Битва за скорость. Великая война авиамоторов
Шрифт:
Ми-6, а потом и рекордный В-12 с удвоенной силовой установкой Д-25В впоследствии установили множество мировых рекордов по грузоподъемности. Ми-6 и его модификация Ми-10 — «летающий кран» — активно использовались в народном хозяйстве, особенно в труднодоступных северных районах свыше 30 лет до появления тяжелого вертолета В-26 с запорожским двигателем Д-136.
А на выходе (1960 г.) уже был и двухконтурный двигатель Д-20П для ближнемагистрального самолета Ту-124. Создать серийный авиационный двигатель — это значит создать школу конструирования, без школы ничего не выйдет. Двигатель Д-20П по своим параметрам тоже был инновационным. Имея степень двухконтурности около единицы, он опередил на некоторое время мирового лидера — «Роллс-Ройс» с его однотипным двигателем «Спей». Правда, история создания двигателя «Спей» тоже была драматичной. Спроектированный в 1959 г. (т. е. одновременное Д-20П) под маркой RB.141 для перспективного трехдвигательного ближнемагистрального самолета «Де Хэвиленд» DH 121 с расположением двигателей «на хвосте», он мог вместе с самолетом завоевать большой рынок. Но…при оценке рынка перевозок национальной
А американцы воспользовались просчетом английских авиаперевозчиков и быстро сделали «Боинг-727» и «Дуглас-9» с самым массовым двигателем JT8D разработки «Пратт-Уитни». Общее количество выпущенных двигателей составило 11845 штук, а суммарный налет двигателей на 2008 г. (за сорок пять лет) составил рекордные 600 (!) миллионов часов. Правда, и американцы не решились принять степень двухконтурности выше единицы. То ли на англичан смотрели, то ли просто испугались риска. Позже и они переделали свой двигатель, получивший обозначение JT8D-209 на большую степень двухконтурности (до 1,75).
В 1962 г. волна ракетного бума докатилась и до ОКБ Соловьева в Перми — влиятельный при Хрущеве главный конструктор В. Челомей, заместителем которого был сын Хрущева, начал проектирование нескольких крупных боевых ракет. Потребовались двигатели. П.А. Соловьев любил все новое, а авиация была не в фаворе — Хрущев решил переориентироваться на ракетную технику. Начинать с нуля — пустое дело, идти решили по проверенному пути: взять готовый прототип и форсировать его по тяге до требуемого уровня. В ходе этой работы планировали приобрести необходимый опыт разработки ракетных двигателей и создать производственную и испытательную базы. В качестве прототипа был принят воронежский жидкостный ракетный двигатель разработки ОКБ («Химавтоматика») С. А. Косберга, имевшего к этому времени успешный опыт создания двигателей для верхних ступеней ракет. Так замкнулась, казалось, линия судьбы Косберга с Пермью: здесь он бывал в эвакуации, курируя внедрение насоса непосредственного впрыска для ALLI- 82ФН во время войны, теперь — как издалека шефствующий над моторным ОКБ. Косберг, кстати, базировался на площадке Воронежского механического завода, бывшего до войны моторного завода № 16. И поршневые моторы разработки Запорожского ОКБ здесь продолжали делать и испытывать.
К этому времени на заводе № 19 им. Сталина, переименованном в з-д им. Свердлова, уже было развернуто серийное производство ракетных двигателей конструкции В.П. Глушко, т. е. суперсложная технология была освоена. До сих пор здесь производится двигатель первой ступени ракеты «Протон».
Однако ракетная тематика в ОКБ просуществовала недолго — даже не успели провести ни одного натурного огневого испытания — осенью 1964 г. Пленум ЦК снял Хрущева с поста генерального секретаря, Челомею урезали финансирование, «Химавтоматика» выиграла (естественно) у Соловьева конкурс на оснащение ракеты двигателями своей разработки. Правда, эти косберговские двигатели и впрямь были хороши. Делать косберговские двигатели стали на пермском заводе, а сам С.А. Косберг погиб в автомобильной катастрофе тогда же, в декабре 1964 г., возвращаясь из Москвы домой с воронежского аэродрома по обледенелой дороге. Молодежь из соловьевского ОКБ стала разбегаться — из новых тем осталась одна: газотурбинный двигатель для Туполева (Ту-134). Со сменой лидера страны сменилась и политика — авиация возвращалась, возвращалось на свой исторический путь и Пермское ОКБ-19. Надо было снова бороться за место под солнцем. Соловьев всегда следовал заветам Сунь Цзы, ограничиваясь модернизированной короткой формулой: «настоящий конкурент заходит в турникет позади вас, а выходит впереди». История показала, что Соловьев оказался прав.
