Ильдар Бедретдинов - Ударно-разведывательный самолет Т-4

Самолет Ту-144 (ОАО "Туполев")

В области самолетных систем:

- разработана и применена система дистанционного управления аэродинамическими поверхностями. Система обеспечивала необходимые характеристики устойчивости и управляемости самолета, неустойчивого в путевом канале и близкого к нейтральному в продольном канале. Принципы построения системы, четырехкратное резервирование, методы контроля, способы повышения статической и динамической устойчивости средствами автоматики нашли широкое использование при проектировании системы дистанционного управления истребителем Су-27;

- разработан и установлен на самолет автомат тяги, обеспечивающий стабилизацию приборной скорости путем регулирования тяги двигателей;

- разработана гидросистема с рабочим давлением 280 кг/см2, способная работать в условиях длительного воздействия высоких температур;

- разработан и применен новый тип рулевого привода, отличительной особенностью которого является разделение силовых и распределительных узлов на отдельные блоки при их компоновке на самолете. Компоновка таких приводов в тонких несущих поверхностях не требует обтекателей;

- разработана и применена система генерирования переменного тока, где в качестве первичных источников применены синхронные генераторы с масляным охлаждением, приводимые от гидравлического привода постоянных оборотов, работоспособные до температуры 250°С;

- разработана топливная система с гидротурбонасосами для подкачки топлива к двигателям, перекачки топлива в расходный бак и для перекачки центровочного топлива;

- разработана схема применения "хладоресурса" топлива для охлаждения воздуха в системе кондиционирования;

- разработана и применена система нейтрального газа на жидком азоте;

- разработана и применена система кондиционирования с минимальным отбором воздуха от компрессора двигателя.

На примере этой главы видно, что самолет Т-4, фактически созданный как экспериментальная машина, дал огромнейший толчок в развитии отрасли и поднял на новый, намного более высокий уровень научный и технический потенциал страны.

Модель самолета С-21 (ОАО "ОКБ П.О. Сухого")

Модель самолета С-51 (ОАО "ОКБ П.О. Сухого")

Приложение

Двигатель РД36-41 — 11 -и ступенчатый, одноконтурный ТРД, был разработан Рыбинским конструкторским бюро моторостроения (РКБМ), возглавляемым главным конструктором П.А.Колесовым. Он предназначен для эксплуатации на скоростях полета с числами М от 0 до 3,0 и на высотах до 28000 м. Работы над РД36-41 начались в 1964 г. после получения ТЗ на разработку нового двигателя для самолета Т-4.

К 1964 г. РКБМ имело большой опыт создания маршевых ГТД для тяжелых дальних самолетов: околозвукового ЗМ (двигатель ВД-7), сверхзвуковых Ту-22Р и Ту-22К (двигатели ВД- 7М и РД-7М2), выпускавшихся серийно, опытного стратегического ракетоносца М-50 (ВД- 7БА и ВД-7МА) и дальнего сверхзвукового истребителя-перехватчика Ту-128А (ВД-19).

Исследования и опыт, полученные при создании этих двигателей, плодотворно сказались на проектировании и доводке РД36-41.

В работе над двигателем принимали участие работники РКБМ: А.Л. Дынкинын, И.И. Пикалов, А.И. Крупин, А.Ф. Храмкин, Н.А. Блохин, Б.Е. Рубин, Р.И. Ворсин, В.А. Губин, В.А. Прохоров, Г.В. Шамаханова, Н.И. Галкин, В.С. Балашов, В.П. Михно, С.А. Шестериков, А.М. Логинов, И.А. Кучеров, Э.В. Дегтярева, И.И. Зайцева, В.И. Воеводин, Д.Н. Смольников, Н.Н. Лепилов и др.

Двигатель РД36-41 сохранил традиционную для двигателей КБ одноконтурную, однокаскадную схему. В отличие от своего ближайшего предшественника ВД-19, имел на 30% большую тягу при увеличении расхода воздуха всего на 10%. У РД36-41 была существенно повышена максимальная температура газов перед турбиной (на 140К), что было обусловлено не только увеличенной тягой двигателя, но и значительно возросшей скоростью полета (скоростной напор и сжатие в компрессоре разогревали воздух до 925К).

