Страница:
В послевоенные годы автору книги довелось встретиться с Сергеем Константиновичем, Это произошло через 15 лет после окончания академии, когда С. К. Туманский был уже заместителем А. А. Микулина, возглавлявшего опытное конструкторское бюро. От двигателя для дозвукового самолета Ту-104 до двигателя для сверхзвукового самолета - таков путь этого КБ, в котором Сергей Константинович вначале был заместителем по конструктивной части, а затем стал генеральным конструктором.
Множество сложнейших вопросов возникает при создании, испытаниях и доводке авиационных двигателей. Если же они впервые устанавливаются на опытные самолеты, иногда происходят невосполнимые потери не только техники, но и людей. В этих трагических случаях С. К. Туманский старался объективно и обстоятельно разобраться в происшедшем и принять правильное решение. Однажды пришлось определять причины катастрофы перспективного самолета, который был создан в конструкторском бюро А. И. Микояна и имел двигатели С. К. Туманского. Иногда в таких случаях ведомственные интересы мешают объективному рассмотрению происшедшего и трудно бывает определить, что требует доработки: сам самолет, силовая установка или агрегаты оборудования. В данном случае обстоятельства происшествия осложнялись тем, что самолет упал в реку. После извлечения его деталей и двигателя из воды с помощью инженеров, летчиков-испытателей и исследователей были определены причины катастрофы. Самолет и его силовая установка были доработаны и прошли необходимые испытания.
Во время командировок к местам испытаний Сергей Константинович помимо участия в служебных совещаниях, на которых рассматривался ход испытаний, много внимания уделял личным беседам с ведущими специалистами. Он говорил, что это самый верный способ получить объективную оценку создаваемой техники и сведения о трудностях, которые возникают в начальный период эксплуатации новой силовой установки. Недаром еще в юношеские годы (являясь авиационным техником) С. К. Туманский узнал на практике, что такое надежность и удобство в эксплуатации летательного аппарата.
Техника, создаваемая конструктором С. К. Туманским, отличалась надежностью, поэтому он стремился, чтобы ее по достоинству оценили не только летчики-испытатели. Вспоминается, как в один из периодов внедрения более мощного двигателя на серийном истребителе он доказывал председателю государственной комиссии, известному генералу (летчику), как повысятся тактико-технические характеристики самолета после установки нового двигателя.
Однажды утром председателя комиссии не оказалось за завтраком. На вопрос: "Где он?" - кто-то ответил: "Ушел летать". Оказалось, что генерал подробно изучил самолет с мощным двигателем, чего мы с С. К. Туманским и не подозревали, и решил сам испытать его летные качества. Прошло немного времени, и председатель, с восторгом рассказывая об отличных качествах самолета с модифицированным двигателем, благодарил Туманского за ту настойчивость, с которой он доказывал необходимость установки нового двигателя, дающего улучшение летных характеристик самолета, что и подтвердил столь "авторитетный полет". Дальнейшая практика эксплуатации самолета в ВВС показала правильность принятого решения.
Помимо конструкторской деятельности С. К. Туманский проводил фундаментальные исследования по созданию реактивных двигателей с двухкаскадным компрессором, много внимания уделял изучению оптимальных способов регулирования компрессоров, форсажной камеры и реактивного сопла. Значительные работы проводились по устранению опасных вибраций лопаток компрессоров и турбин и по внедрению оригинальных конструктивных элементов для борьбы с этим явлением, которое доставляло немало хлопот в эксплуатации и снижало надежность реактивных двигателей.
Сергей Константинович много лет читал лекции и руководил дипломным проектированием на моторном факультете Московского авиационного института и всегда находил в этом большое удовлетворение, передавая будущим инженерам свои знания и опыт. Он воспитал целую плеяду научных работников, конструкторов, инженеров и других специалистов. В последнее время С. К. Туманский совмещал руководство конструкторским бюро с работой в институте Академии наук СССР.
Развитие советского двигателестроения сыграло важную роль в прогрессе авиационной техники, и немалая заслуга в этом принадлежит ученому, коммунисту, отдавшему авиации 55 лет жизни, Сергею Константиновичу Туманскому.
Архип Михайлович Люлька
В начале тридцатых годов группа инженеров Военно-воздушной академии им. Н. Е. Жуковского под руководством профессора Владимира Васильевича Уварова работала над созданием двигателей новой, никому не известной конструкции. Помнится, нам, слушателям академии, очень интересно было узнать, что же это за двигатели, однако даже после окончания академии мы знали только, что это были не обычные поршневые двигатели и даже не дизели, широко применявшиеся в авиации, а двигатели совершенно иного типа - газотурбинные. В этот период нескольким конструкторским группам в Москве, Ленинграде и Харькове было поручено спроектировать паровые авиационные турбины для больших самолетов, разрабатываемых А. П. Туполевым. Попытка применить в авиации паровые турбины вызывалась тем, что возможность использования пара в качестве рабочего тела и его дешевизна на первый взгляд сулили экономичность, простоту и легкость. В Харьковском авиационном институте (ХАЙ) проектировались авиационная паровая турбина" а также конденсатор для охлаждения и преобразования в воду пара, отработанного самолетной установкой, Однако если проектирование турбины осуществлялось более или менее успешно, то с преобразователем пара в воду дела обстояли иначе. Большое лобовое сопротивление радиатора этой установки сводило на нет экономические преимущества всей установки перед авиационными дизельными установками. Кроме того, объем конденсатора получался чрезмерно большим. В поисках средств повышения экономичности паровой установки принимается решение ввести в эту установку вспомогательную газовую турбину. Появилось новое название - парогазотурбинная установка. Однако в дальнейшем пришлось отказаться в схеме силовой установки от пара и перейти к чисто газотурбинному двигателю. Это произошло в 1937 г. По свидетельству А. М. Люльки, одного из создателей этого двигателя, идея турбореактивного двигателя, к которой они пришли в ходе работ над газотурбинной установкой, конечно, не была новой - о ней знали и у нас в стране, и за рубежом.
