Битва за скорость. Великая война авиамоторов

Августинович Валерий Георгиевич

Точку в конкуренции с Великобританией поставил Боинг своей моделью «Боинг-747» (1970 г.). По своему опыту пассажира автор этих строк считает этот самолет лучшим в мире, лучше всех последующих моделей «Боинга», включая «летающий сарай» «Боинг-777». Попытка европейцев, в первую очередь французов, помнящих свое историческое первенство в авиации, обогнать США в инновационном проекте сверхзвукового пассажирского самолета (СПС) закончилась коммерческим крахом англо-французского «Конкорда». Но и США здесь так и не смогли предложить работающую альтернативу (американский СПС «Боинг-2707» остался в проекте). Единственное, что предприняли США вдогонку, — это мелкую месть в виде запрета посадки «Конкорда» в аэропорту Нью-Йорка якобы по экологическим соображениям чрезмерного шума.

Только после объединения европейских усилий в компании Airbus (1970-е

гг.) и придании ее проектам статуса жизненно важных с беспрецедентной господдержкой объединенная Европа стала успешно конкурировать с США. Ее первый новый продукт — франко-германский аэробус А-300 с американскими двигателями General Electric позиционировался как «воздушный автобус» большой вместимости, по сути, на региональных трассах типа Париж — Тулуза или Франкфурт — Мюнхен. Автору приходилось летать как раз на этих трассах на этом «сарае», иначе не скажешь — настоящий автобус. О какой-то тонкой «оптимальности» проекта говорить не приходится, главное — выполнение функции массовых перевозок наиболее дешевым способом. Двигатель поставили, какой был в наличии, обслуживание на борту — минимальное: воду даже не успевают всем разнести за время полета. На А-300 отрабатывалась технология международного сотрудничества и производства полного цикла создания современного самолета. Для обеспечения этого успеха, в частности, была создана сетевая научная структура, в которой в рамках исследовательских программ было задействовано большинство европейских научных институтов, а не только авиационного профиля. Сегодняшний амбициозный, статусный и суперрисковый проект А-380 должен показать, выиграли европейцы конкуренцию у США или нет.

Советская гражданская реактивная авиация стартовала практически одновременно с английской: в июне 1955 г. автор лично наблюдал на воздушном параде в Тушино пролет первого пассажирского реактивного самолета Ту-104. Это был вполне хороший самолет. Вообще, можно как угодно относиться к нашей авиации, но советская и сегодня российская авиация не знала таких скандальных катастроф из-за конструктивных дефектов, какие были у американцев. Вот только три известных примера: взрыв центрального топливного бака на В-747 в наборе высоты при вылете рейсового самолета из Нью- Йорка в 1996 г. (все пассажиры погибли), отрыв двигателя от крыла из-за поломки болта передней подвески на самолете DC-10, разгерметизация грузовой кабины с вылетом грузового люка и части фюзеляжа с девятью пассажирами на самолете В-747 и, наконец, недавнее (2009 г.) «исчезновение» над Атлантическим океаном французского А-330 с более чем 200 пассажирами на борту.

Начало эксплуатации В-747 через Тихий океан началось вообще с беспрецедентного решения: четырехдвигательный флагман пассажирского воздушного флота США имел на борту запасной двигатель, притороченный со снятым вентилятором к фюзеляжу с внешней стороны наподобие запасного колеса у автомобиля. «Продуваемый» набегающим потоком воздуха двигатель без снятого и уложенного в самолет вентилятора создавал бы большое аэродинамическое сопротивление. Можно себе представить реакцию современных СМИ на аналогичное решение, если бы оно было принято применительно к российскому самолету. Перечень американских, да и европейских авиационных провалов можно было бы продолжить. Чего стоит, например, «гордость» английской авиации, региональный четырехмоторный (!) самолет ВЕА-146, на котором по Европе летал Тони Блэр, или самоубийственный американский конвертоплан V-22 «Оспри» для морской пехоты. Все эти издержки технической мысли покрываются государством.

Основным критерием качества магистральной авиации является экономичность перевозок, оцениваемая по параметру затрат топлива при перевозке одного пассажира на один километр, т. е. грамм топлива/пасс. км. За пятьдесят лет этот расходный показатель уменьшился от 70–90 у самолетов Ту-104 и «Комета-4» до 20 (самолеты Ту-214 и А-320), т. е. в четыре раза. И главную роль здесь сыграл технический прогресс в двигателестроении — повышение температуры газа перед турбиной и связанное с ним увеличение степени двухконтурности. А отсюда и повышение кпд двигателя.

