Битва за скорость. Великая война авиамоторов
Шрифт:
Вот как описывает сложившуюся тогда ситуацию сам П. А. Соловьев: «Мне пришлось очень сильно подумать, что делать дальше. И сначала мы развернули работу по перевооружению своей фирмы на газотурбинную тематику. Организовали отдел по исследованию различных новых схем газотурбинных двигателей. Их ведь существует очень большое количество. Очень много изобретений в этой области имеется. Но многие, как говорится, ждут своего часа. И вот мы все схемы, которые только можно, и сами придумывали, и использовали запатентованные — очень тщательно изучали. Нам нужно было четко понять, что существует в мире из нереализованного конкретно, но находится в таком состоянии, что технический и научный уровень уже подошел к той точке, при которой уже можно обеспечить выход этой новой схемы, нового патента. Мы, конечно, со временем очень много схем продумали.
После пятилетнего инкубационного периода, в течение которого в ОКБ занимались и прямоточным двигателем, и оригинальным сверхзвуковым газотурбинным для ударного самолета разработки КБ Цыбина, произошел долгожданный прорыв: «Собственно говоря, выбрал из всего того, что было проанализировано долго и упорно, вот этот двухконтурный двигатель. Причем с определенным риском, и немалым, в первую очередь по уровню температуры. И по моей инициативе мы начали составлять эскизный проект двухконтурного двигателя для А. Н. Туполева, который задумал машину, так называемую двухрежимную. Бомбардировщик, на который должна была наша машина встать, должен был в течение двух третей своего полета из того времени, за которое он покрывает свою территорию, еще в зоне своей ПВО, идти на экономичном режиме по расходу топлива, т. е. дозвуковом. Потом в районе фронта переходить на форсажный режим, делать свою работу, разворачиваться и возвращаться в свою охраняемую зону на сверхзвуковой скорости. А дальше уже опять «пилить» на дозвуковой скорости» ( Соловьев, с. 31).
А. Н. Туполев поддерживал Пермское ОКБ-19, помня удачную совместную работу по прежним решающим для существования его ОКБ темам: бомбардировщикам Ту-2 и Ту-4. Скорее всего, именно его поддержка оказалась решающей для пермяков. Проект двигателя, получившего обозначение Д-20, однако тогда не реализовался: если с газотурбинной частью более или менее было понятно, что делать, как казалось молодому главному конструктору, то организация процесса горения в «холодном» наружном контуре и тогда, и сегодня остается проблемой. Предложенная идея форсирования оказалась нежизнеспособной — опыта не было. На этом примере видна решающая роль выбора концепции будущего двигателя: заранее все риски просчитать невозможно (ведь речь, как правило, идет о создании двигателя нового поколения, где всегда присутствуют инновации), но концепция должна выбираться очень тщательно. Во многом именно она определяет успех или неуспех проекта.
А между тем коллектив ОКБ учился: все ведущие конструкторы разъехались по родственным фирмам огромного советского концерна — авиапрома — осваивать новую технику и методологию ее проектирования и испытаний. Компрессор высокого давления, ядро будущего двигателя, взяли (но без сверхзвуковой ступени), как уже отмечалось ранее, в ОКБ Люльки, который в свою очередь получил его из Рыбинска от ОКБ Добрынина. Методики его проектирования и доводки заимствовали в Центральном институте авиационного моторостроения (ЦИАМ). А вот вентилятор, как вскоре будут называть компрессор низкого давления в двухконтурных двигателях, проектировали в ЦАГИ. По моде того времени первая ступень вентилятора была сделана сверхзвуковой и за свою широкую форму получила прозвание «камбала». Намучились с ней много и в конце концов заменили ее двумя дозвуковыми ступенями при модификации двигателя (Д-30).
А простаивающее производство Соловьев загрузил субподрядными работами по изготовлению узлов редуктора турбовинтового двигателя Самарского ОКБ Н. Д. Кузнецова ТВ-2, предшественника будущего успешного НК-12. Переход от поршневой техники к газотурбинной во всех моторных КБ мира был болезненным. Не все сумели перестроиться. Получался замкнутый круг: из-за отсутствия опыта проектирования газотурбинных двигателей КБ не поручали создание новых двигателей, а без создания двигателя невозможно приобрести необходимый опыт. Там, где техническая помощь пришла извне в виде трофейных или закупленных образцов, да еще со специалистами, дело шло более или менее успешно. А где приходилось «набивать шишки» самим, дело шло трудно, финансирование из госбюджета было скудное. В общем, типичный кризис, выход из которого вполне мог состояться в виде прекращения деятельности ОКБ. Для того (да и нынешнего) времени это была вполне реальная перспектива.
