Битва за скорость. Великая война авиамоторов
Шрифт:
Таким образом, к тому моменту, когда в начале 1971 г. П.О. Сухой дал указание приступить к разработке, мы были уже отчасти готовы. В выходные (чтобы никто не мешал) на работу вышли три человека: Владимир Антонов, Валерий Николаенко и я. Так появилась на свет первая компоновка самолета Т-10 — будущего Су-27. При этом под влиянием самолета Т-4МС вся поверхность новой машины выполнялась набором деформированных аэродинамических профилей, а потом на нее надстраивалась головная часть фюзеляжа и подвешивались мотогондолы. Такая компоновка получила название «интегральной». Кроме того, на основе летных испытаний самолета Т-4 было принято решение выполнять самолет статически неустойчивым на дозвуковых скоростях полета с электродистанционной четырехкратно резервированной системой управления. Антонов и Николаенко проводили необходимые расчеты и прорабатывали наиболее ответственные узлы, а я вычерчивал компоновку. Не все у нас получилось сразу. В частности, никак не вписывалась схема с трехопорным шасси. Поэтому на этой, первой компоновке шасси было выполнено по велосипедной схеме с распределением нагрузок как при трехопорной схеме. Подкрыльные опоры убирались в обтекатели на крыле. В понедельник доложились П.О. Сухому. Он внимательно рассмотрел компоновку и велел делать продувочную модель для трубы Т-106 ЦАГИ. Результаты продувок
Самолет Су-27 получился, но получился он в том числе и благодаря двигателю. Нужен был не просто двигатель, а легкий и экономичный двигатель, чего в сочетании достичь чрезвычайно трудно. К этому времени наконец и ОКБ Люльки «обрело крылья». После неоригинальных двигателей АЛ-7 и АЛ-21Ф, по сути, уменьшенной копии ВД-7 и схемного аналога J-79-GE, использовавшихся на самолетах Сухого (Су-24) и Микояна (АЛ-21Ф получился очень дорогим и был заменен на самолете МиГ-23 на разработку Тушинского ОКБ Хачатурова Р29-300, явившейся развитием линии двухвального Р11 -300), А.М. Люлька сумел синтезировать из полученного опыта очень хороший двухконтурный двигатель АЛ-31Ф. Ключевым узлом, обеспечившим успех проекта, была высокотемпературная одноступенчатая турбина высокого давления и особенно ее охлаждаемые лопатки с оригинальной «циклонной» схемой охлаждения входной кромки (М.М. Гойхенберг).
Самолет воздушного боя Су-30. МАКС-2009.
Настали «лихие» 90-е годы, когда «либеральное» государство «бросило» советский авиапром — пусть выживает, как хочет: либерализм, т. е. «свобода!». Это был удар, после которого выжить трудно. Ведь распад или уничтожение сложных структур (социальных или технологических) до атомарного состояния отнюдь не гарантирует переформатирования или создания на их месте более совершенных образований. Пятнадцать лет нищенского существования, публичного опорочивания авиапрома как символа всего советского, дележа собственности, финансовых потоков, некомпетентности управления, неясности стратегии можно сравнить только с таким же периодом после 1917 г. Погибли многие научные, конструкторские и технологические школы, престижность работы в авиапроме была утрачена. Распались технологические цепочки — многие предприятия-поставщики комплектующих либо перестали существовать, либо сменили профиль деятельности. Дорогостоящее оборудование растаскивали и сдавали в металлолом. И так наметившееся еще в 1970-е гг. отставание приобрело характер необратимого. Создается впечатление, что все это было настоящими военными действиями, направленными против с такими усилиями созданного в советское время и достаточно эффективно функционирующего военно-промышленного комплекса СССР. «Война моторов» на земле — какой-то фантастический фильм. Неслучайно последний из «могикан», генеральный конструктор П.А. Соловьев незадолго до своей смерти охарактеризовал тогдашнее состояние госуправления одним словом: «Предатели!» Этот социальный опыт свидетельствует о том, что либеральная модель экономики в том виде, как ее понимают в России, к модернизации экономики и общества, а уж тем более к их инновационному развитию не приводит. Единственный успех «Преображенской» революции августа 1991 г. — это «ритейл» (торговля) и связанная с ним конвертация рубля. При новом российском капитализме вовсю заработали товаропроводящие сети, а вот производство и наука пришли в упадок. Капитал в России — преимущественно торговый, как и был всегда.
