Страница:
Двигатель при проведении летных испытаний как на экспериментальных самолетах, так и на летающих лабораториях подтвердил возможность обеспечения значительной скорости и высоты полета при высокой экономичности. В течение почти двух десятилетий силовая установка данного типа оставалась основной на транспортных и пассажирских самолетах, так как в ней при сравнительно небольших скоростях полета сочетались качества газотурбинной и винтомоторной установок. Однако этот тип двигателя (ТВД) в дальнейшем развивался в основном в ОКБ А. Г. Ивченко (АИ-20 и АИ-24 для пассажирских и транспортных самолетов), в ОКБ С. П. Изотова (ТВ-2-117 для вертолетов) и в ОКБ Н. Д. Кузнецова (НК-12 для самолетов большой дальности полета и грузоподъемности).
Коллектив Павла Александровича Соловьева, разрабатывая более совершенные силовые установки, перешел на создание двухконтурных двигателей, сочетающих лучшие качества винтовых и реактивных двигателей.
Первым двухконтурным двигателем, выпущенным ОКБ П. А. Соловьева, стал двигатель Д-20 с форсажной камерой. У двигателя была высокая температура газа перед турбиной, равная 1400° абс., что по тому времени являлось большим новшеством м требовало применения охлаждаемых сопловых лопаток ступени турбины. Благодаря этому двигателю был накоплен огромный опыт, используемый в дальнейшем для исследования особенностей этой схемы, находящей все большее применение в мировом авиадвигателестроении. Одна из силовых установок этой серии (Д-20П) установлена на пассажирских самолетах Ту-124, которые в течение ряда лет эксплуатируются на наших авиалиниях} а также на авиалиниях иностранных государств
На смену поршневым двигателям на вертолетах, как и на самолетах, но с некоторым опозданием пришли газотурбинные двигатели. Двигатель Д-25В мощностью 5500 л. с. с редуктором Р-7, созданный под руководством П. А. Соловьева, устанавливается на вертолеты Ми-6 и Ми-10. Несмотря на критику в адрес конструкторов со стороны М. Л. Миля, который всячески "побуждал и понуждал" их к уменьшению массы и габаритов силовой установки, советские вертолеты Ми-6 и Ми-10 ("русский гигант", "исполин из Москвы", "король вертолетов" как называла их западная пресса) успешно перевозили а поднимали грузы, устанавливали рекорды, транспортировали боевую технику и всем этим в значительной: мере были обязаны двигателям.
Конструкторскому бюро П. А. Соловьева, имевшему опыт в создании силовых установок для винтокрылых летательных аппаратов, было поручено создание двигателя Д-25ВК для вит скрыла Ка-22. Эта сложная и новая задача была решена успешно Оригинальный летательный аппарат совершал длительные полеты. Конструкторское бюро продолжало разрабатывать силовые установки для вертолетов, состоящие из двигателей и редукторов (редуктор Р-12 передавал мощность, равную 13000 л с.). Одна из таких силовых установок была установлена на Ми-12. В своей работе Павел Александрович Соловьев опирается на последние достижения отечественной в зарубежной техники.
Не останавливаясь на достигнутом в части создания двигателей для транспортных в пассажирских самолетов ОКБ П. А. Соловьева продолжает работать над двухконтурными двигателями, которые находят все более широкое распространение.
Большое внимание в современной гражданской авиации уделяется уменьшению шума и вредности отработанных газов при сохранении существующих характеристик двигателей. По международным нормам рекомендуется снижать уровень шума на 10 дБ каждые 10 лет. В частности, этого можно достичь за счет акустической обработки поверхностей перед и за вентилятором в двухконтурных двигателях в за счет установки регулируемых реактивных сопел. Вместе с тем уровень шума снижается путем увеличения степени двухконгурности и выбора оптимальных параметров двигателя, что особенно важно для пассажирских самолетов.
Относительно простые камеры устаревших и большинства современных двигателей имеют невысокую полноту сгорания, поэтому в существующих двигателях могут образовываться окислы азота, что объясняется высокими температурой и давлением газа перед турбиной. Одной из наиболее эффективных мер борьбы с этим явлением, как полагают, является совершенствование самого процесса горения. Все другие меры, связанные с изменением температуры и давления газа перед турбиной, могут повлечь за собой ухудшение характеристик двигателя, хотя такая мера, как впрыск воды перед камерой сгорания для уменьшения температуры пламени, является достаточно рациональной Очевидно, что перед конструкторами двухконтурных реактивных двигателей с высокой степенью двухконтурности в высокой температурой газа, без чего невозможно создать силовую установку с хорошей экономичностью, стоит особо сложная задача, так как новые двигатели должны удовлетворять требованиям уменьшения шума и загрязнения атмосферы. При несоответствии этим требованиям пассажирские самолеты в обозримом будущем не смогут использоваться на международных авиационных линиях. Эти вопросы и находятся в поле зрения конструкторского бюро П. А. Соловьева.
Вот уже в течение ряда лет ОКБ создает двигатели для пассажирских самолетов. После Ту-124 появился еще более комфортабельный представитель этой серии - Ту-134 с двигателями Д-30, разработанными в этом конструкторском бюро. Характерной особенностью двигателя является внедрение в его конструкцию большого количества новинок. Все они тщательно проверяются в наземных и полетных условиях, поскольку эти двигатели предназначаются в основном для многоместных пассажирских самолетов, где надежность и большой эксплуатационный ресурс наряду с обычными высокими требованиями по тяге и удельному расходу топлива являются особенно необходимыми Двигатель Д-30 развивает большую тягу. Это первый серийный двигатель с охлаждаемыми рабочими лопатками турбины, что впоследствии стало широко применяться на всех современных высокотемпературных двигателях. По удельным параметрам он превосходит лучшие зарубежные двигатели этого класса. Двигатель замечателен также тем, что на его базе были созданы новые силовые установки для других типов самолетов.
