Битва за скорость. Великая война авиамоторов

Августинович Валерий Георгиевич

Если сравнить советский РД36-41 и американский J-93-GE, то они — почти как близнецы, «американец» — чуть полегче. Это даже дало повод американцам упрекнуть Рыбинское КБ в плагиате, но, как мы уже отмечали ранее, даже при наличии технической документации воспроизвести двигатель не так-то просто. Здесь же у ОКБ Добрынина конструкторский задел по двигателям такой размерности был побольше американского: за спиной были и ВД-7, и ВД-7М для дозвукового «ЗМ» и сверхзвукового М-50. Так что облик двигателя для такого типа самолета определялся самим объектом и наличием опыта. Новым для ОКБ-36 и всего советского авиадвигателестроения здесь было максимальное значение скорости полета — 3200 км/час и связанные с этим проблемы теплового состояния систем двигателя (агрегаты, маслосистема и т. д.) и большой степени расширения в сопле. Не нужно

забывать, что температура воздуха на входе в двигатель после сжатия набегающего потока со скоростью, в три раза превышающей скорость звука, достигает свыше 300 °C. То есть ниже этого уровня температуры воздуха в двигателе нет. Как и чем охлаждать те же агрегаты? Решение — известное: агрегаты поместить в охлаждаемый контейнер, но хватит ли хладоресурса для топлива? Летные испытания показали, что все нормально.

Осуществить полное расширение в механически регулируемом (по площади критического сечения и одновременно по соотношению площадей выходного и критического сечений) сопле с большим перепадом давления и при этом не набрать лишнего веса — задача очень сложная. Створки сопла типа лепестков тюльпана-тонкие и длинные, а следовательно, жесткость их низкая. Трудно обеспечить геометрию сечения сопла, створки нужно охлаждать, а для предотвращения их автоколебаний — снабжать специальными клапанами для выравнивания аэродинамических сил, действующих на створки. Наконец, сам привод для перемещения створок является сложным узлом. Этот привод обычно представляет собой гирлянду (до 18 штук) гидроцилиндров с поршнями, управляемыми топливом под большим давлением, синхронизирующее кольцо и т. д.

Как вспоминает Самойлович, зам. главного конструктора ОКБ П.О. Сухого по проекту Т-4, о процессе создания этого уникального самолета:

«В результате «мозговой атаки» было разработано более 130 вариантов компоновочных схем, из них 34 получили полуофициальное признание и были поставлены на инвентарный учет. В том числе рассматривались компоновочные схемы с ядерными двигателями и с двигателями, работающими на водороде. На основе нескольких компоновочных схем были разработаны сверхзвуковые пассажирские самолеты. Итак, круг поисков сократился в 4 раза, но до выбора окончательного варианта было еще очень далеко. Было ясно, что компоновка двигательной установки должна быть «пакетной», т. е. с размещением всех двигателей в одной мотогондоле. В итоге мы пришли к компоновочной схеме по типу американского стратегического бомбардировщика В-70 «Валькирия».

Это не значит, что мы копировали В-70. Просто назначение самолета диктовало эту единственно возможную компоновку. Появление в 1964 г. информации о SR-71 повергло нас в шок. При одних и тех же летных характеристиках (скорость полета — М=3, дальность полета — 6000–7000 км) назывался вероятный взлетный вес 60–70 тонн. А мы все «ползли» за 100 тонн и ничего сделать не могли. (Самолет получился весом 114 тонн с двумя ракетами «воздух — поверхность».
– А.В.). Была разработана компоновка по типу SR-71, и снова ничего не получалось. Это потом мы разобрались, что вся разница в тактическом назначении. Самолет SR-71 никогда не рассматривался в качестве ударного самолета-носителя оперативных ракет класса «воздух — поверхность».

Итак, после утверждения П. Сухим компоновочной схемы самолета с размещением двигателей в единой мотогондоле, КБ в 1966 г. приступило к разработке нового варианта эскизного проекта, а затем и к постройке макета. И как это обычно бывает, чем дальше продвигается разработка, тем больше возникает вопросов. Для нас основные трудности представляли проблемы управляемости самолета и снижения волнового и балансировочного сопротивления. Снижение волнового сопротивления достигалось за счет применения очень тонкого (относительная толщина всего 2,5 %) крыла с острой передней кромкой и фюзеляжа предельно малого с позиции размещения экипажа сечения диаметром 2 метра и большого удлинения, равного 22.

Очень остро стоял вопрос с отрывом передней опоры шасси, поэтому рассматривался вариант с установкой двух подъемных двигателей в головной части фюзеляжа. На этом настаивал главный аэродинамик фирмы И. Е. Баславский. Я думаю, что Баславский хотел перестраховаться, и связано это было с его прежним опытом. Ранее, работая в КБ В.М. Мясищева, он дал разрешение на первый взлет самолета М-50 с очень короткой взлетно-посадочной полосы завода № 23. Причем дал при наличии отрицательного

заключения ЦАГИ. После этого И.Е. Баславского пригласили на Лубянку, расспросили и предупредили, что если самолет не взлетит, то будут сделаны самые серьезные выводы, вплоть до ареста.

Из-за очень малой жесткости конструкции фюзеляжа КБ столкнулось со всеми проблемами, связанными с аэроупругими явлениями и появлением нелинейностей в обычной механической системе управления. Тогда главный аэродинамик КБ И.Е. Баславский первым поставил вопрос о необходимости перехода к электродистанционной системе управления. Он убедил П.О., что иного пути нет, что с традиционной системой управления ничего не получится. Конструкторы бригады систем управления, естественно, были против. Однако П.О. быстро разобрался в существе вопроса и принял решение о разработке электродистанционной четырехкратно резервированной системы управления самолетом (ЭСДУ). В авиационной историографии до настоящего времени идет спор, кто был первым в реализации этого технического решения. На первенство претендуют фирмы «Дженерал Дайнемикс» (США) и «Дассо» (Франция). В мемуарах Главного конструктора Л. Л. Селякова упоминается о том, что ЭСДУ начали отрабатывать уже на самолете М-50 В.М. Мясищева. Но факт остается фактом — первым в мире самолетом (не самолетом-лабораторией, а опытным боевым самолетом) со штатной ЭСДУ был Т-4. Правда, на первом экземпляре (изделие 101) устанавливалась резервная механическая тросовая система управления с автоматами натяжения тросов. Очень много сделал для внедрения ЭСДУ шеф-пилот фирмы, Герой Советского Союза, заслуженный летчик-испытатель СССР генерал-майор авиации Владимир Сергеевич Ильюшин.

В частности, на Методическом совете МАП, который дает разрешение на первый вылет опытного самолета В. Ильюшин, несмотря на отрицательные заключения институтов (ЦАГИ и ЛИИ), настоял на том, чтобы уже первый вылет состоялся на ЭСДУ.

В процессе разработки самолета конструкторы КБ получили 600 (шестьсот!) авторских свидетельств на изобретения. Это был поистине вал появления новых технических решений. Я считаю, что в этом прежде всего заслуга П.О. Он никогда не боялся умного, талантливого окружения, наоборот, всячески инициировал появление новых идей. Двери его кабинета всегда были открыты для любого конструктора без предварительной записи на прием. Другое дело, что застать П.О. Сухого свободным было очень трудно в силу его очень большой занятости.

Несколько слов о том, какие наиболее принципиальные новые технические решения были внедрены на самолете Т-4. В частности, это применение воздухозаборников смешанного сжатия. Есть три принципиальных типа торможения сверхзвукового потока во входном устройстве самолета до дозвуковой скорости: внешнее сжатие, когда торможение потока заканчивается перед плоскостью входа в воздухозаборник, внутреннее — торможение потока происходит внутри воздухозаборника и смешанное — торможение потока осуществляется перед воздухозаборником и внутри него. Все современные самолеты оснащены воздухозаборниками внешнего сжатия. Воздухозаборники смешанного сжатия имели только самолеты Т-4 и В-70. Однако довести их до идеала не удалось, так как летные испытания как Т-4, так и В-70 не были проведены в необходимом объеме. На Т-4 один воздухозаборник и канал обслуживал два двигателя, на В-70 — три. Последняя схема более надежна, так как доля возмущений, приходящаяся на воздухозаборник, в случае отказа одного двигателя при двухдвигательном пакете больше, чем при трехдвигательном. Для предотвращения помпажа перед разделением общего канала на два устанавливалась створка сброса воздуха из канала большой площади.

Кстати, много лет спустя, когда Т-4 уже экспонировался на открытой стоянке в авиационном музее в Монино, почему-то под названием Су-100, я по случаю оказался там и стал свидетелем такой сцены. Экскурсовод-полковник объясняет, что летные испытания самолета были прекращены из-за помпажа воздухозаборника. На мой вопрос, откуда он об этом знает, экскурсовод ответил, что ему об этом рассказал Владимир Ильюшин. Пришлось защищать машину и объяснять этому полковнику, что помпажа не могло быть в принципе, поскольку самолет летал с приоткрытыми противопомпажными створками. А позже из разговора с Ильюшиным выяснилось, что этот полковник с ним вообще не разговаривал. Не думаю, что сейчас в Монино что-то изменилось, даже после моих объяснений, — красивое слово «помпаж» по-прежнему украшает рассказы экскурсоводов.