Битва за скорость. Великая война авиамоторов

Августинович Валерий

Поучительна история «взлета и падения» советского ОКБ-300. «Отец-основатель» ОКБ-300 А. А. Микулин был личностью незаурядной. Не имея высшего инженерного образования, он сумел, используя природный талант и практические знания, полученные в конструкторской школе Н. Р. Брилинга (КБ в НАМИ), вырваться вперед в первой фазе инновационной волны поршневого авиационного моторостроения, организовав разработку (из того, что было) модификации лицензионного БМВ-VI. Как мы помним, эта разработка получила индекс АМ-34. Следующим рискованным, но удачным ходом оказался рекордный беспосадочный перелет В. П. Чкалова через Северный полюс в Америку на одномоторном (АМ-34) туполевском самолете АНТ-25. Так А. А. Микулин завоевал авторитету Сталина, который он использовал «на всю катушку», правда, для дела. Репрессии 1930-х его миновали. Как он сам объяснял причину этого своему сыну: «меня охраняло то, что я никогда не рассказывал, что я видел, у кого бывал, что слышал» ( Берне, с. 270). В войну модификация микулинского мотора АМ-38 стояла на знаменитом штурмовике Ил-2. В совокупности это стало «охранной

грамотой» для Микулина. Имея прямую телефонную связь со Сталиным, установленную по его указанию, и личные неформальные контакты с высшим руководством (с тем же всесильным Л. П. Берией) на отдыхе, Микулин мог себе позволить и позволял многое. В первую очередь это касалось влияния на выделяемые ресурсы для своего ОКБ. Очевидно, что неизбежный при этом «обход» бюрократической иерархии в лице министра авиапрома не добавлял ему доброжелателей в этом слое управленцев. Как только Сталин ушел из жизни, в 1955 г. Микулина сняли с работы. Но в этом отстранении его от руководства ОКБ были и объективные причины. Микулин по своему складу личности был изобретатель, он и прославился именно как изобретатель, попав в резонанс первой фазы инновационной волны, когда бал правят «изобретатели». Но к 1955 г. начинается доминирование «инженеров», когда требуется и системное мышление, и планирование результата, и долгая «нудная» работа по доводке. Время Микулина ушло.

Если посмотреть на ряд микулинских, вернее, ОКБ-300 разработок турбореактивных двигателей, то мы увидим восемь моделей, начиная от первенца АМТ КРД-01, в серию не пошедшего, и далее серийные АМ-3 (РД-ЗМ), АМ-5 и его модификации (АМ-7, РД-9Б (АМ-9), удачный и передовой для своего времени массовый Р11-300 (АМ-11) и его модификации (Р13-300 (AM-13), Р29-300 (АМ-29), P95Ш), специфические почти гиперзвуковой Р15-300 (AM-15) и вертикального взлета Р79-300. Урожай солидный! Автор намеренно оставил в скобках индексацию AM даже в тех моделях, которые не сохранили ее после увольнения Микулина, чтобы подчеркнуть преемственность разработок. Микулин, являясь психологическим типом «изобретателя», конечно, органически не мог заимствовать уже готовое и известное. Задачу конкретной реализации идеи турбореактивного двигателя он попытался решить самостоятельно, сознательно не вступая в контакте немецкими инженерами, очутившимися после войны в СССР. Для психологического типа «инженера» это поведение — иррационально. «Инженер», как пчела, собирает информацию, где только можно. А для «изобретателя» — естественно.

Так появился первый оригинальный микулинский турбореактивный двигатель АМТКРД-01, особенностью которого была «слоеная» компоновка компрессора и камеры сгорания — камера сгорания располагалась над компрессором, а поток воздуха имел два поворота на 180°: за компрессором он разворачивался в обратную сторону по внешней стороне корпуса, проходил до начала компрессора, затем вновь разворачивался и заходил в камеру сгорания на большем радиусе. В осевом направлении такая компоновка была очень компактной, но в радиальном имела большой «лоб» и, с учетом внешнего сопротивления, не давала никаких преимуществ. Такая конструктивная схема двигателя хороша для… танка, но не для самолета. Кстати, в 1944 г., когда немцы занялись проектированием газотурбинного танкового двигателя, такая схема рассматривалась ими. На этом примере изобретатель Микулин виден как на ладони. Оригинальное решение частной задачи, отсутствие системного подхода, когда решения надо «взвешивать», находить компромисс. То же можно было наблюдать и при создании еще поршневого АМ-34: двигатель получился мощный как и задумывался, но и тяжелый одновременно — перехода на новый технический уровень не произошло.