Особе следует отметить двухконтурный двигатель Д-30НУ с тягой 11 500 кгс. Четыре таких двигателя установлены на пассажирском самолете Ил-62М, благодаря чему дальность полета на этом лайнере увеличилась почти на 1500 км, больше стала и коммерческая нагрузка.
Свидетельством прогресса авиационной техники и двигателестроения, в частности, явился выполненный в 1975г. на самолете Ил-62М с двигателями ОКБ П. А. Соловьева полет по знаменитому чкаловскому маршруту 1937 г. через Северный полюс, Самолет Ил-62М преодолел это расстояние за 11 ч, а его предшественник АНТ-25 - примерно за 63 ч, при этом не следует забывать, что условия полета по безопасности, надежности и комфортабельности несравнимы.
Двигатель этого же типа - Д-30КП устанавливается и на самолет Ил-76, предназначенный для перевозки крупногабаритных грузов.
В середине восьмидесятых годов вариант двигателя Д-30 был применен на модифицированном самолете Ту-154. Этот самолет, получивший название Ту-154М, с двигателями Д-30КУ начал эксплуатироваться в Аэрофлоте и авиакомпаниях некоторых других стран. Высокие технические данные самолета позволили достигнуть лучших полетных и эксплуатационных характеристик. Созданы более комфортные условия для пассажиров, чем на предшествующей модификации самолета
В настоящее время коллектив этого ОКБ работает над созданием двигателя ПС-90А для аэробуса Ил-96-300 и магистрального самолета Ту-204. Создание этого унифицированного ТРДД является не только весьма сложной технической задачей, но и весьма ответственным заданием для ОКБ, так как наиболее массовые перевозки авиапассажиров в девяностые годы и последующие 15 - 20 лет будут осуществляться самолетами именно с этими двигателями.
Двигатель ПС-90А является двухконтурным турбореактивным ГТД со смешением потоков воздуха наружного а газа внутреннего контуров, турбовентилятор и газогенератор которого образуют двухвальную роторную систему. Двигатель имеет одноступенчатый вентилятор диаметром 1900 мм, что при степени двухконтурности, равной 4,8, обеспечивает весьма экономный расход топлива, ТРДД ПС-90Л оснащен цифровой электронной системой автоматического регулирования я бортовой электронной системой контроля технического состояния двигателя. Во внешнем контуре двигателя расположено реверсивное устройство, улучшающее летные характеристики самолета. Двигатель ПС-90Л - модульной конструкции, состоящей из 11 основных узлов, что дает этому ТРДД существенные эксплуатационные достоинства.
Двигатель ПС-90А развивает на взлетном режиме тягу 16 000 кгс, а его удельный расход топлива на крейсерском режиме полета составляет 0,58 кг/кгс-ч, что является рекордной величиной среди других двигателей подобного класса тяги.
Член-корреспондент АН СССР Герой Социалистического Труда П. А. Соловьев продолжает активную работу по созданию и совершенствованию авиационной техники, являясь научным консультантом в пермском моторостроительном конструкторском бюро.
Владимир Яковлевич Климов, Сергей Петрович Изотов
Владимир Яковлевич Климов родился в 1892 г. в семье рабочего-строителя. Следуя советам родителей и учитывая материальные возможности семьи, он поступил учиться в специальное техническое училище с семилетней программой обучения, которое готовило мастеров-механиков. После окончания училища продолжил обучение в Московском высшем техническом училище.
Профессор Н. Р. Брилинг, один из крупнейших теплотехников нашей страны, заведовал тогда механической лабораторией училища где в этот период Владимир Климов занимался исследованием тепловых процессов двигателей внутреннего сгорания. Это, видимо, в значительной мере и определило его будущую специальность. Преддипломную практику он проходил на одном из механических заводов Петрограда, а в 1916 г, представил дипломный проект авиационного двигателя, с котором специальной темой являлось исследование процессов смесеобразования в карбюраторе. Совет училища по итогам защиты дипломного проекта ходатайствовал перед руководством об установлении В. Я. Климову специальной стипендии, чтобы обеспечить ему возможность подготовки кандидатской диссертации. Однако осуществить эго намерение не удалось.
После Великой Октябрьской социалистической революции В. Я Климов работал в лаборатории автомобильных двигателей академика Е. А. Чудакова, где заведовал отделом авиационных моторов. В качестве представителя этого отдела он участвовал в работе Научно-технического совета Военно-воздушных сил, в ведении которого находились вопросы, связанные с развитием авиационной техники. Именно в этот период профессор В. Я. Климов выступал перед нами, слушателями Военно-воздушной академии им. Н. Е. Жуковского, с лекциями по теории авиационных двигателей. Лекции отличались высокой культурой и глубиной изложения.
Чтение курса лекций В. Я. Климов совмещал с основной работой в Центральном институте авиационного моторостроения, где оп заведовал отделом бензиновых двигателей. Благодаря этому обстоятельству слушатели академии имели возможность проходить практику в лабораториях ЦИАМ.
Как теоретик-исследователь, имевший обширные знания в области отечественных механических я теплотехнических лабораторий, Владимир Яковлевич был командирован во Францию для закупки лицензий на постройку двигателей водяного охлаждения фирмы "Испано-Сюиза". В этот период автор книги часто встречался во Франции с В. Я. Климовым, человеком очень общительным я приятным, для обсуждения некоторых технических проблем и пользовался его советами по вопросам, касавшимся непосредственно впрыска топлива в поршневые авиационные двигатели (который предлагался взамен обычных карбюраторов), для своей научной работы, которая выполнялась вначале в Высшей авиационной национальной школе Франции, а затем в одной из лабораторий Сорбоннского университета.