Архип Михайлович Люлька родился в 1908 г. Уже после революции он поступил в начальную школу, преобразованную позже в семилетку. После семилетки - профессионально-техническое училище в Белой Церкви. Как признается сам Архип Михайлович, не будь революции, не было бы для него, украинского подпаска, технического училища,
Первая неудача с поступлением в Киевский политехнический институт не обескуражила юношу. Он упорно продолжал готовиться к поступлению в вуз. Из 150 желающих сдали экзамены и были приняты лишь 20 человек и среди них он, Архип Люлька. После окончания Киевского политехнического института молодой инженер был направлен в аспирантуру Научно-исследовательского института промышленной энергетики в Харькове.
В те годы камнем преткновения при проектировании и постройке новой силовой установки являлась газовая турбина. Общеизвестно, что применение ее в турбореактивных двигателях эффективно при высокой температуре газа перед лопатками турбины, Материалов же, работающих в условиях высоких температур, в то время не было, и трудно было ожидать их появления в ближайшем будущем. Поэтому встал вопрос о создании для авиации низкотемпературного турбореактивного двигателя.
Как вспоминал Архип Михайлович, в учебном заведении в Харькове, где велись исследования по проекту турбореактивного двигателя, который мог бы конкурировать с авиационной поршневой установкой, работы эти шли медленно. Однако, несмотря на занятость (чтение лекций по термодинамике и практические занятия по курсу теплопередач являлись прямой обязанностью Люльки), в результате упорного труда появился проект "Ракетный турбореактивный двигатель". Как признавал и сам автор, сейчас это название звучит технически не совсем грамотно. Но надо учитывать, что в то время не существовало ни газотурбинных двигателей, ни тем более терминологии по ним. Поскольку этот проект не нашел поддержки со стороны членов совета института, Архип Михайлович направился в Москву. Экспертная комиссия, в состав которой входил профессор В. В. Уваров (а он был одним из энтузиастов создания газовых турбин для авиации), одобрила выдвинутые в проекте предложения по созданию силовой установки подобного типа.
Профессор Владимир Васильевич Уваров, которому проект был направлен на отзыв, в 1938 г. преподавал в МВТУ и Военно-воздушной академии им. Н. Е. Жуковского, Он занимался разработкой и созданием турбовинтовых двигателей и считался крупным специалистом в области этого нового вида силовых установок для авиации. Примечательно, что, по свидетельству самого Уварова, вначале он считал проект А. М. Люльки "ерундой", во затем ее без помощи своего заместителя М. И. Вострикова оценил по достоинству. В результате этим весьма строгим судьей был написан едва ли не самый положительный отзыв за всю его деятельность. Больше всего в проекте В. В. Уварова заинтересовало теоретически обоснованное применение относительно низких температур на рабочих лопатках турбины. В то время это представлялось наиболее реалистическим подходом к проблеме применения газовой турбины в авиации.
Тем не менее разработки этого проекта в ХАЙ не были поддержаны, в Архип Михайлович с большим трудом добился своего перевода в СКБ-1 (специальное конструкторское бюро).
Специальное конструкторское бюро, созданное по решению правительства, работало при заводе, имевшем хорошую производственную и экспериментальную базу. В этом бюро велись работы по парогазотурбинным установкам, а также турбореактивным двигателям. Руководителем проекта турбореактивного двигателя стал А. М. Люлька,
В короткое время, а это был предвоенный период, в СКБ-1 удалось завершить выполнение рабочего проекта реактивного двигателя РД-1, который должен был иметь тягу 530 кгс, а подготовить рабочие чертежи всех узлов я деталей двигателя. Вопрос о парогазотурбинных установках для авиации к этому времени был окончательно снят с повестки дня, и реактивный двигатель, турбореактивный в частности, является и до настоящего времени наиболее перспективным авиационным двигателем. Хотя, надо сказать, в первое время он подвергался обоснованной критике в связи с большим удельным расходом топлива.
В целях повышения экономичности А. М. Люлька предложил схему двухконтурного турбореактивного двигателя. Таким образом, приоритет в разработке схемы двухконтурного турбореактивного двигателя принадлежит советским конструкторам.
Вот что говорилось в описании изобретения. Предлагаемый двигатель отличается от известного турбореактивного двигателя применением низконапорного вентилятора, установленного за входным диффузором двигателя, и разделением потока воздуха за вентилятором на два потока, иа которых один проходит через компрессор, камеру сгорания и турбину, образующие внутренний контур, а другой - по внешнему контуру, смешиваясь затем с продуктами сгорания внутреннего контура перед общим реактивным соплом.
В авторском свидетельстве изображена принципиальная схема предлагаемого двухконтурного турбореактивного двигателя.
После сжатия во входном диффузоре 1 и вентиляторе 2 поток воздуха разделяется на два потока. Поток внутреннего контура проходит через компрессор 5, камеру сгорания 4 в газовую турбину 5, поток внешнего контура - через кольцевой канал, окружающий внутренний контур. Поток воздуха внешнего контура и поток газа, выходящий из турбины, смешиваются перед общим реактивным соплом 6. Предлагаемый двигатель имеет преимущество в экономичности перед одноконтурным турбореактивным авиационным двигателем при умеренных скоростях полета.
Наряду с работами по двухконтурной схеме двигателя в 1939 - 1941 гг. А. М. Люлька впервые начал заниматься разработками различных схем воздушно-реактивных двигателей, в том числе и схемой ТРД с форсажным устройством.
Здесь хотелось бы сделать небольшое отступление и упомянуть о том, что в послевоенные годы между Архипом Михайловичем Люлькой и автором этих строк не раз возникали дискуссии по вопросу о применении одноконтурных и двухконтурных двигателей. К созданию двухконтурных двигателей в последнее десятилетие перешли многие конструкторы как у нас, гак а за рубежом вначале для больших транспортных и пассажирских самолетов, которым присуща большая дальность полета, а следовательно, необходим малый расход топлива. Двухконтурные двигатели представляют собой как бы сочетание турбовинтового и турбореактнвного двигателей, первый из которых обладает меньшим по сравнению со вторым расходом топлива. Отечественные конструкторские бюро, работавшие над турбореактивными двигателями, специализировались на создании двигателей различных типов и размеров, определяемых назначением самолета ОКБ А. М Люльки в послевоенные годы занималось одноконтурными двигателями для военных самолетов. Возвратимся, однако, к работе над двигателем РД-1 в 1940 г.
