Валерий Августинович - Битва за скорость. Великая война авиамоторов

А на московской площадке после Р11 -300 в 1960-е гг. будет создан совершенно другой, новый двигатель Р15БФ2-300 для нового перехватчика МиГ-25.

Таким образом, в середине 1950-х десятилетнее доминирование ОКБ В. Я. Климова в нише двигателей для реактивных истребителей сменится следующим десятилетним лидерством ОКБ-300 под руководством С. К. Туманского. ОКБ-165 А. М. Люльки в это время переживает трудное время — ниша двигателей для боевых самолетов воздушного боя занимается ОКБ-300. Поговаривают (1954 г.) о возможном закрытии ОКБ-165. А климовское ОКБ-117 в 1960-е гг. уходит в нишу разработок вертолетных и танковых двигателей (ГТД-1000 для Т-80), где добивается крупного успеха. Этот успех неразрывно связан с именем преемника В. Я. Климова — главным конструктором С. П. Изотовым. В сравнении с мощными двигателями для истребителей, а тем более для бомбардировщиков вертолетные двигатели имеют маленькую размерность, т. е. малые геометрические размеры лопаток компрессора и турбины. Это создает трудности как для производства, так и для эксплуатации таких двигателей. Тонкие, миниатюрные лопатки компрессора очень чувствительны к эрозионному износу, чего в полной мере «нахлебались» американцы во вьетнамской войне, когда поднимаемая винтом вертолета кремнистая пыль засасывается компрессором двигателя. Лопатки быстро истончаются до толщины листа бумаги — ресурс оказался совсем не такой, как было заявлено, и расходовался он по-другому. Пришлось срочно разрабатывать циклонную очистку воздуха с потерей мощности на прокачку. В производстве — тоже проблемы: при сборке требуется обеспечивать очень маленькие уровни дисбалансов ротора. Динамическая балансировка ротора вертолетного двигателя — это настоящий «хай-тек». Маленькие размеры лопаток турбины накладывают серьезные ограничения на литье охлаждаемых лопаток и тем самым на достижимый уровень температуры газа перед турбиной, а вместе с ней и на экономичность двигателя. В общем, желающим освоить эту нишу есть над чем поработать.

К чести ОКБ Климова, оно справилось с этими проблемами. Начав, по сути, с нуля, с копии зарубежного аналога («Аллисон-250») с осецентробежным компрессором ГТД-350 (350 л с.), вскоре оно освоило эту оказавшуюся очень перспективной нишу. Следующий двигатель ТВ2-117 мощностью 1500 л.с. с неохлаждаемой турбиной для самого массового двухдвигательного вертолета Ми-8 за тридцать лет производства (1965–1995) был тиражирован в количестве 23 тыс. штук на Пермском моторном заводе. Суммарный налет двигателей составил 100 млн часов! Это производство оказалось очень выгодным и экономически — настоящий коммерческий продукт. В общем, редкая удача. Следующая, форсированная до 2000–2500 л.с. модификация ТВЗ-117, разработанная в 1972 г., оказалась не менее удачной. Масса двигателя всего 300 кг, в сравнении с поршневыми двигателями съем мощности с одного килограмма массы в 3 раза больше!

Этим двигателем оснащается большое количество типов вертолетов конструкции Камова и Миля, наиболее известными из которых являются боевые Ка-52 «Аллигатор» и Ми-28 «Ночной охотник». Зарубежными аналогами двигателя ТВЗ-117 или ВК-2500 являются французская «Макила» (фирма «Турбомека») для вертолета «Пума» и американский T700-GE для вертолета «Апач». Правда, T700-GE в сравнении с ВК-2500 имеет лучшую экономичность благодаря существенно более высокой степени сжатия компрессора. В этом двигателе реализована классическая осецентробежная (5+1) схема компрессора, когда последние осевые ступени из-за их неэффективности заменяются одной центробежной ступенью. На ТВЗ-117 на это не пошли, по-видимому, из-за нежелания радикальной переделки исходной, хорошо зарекомендовавшей себя конструкции осевого 12-ступенчатого компрессора.