Безусловно, крупным успехом ОКБ-300 было создание АМ-3 для «европейского» по радиусу действия (т. е. бомбежки Европы) бомбардировщика Ту-16. Но, как свидетельствуют очевидцы, основную работу по его конструированию и доводке осуществили заместители главного конструктора С. К. Туманский и П. Ф. Зубец. Любимым же детищем Микулина была сильно уменьшенная модель АМ-3, а именно АМ-5.

К 1955 г., когда вовсю шли работы по созданию оригинального АМ-11, получившего окончательное обозначение Р11-300, спорадическая деятельность «изобретателя» Микулина вошла в противоречие с тяжелой и «нудной», но системной работой по доводке двигателя. Нужно было кадровое решение — это было понятно всем. Была назначена комиссия под председательством В. Я. Климова, по результатам которой Микулин и был отстранен от работы. Его попытки пройти «по верхам», заручившись поддержкой Г. М. Маленкова, некогда курировавшего авиапром и хорошо знавшего Александра Александровича, окончились неудачей. Буквально накануне Пленум ЦК снял Маленкова с работы по предложению набиравшего силу Н. С. Хрущева. Вместо Микулина главным конструктором был назначен его первый заместитель С. К. Туманский. Этому, конечно, помогло и то, что Туманский тоже имел влиятельных друзей-однокашников по учебе в Академии им. Жуковского: замминистра авиапрома П. В. Дементьева и зам. главкома ВВС по вооружению А. Н. Пономарева, брата всесильного секретаря ЦК Б. Н. Пономарева.

Туманский сосредоточил усилия ОКБ-300 на двигателе Р11-300, разбросав остальную тематику по филиалам, вскоре ставших полноценными ОКБ. Тематику АМ-3 и его модификации передали в ОКБ-16 в Казани, куда переехал и П. Ф. Зубец. Он-то и довел этот двигатель по ресурсу, тяге и снизив его массу до известного нам успешного РД-ЗМ, а позже разработал на его базе двигатель «16–17» для мясищевского «бомбера» М-50.

Двигатель РД-9Б (для МиГ-19) передали в Уфу, где вскоре (в 1956 г.) выехавший туда из ОКБ-300 В. Н. Сорокин, бывший ведущим конструктором по первому микулинскому АМТКРД-01, восстановит ОКБ. Впоследствии это ОКБ разработает модификацию Р11-300, получившую индекс Р13-300, затем Р95Ш («Ш» — штурмовик, т. е. Су-25) и, наконец, двигатели для крылатых ракет.

На Тушинском заводе, где серийно производился микулинский АМ-5 (для перехватчика Як-25), тоже будет создано СЖБ-500, главным конструктором которого вначале будет Н. Г. Мецхваришвили, а затем (с 1967 г.) более известный К. Р. Хачатуров. Последний продолжит линию Р11-300, разработав на его основе двигатель Р29-300 (для МиГ-23).

А на московской площадке после Р11 -300 в 1960-е гг. будет создан совершенно другой, новый двигатель Р15БФ2-300 для нового перехватчика МиГ-25.

Таким образом, в середине 1950-х десятилетнее доминирование ОКБ В. Я. Климова в нише двигателей для реактивных истребителей сменится следующим десятилетним лидерством ОКБ-300 под руководством С. К. Туманского. ОКБ-165 А. М. Люльки в это время переживает трудное время — ниша двигателей для боевых самолетов воздушного боя занимается ОКБ-300. Поговаривают (1954 г.) о возможном закрытии ОКБ-165. А климовское ОКБ-117 в 1960-е гг. уходит в нишу разработок вертолетных и танковых двигателей (ГТД-1000 для Т-80), где добивается крупного успеха. Этот успех неразрывно связан с именем преемника В. Я. Климова — главным конструктором С. П. Изотовым. В сравнении с мощными двигателями для истребителей, а тем более для бомбардировщиков вертолетные двигатели имеют маленькую размерность, т. е. малые геометрические размеры лопаток компрессора и турбины. Это создает трудности как для производства, так и для эксплуатации таких двигателей. Тонкие, миниатюрные лопатки компрессора очень чувствительны к эрозионному износу, чего в полной мере «нахлебались» американцы во вьетнамской войне, когда поднимаемая винтом вертолета кремнистая пыль засасывается компрессором двигателя. Лопатки быстро истончаются до толщины листа бумаги — ресурс оказался совсем не такой, как было заявлено, и расходовался он по-другому. Пришлось срочно разрабатывать циклонную очистку воздуха с потерей мощности на прокачку. В производстве — тоже проблемы: при сборке требуется обеспечивать очень маленькие уровни дисбалансов ротора. Динамическая балансировка ротора вертолетного двигателя — это настоящий «хай-тек». Маленькие размеры лопаток турбины накладывают серьезные ограничения на литье охлаждаемых лопаток и тем самым на достижимый уровень температуры газа перед турбиной, а вместе с ней и на экономичность двигателя. В общем, желающим освоить эту нишу есть над чем поработать.