К маю 1941 г. двигатель на 70% был готов в металле. На стенде работали камера сгорания и турбина, в производстве находился компрессор - собственно, это основное, из чего состоит газотурбинный двигатель.
Началась Великая Отечественная война. Все, что было создано в СКВ, пришлось укрыть на заводе. Шли особенно тяжелые первые годы войны, и все подчинялось задаче обеспечения фронта боевой техникой. Тем не менее руководители государства занимались не только нуждами сегодняшнего дня Полет летчика Г. Я. Бахчиванджи 15 мая 1942 г. на первом боевом реактивном самолете-истребителе, созданном под руководством В. Ф. Болховитинова, да и активные разработки по реактивной технике за границей диктовали необходимость форсирования у нас в стране работ по реактивным двигателям и самолетам.
В 1944 г. решением Государственного Комитета Обороны был создан специализированный научно-исследовательский институт по разработке и конструированию для авиации реактивных двигателей всех видов. Там же организуется отдел по исследованию и конструированию турбореактивных двигателей. Руководителем его стал А. М. Люлька. С группой сотрудников он перевез с завода в НИИ чертежи и детали двигателя РД-1, которые несколько лет ожидали своих создателей в осажденном городе. Вновь созданный отдел был укомплектован специалистами из различных организаций и стал специализированной группой, в задачу которой входило проектирование ТРД, причем более совершенного по сравнению с довоенным,
В 1945 г. первый отечественный турбореактивный двигатель был собран и установлен на испытательном стенде. В ходе испытаний удалось достигнуть заветной цифры: тяга - 1250 кгс, как и предполагалось по проекту. Создатели двигателя верили в расчет, однако, как вспоминал А. М. Люлька, всегда с замиранием сердца ожидали подтверждения своих теоретических предпосылок.
Сообщение о том, что создан первый отечественный газотурбинный двигатель, быстро облетело самолетные конструкторские организации, руководители которых сразу заинтересовались этим двигателем, предвещавшим перспективные летно-тактические данные для проектируемых самолетов.
По общему предложению представителей промышленности и военных специалистов правительство утверждает решение о постройке летного варианта двигателя, который получил наименование ТР-1 (турбореактивный первый). Для выполнения этого задания была создана экспериментальная база и выделен опытный завод. Главным конструктором назначается А. М. Люлька (трудно предположить, чтобы в каком-нибудь другом обществе, кроме советского, украинский мальчик из многодетной крестьянской семьи, пасший в детстве стадо и с малых лет узнавший, какой ценой достается кусок хлеба, имел возможность получить образование, развить свои способности и стать крупным специалистом в области авиационной техники). Вначале дела с двигателями шли не так гладко, как предполагалось по срокам, возникало множество трудностей, особенно по технологии изготовления лопаток компрессора. Но вот, наконец, в 1947 г., к общему удовлетворению, двигатель ТР-1 прошел государственные испытания на стенде, в ходе которых были получены проектные данные и проверена его надежность, Тяга двигателя составляла 1360 кгс, что явилось достаточным для установки его на опытные самолеты П. О. Сухого и С. В. Ильюшина. Все делалось впервые, поэтому несколько необычно выглядели пробные "подлеты", рулежки.
Первая половина 1947 г. ушла на проведение предварительных летно-наземных испытаний, а 28 мая был осуществлен первый полет самолета Су-11 с двигателями ТР-1. Все прошло хорошо, самолет выполнил задание и благополучно произвел посадку. В ходе дальнейших испытаний Су-11 достиг скорости 900 км/ч. Вторым самолетом, на котором также испытывались двигатели ТР-1, был четырехдвигательный самолет Ил-22. Это происходило в июле августе. Настоящим триумфом нашей реактивной авиации стал воздушный парад в Тушино в 1947 г., когда реактивные самолеты различных марок, в том числе Су-11 и Ил-22, с отечественными, оригинальной конструкции реактивными двигателями демонстрировали достижения советской авиации и мастерство ее летчиков
В 1946 г коллектив, руководимый Архипом Михайловичем, приступает к созданию двигателя тягой 4500 кгс, получившего наименование ВРД-5, или ТР-3. В отличие от своего предшественника ТР-1 он имел семиступенчатый осевой компрессор в пусковое устройство. Позже этот двигатель под маркой АЛ-5 был запущен в серийное производство. Самолет Ил-30, который имел оригинальное велосипедное шасси, с двумя двигателями этого типа в 1951 г. достиг скорости 1000 км/ч. Бомбардировщик Ил-46 также с двумя двигателями АЛ-5 тягой 5000 кгс каждый достиг максимальной скорости 928 км/ч на высоте 3000 м
В 1951 г. на самолете Як-1000, явившемся экспериментальным истребителем, с одним двигателем АЛ-5 была достигнута максимальная скорость 1150 км/ч, на Ла-190 - скорость 1190 км/ч (его силовая установка - двигатель АЛ-5).
Справедливо отмечается, что с этим двигателем конструкторскому бюро Архипа Михайловича не везло, так как ей один из самолетов не был запущен в серийное производство.
Параллельно А. М. Люлька занимался проблемой конструирования сверхзвукового компрессора, создание которого позволило бы уменьшить массу и габариты двигателя" Завершением этих работ явилось создание в 1952 г. двигателя ТР-7 с осевым компрессором, имеющим первую сверхзвуковую ступень компрессора.
Двигатель ТР-7 (AJI-7) в своем первоначальном варианте имел тягу 6500 кгс и был предназначен для установки на самолет Ил-54.
С двумя двигателями АЛ-7ПБ на гидросамолете был установлен мировой рекорд скорости на дистанции 15 - 25 км - 912 км/ч. Позже этот двигатель был оборудован форсажной камерой и имел обозначение АЛ-7Б. С двумя такими двигателями самолет Ту-98 развивал скорость полета 1238 км/ч на высоте 12000 м.