Большое количество транспортных вертолетов Ми-17, оснащенных этими двигателями, идет на экспорт. На сегодня производство двигателя ТВЗ-117 на запорожском заводе «Мотор-Сич» достигло 22 тыс. штук. Последняя модификация двигателя получила возвращенную первоначальную марку с инициалами основателя ОКБ, а именно ВК-2500. И вновь планируется перенести производство этого двигателя в «родные» климовские места — в Уфу в связи с тем, что Запорожье теперь — заграница.

Еще одной удачной разработкой климовского ОКБ стала силовая газотурбинная установка для танка Т-80. Как известно, в нашей стране разработаны два типа «основных боевых танка» (MBT — «main battle tank»): Т-80 с газотурбинным двигателем (ГТД-1000 мощностью 1000 л.с.) и Т-90 — с дизельным. И тот и другой имеют свои преимущества и недостатки. ГТД имеет лучшие характеристики по мощности в холодном климате, где дизель, в частности, плохо запускается. А дизельный двигатель имеет преимущество перед ГТД в жарком климате, где последний теряет свою мощность из-за ограничения по температуре газов перед турбиной. Поэтому Т-90 успешно продается в Индию, а Т-80 используется в северных широтах. Газотурбинный двигатель для танка пытались создать еще немецкие конструкторы начиная с 1944 г., чтобы повысить маневренность своих новых тяжелых танков «Тигр» и «Пантера». В реальных боях оказалось, что их изначально низкая маневренность, обусловленная малым отношением мощности к весу танка (на «тигре» 10 л.с./т, т. е. в два раза меньше, чем на советском Т-34) существенно обесценивает присущие им превосходство в вооружении и бронезащите над танками противника. Как мы знаем, газотурбинные двигатели, одинаковые по мощности с дизелями, имеют меньшие вес и габариты, но больший расход топлива.

Главным немецким разработчиком ГТД для танка стал доктор Альфред Мюллер, научно-исследовательский отдел двигателей в СС (Kraftfahr Technische Versuchsanstalt der SS). Он имел большой опыт в разработке турбин и нагнетателей для самолетов. В 1937 г. он сотрудничал с фирмой «БМВ» и в 1943 г. пытался заинтересовать военных применением газотурбинных двигателей на танках, когда проблемы с маневренностью нового поколения танков стали очевидны. То есть и в Германии, и в СССР, и, как мы увидим, в США именно авиационные двигатели явились основой для разработки танковых ГТД. Вначале для разработки приняли схему со свободной, т. е. не связанной механически с ротором компрессора силовой турбиной (двухвальная схема, ставшая позднее классической для вертолетных двигателей). Этот проект оценили как слишком дорогой. Кроме того, проблемой была самопроизвольная «раскрутка» вала свободной турбины в момент переключения передачи, когда она оставалась без нагрузки. За основу первого немецкого ГТД первоначально был принят авиационный двигатель разработки «Хейнкель-Хирт» 109–011 с диагональным компрессором. Этот двигатель был изготовлен «в железе» и испытан в сентябре 1944 г. Однако поиски оптимальной конструкции продолжались и наконец остановились на авиационном прототипе БМВ 109–003 с самым передовым осевым компрессором того времени разработки Brown Boveri & Cie (проект Hermso). Специфические особенности применения ГТД на танках потребовали их учета при разработке первого немецкого танкового двигателя GT 101. В частности, потребовалось ввести промежуточную опору ротора для повышения его жесткости при воздействии ударных нагрузок, возникающих, например, при наезде на мину. На «тигр» GT101 не поместился по длине, поэтому для его установки была выбрана Т-5 «пантера» (машина спецназначения 171). При постановке ГТД на «пантеру» ожидалось, что удельная мощность танка повысится вдвое (с 13,5 до 27 л.с./т). Мощность на выходном валу GT 101 составляла 1150 л.с.