Между тем в конце 1970-х гг. на «гражданском» фронте по заказу государства разрабатывается линейка новых самолетов: дальнемагистральный ИЛ-96, среднемагистральный Ту-204 и ближнемагистральный ИЛ-114. Эти самолеты были аналогами уже эксплуатировавшихся на Западе соответственно американских «Боинг-767», «Боинг-757». Как и в случае предыдущего поколения

магистральных самолетов, советский авиапром просто повторял без всяких инноваций западные модели, но с лагом почти на целое поколение. Очевидно, что прямую конкуренцию с Западом в таком случае выиграть невозможно, что и произошло при открытии рынка в 1990-е гг.

Но пока мы — в 1980-х гг. Предстоит новая схватка с конкурентами за двигатели. Вначале конкурентов заранее развели по классам тяги: Н.Д. Кузнецову отдали «большой» двигатель под ИЛ-96, П.А. Соловьеву — «средний» под Ту-204, КБ Климова, где генеральным уже был С.П. Изотов — «малый» турбовинтовой под ИЛ-114. К этому времени ОКБ Соловьева уже десять лет, как вело проектные работы на бумаге по двигателю такого типа (ставшего в конце концов ПС-90), примеряясь к возможной, но так и несостоявшейся, ремоторизации ИЛ-86. Каждый год отдел перспективных разработок КБ Ильюшина (во главе КБ в это время был уже Г.В. Новожилов) заказывало проекты двигателя вокруг одних и тех же параметров. К этому времени ОКБ при разработке двигателя Д-30Ф6 уже освоило высокие температуры, и это дало шанс обойти конкурента по «обходному пути» термодинамической эффективности. Главным «козырем» ОКБ Н.Д. Кузнецова была провозглашаемая им надежность разрабатываемых им двигателей, имевших меньший уровень температуры газа перед турбиной.

Как измеряется надежность авиационных двигателей? Основным показателем надежности является наработка парка двигателей данного типа на одно выключение в полете по причине отказа двигателя за текущий год эксплуатации. Двигатели считаются имеющими хорошую надежность, если этот показатель имеет уровень не ниже 100 000 часов на одно выключение в полете. То есть если большая авиакомпания, к примеру, имеет парк двухдвигательных магистральных самолетов в количестве 100 штук, то за год суммарный налет двигателей этой авиакомпании составит примерно 600 тыс. часов (при среднем налете воздушного судна 3000 часов в год). Это означает, что допускается за год иметь шесть выключений двигателей в полете. Такая надежность достигается не сразу после начала серийного производства и эксплуатации. Но, начиная с некоторого времени, показатели стабилизируются и могут объективно свидетельствовать о надежности всей системы. Если сравнить показатели надежности типичных авиационных двигателей (американских JT9D, CF6-50 и российского ПС-90), то мы не увидим большой разницы. Все эти двигатели в вышеприведенном смысле надежны. И, как показывает опыт, нет прямой зависимости надежности двигателя от уровня температуры газа перед туроиной. Надежность двигателя в большой степени зависит от надежности элементов системы (комплектующих), стабильности технологии производства и грамотного обслуживания двигателя в эксплуатации.

«Роллс-Ройс», создав инновационный трехвальный двигатель большой двухконтурности для широкофюзеляжных самолетов, тем самым создал и моду на «трехвальность». И Запорожское КБ под руководством Лотарева (сменившего Ивченко), и Самарское КБ Кузнецова поддались этой моде и, несмотря на сложность трансмиссии, сделали-таки трехвальные двигатели для грузового самолета большой вместимости АН-124 (двигатель Д-18), ближнемагистрального самолета Ту-334 (двигатель Д-436) и стратегического бомбардировщика Ту- 160, аналога американского В-1, (двигатель НК-32).

Выбором облика будущего ПС-90 П.А. Соловьев занимался лично, как никаким другим двигателем. Изучая на выставках в Ле-Бурже и Фарнборо зарубежные двигатели-аналоги большей размерности с их впечатляющими фланцами корпусных деталей, он пришел к четкому для себя выводу о предельном диаметре вентилятора (не более 2 метров). «Мастодонтов» делать мы не будем». Не сразу был сделан и окончательный выбор между двухвальной традиционной схемой двигателя и модной в то время трехвапьной. В конце 1979 г. Соловьев принял решение в пользу традиционной схемы. Так же остро шла борьба внутри ОКБ о выборе размерности компрессора. В КБ было две базовых размерности, отличающихся на 25 % по расходу воздуха. От выбора размерности при ограничении на диаметр двигателя зависело очень многое, в первую очередь степень двухконтурности, а следовательно, и экономичность будущего проекта. Были и риски по повышенной температуре газа и ограниченности форсирования двигателя по тяге в случае выбора меньшей размерности компрессора. Здесь никто не может предложить решения, кроме главного конструктора — это его выбор. Соловьев принял решение в пользу приоритета экономичности и — выиграл, как показали последующие события.