Большое распространение получил двигатель АЛ-7Ф-1, установленный на широко известном истребителе-бомбардировщике Су-7 и его модификациях, а также на других истребителях.
В области гражданской авиации двигатели А. М. Люльки были установлены на самолете Ту-110, рассчитанном на размещение в его пассажирской кабине 100 человек.
Кроме того, конструкторским бюро был построен маломощный двигатель ТС-31М с тягой 55 кгс и массой 23 кг для установки на мотопланер Антонова Ан-13.
Следует заметить, что с двигателями, созданными под руководством А. М. Люльки, было установлено на самолетах П. О. Сухого и Г. М. Бериева свыше двадцати мировых рекордов скорости и высоты полета.
Характерной особенностью Архипа Михайловича является то, что он, работая в области создания силовых установок, интересуется происходящим в смежных областях пауки и техники. А. М. Люлька не замыкается в узком кругу решаемых задач, не довольствуется тем, что уже освоено, тем чем можно пользоваться сегодня, он ищет новое, которое позволило бы произвести скачок, а может, и больше в решении рассматриваемой проблемы. Как и многие конструкторы силовых установок, он не любит работать, как принято говорить, "на полку" и в этом всегда находит поддержку со стороны заказчика.
Последующие годы работы ОКБ генерального конструктора. Героя Социалистического Труда, академика Архипа Михайловича Люльки были не менее плодотворными. По мнению пионера отечественного турбореактивного двигателестроения, предел возможностей газотурбинного двигателя еще не достигнут. Очевидно, что увеличение температуры газа перед турбиной, улучшение коэффициента полезного действия компрессора и турбины, а также других усовершенствований конструкции наряду с применением более прочных, 1еплостойких и легких материалов в сочетании с новыми методами технологии изготовления деталей являются той базой, на основе которой можно решить еще не одну задачу по созданию перспективных турбореактивных двигателей.
В семидесятые годы А. М. Люлька вновь начал работу над двухконтурным турбореактивным двигателем уже на новом уровне развития техники. Используя новейшие достижения в совершенствовании газодинамической эффективности компрессоров и турбин, создании новых материалов и разработке прогрессивной технологии, ОКБ создало весьма совершенные двигатели, превосходящие все двигатели подобного назначения в мире. Однако государственные испытания этот двигатель уже проходил после кончины Архипа Михайловича, умершего в 1984 г.
А. М. Люлька был еще в 1968 г. избран действительным членом Академии наук СССР (академиком) и активно в ней работал. В частности, с 1969 г., после смерти Б. С. Стечкина, Архип Михайлович возглавил работу комиссии газовых турбин АН СССР. Комиссии удалось объединить усилия ученых и коллективов, работавших в различных исследовательских и производственных организациях, и скоординировать их деятельность. До последних дней своей жизни А. М. Люлька активно работал в комиссии.
Коллектив научно-производственного объединения им. А. М, Люльки продолжает работу по созданию современных двигателей для военной авиации.
Николай Дмитриевич Кузнецов
Среди конструкторов отечественных авиационных двигателей одно из ведущих мест принадлежит Николаю Дмитриевичу Кузнецову. Как и многие другие конструкторы, он начинал свою деятельность еще во время учебы в Военно-воздушной инженерной академии им. Н. Е. Жуковского. Уже на третьем курсе обучения вместо обычного проекта по деталям машин ему было разрешено проектировать авиационный двигатель.
Окончив академию в 1938 г. с отличием, Николай Кузнецов был оставлен адъюнктом на кафедре конструкции двигателей. Надо сказать, что, будучи отличником учебы, он имел разрешение учиться одновременно и в летной школе, которую также успешно окончил. Продолжая активную конструкторскую работу, он читал слушателям лекции по вопросам конструкции и прочности авиационных поршневых двигателей. Научные труды Кузнецова в тот период касались именно этих вопросов. Все это. вместе взятое, способствовало тому, что в 1941 г. он защитил кандидатскую диссертацию по своей специальности. В течение 1942 г. Н. Д. Кузнецов находился в действующей армии, а в 1943 г. был отозван с фронта в связи с назначением заместителем главного конструктора ОКБ и завода авиационных двигателей под руководством В. Я. Климова. Несколько позже в соответствии с решением правительства организуется опытное конструкторское бюро, в задачу которого входило создание турбовинтовых двигателей, а его главным конструктором в 1946 г. становится Н. Д. Кузнецов.
В конце сороковых годов наша промышленность выпускает первые отечественные реактивные двигатели. В связи с этим направления развития реактивных двигателей были неодинаковы, например, для самолетов-истребителей и бомбардировщиков с небольшим и средним радиусом действия. Для летательных аппаратов, которым в первую очередь необходимо было иметь большую дальность и продолжительность полета (стратегический бомбардировщик), требовалось создать дотоле неизвестный в авиационной технике турбовинтовой двигатель (ТВД). Как во всяком газотурбинном двигателе, в ТВД имеются входное устройство, компрессор, камера сгорания, турбина. Но в отличие от ГТД у ТВД есть еще редуктор и винт. В турбовинтовом двигателе частота вращения воздушного винта составляет 1000 - 1500 об/мин, а турбины - в 10 - 15 раз больше, поэтому для изменения частоты вращения на турбовинтовых двигателях используются редукторы с различным передаточным числом. Общая тяга в двигателях этого типа создается в основном за счет воздушного винта и в меньшей степени за счет реакции газовой струи. Создание тяги за счет винта более эффективно на малых и средних скоростях полета. Поэтому турбовинтовые двигатели и применяются на самолетах, летающих на скоростях до 600 - 750 км/ч. По сравнению с турбореактивными двигателями конструкция ТВД сложнее, более сложна и система регулирования, так как необходимо регулировать углы установки лопастей воздушного винта в зависимости от условий и режима полета.
На небольших скоростях полета турбовинтовой двигатель более экономичен по сравнению с обычным турбореактивным двигателем. Вот почему силовые установки с ТВД выгодно применять на пассажирских и транспортных самолетах, имеющих большие дальности и продолжительность полета. С увеличением же скорости полета экономичность ТВД падает. На базе ТВД иногда создают газотурбинные установки для вертолетов. Важным эксплуатационным достоинством самолетов с ТВД являются короткий разбег перед взлетом и особенно короткий пробег после посадки.