Как же выживали советские моторные фирмы в это время 1990-х? Продажей «ноу-хау» в Китай и Корею. Надо отметить, что китайский авиапром был создан с помощью СССР еще в 1950-е гг. Центрами авиационного моторостроения в Китае стали Харбин, Шеньян и позже Сиань. В Китае производились советские двигатели Р11- 300 для МиГ-21. Потом во время охлаждения отношений между СССР и КНР и даже вражды в 1970-е гг. Китай приобрел лицензию у «Роллс-Ройса» на производство военной версии двухконтурного двигателя «Спей» с форсажной камерой. Но к началу 1990-х гг. Китай остро нуждался в модернизации своих ВВС, и для этого нужно было не просто закупить образцы современной техники, но и освоить технологии их проектирования и производства. Автору этих строк довелось побывать в эти годы в Шеньяне, где расположен «китайский ЦИАМ»-SARI (Shenyang Aviation engine Research Institute). Поездки в Китай в те годы (1991 и 1992 гг.) были незабываемы, особенно если учесть, что автор этих строк совершил их по железной дороге через всю Сибирь. Особенно запоминающимся был 1992 г. — год расцвета «челночного» бизнеса, когда вагоны поезда Москва — Пекин были забиты буквально доверху знаменитыми челночными сумками с кроссовками и кожаными куртками. Китайские товарищи принимали специалистов хорошо — как правило, селили в лучшем тогда отеле Шеньяна «Роза» с открытым счетом и прикрепленной автомашиной. Побывал автор этих строк и в знаменитой мировой достопримечательности — «Водяной пещере» недалеко от Шеньяна, где сорокаминутная экскурсия проходит на моторной лодке по подземным водоемам с эффектной подсветкой скал, имеющих собственные имена («Мамонт» и др.).
Двигатель
Надо прямо сказать, что исследовательские лаборатории китайского института SARI были «на высоте» — широко применялись лазерные бесконтактные средства измерения, инженерные кадры тоже хорошо подготовлены: частично еще в СССР, а во многом уже на Западе, где на передовых фирмах они проходили стажировку. Оборудование на шеньянском заводе ведущей моторостроительной компании «Лимин» — новейшее. Почему же Китай не создал своего собственного авиадвигателя даже не пятого, а «хотя бы» четвертого поколения или поколения 4+? И вот здесь, кажется, мы наблюдаем влияние некоторых особенностей китайского менталитета — малую склонность к риску и стремление все делать по правилам или шаблону. А при создании двигателя приходится рисковать — все обосновать и согласовать с начальством не удастся. В последнее время стал действовать и еще один дестабилизирующий фактор — быстрый карьерный рост молодых руководящих кадров в китайской авиапромышленности (это мы наблюдаем сегодня и в России). В результате — слабая компетентность при принятии решений и отсутствие мотивации к постепенному наращиванию инженерной компетентности. В Китае, как и в России, все теперь хотят быть, и хотят быть быстро, «менеджерами». А инженерами быстро не становятся и потому это не престижно. Тем не менее компания «Лимин» к 2005 г. разработала WS10A «Тай-Хан», аналог советского двигателя четвертого поколения АГ1-31Ф для Су-30КК («коммерческий китайский») и собственных самолетов воздушного боя: одноместного J-10 и двухместного J-11 (аналог Су-27). Хотя турбина низкого давления получилась двухступенчатой (вместо одноступенчатой на АЛ-31Ф) и сопло с изменяемым вектором тяги китайские товарищи сделать пока не сумели. Двигатель «Тай- Хан» был продемонстрирован на выставке Аэрошоу Чайна в Джухае в ноябре 2008 г.
