Валерий Августинович - Битва за скорость. Великая война авиамоторов

Так уж получилось, что ОКБ Соловьева сразу начало разрабатывать только начинавшие свое «победное» шествие так называемые турбореактивные двухконтурные двигатели (ТРДЦ). Как мы помним, пионерами в разработке двухконтурных двигателей, как и всей газотурбинной и ракетной техники, были немецкие инженеры. Первый реально работающий двухконтурный двигатель оригинальной схемы DB. 109–007 (ZTL) был разработан на фирме «Даймлер-Бенц» группой доктора Лейста в 1943 г. Напомним, что главное преимущество ТРДЦ перед классическими (одноконтурными) предшественниками — достижение более высокого кпд при увеличении параметров (в первую очередь максимальной температуры газа).

В 1965 г. КБ Соловьева приступило к «осаде» возможных заказчиков, разрабатывая различные техпредложения и проспекты новых двигателей на базе уже созданного Д-30 для Ту-134. Проекты были от самолетов вертикального взлета (в то время занимались этим и Сухой, и Бартини с его идеей сети противолодочных гидросамолетов ВВА-14, т. е. «вертикально взлетающая амфибия») до вертолетов. Разумеется, были и «стандартные» проекты для магистральных самолетов. Линейка магистральных самолетов в мире тогда (1960-е гг.) выглядела следующим образом (см. таблицу ниже).

И здесь происходит «чудо» (которое можно было бы и предвидеть проектировщикам самолета) в виде ЧП: уже эксплуатирующийся самолет, флагман Аэрофлота, ИЛ-62 с двигателями Кузнецова (НК-8-4) не может перелететь через Атлантический океан в Америку без промежуточной посадки при сильном встречном ветре — не хватает топлива. Политический скандал — имиджу СССР нанесен урон. И в это время проект двигателя с увеличенной более чем вдвое степенью двухконтурности (а следовательно, и с улучшенной на 10 % экономичностью) в сравнении с конкурентом, попадает к С. В. Ильюшину. Задача обеспечения беспосадочного перелета может быть быстро решена. Одновременно для ускорения решением министерства подключалась производственная база Пермского моторного завода с самого начала цикла создания двигателя (т. е. еще на стадии выпуска опытной партии с первого двигателя). Революционное решение в духе 1930-х гг.: освоение серии идет одновременно с опытной доводкой. Темпы поражают: 2 мая 1966 г. только-только выпущено техзадание на проектирование узлов (термодинамический расчет и определение основных геометрических сечений), а за лето уже выпущены чертежи, осенью изготовлена оснастка, а уже 31 декабря произведен первый запуск двигателя, в ходе которого подтверждена заявленная экономичность.

Но… успех проекта был обеспечен, как всегда, в первую очередь правильным выбором схемы двигателя и размерности его ядра — газогенератора. И решающую роль здесь сыграл ЦИАМ в лице Л. Е. Ольштейна, заявившего: «Бустерные ступени — только через мой труп». Первоначальный проект «по бедности» предполагал использование готового ядра двигателя Д-30, а необходимое увеличение тяги в 1,5 раза (проектируемый двигатель был другого класса тяги) планировалось получить за счет «наддува» поставленными впереди «бустерными» ступенями на валу низкого давления вместе с вентилятором. Как мы помним, еще американцы «наелись» проблем с «бустерными» ступенями на двигателе TF-30 (самолет F-111). Эти ступени плохо работают при неоднородном поле скоростей потока воздуха на входе в двигатель. Поэтому двигатель JT3D такой схемы нормально работал на В-707, где двигатель подвешен под крылом и имел незагроможденный вход. А вот F-111 с загроможденным сверхзвуковым входом и Ил-62 с расположением двигателей в хвостовой части самолета, куда приходит вихревая пелена с крыла, создавали проблемы для работы бустерных ступеней. Так случилось и с НК-8: при увеличении угла атаки крыла самолета Ил-62 компрессор двигателя входил в срывной режим и двигатель приходилось выключать, чтобы не «сжечь» турбину. Тогда же (1966 г.), уже будучи в годах, С. В. Ильюшин при принятии решения о замене двигателя надтреснутым голосом сказал: «Если двигатель не будет «помпить» при увеличении угла атаки, то я ставлю его на самолет».

Л. Е. Ольштейн был выдающимся инженером, специалистом по компрессорам. Столь же крупным ученым-прочнистом в ЦИАМе был И. А. Биргер, внесший большой вклад в создание отечественных авиационных двигателей. В области разработки и эксплуатации авиадвигателей, как и в политике, всегда существует проблема необходимости принятия решений в условиях неполноты информации. Рано или поздно приходится осознанно рисковать, и далеко не каждый ученый или инженер способен на это. Так вот, и Биргер, и Ольштейн обладали этим редким качеством.

Великолепную организацию работы Пермского моторного завода по освоению производства нового двигателя в тесном взаимодействии с ОКБ осуществляли директор завода М. И. Субботин и главный инженер Д. А. Дическул. Вообще в послевоенной истории Пермского моторного завода самыми крупными вехами явились успешные освоения в производстве газотурбинной и ракетной техники в 1960-е гг.

На короткое время (месяц до запуска американского TF-39 для тяжелого С-5 «Galaxy») этот двигатель (Д-30К) реально оказался самым экономичным двигателем в мире. А в классе тяги 10 тонн этот двигатель долго оставался мировым рекордсменом по экономичности. И сегодня транспортные самолеты ИЛ-76 до сих пор успешно эксплуатируются как в коммерческом, так и в военном применении, имея лучшую экономичность, чем американский аналог С-141 («Старлифтер»). За 30 лет было выпущено 8000 этих двигателей. Аналогичный Д-30КУ двигатель создавался в то же время фирмой «Бристоль — Сиддли», но проиграл конкуренцию инновационному проекту «Роллс-Ройса».

Но природу обмануть нелегко: после триумфа первого запуска двигателя и радужных планов предъявить новый двигатель Д-30К на госиспытания уже в следующем 1967 г. к 50-летию Великого Октября началась полоса проблем. «Салат» из лопаток компрессора, оказавшаяся недостаточной термопрочность лопаток турбины и т. д., и т. п. При обрыве достаточно массивной лопатки второй ступени компрессора она «выбривала» все тонкие и «нежные» лопатки последующих ступеней. И так было не один раз, пока разобрались, в чем дело. Кроме того, потребовалась разработка реверсивного устройства. Вся «теория» оценки рисков полетела к черту: там, где ожидались проблемы, с ними справились нормально, а там, где считалось, что все в порядке (в том числе и серийная лопатка турбины Д-30) — возникла существенная проблема, задержавшая испытания двигателя на целый год и потребовавшая больших усилий руководства рыбинского завода и лично его выдающегося директора П. Ф. Дерунова. В конечном счете госиспытания двигатель прошел только в 1971 г., опытная партия составила те же стандартные 30 штук. Серию передали в производство в Рыбинск, где как раз освободились мощности завода.