Александр Пономарев - Советские авиационные конструкторы

Коллектив научно-производственного объединения им. А. М, Люльки продолжает работу по созданию современных двигателей для военной авиации.

Николай Дмитриевич Кузнецов

Среди конструкторов отечественных авиационных двигателей одно из ведущих мест принадлежит Николаю Дмитриевичу Кузнецову. Как и многие другие конструкторы, он начинал свою деятельность еще во время учебы в Военно-воздушной инженерной академии им. Н. Е. Жуковского. Уже на третьем курсе обучения вместо обычного проекта по деталям машин ему было разрешено проектировать авиационный двигатель.

Окончив академию в 1938 г. с отличием, Николай Кузнецов был оставлен адъюнктом на кафедре конструкции двигателей. Надо сказать, что, будучи отличником учебы, он имел разрешение учиться одновременно и в летной школе, которую также успешно окончил. Продолжая активную конструкторскую работу, он читал слушателям лекции по вопросам конструкции и прочности авиационных поршневых двигателей. Научные труды Кузнецова в тот период касались именно этих вопросов. Все это. вместе взятое, способствовало тому, что в 1941 г. он защитил кандидатскую диссертацию по своей специальности. В течение 1942 г. Н. Д. Кузнецов находился в действующей армии, а в 1943 г. был отозван с фронта в связи с назначением заместителем главного конструктора ОКБ и завода авиационных двигателей под руководством В. Я. Климова. Несколько позже в соответствии с решением правительства организуется опытное конструкторское бюро, в задачу которого входило создание турбовинтовых двигателей, а его главным конструктором в 1946 г. становится Н. Д. Кузнецов.

В конце сороковых годов наша промышленность выпускает первые отечественные реактивные двигатели. В связи с этим направления развития реактивных двигателей были неодинаковы, например, для самолетов-истребителей и бомбардировщиков с небольшим и средним радиусом действия. Для летательных аппаратов, которым в первую очередь необходимо было иметь большую дальность и продолжительность полета (стратегический бомбардировщик), требовалось создать дотоле неизвестный в авиационной технике турбовинтовой двигатель (ТВД). Как во всяком газотурбинном двигателе, в ТВД имеются входное устройство, компрессор, камера сгорания, турбина. Но в отличие от ГТД у ТВД есть еще редуктор и винт. В турбовинтовом двигателе частота вращения воздушного винта составляет 1000 - 1500 об/мин, а турбины - в 10 - 15 раз больше, поэтому для изменения частоты вращения на турбовинтовых двигателях используются редукторы с различным передаточным числом. Общая тяга в двигателях этого типа создается в основном за счет воздушного винта и в меньшей степени за счет реакции газовой струи. Создание тяги за счет винта более эффективно на малых и средних скоростях полета. Поэтому турбовинтовые двигатели и применяются на самолетах, летающих на скоростях до 600 - 750 км/ч. По сравнению с турбореактивными двигателями конструкция ТВД сложнее, более сложна и система регулирования, так как необходимо регулировать углы установки лопастей воздушного винта в зависимости от условий и режима полета.

На небольших скоростях полета турбовинтовой двигатель более экономичен по сравнению с обычным турбореактивным двигателем. Вот почему силовые установки с ТВД выгодно применять на пассажирских и транспортных самолетах, имеющих большие дальности и продолжительность полета. С увеличением же скорости полета экономичность ТВД падает. На базе ТВД иногда создают газотурбинные установки для вертолетов. Важным эксплуатационным достоинством самолетов с ТВД являются короткий разбег перед взлетом и особенно короткий пробег после посадки.

Первым турбовинтовым двигателем, созданным в конце сороковых годов в конструкторском бюро, руководимом Николаем Дмитриевичем Кузнецовым, стал двигатель ТВ-2. В этой организации и в дальнейшем велись работы над созданием ТВД, при разработке которых приходилось изыскивать пути повышения эффективности лопаточных машин, отработки процесса сгорания, запуска и решения многих других проблем. Вопросы обеспечения надежности и прочности таких агрегатов, как редуктор, в ту пору также считались довольно трудными, особенно если на базе существующего двигателя необходимо было создать вертолетный двигатель.

На основе обширных теоретических и экспериментальных работ, проведенных по турбовинтовым двигателям, в начале пятидесятых годов ОКБ приступило к созданию мощного и экономичного двигателя НК-12. Этот двигатель имел высокую для того времени степень повышения давления в компрессоре и температуру газа перед турбиной, без чего нельзя было получить хорошие данные как по мощности, так и по расходу топлива, что потребовало освоения новых, более жаропрочных материалов. Впервые в этом конструкторском бюро был применен новый высокожаропрочный сплав для изготовления литых монолитных и пустотелых охлаждаемых лопаток оригинальной конструкции, которые применяются в настоящее время на некоторых типах реактивных двигателей.

Турбовинтовой двигатель НК-12 развивал невиданную мощность - 15 000 л. с. Естественно, потребовалось создание надежного авиационного редуктора для передачи этой мощности.

Из практики зарубежного авиадвигателестроения известно, что попытка создания ТВД мощностью более 10 000 л. с. вызвала большие трудности в конструировании достаточно надежного редуктора с высоким к. п. д. и малой массой и окончилась неудачей. В ОКБ Н. Д. Кузнецова эта особо сложная задача была решена в содружестве с М. Л. Новиковым - профессором Военно-воздушной академии им. Н. Е. Жуковского благодаря применению зубчатых передач оригинальной конструкции. Для обеспечения устойчивого регулирования всего комплекса силовой установки с огромными соосными винтами, вращающимися в противоположные стороны, требовались совместные усилия двигателистов, винтовиков и самолетчиков. Недаром в одном из первых полетов на самолете с этими двигателями А. Н. Туполев тщательно изучал все тонкости поведения не только силовой установки, но и самолета в целом. Двигатель НК-12 был создан в начале пятидесятых годов, однако до настоящего времени он является наиболее мощной и экономичной силовой установкой этого типа в мировой практике.

Ранее уже упоминалось, какое удивление вызвал самолет с этой силовой установкой во время первой демонстрации Ту-114 на выставке в Париже. Каждому посетителю непременно хотелось "пощупать" эту сложную технику, и многие старались повернуть шестиметровый винт за лопасть.

Естественно, что создание силовой установки такой огромной мощности было сопряжено с большими трудностями, и на первых порах случались неполадки. И тем не менее все, кто имел дело с этими двигателями, встречали со стороны генерального конструктора доброжелательное отношение, стремление выяснить истинные причины неполадок. Н. Д. Кузнецов проявлял максимум оперативности в решении возникших при эксплуатации вопросов.