Александр Пономарев - Советские авиационные конструкторы

Немало времени пришлось затратить на выбор силовой установки для самолета, который должен был иметь грузоподъемность и дальность полета большие, чем любой из существующих отечественных и зарубежных летательных аппаратов. Мнения специалистов разошлись: одни предлагали строить самолет с турбореактивными двигателями, а следовательно, с большей скоростью полета, другие считали возможным использовать (при значительной модификации) хорошо зарекомендовавший себя турбовинтовой двигатель НК-12. После рассмотрения нескольких проектов самолетов с двигателями различных типов заказчики единодушно решили отдать предпочтение турбовинтовому самолету. Сотрудникам ОКБ Н. Д. Кузнецова пришлось немало потрудиться, проявить настоящий творческий подход и оперативность, так как реализация новых конструктивных решений требовала изменения не только двигателя, но и многолопастных винтов, а также редукторов.

В результате стендовых испытаний модифицированных двигателей НК-12, установки их на макете самолета и всякого рода "примерок" в наземных условиях и на летающих: лабораториях в очень короткие сроки был создан самый грузоподъемный в мире самолет Ан-22. Надежность силовой установки позволила после сравнительно небольшого количества испытательных полетов запустить самолет с модифицированными двигателями в серию.

Казалось, немного времени прошло после первого поле-га крупнейшего для своего времени пассажирского самолета Ту-114, имевшего четыре турбовинтовых двигателя НК-12 конструкции Н. Д. Кузнецова. Это было в 1957 г., а в июне 1965 г. "Антей" с четырьмя модифицированными турбовинтовыми двигателями типа НК-12 совершил полет в Европу, в 1967 г. на нем был осуществлен рекордный для турбовинтовых самолетов подъем груза 100,44 т на высоту 7848 м. Официальный рекорд удалось перекрыть более чем на 47 т. Всего десять лет разделяли эти события.

Силовая установка, разработанная конструкторским бюро Н. Д. Кузнецова, по-видимому, завершает создание этого типа двигателей (мощных ТВД для магистральных самолетов) как в нашей стране, так и за границей. Объясняется это тем, что появился газотурбинный двигатель нового типа - двухконтурный (турбовентиляторный), в котором нет огромного и напряженного редуктора, сложного многолопастного винта с собственными системами регулирования и защиты в аварийных случаях. Распространение турбовентиляторных двигателей связано с тем, что кинетическая энергия газов, вытекающих из сопла турбореактивного двигателя, при малых скоростях полета в значительной степени теряется бесполезно, кроме того, она служит источником шума, создаваемого реактивным двигателем. Минимальные потери энергии возможны при отбрасывании назад наибольшей массы газов с наименьшей скоростью. Именно поэтому при малых скоростях полета винт турбовинтового двигателя являлся более экономичным движителем, чем реактивная струя турбореактивного двигателя, несмотря на то что в ТВД энергия передается последовательно через турбину, редуктор и винт. Однако при больших скоростях полета коэффициент полезного действия винта падает. На таких скоростях (околозвуковых) целесообразнее применять двухконтурный двигатель, в котором располагаемая мощность цикла, развивающаяся в процессе расширения газов, используется для ускорения как горячей, так и холодной (во втором контуре) струй. Коэффициент полезного действия такого двигателя более высокий, чем обычного турбореактивного двигателя, при умеренных дозвуковых скоростях полета. Вместе с тем у него нет таких ограничений по скорости полета, как у ТВД.

Вопросы уменьшения шума, создаваемого двигателем, особенно для пассажирских самолетов, всегда привлекали внимание ученых, конструкторов и эксплуатационников. Они встали еще острее при увеличении тяги двигателей современных самолетов.

Именно по этим причинам конструкторское бюро, руководимое Николаем Дмитриевичем Кузнецовым, в 1960 г. приступило к разработке двухконтурного двигателя НК-8, предназначавшегося для межконтинентального пассажирского лайнера Ил-62. Позднее выпускается его улучшенная модификация - НК-8-4. Для самолета Ту-154 был создан еще один вариант двигателя этого семейства НК-8-2. Двухконтурные двигатели должны были иметь данные на уровне современных зарубежных силовых установок, что и было достигнуто благодаря простоте выбранной конструкции двигателя с малым количеством опор, умеренной степени повышения давления и широкому применению сравнительно новых в авиационном двигателестроении титановые сплавов. Помимо требуемых технических характеристик двигатель, предназначенный для установки на пассажирском самолете, должен отличаться повышенной надежностью.

В конструкции двухконтурного двигателя для первого советского аэробуса Ил-86 получили дальнейшее развитие лучшие черты двигателей семейства НК-8, реализованные в эксплуатации на самолете Ил-62. Особое внимание было уделено обеспечению высокой надежности и большого ресурса двигателя без переделки основной конструкции. Обеспечению высокой надежности в эксплуатации способствует также применение на двигателе многочисленных систем автоматического контроля и защиты, а также системы ранней диагностики и предупреждения о возникающих неисправностях.

Дальнейшее развитие получила конструкция многофорсуночной камеры сгорания, обеспечивающая не только равномерное поле температур перед турбиной, что важно для надежной работы горячей части двигателя, но и бездымный выхлоп двигателя, не загрязняющий окружающую среду. В двигателе предусмотрены также конструктивные мероприятия по существенному снижению уровня шума на всех этапах полета соответственно международным нормам. Значительное внимание уделено повышению экономичности двигателя по сравнению с двигателями семейства НК-8 за счет применения более высокой степени повышения давления в компрессоре и степени двухконтурности, а также за счет дальнейшего повышения к. п. д. всех узлов.

Под руководством Н. Д. Кузнецова созданы и создаются двигатели многих типов для различных аппаратов. В частности, для решения проблемы транспортировки газа с труднодоступных месторождений страны разработан, серийно изготовляется и широко эксплуатируется на газоперекачивающпх станциях газотурбинный привод НК-12СТ. В его конструкции осуществлена идея использования авиационного двигателя типа НК-12 в качестве привода газоперекачинающих агрегатов ГПА-Ц-6,3. Выполнены работы, позволившие использовать природный газ, перекачиваемый по трубопроводам, в качестве топлива для двигателя, осуществлена автоматизация всех процессов управления двигателем и его регулирования.