Множество сложнейших вопросов возникает при создании, испытаниях и доводке авиационных двигателей. Если же они впервые устанавливаются на опытные самолеты, иногда происходят невосполнимые потери не только техники, но и людей. В этих трагических случаях С. К. Туманский старался объективно и обстоятельно разобраться в происшедшем и принять правильное решение. Однажды пришлось определять причины катастрофы перспективного самолета, который был создан в конструкторском бюро А. И. Микояна и имел двигатели С. К. Туманского. Иногда в таких случаях ведомственные интересы мешают объективному рассмотрению происшедшего и трудно бывает определить, что требует доработки: сам самолет, силовая установка или агрегаты оборудования. В данном случае обстоятельства происшествия осложнялись тем, что самолет упал в реку. После извлечения его деталей и двигателя из воды с помощью инженеров, летчиков-испытателей и исследователей были определены причины катастрофы. Самолет и его силовая установка были доработаны и прошли необходимые испытания.
Во время командировок к местам испытаний Сергей Константинович помимо участия в служебных совещаниях, на которых рассматривался ход испытаний, много внимания уделял личным беседам с ведущими специалистами. Он говорил, что это самый верный способ получить объективную оценку создаваемой техники и сведения о трудностях, которые возникают в начальный период эксплуатации новой силовой установки. Недаром еще в юношеские годы (являясь авиационным техником) С. К. Туманский узнал на практике, что такое надежность и удобство в эксплуатации летательного аппарата.
Техника, создаваемая конструктором С. К. Туманским, отличалась надежностью, поэтому он стремился, чтобы ее по достоинству оценили не только летчики-испытатели. Вспоминается, как в один из периодов внедрения более мощного двигателя на серийном истребителе он доказывал председателю государственной комиссии, известному генералу (летчику), как повысятся тактико-технические характеристики самолета после установки нового двигателя.
Однажды утром председателя комиссии не оказалось за завтраком. На вопрос: "Где он?" - кто-то ответил: "Ушел летать". Оказалось, что генерал подробно изучил самолет с мощным двигателем, чего мы с С. К. Туманским и не подозревали, и решил сам испытать его летные качества. Прошло немного времени, и председатель, с восторгом рассказывая об отличных качествах самолета с модифицированным двигателем, благодарил Туманского за ту настойчивость, с которой он доказывал необходимость установки нового двигателя, дающего улучшение летных характеристик самолета, что и подтвердил столь "авторитетный полет". Дальнейшая практика эксплуатации самолета в ВВС показала правильность принятого решения.
Помимо конструкторской деятельности С. К. Туманский проводил фундаментальные исследования по созданию реактивных двигателей с двухкаскадным компрессором, много внимания уделял изучению оптимальных способов регулирования компрессоров, форсажной камеры и реактивного сопла. Значительные работы проводились по устранению опасных вибраций лопаток компрессоров и турбин и по внедрению оригинальных конструктивных элементов для борьбы с этим явлением, которое доставляло немало хлопот в эксплуатации и снижало надежность реактивных двигателей.
Сергей Константинович много лет читал лекции и руководил дипломным проектированием на моторном факультете Московского авиационного института и всегда находил в этом большое удовлетворение, передавая будущим инженерам свои знания и опыт. Он воспитал целую плеяду научных работников, конструкторов, инженеров и других специалистов. В последнее время С. К. Туманский совмещал руководство конструкторским бюро с работой в институте Академии наук СССР.
Развитие советского двигателестроения сыграло важную роль в прогрессе авиационной техники, и немалая заслуга в этом принадлежит ученому, коммунисту, отдавшему авиации 55 лет жизни, Сергею Константиновичу Туманскому.
Архип Михайлович Люлька
В начале тридцатых годов группа инженеров Военно-воздушной академии им. Н. Е. Жуковского под руководством профессора Владимира Васильевича Уварова работала над созданием двигателей новой, никому не известной конструкции. Помнится, нам, слушателям академии, очень интересно было узнать, что же это за двигатели, однако даже после окончания академии мы знали только, что это были не обычные поршневые двигатели и даже не дизели, широко применявшиеся в авиации, а двигатели совершенно иного типа - газотурбинные. В этот период нескольким конструкторским группам в Москве, Ленинграде и Харькове было поручено спроектировать паровые авиационные турбины для больших самолетов, разрабатываемых А. П. Туполевым. Попытка применить в авиации паровые турбины вызывалась тем, что возможность использования пара в качестве рабочего тела и его дешевизна на первый взгляд сулили экономичность, простоту и легкость. В Харьковском авиационном институте (ХАЙ) проектировались авиационная паровая турбина" а также конденсатор для охлаждения и преобразования в воду пара, отработанного самолетной установкой, Однако если проектирование турбины осуществлялось более или менее успешно, то с преобразователем пара в воду дела обстояли иначе. Большое лобовое сопротивление радиатора этой установки сводило на нет экономические преимущества всей установки перед авиационными дизельными установками. Кроме того, объем конденсатора получался чрезмерно большим. В поисках средств повышения экономичности паровой установки принимается решение ввести в эту установку вспомогательную газовую турбину. Появилось новое название - парогазотурбинная установка. Однако в дальнейшем пришлось отказаться в схеме силовой установки от пара и перейти к чисто газотурбинному двигателю. Это произошло в 1937 г. По свидетельству А. М. Люльки, одного из создателей этого двигателя, идея турбореактивного двигателя, к которой они пришли в ходе работ над газотурбинной установкой, конечно, не была новой - о ней знали и у нас в стране, и за рубежом.