Еще раз подчеркнем: главной проблемой выживания для КБ всегда является недостаточный объем серийного производства. Самолетов Ту-124 было мало, основной «рабочей лошадью» в то время был турбовинтовой четырехмоторный Ил-18 (аналог английского «Вискаунта»), запорожские двигатели которого (АИ-20) большой серией производились тоже в Перми. Поскольку любой серийный завод министерством (тогдашнее министерство, по сути, — огромный концерн по современной терминологии) всегда загружался полностью, то недостаточная серия грозила вытеснением будущих разработок КБ с завода и в перспективе вообще закрытием КБ. Так произошло, например, с Омским КБ, созданным в войну на базе эвакуированного Запорожского (с его двигателем М-88), ставшим в одно время филиалом Пермского в эпоху поршневой техники, затем получившим самостоятельность, а позже закрытым. В новейшее время такая же судьба постигла некогда знаменитое «микулинское» ОКБ-300.
Самому молодому из главных конструкторов — Павлу Александровичу Соловьеву удалось к 1960 г. занять только два летательных аппарата двигателями своей разработки: ближнемагистральный самолет Ту-124 (при поддержке Туполева) и тяжелый вертолет Ми-6,
Итак, в 1965 г. ракетную тематику в ОКБ-19 закрыли — Соловьеву не удалось «оседлать» ракетную инновационную волну, которую успешно использовали его коллеги-конкуренты: и Н.Д. Кузнецов, и А.М. Люлька, и В.Я. Климов. Особенно успешно в этом направлении работало КБ Кузнецова, сделавшее удачный ракетный двигатель НК-33 для «лунного» проекта — ракеты-носителя Н-1. В отличие от знаменитой королёвской ракеты-носителя Р7, для которой двигатели делал В.П. Глушко, и боевых ракет В.Челомея, для которых двигатели делал С.А. Косберг, «лунную» ракету Н-1 должны были оснащать двигателями, разработанными в авиапроме. Дело в том, что в качестве топлива для этой ракеты были выбрана криогенная пара кислород+водород, обеспечивающая высокую энергетику, или, как принято в теории ракетных двигателей, высокий удельный импульс (отношение тяги к расходу компонентов топлива). Главный разработчик ракетных двигателей большой тяги В.П. Глушко тяготел к еще более энергетически мощной, но и токсичной паре фтор+водород.
Так получилось, что ракетные двигатели для этой «лунной» ракеты-носителя были заказаны не в Министерстве общего машиностроения (так назывался концерн советского ракетостроения), а в Минавиапроме. Двигатели первой ступени НК-33 (30 штук по 150 тонн каждый!) проектировало ОКБ Н.Д. Кузнецова. Оно же проектировало и двигатели для второй ступени НК-43, по сути, тот же НК-33, только с «высотным» соплом большей степени расширения. По сути, главным конструктором этих двигателей был выдающийся инженер М.А. Кузьмин, о деятельности которого мало что известно. После разработки этих двигателей его силовым способом (с помощью министерства) «перетащил» к себе А.М. Люлька, когда его ОКБ тоже занялось ракетной тематикой для той же «лунной» ракеты Н-1, а именно — разработкой двигателя Д-57 для третьей ее ступени. Надо отметить, что опытная партия ракетных двигателей составляет обычно в три раза больше, чем авиационных (100 штук вместо 30). И эти ракетные двигатели (НК-33, НК-43 и Д-57) были сделаны и доведены! Для этого пришлось развертывать полностью новое производство, испытательную базу и т. д., и т. п. Но доводку ракеты Н-1 бросили на полпути, как это часто бывает, после ряда обычных в таких случаях неудач.
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).