Битва за скорость. Великая война авиамоторов - Валерий Августинович

Но все-таки ключевым элементом этих обоих проектов (Мясищева и Туполева) были двигатели. Такой большой размерности авиационных газотурбинных двигателей еще не было в природе. Для турбовинтового двигателя (Ту-95) требовалась мощность 12 000 л.с. в одном агрегате. Мало того, что в мире не было двигателей такой мощности, надо было еще сконструировать и винты, которые могли бы преобразовывать эту мощность в тяговое усилие. Однорядный винт для снятия такой мощности имел бы невообразимый диаметр. Решение было в применении соосного двухрядного винта с противовращением. И в этом случае в конечном варианте получился винт АВ-60 диаметром 5,6 м, что наложило ограничение на длину стоек шасси — самолет получился «высоким». Позже разработанный на его базе пассажирский Ту-114 не могли принять в парижском Ле-Бурже — не было трапа необходимой высоты. Требовалось разработать и уникальный редуктор, понижающий обороты турбины при передаче мощности на винт.

Что же было в наличии? На выходе была советская, увеличенная по мощности реализация немецкого проекта 109–022 под индексом ТВ-2, турбовинтовой двигатель мощностью около 6000 л.с. С 1951 г. ТВ-2 уже проходил испытания. Н.Д. Кузнецов взялся сделать спарку этих двигателей с общим редуктором для проектируемого Ту- 95, который и совершил первый полет с этой силовой установкой в ноябре 1952 г. Однако после катастрофы самолета 11 мая 1953 г. работы над этим двигателем приостанавливаются. А к 1955 г. в Самарском КБ уже был сделан НК-12 мощностью 12 000 л.с. в одном агрегате. Конечно, без немецкого опыта здесь не обошлось. НК-12 является прямым развитием немецкого проекта турбовинтового двигателя БМВ 109–028 с двухрядным винтом. Немецкие и австрийские инженеры покинули Самару только в 1954 г. Подробная история создания этого уникального двигателя, к сожалению, широкой общественности неизвестна.

Ретроспективно понятно, что авиационного решения поставленной стратегической оборонной задачи в то время не было. Только в новейшее время (1980-е гг.) задачу удалось решить созданием комбинированного оружия: вместо прямой атомной бомбардировки, как это задумывалось тогда, применить крылатые ракеты с ядерной боеголовкой, запускаемые с самолета-носителя, находящегося вне зоны ПВО противника. А тогда даже если бы крылатые ракеты сделали (все-таки немецкий задел имелся), то задача миниатюризации ядерного заряда была решена значительно позже. Спустя менее чем через десять лет, эту стратегическую задачу решили постановкой баллистических ракет на боевое дежурство. А крылатые ракеты для стратегических бомбардировщиков были сделаны значительно позднее. Малоразмерные и короткоресурсные двигатели для них были спроектированы все в той же Уфе, во вновь организованном ОКБ, вначале «дочки» ОКБ-300. Эти двигатели имеют индекс КР («крылатая ракета»).

Постановлением Советского правительства от 1 апреля 1952 г. ОКБ Добрынина предписывалось разработать турбореактивный двигатель ВД-5 для нового стратегического бомбардировщика М-4. Это был грандиозный проект! Такого в СССР еще не строили: ни самолета, ни двигателя. Самолет проектировался на дальность 9000 км. Для обеспечения такой дальности необходимо было иметь взлетный вес самолета 200 тонн, 50 % которого составляло топливо. Для обеспечения взлета такого самолета необходимо было иметь суммарную тягу двигателей около 50 тонн (обычно энерговооруженность, т. е. отношение суммарной тяги к весу четырехмоторного самолета составляет 25 %). То есть в четырехмоторной силовой установке тяга в одном агрегате (двигатель) должна была быть около 13 тонн без форсажа. Таких двигателей не было нигде в мире, да это и понятно — таких боевых задач не ставилось ни одной авиации мира. Самый мощный двигатель того времени АМ-3 разработки микулинского ОКБ-300 имел тягу около 9 тонн. Предстояло же создать нечто невиданное, причем в ОКБ, которое не имело опыта создания турбореактивных двигателей. Правда, были опытные инженеры.

Конечно, этот приоритетный для обороны страны проект выполняли «всем миром». Основную роль в руководстве проектированием (не в конструировании) в это время выполнял ЦИАМ, испытания компрессора, «сердца» газотурбинного двигателя, шли в ЦАГИ. Фирменной разработкой ЦАГИ было и использование в компрессоре этого двигателя инновационной сверхзвуковой ступени компрессора. Предполагалось, что за счет повышения степени сжатия в этой ступени до невиданного значения (максимально 1,9) можно сократить общее количество ступеней компрессора, а следовательно, и длину, и массу двигателя. Компрессор имел девять ступеней с общей степенью сжатия 10 — очень хороший результат для того времени. Сколько эта сверхзвуковая ступень принесла проблем и не только в этом двигателе, а везде, куда ее ставили, — это уже другой вопрос. Склонность к автоколебаниям — вот ее болезнь. Именно эта ступень способствовала отсрочке принятия на вооружение, а затем из-за потери времени и прекращению производства М-4. Как уже упоминалось, один из бомбардировщиков сгорел на взлетной полосе дотла в результате обрыва лопатки, остался только след выжженного бетона, повторяющий контур самолета. Такие события запоминаются и запоминаются надолго. ОКБ Мясищева закрыли осенью 1960 г. и передали его производственную базу ракетчикам — главному конструктору В. Челомею.

Надо думать, осень 1960 г. — это не случайность. Как раз в это время произошла тяжелая авария с ракетой Янгеля (ОКБ «Южное», г. Днепропетровск) на пусковом столе, в результате которой погиб командующий РВСН маршал Неделин и много людей из его окружения и обслуживающего персонала. Как уже отмечалось, к этому времени актуальность разработки стратегических бомбардировщиков временно (а думали, что навсегда) отпала, надо было разворачивать создание ракет и подключать к этому новых разработчиков. В это время Н.С. Хрущев принял концепцию обеспечения безопасности страны на базе ракетной техники. Военная авиация, это детище Сталина, оказалась на целых десятьлет в загоне. Может быть, в этом был и психологический момент отторжения Хрущевым всего «сталинского», а может быть, его радикализм, наблюдаемый в решении любых вопросов.

Но вернемся в 1950-е. Через десять (!) месяцев, 9 февраля 1953 г., первый двигатель ВД-5 был поставлен на испытания. Срок неслыханный для разработки и изготовления совершенно нового двигателя. За это время нужно было «завязать» параметры двигателя, выпустить компоновки узлов и чертежи, спроектировать и изготовить оснастку, включая самые сложные для того времени пресс-формы для отливки лопаток турбины, наконец, изготовить сам двигатель. Надо думать, что аэродинамический проект всего компрессора уже существовал, иначе никак не успеть.

В разрезе корпуса компрессора низкого давления (вентилятора) двухконтурного двигателя Д-20П видна первая сверхзвуковая ступень — «камбала».

Сверхзвуковая ступень была экспериментально отработана, для чего было изготовлено 19 вариантов этой ступени. Вообще, вся доводка двигателя велась, как обычно, экспериментально: сначала по элементам, затем по узлам и, наконец, системные вопросы отрабатывались на двигателях. Далее мы еще рассмотрим типичный пример технологии создания нового двигателя. Доводка, включая летные испытания, длится обычно 5–7 лет, иногда больше. Например, англо-германский двигатель RB.199 для европейского самолета воздушного боя «Торнадо» доводили 10 (!) лет из-за концептуальной ошибки проекта — военный двигатель для маневренного самолета решили сделать по роллс-ройсовской моде того времени трехвальным. Опытная партия двигателей для доводки может доходить до 30 штук.