Архип Михайлович Люлька родился в 1908 г. Уже после революции он поступил в начальную школу, преобразованную позже в семилетку. После семилетки - профессионально-техническое училище в Белой Церкви. Как признается сам Архип Михайлович, не будь революции, не было бы для него, украинского подпаска, технического училища,
Первая неудача с поступлением в Киевский политехнический институт не обескуражила юношу. Он упорно продолжал готовиться к поступлению в вуз. Из 150 желающих сдали экзамены и были приняты лишь 20 человек и среди них он, Архип Люлька. После окончания Киевского политехнического института молодой инженер был направлен в аспирантуру Научно-исследовательского института промышленной энергетики в Харькове.
В те годы камнем преткновения при проектировании и постройке новой силовой установки являлась газовая турбина. Общеизвестно, что применение ее в турбореактивных двигателях эффективно при высокой температуре газа перед лопатками турбины, Материалов же, работающих в условиях высоких температур, в то время не было, и трудно было ожидать их появления в ближайшем будущем. Поэтому встал вопрос о создании для авиации низкотемпературного турбореактивного двигателя.
Как вспоминал Архип Михайлович, в учебном заведении в Харькове, где велись исследования по проекту турбореактивного двигателя, который мог бы конкурировать с авиационной поршневой установкой, работы эти шли медленно. Однако, несмотря на занятость (чтение лекций по термодинамике и практические занятия по курсу теплопередач являлись прямой обязанностью Люльки), в результате упорного труда появился проект "Ракетный турбореактивный двигатель". Как признавал и сам автор, сейчас это название звучит технически не совсем грамотно. Но надо учитывать, что в то время не существовало ни газотурбинных двигателей, ни тем более терминологии по ним. Поскольку этот проект не нашел поддержки со стороны членов совета института, Архип Михайлович направился в Москву. Экспертная комиссия, в состав которой входил профессор В. В. Уваров (а он был одним из энтузиастов создания газовых турбин для авиации), одобрила выдвинутые в проекте предложения по созданию силовой установки подобного типа.
Профессор Владимир Васильевич Уваров, которому проект был направлен на отзыв, в 1938 г. преподавал в МВТУ и Военно-воздушной академии им. Н. Е. Жуковского, Он занимался разработкой и созданием турбовинтовых двигателей и считался крупным специалистом в области этого нового вида силовых установок для авиации. Примечательно, что, по свидетельству самого Уварова, вначале он считал проект А. М. Люльки "ерундой", во затем ее без помощи своего заместителя М. И. Вострикова оценил по достоинству. В результате этим весьма строгим судьей был написан едва ли не самый положительный отзыв за всю его деятельность. Больше всего в проекте В. В. Уварова заинтересовало теоретически обоснованное применение относительно низких температур на рабочих лопатках турбины. В то время это представлялось наиболее реалистическим подходом к проблеме применения газовой турбины в авиации.
Тем не менее разработки этого проекта в ХАЙ не были поддержаны, в Архип Михайлович с большим трудом добился своего перевода в СКБ-1 (специальное конструкторское бюро).
Специальное конструкторское бюро, созданное по решению правительства, работало при заводе, имевшем хорошую производственную и экспериментальную базу. В этом бюро велись работы по парогазотурбинным установкам, а также турбореактивным двигателям. Руководителем проекта турбореактивного двигателя стал А. М. Люлька,
В короткое время, а это был предвоенный период, в СКБ-1 удалось завершить выполнение рабочего проекта реактивного двигателя РД-1, который должен был иметь тягу 530 кгс, а подготовить рабочие чертежи всех узлов я деталей двигателя. Вопрос о парогазотурбинных установках для авиации к этому времени был окончательно снят с повестки дня, и реактивный двигатель, турбореактивный в частности, является и до настоящего времени наиболее перспективным авиационным двигателем. Хотя, надо сказать, в первое время он подвергался обоснованной критике в связи с большим удельным расходом топлива.
В целях повышения экономичности А. М. Люлька предложил схему двухконтурного турбореактивного двигателя. Таким образом, приоритет в разработке схемы двухконтурного турбореактивного двигателя принадлежит советским конструкторам.
Вот что говорилось в описании изобретения. Предлагаемый двигатель отличается от известного турбореактивного двигателя применением низконапорного вентилятора, установленного за входным диффузором двигателя, и разделением потока воздуха за вентилятором на два потока, иа которых один проходит через компрессор, камеру сгорания и турбину, образующие внутренний контур, а другой - по внешнему контуру, смешиваясь затем с продуктами сгорания внутреннего контура перед общим реактивным соплом.
В авторском свидетельстве изображена принципиальная схема предлагаемого двухконтурного турбореактивного двигателя.
После сжатия во входном диффузоре 1 и вентиляторе 2 поток воздуха разделяется на два потока. Поток внутреннего контура проходит через компрессор 5, камеру сгорания 4 в газовую турбину 5, поток внешнего контура - через кольцевой канал, окружающий внутренний контур. Поток воздуха внешнего контура и поток газа, выходящий из турбины, смешиваются перед общим реактивным соплом 6. Предлагаемый двигатель имеет преимущество в экономичности перед одноконтурным турбореактивным авиационным двигателем при умеренных скоростях полета.
Наряду с работами по двухконтурной схеме двигателя в 1939 - 1941 гг. А. М. Люлька впервые начал заниматься разработками различных схем воздушно-реактивных двигателей, в том числе и схемой ТРД с форсажным устройством.
Здесь хотелось бы сделать небольшое отступление и упомянуть о том, что в послевоенные годы между Архипом Михайловичем Люлькой и автором этих строк не раз возникали дискуссии по вопросу о применении одноконтурных и двухконтурных двигателей. К созданию двухконтурных двигателей в последнее десятилетие перешли многие конструкторы как у нас, гак а за рубежом вначале для больших транспортных и пассажирских самолетов, которым присуща большая дальность полета, а следовательно, необходим малый расход топлива. Двухконтурные двигатели представляют собой как бы сочетание турбовинтового и турбореактнвного двигателей, первый из которых обладает меньшим по сравнению со вторым расходом топлива. Отечественные конструкторские бюро, работавшие над турбореактивными двигателями, специализировались на создании двигателей различных типов и размеров, определяемых назначением самолета ОКБ А. М Люльки в послевоенные годы занималось одноконтурными двигателями для военных самолетов. Возвратимся, однако, к работе над двигателем РД-1 в 1940 г.