Владимир Яковлевич тщательно изучил все материалы, относившиеся к работам фирмы "Испано-Сюиза", и не только по созданным двигателям, но и по возможным направлениям развития двигателей этого типа. Вернувшись на родину, он возглавил коллектив, который на базе 12-цилиндрового двигателя "Испано-Сюиза-12" разработал конструкцию двигателя М-100 мощностью 750 л. с. Несколько позже тот же коллектив создал семейство "сотых" двигателей, которые в течение нескольких лет были основными двигателями нашей фронтовой авиации. Завершением работ в этом направлении явились двигатели ВК-105ПФ в ВК-107А. Последний развивал мощность 1500 - 1650 л. с., для поддержания которой на высоте снабжался приводным двухскоростным центробежным нагнетателем. По конструкции этот двигатель был весьма совершенным и характеризовался небольшой удельной массой. Его боевые качества проверены в условиях Великой Отечественной войны (двигатели В. Я, Климова устанавливались на истребителях А. С. Яковлева и на фронтовых бомбардировщиках В. М. Петлякова). В конце войны в ОКБ выпускается двигатель ВК-108, с которым на самолете конструкции А. С. Яковлева удалось достигнуть скорости 745 км/ч. Этим практически завершилась работа над поршневыми авиационными двигателями в конструкторском бюро, руководимом профессором В. Я. Климовым.
Вскоре после окончания войны В. Я. Климов и А. И. Микоян были командированы на авиационную выставку в Париже с группой наших летчиков, летавших на реактивных самолетах. Во время знакомства с экспонатами выставки их внимание привлекли английские реактивные двигателя с центробежными компрессорами, которые оказались более совершенными по сравнению с тем, чем располагала тогдашняя авиационная техника. Получив согласие правительства, А. И. Микоян и В. Я. Климов сразу же после окончания работы выставки направились в Лондон, где и закупили несколько двигателей с центробежными компрессорами. На базе этих двигателей в конструкторском бюро Владимира Яковлевича с поразительной быстротой были построены, испытаны и запущены в серийное производство реактивные двигатели РД-45 и РД-500, которые устанавливались на первых послевоенных самолетах-истребителях и фронтовых бомбардировщиках.
Высокая техническая культура и организаторские способности руководителя позволили конструкторскому бюро создать собственную научно-экспериментальную базу и проводить большие работы по совершенствованию реактивных двигателей с учетом современных достижений в области гидравлики, термодинамики, особенно процессов горения. В результате коллектив конструкторского бюро в 1952 г. выпустил турбореактивные двигатели ВК-1А и ВК-1Ф с центробежными компрессорами. В двигателе ВК-1Ф впервые был использован метод форсирования (увеличения) тяги дожиганием топлива за турбиной в форсажной камере, предложенный и разработанный работниками ЦИАМ. На всех современных турбореактивных, двигателях для сверхзвуковых самолетов используется этот способ форсирования тяги, особенно на взлете и высокоскоростных режимах полета.
Конструкторское бюро, возглавляемое В. Я. Климовым, являлось организацией, которая полностью обеспечивала создаваемыми турбореактивными двигателями фронтовые самолеты-истребители и бомбардировщики до того времени, пока авиация овладевала околозвуковыми, звуковыми и небольшими сверхзвуковыми скоростями полета. Поэтому разработка и производственное освоение турбореактивных двигателей с центробежными компрессорами явились важным этапом в развитии отечественной авиационной техники, а конструкторское бюро, возглавляемое Владимиром Яковлевичем Климовым, сыграло в этом главенствующую роль, Приятно было работать с конструкторам, который с большим вниманием относился к требованиям и запросам военных специалистов и под руководством которого всегда создавалась надежная техника.
Турбореактивные двигатели с центробежными компрессорами, созданные конструкторским бюро под руководством Владимира Яковлевича, устанавливались и на фронтовых бомбардировщиках. Так, уже в 1947 г. для предварительной проверки расчетных данных были начаты первые летные испытания экспериментального реактивного самолета Ту-12 с двумя турбореактивными двигателями РД-45. В течение длительного времени отечественное самолетостроение выпускало фронтовой реактивный бомбардировщик Ил-28 с двумя турбореактивными двигателями ВК-1. Простой и надежный в эксплуатации, двигатель ВК-1 производился не только в нашей стране, он строился в странах социалистического содружества и поставлялся во многие государства Азии и Африки.
В начале шестидесятых годов конструкторское бюро им. В. Я. Климова возглавил Сергей Петрович Изотов - Герой Социалистического Труда, доктор технических наук, лауреат Ленинской и Государственных премий.
В течение двух десятилетий это конструкторское бюро работало над созданием газотурбинных двигателей и редукторов (силовых установок), предназначенных для вертолетов, создаваемых в ОКБ им. М. Л. Миля, а в последние годы - и в ОКБ им. Н. И. Камова.
Начало деятельности ОКБ над газотурбинными вертолетными двигателями совпало с общим направлением в развитии вертолетных силовых установок, когда на смену поршневому двигателю пришел двигатель газотурбинный.
Применение ГТД, имеющих намного меньшую удельную массу, чем поршневые двигатели, и почти равные значения экономичности, позволило существенно облегчить силовые установки и тем самым улучшить массовые и летные данные вертолетов.
В ОКБ С. П. Изотова впервые в СССР для вертолетов были созданы двигатели со свободной турбиной и разработаны основные принципы регулирования таких двигателей.
Первым вертолетным газотурбинным двигателем, созданным ОКБ С. П, Изотова, был двигатель ГТД-350 с редуктором ВР-2. Эта силовая установка установлена на вертолете Ми-2, который в течение ряда лет успешно используется в народном хозяйстве Советского Союза и социалистических стран.
В 1965 г. ОКБ закончило разработку и начало серийное производство другого вертолетного газотурбинного двигателя - ТВ-2-117 и редуктора ВР-8 для Ми-8 - вертолета среднего класса.
Многолетний опыт эксплуатации вертолета Ми-8 свидетельствует о хорошей надежности, простоте обслуживания эго двигателя и редуктора.
Для увеличения его грузоподъемности и главным образом для повышения летных качеств вертолета Ми-8 двигатель ТВ-2-117 был форсирован по мощности за счет повышения допустимой температуры газов перед турбиной, для чего был введен чрезвычайный режим.
