понадобился двигатель еще большей мощности, который (РТ4/Т57) и был спроектирован на «Пратт-Уитни». Очевидно, что индекс «РТ» означает «prop-turbine», т. е. «турбовинтовой».

Однако ознакомление Боинга с немецкими разработками самолетов со стреловидным крылом полностью изменило концепцию будущего бомбардировщика. Вначале В-47, а затем и будущий знаменитый В-52 становятся скоростными «бомберами» со стреловидным крылом. А двигатели для них-турбореактивными, а не турбовинтовыми. Первоначально на «Пратт-Уитни» хотели просто превратить «ядро» (компрессор, камеру сгорания и турбину) турбовинтового двигателя РТ4/Т57 в турбореактивный двигатель, сняв винт с редуктором и турбину привода винта. Но… пришлось все переделать: требования к экономичности, обусловленные большой дальностью полета бомбардировщика, заставляли увеличить степень сжатия. В то время это можно было осуществить либо в одновальном многоступенчатом компрессоре с развитой механизацией (поворотными лопатками статора), либо в двухвальном компрессоре без механизации. Патентом и опытом регулирования угла установки лопаток обладали немецкие специалисты, перешедшие на «Дженерал Электрик». На «Пратт-Уитни» компрессор был спроектирован двухвальным (9+6 ступеней со степенью сжатия 12,5), что было инновационным для того времени, а двигатель получил обозначение J-57 (гражданское обозначение JT3C). Тяга его без форсажа была около 6000 кг, а с форсажем — 9000 кг. Как вспоминают ветераны «Пратт-Уитни» [81], конструкторы работали по 24 часа в сутки семь дней в неделю, и через семь месяцев первый двигатель был поставлен на испытательный стенд. Семь месяцев — этот рекорд был повторен в Перми при создании нового мотора Д-30КУ для самолета Ил-62М. Минимальное время для разработки и изготовления первого двигателя!