Александр Артемьев - Крылья сверхдержавы
Впервые в мире для НК-8 создали многофорсуночную кольцевую камеру сгорания (139 форсунок), обеспечивающую на всех режимах минимальную неравномерность температурного поля, требуемого для турбины, и почти полную бездымность выхлопных газов. На Западе многофорсуночными камерами сгорания начали заниматься только в конце 1970-х годов. На НК-8 впервые в практике советского моторостроения был установлен реверс - специальный узел, который создавал отрицательную, то есть тормозящую, тягу двигателей. До этого единственный реактивный самолет Аэрофлота - Ту-104 - при посадке, чтобы не проскочить взлетно-посадочную полосу, выбрасывал тормозной парашют. Но неудобство его применения в том, что снова взлетать машина может только после того, как будет «снаряжена» вновь парашютом.
Реверс, который пилот включал, когда колеса самолета уже бежали по полосе, позволял резко сократить пробег самолета и повышал безопасность его посадки.
НК-8 - первый отечественный мощный серийный двух-контурный двигатель для межконтинентальных пассажирских самолетов.
ОСНОВНЫЕ ДАННЫЕ ДВИГАТЕЛЯ НК-8-4
Тип двигателя Турбореактивный,
двухконтурный, двухкаскадный с внутренним смешением потоков газов наружного и внутреннего контуров Взлетная тяга, кг 10 500
Степей ь двухконтурности 1,042
Степень повышения давления 10,8
Удельный расход топлива на взлетном режиме,
кг топлива/кг тягихчас 0,601
Расход воздуха, кг/сек 222
Масса двигателя без реверса, кг 2200
Масса двигателя с реверсом, кг 2400
Длина дви гателя, мм 5100
Максимальный диаметр, мм 1442
Расход топлива:
- максимальный на взлетном
режиме у земли, кг/час 6195
- на малом газе у земли, кг/час 1100
- на малом газе в полете, кг/час 830 Применение (летательные аппараты) , Ил-62
ОСНОВНЫЕ ДАННЫЕ ДВИГАТЕЛЯ НК-8-2У
Взлетная тяга, кг 10 500 Удельный расход топлива
на взлетном режиме, кг топлива/кг тягихчас 0,591
Масса двигателя с реверсом и соплом, кг 2438,5
Диаметр двигателя, мм 1442
Длина двигателя, мм 5288
Расход воздуха, кг/сек 228
Степень двухконтурности 1,049
Степень повышения давления 10,8
Применение (летательные аппараты) Ту-154Б
Лучшие черты в развитии двигателей семейства НК-8, реализованные в эксплуатации на самолете Ил-62, получили при создании двигателя НК-86 для первого советского аэробуса Ил-86.
Двигатель НК-86 является двухконтурным турбовентиляторным ГТД со смещением потоков воздуха наружного и внутреннего контуров. Двигатель НК-86 имеет относительно низкую степень двухконтурности - 1,15 (степень повышения давления в компрессоре и температуры давления газов перед турбиной). Взлетная тяга, равная 13 000 кг, сохраняется постоянной при температурах окружающего воздуха до 30°С. Характерная особенность двигателя НК-86 - высокая надежность при большом техническом ресурсе и минимальном объеме технического обслуживания. Еще достоинство двигателя - малый удельный вес. В двигателе предусмотрены также конструктивные мероприятия по существенному снижению уровня шума на всех этапах полета соответственно международным нормам 90-х годов.
Компрессор двигателя - осевой, двухкаскадный. В передней части компрессора низкого давления имеется направляющий аппарат, перед компрессором высокого давления установлен регулируемый направляющий аппарате поворотными лопатками.
Камера сгорания двигателя НК-86 - многофорсуночная, кольцевого типа. Турбина двухступенчатая: первая ступень вращает компрессор высокого, вторая - низкого давления. О режимах работы силовой установки (двигателя) экипаж самолета Ил-86 оповещают указатели и световая сигнализация.
При создании НК-86 впервые были получены акустические характеристики, соответствующие международным нормам тех лет. НК-86 был запущен в серийное производство с 1980 г.
С 1987 г. на самолете Ил-86 был применен модифицированный двигатель НК-86А. Двигатель НК-86А показал максимальную тягу 13 300 кг и межремонтный ресурс 3000 часов. Следующая конструкция НК-86М показала максимальную тягу 13 000 кг, межремонтный ресурс - 4000 часов.
ОСНОВНЫЕ ДАННЫЕ ДВИГАТЕЛЯ HK-86
Взлетная тяга, кг 13 000 Удельный расход топлива на взлетном режиме,
кг топлива/кг тягихчас 0,54
Масса двигателя с реверсом, кг 26 540
Диаметр двигателя, мм 1600 Длина двигателя
(без реверсного устройства и сопла), мм 3638
Расход воздуха, кг/сек 292
Степень двухконтурности 1,15
Степень повышения давления 13,4
Применение (летательные аппараты) Ил-86
Еще в 60-х годах Генеральным конструктором Н.Д. Кузнецовым для сверхзвукового пассажирского самолета был разработан и внедрен ТРДДФ НК-144 со взлетной тягой 13 000 кг, весом 3200 кг.