К маю 1941 г. двигатель на 70% был готов в металле. На стенде работали камера сгорания и турбина, в производстве находился компрессор - собственно, это основное, из чего состоит газотурбинный двигатель.
Началась Великая Отечественная война. Все, что было создано в СКВ, пришлось укрыть на заводе. Шли особенно тяжелые первые годы войны, и все подчинялось задаче обеспечения фронта боевой техникой. Тем не менее руководители государства занимались не только нуждами сегодняшнего дня Полет летчика Г. Я. Бахчиванджи 15 мая 1942 г. на первом боевом реактивном самолете-истребителе, созданном под руководством В. Ф. Болховитинова, да и активные разработки по реактивной технике за границей диктовали необходимость форсирования у нас в стране работ по реактивным двигателям и самолетам.
В 1944 г. решением Государственного Комитета Обороны был создан специализированный научно-исследовательский институт по разработке и конструированию для авиации реактивных двигателей всех видов. Там же организуется отдел по исследованию и конструированию турбореактивных двигателей. Руководителем его стал А. М. Люлька. С группой сотрудников он перевез с завода в НИИ чертежи и детали двигателя РД-1, которые несколько лет ожидали своих создателей в осажденном городе. Вновь созданный отдел был укомплектован специалистами из различных организаций и стал специализированной группой, в задачу которой входило проектирование ТРД, причем более совершенного по сравнению с довоенным,
В 1945 г. первый отечественный турбореактивный двигатель был собран и установлен на испытательном стенде. В ходе испытаний удалось достигнуть заветной цифры: тяга - 1250 кгс, как и предполагалось по проекту. Создатели двигателя верили в расчет, однако, как вспоминал А. М. Люлька, всегда с замиранием сердца ожидали подтверждения своих теоретических предпосылок.
Сообщение о том, что создан первый отечественный газотурбинный двигатель, быстро облетело самолетные конструкторские организации, руководители которых сразу заинтересовались этим двигателем, предвещавшим перспективные летно-тактические данные для проектируемых самолетов.
По общему предложению представителей промышленности и военных специалистов правительство утверждает решение о постройке летного варианта двигателя, который получил наименование ТР-1 (турбореактивный первый). Для выполнения этого задания была создана экспериментальная база и выделен опытный завод. Главным конструктором назначается А. М. Люлька (трудно предположить, чтобы в каком-нибудь другом обществе, кроме советского, украинский мальчик из многодетной крестьянской семьи, пасший в детстве стадо и с малых лет узнавший, какой ценой достается кусок хлеба, имел возможность получить образование, развить свои способности и стать крупным специалистом в области авиационной техники). Вначале дела с двигателями шли не так гладко, как предполагалось по срокам, возникало множество трудностей, особенно по технологии изготовления лопаток компрессора. Но вот, наконец, в 1947 г., к общему удовлетворению, двигатель ТР-1 прошел государственные испытания на стенде, в ходе которых были получены проектные данные и проверена его надежность, Тяга двигателя составляла 1360 кгс, что явилось достаточным для установки его на опытные самолеты П. О. Сухого и С. В. Ильюшина. Все делалось впервые, поэтому несколько необычно выглядели пробные "подлеты", рулежки.
Первая половина 1947 г. ушла на проведение предварительных летно-наземных испытаний, а 28 мая был осуществлен первый полет самолета Су-11 с двигателями ТР-1. Все прошло хорошо, самолет выполнил задание и благополучно произвел посадку. В ходе дальнейших испытаний Су-11 достиг скорости 900 км/ч. Вторым самолетом, на котором также испытывались двигатели ТР-1, был четырехдвигательный самолет Ил-22. Это происходило в июле августе. Настоящим триумфом нашей реактивной авиации стал воздушный парад в Тушино в 1947 г., когда реактивные самолеты различных марок, в том числе Су-11 и Ил-22, с отечественными, оригинальной конструкции реактивными двигателями демонстрировали достижения советской авиации и мастерство ее летчиков
В 1946 г коллектив, руководимый Архипом Михайловичем, приступает к созданию двигателя тягой 4500 кгс, получившего наименование ВРД-5, или ТР-3. В отличие от своего предшественника ТР-1 он имел семиступенчатый осевой компрессор в пусковое устройство. Позже этот двигатель под маркой АЛ-5 был запущен в серийное производство. Самолет Ил-30, который имел оригинальное велосипедное шасси, с двумя двигателями этого типа в 1951 г. достиг скорости 1000 км/ч. Бомбардировщик Ил-46 также с двумя двигателями АЛ-5 тягой 5000 кгс каждый достиг максимальной скорости 928 км/ч на высоте 3000 м
В 1951 г. на самолете Як-1000, явившемся экспериментальным истребителем, с одним двигателем АЛ-5 была достигнута максимальная скорость 1150 км/ч, на Ла-190 - скорость 1190 км/ч (его силовая установка - двигатель АЛ-5).
Справедливо отмечается, что с этим двигателем конструкторскому бюро Архипа Михайловича не везло, так как ей один из самолетов не был запущен в серийное производство.
Параллельно А. М. Люлька занимался проблемой конструирования сверхзвукового компрессора, создание которого позволило бы уменьшить массу и габариты двигателя" Завершением этих работ явилось создание в 1952 г. двигателя ТР-7 с осевым компрессором, имеющим первую сверхзвуковую ступень компрессора.
Двигатель ТР-7 (AJI-7) в своем первоначальном варианте имел тягу 6500 кгс и был предназначен для установки на самолет Ил-54.
С двумя двигателями АЛ-7ПБ на гидросамолете был установлен мировой рекорд скорости на дистанции 15 - 25 км - 912 км/ч. Позже этот двигатель был оборудован форсажной камерой и имел обозначение АЛ-7Б. С двумя такими двигателями самолет Ту-98 развивал скорость полета 1238 км/ч на высоте 12000 м.
Большое распространение получил двигатель АЛ-7Ф-1, установленный на широко известном истребителе-бомбардировщике Су-7 и его модификациях, а также на других истребителях.