Позднее в ОКБ С. П. Изотова был создан более совершенный турбовальный двигатель - ТВ-3-117 мощностью 2200 л. с, Этот двигатель по своим параметрам и эксплуатационным характеристикам для своего времени являлся одним из лучших в мире, что обусловило его широкое применение на ряде вертолетов, в частности транспортном вертолете Ми-17, транспортном и судовом вертолете Ка-32 и других.
Силовая установка этих двухдвигательвых вертелетов имел систему автоматического поддержания оборотов несущего винта и синхронизации работы двигателей.
Кроме того, мощность силовых установок этих вертолетов такова, что позволяет продолжить полет даже в случае выключения одного из двигателей.
Это ОКБ, е сегодня являющееся ведущим коллективом а разработке вертолетных газотурбинных двигателей в нашей стране, в последние годы создало высокоэффективные газотурбинные двигатели различного назначения,
В отечественном двигателестроении в разные годы работало и работает сейчас немало талантливых конструкторов. Со многими из них автор сотрудничал долгие годы. Еще в довоенное время начал свою деятельность на поприще создания поршневых моторов водяного охлаждения Владимир Алексеевич Добрынин. Моторы с маркой ВД серийно строились для нашей военной авиации. В 1952 г. в ОКБ В. А. Добрынина, которое специализировалось на мощных моторах: был создан и успешно прошел государственные испытания двигатель ВД-4К, который имел шесть блоков по четыре цилиндра в каждом. Он включал в себя элементы турбореактивного двигателя и был самым мощным в нашей стране (4300 л. с.). Самолет Ту-85 с этими двигателями имел взлетную массу 107 т и мог находиться в воздухе 22 ч. Он покрывал расстояние до 12 000 км, В последующие годы в этом ОКБ создаются мощные турбореактивные двигатели, в частности двигатель ВД-7, использовавшийся на самолетах В. М. Мясищева.
Начиная с I960 г. это конструкторское бюро уже под руководством Петра Алексеевича Колесова переходит к выпуску турбореактивных двигателей различной мощности и различного назначения.
Одним из наиболее мощных одновальных одноконтурных двигателей в мире является силовая установка для варианта самолета Ту-144, созданная в ОКБ П. А. Колесова. Особенностями этого двигателя являются применение высокой температуры газа перед турбиной и отсутствие форсажной камеры, что значительно упрощает управление двигателем. Выходное устройство двигателя оборудовано механизмом реверса тяги, которое обеспечивает коэффициент реверсирования до 50% номинальной прямой тяги.
Личные качества Петра Алексеевича позволили ему по-деловому, без многословных прений и дискуссий принимать правильные решения и обеспечивать создание самых мощных в нашей стране турбореактивных и самых легких подъемных двигателей.
Отличные турбовинтовые, а затем и двухконтурные двигатели созданы и создаются в ОКБ, которым вначале руководил А. Г. Ивченко, а затем В. А. Лотарев Турбовинтовой двигатель АИ-20 почти 20 лет эксплуатируется в военной в гражданской авиации. При этом тяговые и экономические параметры двигателя непрерывно совершенствуются, что обеспечивает долгую жизнь самолетам, на которых он установлен, и в частности одному из основных самолетов Аэрофлота - Ил-18. Другой двигатель - АИ-25 выполнен уже двухконтурным и широко применяется на самолетах Як-40. В этом ОКБ выпущен совершенный двухконтурный двигатель Д-36, отвечающий всем современным требованиям, которые предъявляются к двигателям для пассажирских самолетов. Он имеет отличные тяговые и экономические характеристики, малошумен, камера сгорания двигателя выделяет меньше вредных веществ.
Модификация двигателя Д-36 применена на другом самолете - Ан-72. Оригинальная компоновка двигателей на крыле самолета и их высокие технические и эксплуатационные характеристики позволили обеспечить самолету Лн-72 большую грузоподъемность и дальность полета, возможность эксплуатации на аэродромах с короткими взлетно-посадочными полосами, низкий уровень шума и комфортные условия для экипажа и перевозимых людей.
На базе этого двигателя затем в ОКБ В. А. Лотарева был создан турбовальный двигатель Д-136 для крупнейшего в мире транспортного вертолета Ми-26. Двигатель Д-136 является мощным высокоэкономичным надежным турбовальным ГТД, обладающим большой эксплуатационной надежностью, подтвержденной получением сертификата летной годности вертолетом Ми-26.
Позднее под руководством генерального конструктора В. А. Лотарева разработан мощный двухконтурный турбореактивный двигатель Д-18Т с тягой 23,4 тс для тяжелого транспортного самолета Ан-124. Двигатель Д-18Т является совершенным современным ТРДД и соответствует международным стандартам ИКАО по уровням эмиссии выделяемых веществ и генерируемому шуму, последнему, в частности, способствуют высокая степень двухконтурности двигателя и большой диаметр (2330 мм) его вентилятора.
Накануне Великой Отечественной войны этой организацией руководил Е. В. Урмин, работы которого способствовали возобновлению в серийном производстве двигателя М-88, увеличению мощности и созданию его модификаций. Следует отметить, что мотор М-88, установленный на Ил-4, состоял на вооружении с первых до последних дней войны.
К созданию отечественных авиационных двигателей самое непосредственное отношение в течение многих лет имел доктор технических наук, лауреат Государственных премий Тигран Меликсетович Мелькумов. Научным работником он пришел в Военно-воздушную академию им. Н. Е. Жуковского в начале тридцатых годов. В то время он был уже конструктором одного из первых авиационных дизелей, созданных для учебного самолета, но, как и другие авиационные дизели, его двигатель не получил широкого распространения. Т. М. Мелькумов обладал широким научным кругозором, читал лекции по теории авиационных двигателей и был назначен начальником кафедры на факультете, начальником которого в то время являлся автор этих строк. Тигран Меликсетович не один десяток лет работал преподавателем, готовя не только инженеров, но и ученых по различным двигательным специальностям.