Двигатель НК-144 - двухконтурный, двухкаскадный с осевым 12-ступенчатым компрессором, кольцевой многофорсуночной камерой сгорания, 3-ступенчатой турбиной, форсажной камерой, кольцевыми стабилизаторами внутреннего контура, двумя системами запуска и регулируемым реактивным соплом.
Ввиду катастрофы самолета Ту-144 дальнейшие работы над двигателем были прекращены.
Так неоконченной осталась история Ту-144 и мотора НК-144.
Правда, в Рыбинском ОКБ под руководством главного авиаконструктора П.А. Колесова к середине 70-х годов был создан альтернативный одноконтурный турбореактивный двигатель типа РД-36-51А с максимальной тягой 20 000 кг для сверхзвукового пассажирского самолета Ту- 144Д. С прекращением выпуска самолета Ту-144 были приостановлены и работы по двигателю РД-36-512А и его модернизации.
Во второй половине 70 - начале 80-х гг. проводился конкурс на двигатели для нового дальнего пассажирского самолета Ил-96 и среднемагистрального Ту-204. Первый проект Ил-96 предусматривал установку двигателей максимальной тягой 18 000 кг. В 1980 г. был создан трехвальный ТРДД НК-56 с потребной максимальной тягой.
В начале 80-х гг. появился проект самолета Ил-96-300, у которого количество пассажирских мест было снижено с 350 до 300. Новая машина потребовала двигатели максимальной тягой 16 000 кг.
Предпочтение отдали ТРДД Д-90, созданному в 1984 г. Пермским ОКБ. Работы по НК-56 прекратили.
В 1984 г. для самолета Ту-204 был создан ТРДД Н К-64 с максимальной тягой 16 000 кгс, он подходил по тяге и для Ил-96-300. Вес двигателя - 2850 кг, диаметр - 1860 мм, удельный расход топлива на крейсерском режиме - 0,58 кг/кгс, степень двухконтурности - 4,1, температура газа перед турбиной - 1550К. Но предпочтение отдали опять тому же пермскому ТРДД Д-90. Было изготовлено два Н К-64.
В настоящее время предприятие разрабатывает три типа двигателей для гражданских самолетов: НК-93, НК-88, НК-44.
НК-93 - перспективный винтовентиляторный двигатель нового поколения с редуктором мощностью 33 000 л.с. и тягой на взлетном режиме 18 000 кг при сверхвысокой степени двухконтурности 16,6.
НК-93 представляет собой трехвальный двигатель со свободной турбиной, приводящей через редуктор двухступенчатый винтовентилятор противоположного вращения в кольцевом канале.
Первый опытный экземпляр двигателя НК-93 был собран в 1989 г. Двигатель проходит стендовую обработку в полноразмерном варианте. Работы, проводимые на двигателе НК-93, опережают разработки зарубежных фирм МТУ и «Пратг энд Уитни» на несколько лет.
Диаметр вентилятора ТВВД Н К-93 равен 2900 мм, а длина лопатки составляет 1050 мм. Полная длина двигателя составляет 5972 мм, а его масса равна 3650 кг (с вентилятором).
По экономичности этот двигатель не имеет аналогов в мировой практике и должен обеспечить снижение удельного расхода топлива на 12-15 % по сравнению с эксплуатируемыми ТРДД.
Двигатель НК-93 соответствует современным нормам ИКАО по шуму и перспективным нормам по эмиссии вредных веществ.
По оценке специалистов, на крейсерском режиме полета при М=0,75 и высоте полета 11 000 м удельный расход топлива ТВВД Н К-93 будет равен 0,49 кг/кг-час. Суммарный расход воздуха на крейсерском режиме должен составлять 1000 кг/сек. Степень повышения давления - 37.
Применение двигателя НК-93 на самолетах Ил-96, Ту-204-200, Ту-330 приведет к существенной экономии топлива и снижению эксплуатационных затрат по сравнению с двигателями ПС-90А, PW2337 и RB211-535E4, устанавливаемыми на эти самолеты.
На базе газогенератора Н К-93 разработан ряд двигателей в диапазоне тяг 8000 кг и 15 000 кг.
Двигатель Н К-44 спроектирован на тягу 40 000-50 000 кг. Двигатель такой тяги создается в России впервые и явится в XXI веке основным двигателем для самолетов гражданской авиации.
Экономию можно получить и путем замещения нефтяных топлив менее дефицитными. В этом отношении большое значение имеет соответствующая работа АО «СНТК им. Н.Д. Кузнецова» при участии ЦИАМ. В результате уже проводятся летные исследования по замене авиакеросина сжиженными природным газом и водородом.
Перспективной работой является создание двигателя НК-89, работающего на сжиженном природном газе, и Н К-88 на водороде. На этих двигателях экспериментальный самолет Ту-155 совершил первые полеты и демонстрировался на международных выставках.