В области гражданской авиации двигатели А. М. Люльки были установлены на самолете Ту-110, рассчитанном на размещение в его пассажирской кабине 100 человек.
Кроме того, конструкторским бюро был построен маломощный двигатель ТС-31М с тягой 55 кгс и массой 23 кг для установки на мотопланер Антонова Ан-13.
Следует заметить, что с двигателями, созданными под руководством А. М. Люльки, было установлено на самолетах П. О. Сухого и Г. М. Бериева свыше двадцати мировых рекордов скорости и высоты полета.
Характерной особенностью Архипа Михайловича является то, что он, работая в области создания силовых установок, интересуется происходящим в смежных областях пауки и техники. А. М. Люлька не замыкается в узком кругу решаемых задач, не довольствуется тем, что уже освоено, тем чем можно пользоваться сегодня, он ищет новое, которое позволило бы произвести скачок, а может, и больше в решении рассматриваемой проблемы. Как и многие конструкторы силовых установок, он не любит работать, как принято говорить, "на полку" и в этом всегда находит поддержку со стороны заказчика.
Последующие годы работы ОКБ генерального конструктора. Героя Социалистического Труда, академика Архипа Михайловича Люльки были не менее плодотворными. По мнению пионера отечественного турбореактивного двигателестроения, предел возможностей газотурбинного двигателя еще не достигнут. Очевидно, что увеличение температуры газа перед турбиной, улучшение коэффициента полезного действия компрессора и турбины, а также других усовершенствований конструкции наряду с применением более прочных, 1еплостойких и легких материалов в сочетании с новыми методами технологии изготовления деталей являются той базой, на основе которой можно решить еще не одну задачу по созданию перспективных турбореактивных двигателей.
В семидесятые годы А. М. Люлька вновь начал работу над двухконтурным турбореактивным двигателем уже на новом уровне развития техники. Используя новейшие достижения в совершенствовании газодинамической эффективности компрессоров и турбин, создании новых материалов и разработке прогрессивной технологии, ОКБ создало весьма совершенные двигатели, превосходящие все двигатели подобного назначения в мире. Однако государственные испытания этот двигатель уже проходил после кончины Архипа Михайловича, умершего в 1984 г.
А. М. Люлька был еще в 1968 г. избран действительным членом Академии наук СССР (академиком) и активно в ней работал. В частности, с 1969 г., после смерти Б. С. Стечкина, Архип Михайлович возглавил работу комиссии газовых турбин АН СССР. Комиссии удалось объединить усилия ученых и коллективов, работавших в различных исследовательских и производственных организациях, и скоординировать их деятельность. До последних дней своей жизни А. М. Люлька активно работал в комиссии.
Коллектив научно-производственного объединения им. А. М, Люльки продолжает работу по созданию современных двигателей для военной авиации.
Николай Дмитриевич Кузнецов
Среди конструкторов отечественных авиационных двигателей одно из ведущих мест принадлежит Николаю Дмитриевичу Кузнецову. Как и многие другие конструкторы, он начинал свою деятельность еще во время учебы в Военно-воздушной инженерной академии им. Н. Е. Жуковского. Уже на третьем курсе обучения вместо обычного проекта по деталям машин ему было разрешено проектировать авиационный двигатель.
Окончив академию в 1938 г. с отличием, Николай Кузнецов был оставлен адъюнктом на кафедре конструкции двигателей. Надо сказать, что, будучи отличником учебы, он имел разрешение учиться одновременно и в летной школе, которую также успешно окончил. Продолжая активную конструкторскую работу, он читал слушателям лекции по вопросам конструкции и прочности авиационных поршневых двигателей. Научные труды Кузнецова в тот период касались именно этих вопросов. Все это. вместе взятое, способствовало тому, что в 1941 г. он защитил кандидатскую диссертацию по своей специальности. В течение 1942 г. Н. Д. Кузнецов находился в действующей армии, а в 1943 г. был отозван с фронта в связи с назначением заместителем главного конструктора ОКБ и завода авиационных двигателей под руководством В. Я. Климова. Несколько позже в соответствии с решением правительства организуется опытное конструкторское бюро, в задачу которого входило создание турбовинтовых двигателей, а его главным конструктором в 1946 г. становится Н. Д. Кузнецов.
В конце сороковых годов наша промышленность выпускает первые отечественные реактивные двигатели. В связи с этим направления развития реактивных двигателей были неодинаковы, например, для самолетов-истребителей и бомбардировщиков с небольшим и средним радиусом действия. Для летательных аппаратов, которым в первую очередь необходимо было иметь большую дальность и продолжительность полета (стратегический бомбардировщик), требовалось создать дотоле неизвестный в авиационной технике турбовинтовой двигатель (ТВД). Как во всяком газотурбинном двигателе, в ТВД имеются входное устройство, компрессор, камера сгорания, турбина. Но в отличие от ГТД у ТВД есть еще редуктор и винт. В турбовинтовом двигателе частота вращения воздушного винта составляет 1000 - 1500 об/мин, а турбины - в 10 - 15 раз больше, поэтому для изменения частоты вращения на турбовинтовых двигателях используются редукторы с различным передаточным числом. Общая тяга в двигателях этого типа создается в основном за счет воздушного винта и в меньшей степени за счет реакции газовой струи. Создание тяги за счет винта более эффективно на малых и средних скоростях полета. Поэтому турбовинтовые двигатели и применяются на самолетах, летающих на скоростях до 600 - 750 км/ч. По сравнению с турбореактивными двигателями конструкция ТВД сложнее, более сложна и система регулирования, так как необходимо регулировать углы установки лопастей воздушного винта в зависимости от условий и режима полета.
На небольших скоростях полета турбовинтовой двигатель более экономичен по сравнению с обычным турбореактивным двигателем. Вот почему силовые установки с ТВД выгодно применять на пассажирских и транспортных самолетах, имеющих большие дальности и продолжительность полета. С увеличением же скорости полета экономичность ТВД падает. На базе ТВД иногда создают газотурбинные установки для вертолетов. Важным эксплуатационным достоинством самолетов с ТВД являются короткий разбег перед взлетом и особенно короткий пробег после посадки.