Трудно переоценить заслуги Т. М. Мелькумова в становлении и развитии реактивного двигателестроения, особенно в период, когда он возглавлял основные научные центры двигателестроения в нашей стране. Мелькумов лично руководил важнейшими уникальными исследованиями, направленными на развитие авиационных силовых установок нового типа и их элементов. Под его руководством были сооружены мощные лаборатории, которые с тех пор являются центрами по проведению исследований и испытаний всех отечественных двигателей. За эти работы Т. М. Мелькумов наряду с другими работниками моторного института удостоен Государственной премии.
Коллектив Павла Александровича Соловьева, разрабатывая более совершенные силовые установки, перешел на создание двухконтурных двигателей, сочетающих лучшие качества винтовых и реактивных двигателей.
Первым двухконтурным двигателем, выпущенным ОКБ П. А. Соловьева, стал двигатель Д-20 с форсажной камерой. У двигателя была высокая температура газа перед турбиной, равная 1400° абс., что по тому времени являлось большим новшеством м требовало применения охлаждаемых сопловых лопаток ступени турбины. Благодаря этому двигателю был накоплен огромный опыт, используемый в дальнейшем для исследования особенностей этой схемы, находящей все большее применение в мировом авиадвигателестроении. Одна из силовых установок этой серии (Д-20П) установлена на пассажирских самолетах Ту-124, которые в течение ряда лет эксплуатируются на наших авиалиниях} а также на авиалиниях иностранных государств
На смену поршневым двигателям на вертолетах, как и на самолетах, но с некоторым опозданием пришли газотурбинные двигатели. Двигатель Д-25В мощностью 5500 л. с. с редуктором Р-7, созданный под руководством П. А. Соловьева, устанавливается на вертолеты Ми-6 и Ми-10. Несмотря на критику в адрес конструкторов со стороны М. Л. Миля, который всячески "побуждал и понуждал" их к уменьшению массы и габаритов силовой установки, советские вертолеты Ми-6 и Ми-10 ("русский гигант", "исполин из Москвы", "король вертолетов" как называла их западная пресса) успешно перевозили а поднимали грузы, устанавливали рекорды, транспортировали боевую технику и всем этим в значительной: мере были обязаны двигателям.
Конструкторскому бюро П. А. Соловьева, имевшему опыт в создании силовых установок для винтокрылых летательных аппаратов, было поручено создание двигателя Д-25ВК для вит скрыла Ка-22. Эта сложная и новая задача была решена успешно Оригинальный летательный аппарат совершал длительные полеты. Конструкторское бюро продолжало разрабатывать силовые установки для вертолетов, состоящие из двигателей и редукторов (редуктор Р-12 передавал мощность, равную 13000 л с.). Одна из таких силовых установок была установлена на Ми-12. В своей работе Павел Александрович Соловьев опирается на последние достижения отечественной в зарубежной техники.
Не останавливаясь на достигнутом в части создания двигателей для транспортных в пассажирских самолетов ОКБ П. А. Соловьева продолжает работать над двухконтурными двигателями, которые находят все более широкое распространение.
Большое внимание в современной гражданской авиации уделяется уменьшению шума и вредности отработанных газов при сохранении существующих характеристик двигателей. По международным нормам рекомендуется снижать уровень шума на 10 дБ каждые 10 лет. В частности, этого можно достичь за счет акустической обработки поверхностей перед и за вентилятором в двухконтурных двигателях в за счет установки регулируемых реактивных сопел. Вместе с тем уровень шума снижается путем увеличения степени двухконгурности и выбора оптимальных параметров двигателя, что особенно важно для пассажирских самолетов.
Относительно простые камеры устаревших и большинства современных двигателей имеют невысокую полноту сгорания, поэтому в существующих двигателях могут образовываться окислы азота, что объясняется высокими температурой и давлением газа перед турбиной. Одной из наиболее эффективных мер борьбы с этим явлением, как полагают, является совершенствование самого процесса горения. Все другие меры, связанные с изменением температуры и давления газа перед турбиной, могут повлечь за собой ухудшение характеристик двигателя, хотя такая мера, как впрыск воды перед камерой сгорания для уменьшения температуры пламени, является достаточно рациональной Очевидно, что перед конструкторами двухконтурных реактивных двигателей с высокой степенью двухконтурности в высокой температурой газа, без чего невозможно создать силовую установку с хорошей экономичностью, стоит особо сложная задача, так как новые двигатели должны удовлетворять требованиям уменьшения шума и загрязнения атмосферы. При несоответствии этим требованиям пассажирские самолеты в обозримом будущем не смогут использоваться на международных авиационных линиях. Эти вопросы и находятся в поле зрения конструкторского бюро П. А. Соловьева.
Вот уже в течение ряда лет ОКБ создает двигатели для пассажирских самолетов. После Ту-124 появился еще более комфортабельный представитель этой серии - Ту-134 с двигателями Д-30, разработанными в этом конструкторском бюро. Характерной особенностью двигателя является внедрение в его конструкцию большого количества новинок. Все они тщательно проверяются в наземных и полетных условиях, поскольку эти двигатели предназначаются в основном для многоместных пассажирских самолетов, где надежность и большой эксплуатационный ресурс наряду с обычными высокими требованиями по тяге и удельному расходу топлива являются особенно необходимыми Двигатель Д-30 развивает большую тягу. Это первый серийный двигатель с охлаждаемыми рабочими лопатками турбины, что впоследствии стало широко применяться на всех современных высокотемпературных двигателях. По удельным параметрам он превосходит лучшие зарубежные двигатели этого класса. Двигатель замечателен также тем, что на его базе были созданы новые силовые установки для других типов самолетов.
Особе следует отметить двухконтурный двигатель Д-30НУ с тягой 11 500 кгс. Четыре таких двигателя установлены на пассажирском самолете Ил-62М, благодаря чему дальность полета на этом лайнере увеличилась почти на 1500 км, больше стала и коммерческая нагрузка.
Свидетельством прогресса авиационной техники и двигателестроения, в частности, явился выполненный в 1975г. на самолете Ил-62М с двигателями ОКБ П. А. Соловьева полет по знаменитому чкаловскому маршруту 1937 г. через Северный полюс, Самолет Ил-62М преодолел это расстояние за 11 ч, а его предшественник АНТ-25 - примерно за 63 ч, при этом не следует забывать, что условия полета по безопасности, надежности и комфортабельности несравнимы.
Двигатель этого же типа - Д-30КП устанавливается и на самолет Ил-76, предназначенный для перевозки крупногабаритных грузов.
В середине восьмидесятых годов вариант двигателя Д-30 был применен на модифицированном самолете Ту-154. Этот самолет, получивший название Ту-154М, с двигателями Д-30КУ начал эксплуатироваться в Аэрофлоте и авиакомпаниях некоторых других стран. Высокие технические данные самолета позволили достигнуть лучших полетных и эксплуатационных характеристик. Созданы более комфортные условия для пассажиров, чем на предшествующей модификации самолета
В настоящее время коллектив этого ОКБ работает над созданием двигателя ПС-90А для аэробуса Ил-96-300 и магистрального самолета Ту-204. Создание этого унифицированного ТРДД является не только весьма сложной технической задачей, но и весьма ответственным заданием для ОКБ, так как наиболее массовые перевозки авиапассажиров в девяностые годы и последующие 15 - 20 лет будут осуществляться самолетами именно с этими двигателями.
Двигатель ПС-90А является двухконтурным турбореактивным ГТД со смешением потоков воздуха наружного а газа внутреннего контуров, турбовентилятор и газогенератор которого образуют двухвальную роторную систему. Двигатель имеет одноступенчатый вентилятор диаметром 1900 мм, что при степени двухконтурности, равной 4,8, обеспечивает весьма экономный расход топлива, ТРДД ПС-90Л оснащен цифровой электронной системой автоматического регулирования я бортовой электронной системой контроля технического состояния двигателя. Во внешнем контуре двигателя расположено реверсивное устройство, улучшающее летные характеристики самолета. Двигатель ПС-90Л - модульной конструкции, состоящей из 11 основных узлов, что дает этому ТРДД существенные эксплуатационные достоинства.
Двигатель ПС-90А развивает на взлетном режиме тягу 16 000 кгс, а его удельный расход топлива на крейсерском режиме полета составляет 0,58 кг/кгс-ч, что является рекордной величиной среди других двигателей подобного класса тяги.
Член-корреспондент АН СССР Герой Социалистического Труда П. А. Соловьев продолжает активную работу по созданию и совершенствованию авиационной техники, являясь научным консультантом в пермском моторостроительном конструкторском бюро.
Владимир Яковлевич Климов, Сергей Петрович Изотов
Владимир Яковлевич Климов родился в 1892 г. в семье рабочего-строителя. Следуя советам родителей и учитывая материальные возможности семьи, он поступил учиться в специальное техническое училище с семилетней программой обучения, которое готовило мастеров-механиков. После окончания училища продолжил обучение в Московском высшем техническом училище.
Профессор Н. Р. Брилинг, один из крупнейших теплотехников нашей страны, заведовал тогда механической лабораторией училища где в этот период Владимир Климов занимался исследованием тепловых процессов двигателей внутреннего сгорания. Это, видимо, в значительной мере и определило его будущую специальность. Преддипломную практику он проходил на одном из механических заводов Петрограда, а в 1916 г, представил дипломный проект авиационного двигателя, с котором специальной темой являлось исследование процессов смесеобразования в карбюраторе. Совет училища по итогам защиты дипломного проекта ходатайствовал перед руководством об установлении В. Я. Климову специальной стипендии, чтобы обеспечить ему возможность подготовки кандидатской диссертации. Однако осуществить эго намерение не удалось.
После Великой Октябрьской социалистической революции В. Я Климов работал в лаборатории автомобильных двигателей академика Е. А. Чудакова, где заведовал отделом авиационных моторов. В качестве представителя этого отдела он участвовал в работе Научно-технического совета Военно-воздушных сил, в ведении которого находились вопросы, связанные с развитием авиационной техники. Именно в этот период профессор В. Я. Климов выступал перед нами, слушателями Военно-воздушной академии им. Н. Е. Жуковского, с лекциями по теории авиационных двигателей. Лекции отличались высокой культурой и глубиной изложения.
Чтение курса лекций В. Я. Климов совмещал с основной работой в Центральном институте авиационного моторостроения, где оп заведовал отделом бензиновых двигателей. Благодаря этому обстоятельству слушатели академии имели возможность проходить практику в лабораториях ЦИАМ.
Как теоретик-исследователь, имевший обширные знания в области отечественных механических я теплотехнических лабораторий, Владимир Яковлевич был командирован во Францию для закупки лицензий на постройку двигателей водяного охлаждения фирмы "Испано-Сюиза". В этот период автор книги часто встречался во Франции с В. Я. Климовым, человеком очень общительным я приятным, для обсуждения некоторых технических проблем и пользовался его советами по вопросам, касавшимся непосредственно впрыска топлива в поршневые авиационные двигатели (который предлагался взамен обычных карбюраторов), для своей научной работы, которая выполнялась вначале в Высшей авиационной национальной школе Франции, а затем в одной из лабораторий Сорбоннского университета.
Владимир Яковлевич тщательно изучил все материалы, относившиеся к работам фирмы "Испано-Сюиза", и не только по созданным двигателям, но и по возможным направлениям развития двигателей этого типа. Вернувшись на родину, он возглавил коллектив, который на базе 12-цилиндрового двигателя "Испано-Сюиза-12" разработал конструкцию двигателя М-100 мощностью 750 л. с. Несколько позже тот же коллектив создал семейство "сотых" двигателей, которые в течение нескольких лет были основными двигателями нашей фронтовой авиации. Завершением работ в этом направлении явились двигатели ВК-105ПФ в ВК-107А. Последний развивал мощность 1500 - 1650 л. с., для поддержания которой на высоте снабжался приводным двухскоростным центробежным нагнетателем. По конструкции этот двигатель был весьма совершенным и характеризовался небольшой удельной массой. Его боевые качества проверены в условиях Великой Отечественной войны (двигатели В. Я, Климова устанавливались на истребителях А. С. Яковлева и на фронтовых бомбардировщиках В. М. Петлякова). В конце войны в ОКБ выпускается двигатель ВК-108, с которым на самолете конструкции А. С. Яковлева удалось достигнуть скорости 745 км/ч. Этим практически завершилась работа над поршневыми авиационными двигателями в конструкторском бюро, руководимом профессором В. Я. Климовым.
Вскоре после окончания войны В. Я. Климов и А. И. Микоян были командированы на авиационную выставку в Париже с группой наших летчиков, летавших на реактивных самолетах. Во время знакомства с экспонатами выставки их внимание привлекли английские реактивные двигателя с центробежными компрессорами, которые оказались более совершенными по сравнению с тем, чем располагала тогдашняя авиационная техника. Получив согласие правительства, А. И. Микоян и В. Я. Климов сразу же после окончания работы выставки направились в Лондон, где и закупили несколько двигателей с центробежными компрессорами. На базе этих двигателей в конструкторском бюро Владимира Яковлевича с поразительной быстротой были построены, испытаны и запущены в серийное производство реактивные двигатели РД-45 и РД-500, которые устанавливались на первых послевоенных самолетах-истребителях и фронтовых бомбардировщиках.
Высокая техническая культура и организаторские способности руководителя позволили конструкторскому бюро создать собственную научно-экспериментальную базу и проводить большие работы по совершенствованию реактивных двигателей с учетом современных достижений в области гидравлики, термодинамики, особенно процессов горения. В результате коллектив конструкторского бюро в 1952 г. выпустил турбореактивные двигатели ВК-1А и ВК-1Ф с центробежными компрессорами. В двигателе ВК-1Ф впервые был использован метод форсирования (увеличения) тяги дожиганием топлива за турбиной в форсажной камере, предложенный и разработанный работниками ЦИАМ. На всех современных турбореактивных, двигателях для сверхзвуковых самолетов используется этот способ форсирования тяги, особенно на взлете и высокоскоростных режимах полета.
Конструкторское бюро, возглавляемое В. Я. Климовым, являлось организацией, которая полностью обеспечивала создаваемыми турбореактивными двигателями фронтовые самолеты-истребители и бомбардировщики до того времени, пока авиация овладевала околозвуковыми, звуковыми и небольшими сверхзвуковыми скоростями полета. Поэтому разработка и производственное освоение турбореактивных двигателей с центробежными компрессорами явились важным этапом в развитии отечественной авиационной техники, а конструкторское бюро, возглавляемое Владимиром Яковлевичем Климовым, сыграло в этом главенствующую роль, Приятно было работать с конструкторам, который с большим вниманием относился к требованиям и запросам военных специалистов и под руководством которого всегда создавалась надежная техника.
Турбореактивные двигатели с центробежными компрессорами, созданные конструкторским бюро под руководством Владимира Яковлевича, устанавливались и на фронтовых бомбардировщиках. Так, уже в 1947 г. для предварительной проверки расчетных данных были начаты первые летные испытания экспериментального реактивного самолета Ту-12 с двумя турбореактивными двигателями РД-45. В течение длительного времени отечественное самолетостроение выпускало фронтовой реактивный бомбардировщик Ил-28 с двумя турбореактивными двигателями ВК-1. Простой и надежный в эксплуатации, двигатель ВК-1 производился не только в нашей стране, он строился в странах социалистического содружества и поставлялся во многие государства Азии и Африки.
В начале шестидесятых годов конструкторское бюро им. В. Я. Климова возглавил Сергей Петрович Изотов - Герой Социалистического Труда, доктор технических наук, лауреат Ленинской и Государственных премий.
В течение двух десятилетий это конструкторское бюро работало над созданием газотурбинных двигателей и редукторов (силовых установок), предназначенных для вертолетов, создаваемых в ОКБ им. М. Л. Миля, а в последние годы - и в ОКБ им. Н. И. Камова.
Начало деятельности ОКБ над газотурбинными вертолетными двигателями совпало с общим направлением в развитии вертолетных силовых установок, когда на смену поршневому двигателю пришел двигатель газотурбинный.
Применение ГТД, имеющих намного меньшую удельную массу, чем поршневые двигатели, и почти равные значения экономичности, позволило существенно облегчить силовые установки и тем самым улучшить массовые и летные данные вертолетов.
В ОКБ С. П. Изотова впервые в СССР для вертолетов были созданы двигатели со свободной турбиной и разработаны основные принципы регулирования таких двигателей.
Первым вертолетным газотурбинным двигателем, созданным ОКБ С. П, Изотова, был двигатель ГТД-350 с редуктором ВР-2. Эта силовая установка установлена на вертолете Ми-2, который в течение ряда лет успешно используется в народном хозяйстве Советского Союза и социалистических стран.
В 1965 г. ОКБ закончило разработку и начало серийное производство другого вертолетного газотурбинного двигателя - ТВ-2-117 и редуктора ВР-8 для Ми-8 - вертолета среднего класса.
Многолетний опыт эксплуатации вертолета Ми-8 свидетельствует о хорошей надежности, простоте обслуживания эго двигателя и редуктора.
Для увеличения его грузоподъемности и главным образом для повышения летных качеств вертолета Ми-8 двигатель ТВ-2-117 был форсирован по мощности за счет повышения допустимой температуры газов перед турбиной, для чего был введен чрезвычайный режим.
Позднее в ОКБ С. П. Изотова был создан более совершенный турбовальный двигатель - ТВ-3-117 мощностью 2200 л. с, Этот двигатель по своим параметрам и эксплуатационным характеристикам для своего времени являлся одним из лучших в мире, что обусловило его широкое применение на ряде вертолетов, в частности транспортном вертолете Ми-17, транспортном и судовом вертолете Ка-32 и других.
Силовая установка этих двухдвигательвых вертелетов имел систему автоматического поддержания оборотов несущего винта и синхронизации работы двигателей.