Была обеспечена работоспособность двигателя и его систем при температуре воздуха на входе до ЗЗСГС на максимальном режиме и ЗОСГС на длительном (непрерывно до 2,5 часов) крейсерском режиме, устойчивая работа на всех режимах при большой стационарной и динамической неравномерности воздушного потока, присущей воздухозаборнику сверхзвукового самолета (окружная неравномерность 5,6%, интенсивность пульсации до 3%). Особенности конструкции силовой установки самолета Т-4, предусматривающей расположение в одном канале воздухозаборника двух двигателей, потребовали значительных запасов газодинамической устойчивости, исключающих опасное воздействие отказа (помпажа) двигателя на соседний.

РД36-41 должен был до 70% ресурса работать на максимальном и форсажном режимах.

Эти отличия и особенности эксплуатации двигателя РД36-41 потребовали коренных изменений почти всех узлов его предшественника ВД-19.

Компрессор претерпел наибольшие изменения. Традиционная первая сверхзвуковая ступень уступила место трансзвуковой с окружной скоростью 337 м/с.

Была введена глубокая механизация компрессора. К применявшемуся ранее только одному поворотному входному направляющему аппарату (ВНА) добавились два блока поворотных направляющих аппаратов (НА); передний блок, включающий НА со второй по пятую ступень, и задний блок - с седьмой по десятую. Это позволило получить достаточные запасы газодинамической устойчивости без перепуска воздуха из компрессора и повысило его экономичность.

Цилиндрическая наружная форма компрессора позволила ограничить количество ступеней одиннадцатью. Традиционная форма проточной части с уменьшающимся наружным диаметром в сторону выхода из компрессора привела бы к увеличению числа ступеней.

Камера сгорания подверглась непринципиальным изменениям.

В турбине была существенно изменена система воздушного охлаждения. Впервые выполнено охлаждение практически всех ее основных элементов, кроме пера рабочей лопатки второй ступени. Это было вызвано значительным увеличением температуры газа в цикле до 1330- 1340К. Для рабочих лопаток применен новый материал ЖС6-К, а для дисков сплав ЭИ- 698ВД. Из-за высокой температуры воздуха на выходе из компрессора возникали дополнительные трудности при его использовании в качестве охладителя. Воздух имел пониженный хладоресурс, и, следовательно, приходилось увеличивать его расход. За этим следовало некоторое снижение экономичности турбины и усложнение конструкции.

Форсажная камера двигателя имела широкий диапазон степени форсирования: от αΣ = 1,23 до αΣ = 3.4, вместо 1,1-2,2 у двигателя ВД-19. Гидравлические потери, по сравнению с ВД-19, были снижены в полтора раза: δфк = 6% вместо 9,5.

Камеру розжига заменило простое факельное воспламенение топлива в форсажной камере от так называемой "огневой дорожки".

Всережимное сверхзвуковое сопло имело площадки критического и выходного сечений, регулируемые с помощью трех рядов управляемых створок. Сопло с такой механизацией обеспечивало высокое значение коэффициента тяги на всех основных режимах.

Сверхвысокие скорости длительного полета заставили решать вопросы защиты всех агрегатов от высокой температуры окружающего воздуха (300-330°С), в то время как агрегаты могли надежно работать до 250°С.

Для защиты от перегрева все двигательные приводные агрегаты размещались на одной коробке приводов, крепившейся в нижней части входного устройства двигателя. Специальный защитный контейнер из титанового листа с теплоизоляцией из базальтового волокна охватывал коробку и установленные на ней приводные и неприводные агрегаты.

Такая защита от внешнего воздействия плюс снятие тепла внутри контейнера циркулирующим топливом обеспечивали требуемый температурный режим.

Применяемые в то время топливо и масло не могли быть использованы. Их предельно допустимые температуры оказывались существенно ниже указанных в ТЗ. В связи с этим нефтехимической промышленности была поручена разработка нового синтетического масла, надежно работающего в маслосистеме двигателя при разогреве от 20°С до 350°С. Такое масло, с индексом ВТ-301, было создано.

В качестве топлива были приняты: ракетное горючее РГ-1, допускавшее нагрев до максимальной температуры 124°С и Т-6, с максимально допустимой температурой эксплуатации 180°С.

В связи с температурными ограничениями по маслу и топливу, выход за пределы которых чреват аварийными ситуациями, в систему управления в регулирования двигателя был включен агрегат перепуска топлива - АПТ-17, который: