Битва за скорость. Великая война авиамоторов - Валерий Августинович

Павел Александрович Соловьев любил новое и при удаче легко перешел бы на ракетное направление. Не получилось, не суждено было. Министр авиапрома П.В. Дементьев в утешение предложил Соловьеву в рамках скромной министерской программы заняться разработкой форсажных двухконтурных двигателей на базе разрабатываемого в ОКБ Д-30 на самолет Ту-134 (для замены Ту-124). «Давай будем выводить новую породу», — при этом сказал Петр Васильевич. Двигатель Д-30 к этому времени (1966 г.) уже подходил к этапу госиспытаний. Он представлял собой развитие Д-20 и, как и предшественник, предназначался для ближнемагистрального самолета (БМС) на 70 пассажиров. Двухчасовые рейсы типа Ростов — Москва — вот его трасса. Хотя автор этих строк летал на нем и значительно дальше, например Москва — Марсель: четыре часа полета без посадки! В отличие от «немодного» уже к тому времени Ту-124 с расположением двигателей в крыле (как у Ту-104), Ту-134 имел «заднее» расположение двигателей, существенно снижающее шум в пассажирском салоне. Эта мода пошла от французского самолета «Каравелла», главным принципом проектирования которого (в ущерб весовой отдаче самолета) стало обеспечение комфорта пассажиров. Ведь на «Каравелле» «Сюд Авиасьон» стояли «шумящие» английские «движки» «Эвон», как и на «Комете-4». Эта мода стала законом для целого поколения самолетов. Ниже дано сравнение двигателей-аналогов.

Параметр Spey 512 Д-30 (3-я серия) Тяга, кг (до +30 °C) 5670 6000 Расход воздуха 93 126 Степень двухконтурности 0,7 0,9 Степень сжатия 20,7 20 Схема (число ступеней компрессора и турбины) 5+12 — 2+2 5+10 — 2+2

Так уж получилось, что ОКБ Соловьева сразу начало разрабатывать только начинавшие свое «победное» шествие так называемые турбореактивные двухконтурные двигатели (ТРДЦ). Как мы помним, пионерами в разработке двухконтурных двигателей, как и всей газотурбинной и ракетной техники, были немецкие инженеры. Первый реально работающий двухконтурный двигатель оригинальной схемы DB. 109–007 (ZTL) был разработан на фирме «Даймлер-Бенц» группой доктора Лейста в 1943 г. Напомним, что главное преимущество ТРДЦ перед классическими (одноконтурными) предшественниками — достижение более высокого кпд при увеличении параметров (в первую очередь максимальной температуры газа).

В 1965 г. КБ Соловьева приступило к «осаде» возможных заказчиков, разрабатывая различные техпредложения и проспекты новых двигателей на базе уже созданного Д-30 для Ту-134. Проекты были от самолетов вертикального взлета (в то время занимались этим и Сухой, и Бартини с его идеей сети противолодочных гидросамолетов ВВА-14, т. е. «вертикально взлетающая амфибия») до вертолетов. Разумеется, были и «стандартные» проекты для магистральных самолетов. Линейка магистральных самолетов в мире тогда (1960-е гг.) выглядела следующим образом (см. таблицу ниже).

№ п/п Тип самолета США Англия СССР (1960-e) СССР (1970–1990) 1 ВМС DC-9 Douglas 2 х JT8D (PW) ВАС 1.11 British Aircraft Corporation 2 x Spey (RR) Ту-134 2 x Д-30 Ту-164 (проект) 2 CMC B-727 Boeing 3 х JT8D (PW) Trident 3 x Spey (RR) Ту-154 3 x HK-8-2 Ty-154M 3 x Д-30КУ 3 ДМС В-707 Boeing 4 х JT3D (PW) VC-10 Vickers 4 x Conway (RR) Ил-62 4 x HK-8-4 Ил-62М 3 х Д-30КУ

И здесь происходит «чудо» (которое можно было бы и предвидеть проектировщикам самолета) в виде ЧП: уже эксплуатирующийся самолет, флагман Аэрофлота, ИЛ-62 с двигателями Кузнецова (НК-8-4) не может перелететь через Атлантический океан в Америку без промежуточной посадки при сильном встречном ветре — не хватает топлива. Политический скандал — имиджу СССР нанесен урон. И в это время проект двигателя с увеличенной более чем вдвое степенью двухконтурности (а следовательно, и с улучшенной на 10 % экономичностью) в сравнении с конкурентом, попадает к С.В.Ильюшину. Задача обеспечения беспосадочного перелета может быть быстро решена. Одновременно для ускорения решением министерства подключалась производственная база Пермского моторного завода с самого начала цикла создания двигателя (т. е. еще на стадии выпуска опытной партии с первого двигателя). Революционное решение в духе 1930-х гг.: освоение серии идет одновременно с опытной доводкой. Темпы поражают: 2 мая 1966 г. только-только выпущено техзадание на проектирование узлов (термодинамический расчет и определение основных геометрических сечений), а за лето уже выпущены чертежи, осенью изготовлена оснастка, а уже 31 декабря произведен первый запуск двигателя, в ходе которого подтверждена заявленная экономичность.

Но… успех проекта был обеспечен, как всегда, в первую очередь правильным выбором схемы двигателя и размерности его ядра — газогенератора. И решающую роль здесь сыграл ЦИАМ в лице Л.Е. Ольштейна, заявившего: «Бустерные ступени — только через мой труп». Первоначальный проект «по бедности» предполагал использование готового ядра двигателя Д-30, а необходимое увеличение тяги в 1,5 раза (проектируемый двигатель был другого класса тяги) планировалось получить за счет «наддува» поставленными впереди «бустерными» ступенями на валу низкого давления вместе с вентилятором. Как мы помним, еще американцы «наелись» проблем с «бустерными» ступенями на двигателе TF-30 (самолет F-111). Эти ступени плохо работают при неоднородном поле скоростей потока воздуха на входе в двигатель. Поэтому двигатель JT3D такой схемы нормально работал на В-707, где двигатель подвешен под крылом и имел незагроможденный вход. А вот F-111 с загроможденным сверхзвуковым входом и Ил-62 с расположением двигателей в хвостовой части самолета, куда приходит вихревая пелена с крыла, создавали проблемы для работы бустерных ступеней. Так случилось и с НК-8: при увеличении угла атаки крыла самолета Ил-62 компрессор двигателя входил в срывной режим и двигатель приходилось выключать, чтобы не «сжечь» турбину. Тогда же (1966 г.), уже будучи в годах, С.В. Ильюшин при принятии решения о замене двигателя надтреснутым голосом сказал: «Если двигатель не будет «помпить» при увеличении угла атаки, то я ставлю его на самолет».

Л.Е. Ольштейн был выдающимся инженером, специалистом по компрессорам. Столь же крупным ученым- прочнистом в ЦИАМе был И.А. Биргер, внесший большой вклад в создание отечественных авиационных двигателей. В области разработки и эксплуатации авиадвигателей, как и в политике, всегда существует проблема необходимости принятия решений в условиях неполноты информации. Рано или поздно приходится осознанно рисковать, и далеко не каждый ученый или инженер способен на это. Так вот, и Биргер, и Ольштейн обладали этим редким качеством.