Любовь Калинина - Владимир Климов

Еще в начальной стадии проектирования двигатель ВК-2 был представлен на рассмотрение ведущим авиационным ОКБ и институтам страны. Интерес к этому двигателю проявили С. В. Ильюшин и А. Н. Туполев, к которому В. Я. Климов еще в 1947 году обратился с просьбой о содействии в работах по ВК-2, в частности о выходе с предложением в Правительство по выпуску Постановления на разработку под него туполевского самолета.

А. Н. Туполев согласился, и в 1948–1949 годах в его ОКБ прорабатывался проект самолета-фоторазведчика, получившего внутреннее обозначение «84». Под ВК-2 было рассмотрено несколько вариантов «84». Но проект был закрыт раньше, чем были выпущены двигатели ВК-2, поэтому самолетам этим не суждено было подняться в воздух.

После закрытия работ по ВК-2 все силы ОКБ Климов переключил на проектирование первого советского турбореактивного двухконтурного двигателя, создание которого главный конструктор задумал еще задолго до окончания работ по ВК-2. Владимир Яковлевич одним из первых советских двигателистов увидел в нем большую перспективу и будущее.

В 1951 году в ОКБ приступили к разработке эскизного, а затем и рабочего проекта двигателя. Ему был присвоен индекс ВК-3. Ведущим конструктором стал Сергей Васильевич Люневич.

Конструктивно двигатель ВК-3 состоял из 10-ступенчатого осевого компрессора с двумя первыми сверхзвуковыми ступенями, кольцевой камеры сгорания, осевой трехступенчатой турбины, двенадцати труб второго контура, камеры смешения и форсажной камеры с регулируемым сверхзвуковым соплом. За первыми двумя ступенями компрессора производился отбор воздуха во второй контур и трубами передавался в камеру смешения.

Степень двухконтурности изменялась по режимам работы двигателя: максимальная двухконтурность (около 0,5) – на крейсерском режиме, где требовалась максимальная экономичность, и минимальная двухконтурность (около 0,25) – на максимальном режиме, на котором достигается наибольшая скорость полета и производится взлет. Смешение потоков первого и второго контуров регулировалось изменением соотношения площадей входа в камеру смешения. В компрессоре имелся двухпозиционный регулируемый входной направляющий аппарат, используемый при запуске двигателя. Для беспомпажного прохода низких оборотов имелся регулируемый направляющий аппарат восьмой ступени и перепуск воздуха в атмосферу за восьмой ступенью компрессора. Такая механизация компрессора в то время была новшеством.

Двигатель ВК-3 предназначался для высотного сверхзвукового истребителя И-3 (И-380) конструкции Микояна, который начал строиться в июне 1953 года. Однако этому истребителю не суждено было подняться в воздух…

На двигателе ВК-3 был установлен регулятор поддержания постоянной температуры перед турбиной на форсажном режиме, действующий путем изменения подачи топлива в форсажную камеру. Двигатель был снабжен противо-обледенительной системой – подачей горячего воздуха для обогрева носков лопаток и входного устройства. В двигателе были применены новые для того времени сверхзвуковые ступени компрессора, изготовленные из титанового сплава. Применение титана имело большие преимущества в обеспечении прочности дисковых замков и самих дисков, а также давало ощутимый выигрыш в массе. Проектирование и профилирование сверхзвуковых лопаток было совершенно новым делом для специалистов ОКБ (и не только для них, но и для всех остальных ОКБ и ЦИАМ).

Вопросы проектирования, профилирования и прочности решались конструкторами и прочнистами под руководством С. А. Кирзнера, В. И. Образцова и Р. Б. Скворцова. Вопросы обработки титановых лопаток – под руководством главного металлурга А. В. Коробкова и главного технолога А. Т. Кладовщикова. Проблемами отработки масляной системы и системы суфлирования при полетах на больших высотах занимались М. У. Анцелович, Т. В. Дудников, Л. Л. Гружевский, приводами агрегатов – В. Е. Формозов, В. П. Сорогин, А. В. Чигиринов.

Сложной проблемой, требующей проведения экспериментально-расчетных работ, оказалась отработка процесса смешения потоков контуров при разных режимах работы двигателя. От смешения потоков сильно зависела эффективность работы форсажной камеры.

Почти в течение полутора лет велись работы в термобарокамере, в результате чего были отработаны система включения топливных коллекторов, стабилизация горения, процесс регулирования смешения и регулирования сверхзвукового сопла. Система регулирования двигателя явилась сложным комплексом управления подачи топлива, поддержания постоянными оборотов и температуры газов, управления створками смешения и сверхзвуковым соплом.

После пятилетней работы двигатель был доведен до необходимой надежности. Основные данные были получены. В 1956 году двигатель прошел государственные испытания на ресурс 100 часов. Двигатель ВК-3 проложил в СССР дорогу целому направлению в авиадвигателестроении – двухконтурным турбореактивным двигателям. ВК-3 был представлен на летные испытания на истребителе-перехватчике И-3У, которые проходили на базе ЛИИ в Москве. Руководили ими Изотов и Люневич.

В том же 1956 году были получены выдающиеся для того времени результаты: скорость истребителя И-3У при взлетной массе 9220 кг достигала 1960 км/ч, высота – более 18 000 м. Практически проверочно-доводочные испытания были закончены, расчетные параметры получены. Однако по «организационным» причинам работы не были продолжены.

За создание двигателя ВК-3 большая группа конструкторов, экспериментаторов и испытателей была награждена орденами и медалями. Двигатель ВК-3 стал прообразом ВК-9. Из записок Климова 1954 года: «…Нашему заводу оказана большая помощь со стороны Министерства в том, что производство двигателя ВК-9 передано другому заводу…»

В 1953 году на базе ВК-3 начал разрабатываться двигатель, получивший обозначение ВК-13. Главным отличием этого двигателя было применение охлаждаемой турбины. Охлаждение производилось воздухом, продуваемым через сопловые и рабочие лопатки. Это позволило поднять температуру примерно на 250 К (с 1150–1180 до 1400 К). Повышение температуры дало возможность увеличить тягу двигателя на бесфорсажном режиме на 10 % при сохранении габаритных размеров и массы двигателя. Кроме этого, на форсажном режиме была увеличена степень форсирования с 1,35 до 1,45, что позволило получить тягу около 10 000 кг. Другими конструктивными новшествами стали экранированные камеры дожигания и поворотные лопатки задних направляющих аппаратов компрессора.

Создание охлаждаемой турбины в ОКБ В. Я. Климова было первой попыткой в отечественной авиационной промышленности. Были также внесены некоторые изменения в систему управления и регулирования двигателя. Еще одно нововведение касалось расположения агрегатов, которое изменялось по требованию заказчика.