Как раз в это время в США и создавали самолеты и двигатели пятого поколения. Основным принципом проектирования двигателей пятого поколения в сравнении с предыдущим было уменьшение количества деталей на 40 %. Если сравнить двигатели F-100PW и F-119PW, то можно увидеть в последнем случае кардинальное уменьшение количества ступеней турбины, а именно переход от схемы 2+2 к предельной схеме 1+1, т. е. каждый ротор компрессора приводится во вращение одной ступенью турбины. Ближайший конкурент американцев турбина АП-31Ф также имела схему 1+1.
Такое радикальное (в два раза) уменьшение числа ступеней турбокомпрессора с сохранением кпд стало возможным только на базе развитого математического моделирования аэродинамики, или 3D (трехмерных) моделей течения. Чисто экспериментальным способом синтезировать сложные конфигурации профилей лопаток было бы невозможно. Здесь и США, и Европа опередили нас и, надо сказать, по нашей же недальновидности (т. е. недальновидности нашей системы управления авиационной наукой). Предпосылки же для создания отечественной системы проектирования в виртуальной трехмерной реальности были начиная с середины 1970-х гг.
Европейский самолет воздушного боя «Тайфун». Фарнборо-2008.
В 1976 г. ученый из Харькова В.Н. Гнесин впервые опубликовал статью с инновационной разработкой трехмерной нестационарной модели статор-ротор взаимодействия в ступени турбины, на базе которой можно было создать ту самую виртуальную реальность. Учитывая высокий уровень советской научной школы в области газовой динамики, задача была вполне решаема, если бы… такая задача была поставлена и создана сетевая система разработчиков (по европейскому типу) для ее решения. Но, как всегда, тогда победила научная бюрократия и связанная с ней ведомственная амбициозность.
Двигатель EJ-2000 для европейского истребителя «Тайфун»: вид со стороны створчатого регулируемого сопла. Фарнборо-2008.
В этом раунде «войны моторов» победу за первенство по очкам можно присудить американцам. Но… борьба продолжается. Играть в высшей лиге само по себе престижно, пусть и не на первом месте. Ведь задачи обеспечения обороноспособности в воздушном пространстве никуда не исчезли. Проблемой же в России, как всегда, остается внятная и просчитанная стратегия на годы вперед с учетом имеющихся возможностей. Какие самолеты нам нужны? В каком количестве? Раньше в эпоху СССР было «проще»: смотрели на соперника — США и делали с некоторым лагом (5–8 лет) то же, что и он. Теперь пора думать самостоятельно.
Стратегии развития США и России принципиально разные. Экономика США основана на капитализации ее политической мощи, для чего необходимо иметь превосходство в вооруженных силах над всеми странами мира. Ведь с нормальной экономической точки зрения поведение США абсурдно: при дефиците торгового баланса и бюджетном дефиците производить гигантские затраты на вооружение. Но все становится логичным, если принять другую модель развития — как гаранта сохранности мировых денег за счет военно-политической мощи. Особенно в периоды мировых экономических рецессий или политических нестабильностей. Для этого их даже можно создавать искусственно в различных регионах мира. Тогда повышенные риски для бизнеса направляют денежные ресурсы в надежную гавань Уолл-стрита. В этом случае бюджетный дефицит покрывается выпуском гособлигаций, которые за доллары выкупают остальные страны. Доллары же эти страны получают за продажу своих товаров в США. Так доллары возвращаются в экономику США, где они поддерживают потребительский спрос. Круг (военная мощь — дефицит бюджета — облигации, гарантированные мощью — импорт излишней мировой ликвидности — сохранение и приращение военной мощи) замыкается, а долг по типу карточного записывается «на манжете». Поскольку часть капитала всегда существует в накопительной форме (пенсионные фонды, страховые, сбережения граждан и т. п.), то для нее неважно, в чем она монетизирована. США — это всемирный банк. Правительство же гарантирует покупку своих облигаций, т. е. превращение их в конвертируемую валюту в любой момент. Но одновременное предъявление гособлигаций США к оплате обрушит мировую экономику, что не выгодно никому. В фазы кризисов капиталы уходят в доллары и золото, а в фазы развития — в акции и нефтяные фьючерсы. Так и живут. А вот всем остальным странам приходится жить экономически, т. е. без бюджетного дефицита с ограничениями затрат на оборону.