К чести ОКБ Климова, оно справилось с этими проблемами. Начав, по сути, с нуля, с копии зарубежного аналога («Аллисон-250») с осецентробежным компрессором ГТД-350 (350 л с.), вскоре оно освоило эту оказавшуюся очень перспективной нишу. Следующий двигатель ТВ2-117 мощностью 1500 л.с. с неохлаждаемой турбиной для самого массового двухдвигательного вертолета Ми-8 за тридцать лет производства (1965–1995) был тиражирован в количестве 23 тыс. штук на Пермском моторном заводе. Суммарный налет двигателей составил 100 млн часов! Это производство оказалось очень выгодным и экономически — настоящий коммерческий продукт. В общем, редкая удача. Следующая, форсированная до 2000–2500 л.с. модификация ТВЗ-117, разработанная в 1972 г., оказалась не менее удачной. Масса двигателя всего 300 кг, в сравнении с поршневыми двигателями съем мощности с одного килограмма массы в 3 раза больше!

Этим двигателем оснащается большое количество типов вертолетов конструкции Камова и Миля, наиболее известными из которых являются боевые Ка-52 «Аллигатор» и Ми-28 «Ночной охотник». Зарубежными аналогами двигателя ТВЗ-117 или ВК-2500 являются французская «Макила» (фирма «Турбомека») для вертолета «Пума» и американский T700-GE для вертолета «Апач». Правда, T700-GE в сравнении с ВК-2500 имеет лучшую экономичность благодаря существенно более высокой степени сжатия компрессора. В этом двигателе реализована классическая осецентробежная (5+1) схема компрессора, когда последние осевые ступени из-за их неэффективности заменяются одной центробежной ступенью. На ТВЗ-117 на это не пошли, по-видимому, из-за нежелания радикальной переделки исходной, хорошо зарекомендовавшей себя конструкции осевого 12-ступенчатого компрессора.

Большое количество транспортных вертолетов Ми-17, оснащенных этими двигателями, идет на экспорт. На сегодня производство двигателя ТВЗ-117 на запорожском заводе «Мотор-Сич» достигло 22 тыс. штук. Последняя модификация двигателя получила возвращенную первоначальную марку с инициалами основателя ОКБ, а именно ВК-2500. И вновь планируется перенести производство этого двигателя в «родные» климовские места — в Уфу в связи с тем, что Запорожье теперь — заграница.

Еще одной удачной разработкой климовского ОКБ стала силовая газотурбинная установка для танка Т-80. Как известно, в нашей стране разработаны два типа «основных боевых танка» (MBT — «main battle tank»): Т-80 с газотурбинным двигателем (ГТД-1000 мощностью 1000 л.с.) и Т-90 — с дизельным. И тот и другой имеют свои преимущества и недостатки. ГТД имеет лучшие характеристики по мощности в холодном климате, где дизель, в частности, плохо запускается. А дизельный двигатель имеет преимущество перед ГТД в жарком климате, где последний теряет свою мощность из-за ограничения по температуре газов перед турбиной. Поэтому Т-90 успешно продается в Индию, а Т-80 используется в северных широтах. Газотурбинный двигатель для танка пытались создать еще немецкие конструкторы начиная с 1944 г., чтобы повысить маневренность своих новых тяжелых танков «Тигр» и «Пантера». В реальных боях оказалось, что их изначально низкая маневренность, обусловленная малым отношением мощности к весу танка (на «тигре» 10 л.с./т, т. е. в два раза меньше, чем на советском Т-34) существенно обесценивает присущие им превосходство в вооружении и бронезащите над танками противника. Как мы знаем, газотурбинные двигатели, одинаковые по мощности с дизелями, имеют меньшие вес и габариты, но больший расход топлива.