Именно в таком «подвешенном» положении оказались «поршневые» ОКБ А. Г. Ивченко и П. А. Соловьева. И оба — весьма слабых в сравнении с другими КБ — вначале были на подряде у Н. Д. Кузнецова: Соловьев делал редуктор, а Ивченко — турбостартер, т. е. мини-ГТД мощностью 250 л.с. Но даже эту скромную тему А. Г. Ивченко удалось получить только с использованием «административного ресурса» в лице украинских партийных властей (ЦК КПУ), поддерживаемых тогдашним лидером Н. С. Хрущевым. Хрущев хотел создать и в конце концов создал украинскую авиапромышленность.
В 1956 г. ОКБ А. Г. Ивченко отдали тематику ТВ-2 (Кузнецов был занят своим более мощным НК-12 для Ту-95) — этот двигатель нужно было доводить «до ума» для самолета Ан-8, двухмоторного предшественника будущего четырехмоторного Ан-10 и образца-модели всего последующего антоновского ряда. Конструктор самолетов O. K. Антонов был приглашен Н. С. Хрущевым в 1953 г. на Украину из Новосибирска, где он в ОКБ завода им. Чкалова в 1946 г. спроектировал удачный легкий самолет Ан-2 с мотором Швецова АШ-62ИР. До этого же он работал в ОКБ у Яковлева, являясь его заместителем. Фирменной схемой самолетов ОКБ Антонова с газотурбинными двигателями станет верхнее над фюзеляжем расположение крыла. И сегодня новейший двухмоторный ближнемагистральный Ан-148 сделан по той же схеме.
И здесь мы должны сделать некоторое отступление в историю конкуренции на рынке транспортных самолетов, вернее, двигателей для этих самолетов. В начале 1950-х гг. в этой нише во всем мире традиционно доминировали турбовинтовые самолеты, типичным примером которых был английский четырехмоторный «Виска-унт» разработки «Виккерс» (Vickers Viscount) с роллс-ройсовским двигателем «Дарт» («Копье») мощностью в диапазоне 2000–3000 л с. в зависимости от модификации (последняя — Дарт-10). Этот двигатель был неоригинальным прежде всего по схеме компрессора. Компрессор был двухступенчатый… центробежный с весьма скромной степенью сжатия 5,6, трубчатая (7 труб — нечетное, простое число для избежания возможного резонанса с лопатками турбины в случае кратности чисел труб и лопаток, очевидно, что англичане «напоролись» на это явление) камера сгорания, т. е., по сути, удвоенный старый добрый «Нин». Центробежные компрессоры на маршевых двигателях к этому времени уже «не носили» — они вышли из моды. В будущем на газотурбинных двигателях такого класса мощности станет общепринятой схема осецентробежного компрессора, причем замыкающая центробежная ступень останется лишь из-за малой размерности длины лопаток (меньше 20 мм) последних осевых ступеней при высоких степенях сжатия.
Как видим, понимание необходимости опережающей разработки двигателей с инновациями в мире в то время отсутствовало. Двигатели надо было проектировать быстро вслед за самолетами (цикл проектирования самолета был и остается меньше по времени, чем двигателя к нему) и их делали из того, что было. В 1970-е гг., когда «Дарт» все еще эксплуатировался вовсю, он производил впечатление совсем уж архаичной конструкции, как будто его проектировал Леонардо да Винчи. Однако его производство прекратили только в… 1987 г. Так что и за рубежом мы видим примеры длительной амортизации типов двигателей. Принцип «инновация ради инновации» тоже не работает как всеобщий. Есть мода «от-кутюр», а есть «прет-о-порте». Есть скаковые лошади и рабочие лошади. Как «лошадка» «Дарт» поработал хорошо — стоял на многих самолетах и налетал к 2005 г. 169 млн часов. Да и запорожский аналог (по мощности, но не по схеме) английского «Дарта» АИ-20 не сильно отстал, налетав за время существования, или жизненного цикла, свыше 100 млн часов.
Турбореактивная модель самолета фирмы «Де Хэвиленд» «Комета-4» была тогда еще инновационным, а следовательно, рисковым проектом. Во всяком случае, рискованно было ставить на него в массовых перевозках. Вслед за «Вискаунтом» ильюшинское ОКБ сделало его удачный советский аналог Ил-18, который около двадцати лет, начиная с 1957 г., был «рабочей лошадью» Аэрофлота. Именно на этом самолете пассажирские перевозки в СССР стали массовыми. Ил-18 задумывался сразу после создания первого послевоенного советского пассажирского самолета Ил-14, оснащенного двумя поршневыми двигателями серии АШ-82Т. Первоначально четырехмоторный самолет Ил-18 планировалось оснастить тоже поршневыми швецовскими моторами АШ-73ТК, уже стоявшими на бомбардировщике Ту-4. И это был бы вполне реальный проект. Но время поршневых моторов заканчивалось и нужно было переходить на газотурбинную технику.