Советские авиационные конструкторы
Шрифт:
В первой половине тридцатых годов промышленность освоила двигатель АМ-34 отечественной конструкция. Семейство двигателей, начало которому было положено АМ-34, являлось длительное время одним из основных направлений развития отечественных: двигателей этого типа. Одновременно за границей были закуплены новейшие легкие и достаточно мощные двигатели и приобретены лицензии на их производство. Позднее на базе этих двигателей создавались двигатели М-25, М-62 и М-63 воздушного охлаждения (первое направление), которые устанавливались в основном на истребителях. Мощность их достигала 1100 я. с. Второе направление отечественного моторостроения заключалось в развитии двигателей с водяным охлаждением и V-образным расположением цилиндров - двигателей серии М-100 мощностью от 750 до 1800 - 1900
Третье направление развития двигателей было нацелено на создание многоцилиндровых двухрядных двигателей воздушного охлаждения мощностью немного меньше 2000 л. с. Звездообразные двигатели воздушного охлаждения разрабатывались А. Д. Швецовым. Мощность этих моторов составляла 1800 л. с., затем 2400 и даже 4300 л. с. (АШ-2ТК).
Четвертое направление в создании двигателей вначале базировалось на 14-цилиндровом двигателе М-85, На основе этого двигателя были затем разработаны под руководством С. К. Туманского двигатели М-87 и М-88. Оригинальным был также двигатель конструкции В. А. Добрынина ВД-4К 24-цилиндровый, шестиблочный, мощностью до 4300 л. с. Но, как и двигатель АП1-2ТК, он не нашел применения, так как эпоха поршневых двигателей уже заканчивалась, а его испытания проходили уже после 1945 г.
Помимо бензиновых поршневых двигателей под руководством А. Д. Чаромского и Т. М. Мелькумова были созданы авиационные поршневые двигатели, работавшие на тяжелом топливе. Во время Великой Отечественной войны АЧ-40 применялся на некоторых тяжелых самолетах.
Последними поршневыми двигателями в авиации были многоцилиндровые двигатели особо большой мощности. Но и они уже не могли найти применения, хотя по совершенству конструкции сильно отличались от примитивных двигателей мощностью 80 - 100 л. с., выпускавшихся для самолетов в первой половине двадцатых годов.
В авиации, и в первую очередь военной, наступила пора газотурбинных двигателей. Большой вклад в развитие теории реактивных двигателей и авиационных лопаточных машин в нашей стране внес академик Б. С. Стечкин. Еще в 1929 г в его работе "Теория воздушного реактивного двигателя" были заложены основы теории двигателей, получившей развитие в последующих работах ученого. Практическая деятельность Б. С. Стечкина в течение десятков лет была связана с работой конструкторского бюро, возглавляемого А. А. Никулиным. Там и были созданы первые отечественные двигатели большой мощности. Один из них и сейчас стоит на бомбардировщиках Ту-16 и пассажирских самолетах Ту-104.
Над созданием газотурбинных двигателей (ГТД) работала и группа инженеров под руководством В. В. Уварова, которая в тридцатые годы вначале в лаборатории Военно-воздушной академии им, Н. Е. Жуковского, а затем на заводе создавала опытные образцы ГТД.
В этот же период конструкторы получили задание на проектирование мощных паровых турбин для тяжелых бомбардировщиков А. Н. Туполева. Однако в конце 1937 г. стала очевидной нецелесообразность такого рода разработок, а конструктор А. М Люлька предложил схемы одноконтурного и двухконтурного воздушно-реактивных двигателей. Построенные под его руководством образцы были поставлены на стендовые испытания, но дальнейшей работе помешала война. Тем не менее проведенные исследования позволили продолжить конструкторские разработки газотурбинных двигателей. Начиная с 1945 г. в них участвовали коллективы А. М. Люльки, А. А. Микулина, В. Я. Климова и других. В целях ознакомления с иностранными газотурбинными двигателями сначала использовались трофейные немецкие двигатели, получившие наименование РД-10 и РД-20, и закупленные английские двигатели, названные РД-45 и РД-500. Немецкие двигатели были установлены на некоторых отечественных реактивных опытных самолетах, но никакого технического интереса не представляли. При малой силе тяги они имели большую массу и значительный расход топлива. Поэтому вскоре от них пришлось отказаться. Двигатели же РД-45 и РД-500 постепенно улучшались и модернизировались, так как их тяга была недостаточной для самолетов, в которых нуждалась наша страна.
