Валерий Августинович - Битва за скорость. Великая война авиамоторов

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

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

Между тем в конце 1970-х гг. на «гражданском» фронте по заказу государства разрабатывается линейка новых самолетов: дальнемагистральный ИЛ-96, среднемагистральный Ту-204 и ближнемагистральный ИЛ-114. Эти самолеты были аналогами уже эксплуатировавшихся на Западе соответственно американских «Боинг-767», «Боинг-757». Как и в случае предыдущего поколения магистральных самолетов, советский авиапром просто повторял без всяких инноваций западные модели, но с лагом почти на целое поколение. Очевидно, что прямую конкуренцию с Западом в таком случае выиграть невозможно, что и произошло при открытии рынка в 1990-е гг.

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

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

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

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

Главный конкурент Пермского ОКБ тоже не дремал. Опережая ОКБ Соловьева в готовности двигателя (его НК-56 уже вовсю проходил стендовые испытания, а в Перми еще только шла поузловая доводка), Кузнецов вышел с предложением делать вместо двух разных двигателей для ИЛ-96 и Ту-204 один, унифицированный для обоих самолетов. Предложение было разумным, тем более это видно сегодня, когда стало ясно, что внутренний рынок имеет достаточный для рентабельного производства объем только в сегменте ближне-среднемагистральных самолетов. Но в процессе оптимизации самолетов (проект Ту-204 сделали двухдвигательным вместо первоначально трехдвигательного, а в ИЛ-96 уменьшили пассажировместимость) под один тип двигателя оказалось, что почти готовый НК-56 великоват. А пермский будущий ПС-90 соответственно маловат. Соловьеву пришлось форсировать двигатель по температуре газа, а Самарскому КБ — полностью переделывать свой двигатель, уменьшая геометрические размеры.