Кроме того, мощность силовых установок этих вертолетов такова, что позволяет продолжить полет даже в случае выключения одного из двигателей.
Это ОКБ, е сегодня являющееся ведущим коллективом а разработке вертолетных газотурбинных двигателей в нашей стране, в последние годы создало высокоэффективные газотурбинные двигатели различного назначения,
В отечественном двигателестроении в разные годы работало и работает сейчас немало талантливых конструкторов. Со многими из них автор сотрудничал долгие годы. Еще в довоенное время начал свою деятельность на поприще создания поршневых моторов водяного охлаждения Владимир Алексеевич Добрынин. Моторы с маркой ВД серийно строились для нашей военной авиации. В 1952 г. в ОКБ В. А. Добрынина, которое специализировалось на мощных моторах: был создан и успешно прошел государственные испытания двигатель ВД-4К, который имел шесть блоков по четыре цилиндра в каждом. Он включал в себя элементы турбореактивного двигателя и был самым мощным в нашей стране (4300 л. с.). Самолет Ту-85 с этими двигателями имел взлетную массу 107 т и мог находиться в воздухе 22 ч. Он покрывал расстояние до 12 000 км, В последующие годы в этом ОКБ создаются мощные турбореактивные двигатели, в частности двигатель ВД-7, использовавшийся на самолетах В. М. Мясищева.
Начиная с I960 г. это конструкторское бюро уже под руководством Петра Алексеевича Колесова переходит к выпуску турбореактивных двигателей различной мощности и различного назначения.
Одним из наиболее мощных одновальных одноконтурных двигателей в мире является силовая установка для варианта самолета Ту-144, созданная в ОКБ П. А. Колесова. Особенностями этого двигателя являются применение высокой температуры газа перед турбиной и отсутствие форсажной камеры, что значительно упрощает управление двигателем. Выходное устройство двигателя оборудовано механизмом реверса тяги, которое обеспечивает коэффициент реверсирования до 50% номинальной прямой тяги.
Личные качества Петра Алексеевича позволили ему по-деловому, без многословных прений и дискуссий принимать правильные решения и обеспечивать создание самых мощных в нашей стране турбореактивных и самых легких подъемных двигателей.
Отличные турбовинтовые, а затем и двухконтурные двигатели созданы и создаются в ОКБ, которым вначале руководил А. Г. Ивченко, а затем В. А. Лотарев Турбовинтовой двигатель АИ-20 почти 20 лет эксплуатируется в военной в гражданской авиации. При этом тяговые и экономические параметры двигателя непрерывно совершенствуются, что обеспечивает долгую жизнь самолетам, на которых он установлен, и в частности одному из основных самолетов Аэрофлота - Ил-18. Другой двигатель - АИ-25 выполнен уже двухконтурным и широко применяется на самолетах Як-40. В этом ОКБ выпущен совершенный двухконтурный двигатель Д-36, отвечающий всем современным требованиям, которые предъявляются к двигателям для пассажирских самолетов. Он имеет отличные тяговые и экономические характеристики, малошумен, камера сгорания двигателя выделяет меньше вредных веществ.
Модификация двигателя Д-36 применена на другом самолете - Ан-72. Оригинальная компоновка двигателей на крыле самолета и их высокие технические и эксплуатационные характеристики позволили обеспечить самолету Лн-72 большую грузоподъемность и дальность полета, возможность эксплуатации на аэродромах с короткими взлетно-посадочными полосами, низкий уровень шума и комфортные условия для экипажа и перевозимых людей.
На базе этого двигателя затем в ОКБ В. А. Лотарева был создан турбовальный двигатель Д-136 для крупнейшего в мире транспортного вертолета Ми-26. Двигатель Д-136 является мощным высокоэкономичным надежным турбовальным ГТД, обладающим большой эксплуатационной надежностью, подтвержденной получением сертификата летной годности вертолетом Ми-26.
Позднее под руководством генерального конструктора В. А. Лотарева разработан мощный двухконтурный турбореактивный двигатель Д-18Т с тягой 23,4 тс для тяжелого транспортного самолета Ан-124. Двигатель Д-18Т является совершенным современным ТРДД и соответствует международным стандартам ИКАО по уровням эмиссии выделяемых веществ и генерируемому шуму, последнему, в частности, способствуют высокая степень двухконтурности двигателя и большой диаметр (2330 мм) его вентилятора.
Накануне Великой Отечественной войны этой организацией руководил Е. В. Урмин, работы которого способствовали возобновлению в серийном производстве двигателя М-88, увеличению мощности и созданию его модификаций. Следует отметить, что мотор М-88, установленный на Ил-4, состоял на вооружении с первых до последних дней войны.
К созданию отечественных авиационных двигателей самое непосредственное отношение в течение многих лет имел доктор технических наук, лауреат Государственных премий Тигран Меликсетович Мелькумов. Научным работником он пришел в Военно-воздушную академию им. Н. Е. Жуковского в начале тридцатых годов. В то время он был уже конструктором одного из первых авиационных дизелей, созданных для учебного самолета, но, как и другие авиационные дизели, его двигатель не получил широкого распространения. Т. М. Мелькумов обладал широким научным кругозором, читал лекции по теории авиационных двигателей и был назначен начальником кафедры на факультете, начальником которого в то время являлся автор этих строк. Тигран Меликсетович не один десяток лет работал преподавателем, готовя не только инженеров, но и ученых по различным двигательным специальностям.
Трудно переоценить заслуги Т. М. Мелькумова в становлении и развитии реактивного двигателестроения, особенно в период, когда он возглавлял основные научные центры двигателестроения в нашей стране. Мелькумов лично руководил важнейшими уникальными исследованиями, направленными на развитие авиационных силовых установок нового типа и их элементов. Под его руководством были сооружены мощные лаборатории, которые с тех пор являются центрами по проведению исследований и испытаний всех отечественных двигателей. За эти работы Т. М. Мелькумов наряду с другими работниками моторного института удостоен Государственной премии.