В 1946 г. начались работы по созданию более мощных, с лучшими удельными параметрами отечественных двигателей, к которым в первую очередь можно отнести двигатель ТР-1 с тягой 1300 кгс, созданный А. М. Люлькой Это был первый отечественный двигатель, прошедший официальные испытания. В 1947 г. конструкторское бюро А. А. Микулина создало крупноразмерный двигатель ТК ВРД-1 с тягой 3780 кгс. Создание этого двигателя явилось началом развития реактивных двигателей с осевым компрессором, одним из которых являлся широко известный двигатель РД-ЗМ, Двигателей с подобной силой тяги (до 11500 кгс) в то время в мировой практике не существовало.
Исследования по газодинамике, термодинамике, сверхзвуковым компрессорам, а также по жаропрочным сплавам позволили создавать отечественные двигатели различного класса с хорошими удельными параметрами. Кроме того, появилась возможность увеличивать тягу двигателя на короткие промежутки времени за счет дожигания топлива за турбиной в форсажной камере.
В 1952 г. в КБ А. А. Микулина был построен двигатель АМ-5 с осевым компрессором тягой 2000 кгс, применявшийся на самолете-перехватчике Як-25. Двумя годами раньше закончилась разработка двигателя АЛ-5 с силой тяги 5000 кгс, несколько позже - двигателя ТР-7 (АЛ-7), Этот экспериментальный двигатель имел уже сверхзвуковые ступени компрессора, что позволило значительно уменьшить габариты и массу двигателя за счет уменьшения количества ступеней компрессора. Двигатели В. Я. Климова обладали принципиально новыми качествами вследствие форсирования тяги форсажной камерой, которая явилась необходимой принадлежностью всех отечественных и иностранных турбореактивных двигателей, установленных в первую очередь на военных самолетах. Однако двигатели этого типа (с центробежным компрессором) могли применяться только на легких самолетах, так как тяга их ограничивалась низкой производительностью компрессора.
Как в свое время отошли в прошлое поршневые двигатели, так и турбореактивные двигатели с центробежными компрессорами постепенно теряли свое значение, поскольку не обеспечивали высокие степени сжатия и большие расходы воздуха, без чего невозможны современные мощные и экономичные газотурбинные двигатели. Создание их потребовало разработки высоконапорных компрессоров и применения новых жаропрочных сплавов для камер сгорания, лопаток и дисков турбин. С введением форсажных камер возникла необходимость устанавливать регулируемые выходные реактивные сопла.
В пятидесятые годы в конструкторском бюро, возглавляемом С. К. Туманским, был создан двигатель РД-9 с форсажной камерой. Он обладал рекордно низкой удельной массой и отличался малым расходом топлива. В фюзеляже самолета МиГ-19 устанавливались два таких двигателя, что в значительной степени обусловило сверхзвуковые летные характеристики этой машины. Дальнейший прогресс в развитии реактивной авиации определялся изысканием оптимальных; размеров компрессоров и турбин и достижением лучших коэффициентов полезного действия. Кроме того, необходимо было увеличивать температуру газа перед турбиной. Все это в конечном счете привело к созданию силовой установки, благодаря которой самолет достигал скорости, значительно превышавшей 2000 км/ч. Такой установкой явится двигатель РИФ-300. Применялся он на самолете МиГ-21 и получил широкую известность не только в нашей стране.
Как у нас в стране, так и за рубежом велась разработка неизвестного в авиационной технике турбовинтового двигателя (ТВД), который по своей экономичности для небольших скоростей полета значительно превосходил турбореактивный двигатель. Такие двигатели, созданные в конструкторских бюро Н. Д. Кузнецова и А. Г. Ивченко, получили широкое распространение на самолетах с дозвуковыми скоростями полета. Одним из наиболее экономичных двигателей этого типа является НК-12, установленный на самолетах Ан-22 и Ту-114. Созданный еще в начале пятидесятых годов, он и в настоящее время эксплуатируется на военных и гражданских самолетах. Двигатель развивает эквивалентную мощность до 15000 л. с. На тяжелых 01ечествеипых самолетах, снабженных ТВД НК-12, установлен ряд мировых рекордов.