Александр Пономарев - Советские авиационные конструкторы

Как в свое время отошли в прошлое поршневые двигатели, так и турбореактивные двигатели с центробежными компрессорами постепенно теряли свое значение, поскольку не обеспечивали высокие степени сжатия и большие расходы воздуха, без чего невозможны современные мощные и экономичные газотурбинные двигатели. Создание их потребовало разработки высоконапорных компрессоров и применения новых жаропрочных сплавов для камер сгорания, лопаток и дисков турбин. С введением форсажных камер возникла необходимость устанавливать регулируемые выходные реактивные сопла.

В пятидесятые годы в конструкторском бюро, возглавляемом С. К. Туманским, был создан двигатель РД-9 с форсажной камерой. Он обладал рекордно низкой удельной массой и отличался малым расходом топлива. В фюзеляже самолета МиГ-19 устанавливались два таких двигателя, что в значительной степени обусловило сверхзвуковые летные характеристики этой машины. Дальнейший прогресс в развитии реактивной авиации определялся изысканием оптимальных; размеров компрессоров и турбин и достижением лучших коэффициентов полезного действия. Кроме того, необходимо было увеличивать температуру газа перед турбиной. Все это в конечном счете привело к созданию силовой установки, благодаря которой самолет достигал скорости, значительно превышавшей 2000 км/ч. Такой установкой явится двигатель РИФ-300. Применялся он на самолете МиГ-21 и получил широкую известность не только в нашей стране.

Как у нас в стране, так и за рубежом велась разработка неизвестного в авиационной технике турбовинтового двигателя (ТВД), который по своей экономичности для небольших скоростей полета значительно превосходил турбореактивный двигатель. Такие двигатели, созданные в конструкторских бюро Н. Д. Кузнецова и А. Г. Ивченко, получили широкое распространение на самолетах с дозвуковыми скоростями полета. Одним из наиболее экономичных двигателей этого типа является НК-12, установленный на самолетах Ан-22 и Ту-114. Созданный еще в начале пятидесятых годов, он и в настоящее время эксплуатируется на военных и гражданских самолетах. Двигатель развивает эквивалентную мощность до 15000 л. с. На тяжелых 01ечествеипых самолетах, снабженных ТВД НК-12, установлен ряд мировых рекордов.

С другой стороны, вследствие падения коэффициента полезного действия винта на больших скоростях этот двигатель имеет ограничения по скорости. Сложна в нем также передача энергии от турбины через редуктор на винт. Все это вынуждало искать новые силовые установки.

В последние годы конструкторскими бюро созданы турбовентиляционные двухконтурные двигатели (ТРДД). Они создают меньше шума, чем ТРД и ТВД, и в настоящее время широко применяются как на пассажирских и транспортных (Ту-111, Ту-154, Ил-62, Як-40, Ил-76), так и на военных самолетах.

Особо трудной задачей явилось создание силовой установки для самолета, совершающего взлет и посадку вертикально. Трудность обусловлена прежде всего необходимостью иметь малую массу двигателя и менять направление тяги в зависимости от режима полета, так как в горизонтальном полете тяга должна быть направлена по продольной оси машины, а при взлете и посадке выходящие газы должны иметь вертикальное направление и создавать тягу, необходимую для поддержания самолета до перехода его в горизонтальный полет или до посадки. Исследования, проводившиеся в нашей стране, а также ознакомление с подобными двигателями иностранных авиационных компаний давали достаточно материала для обсуждения вопросов о схеме силовой установки для самолета указанного типа. Большой вклад в создание такого двигателя внесло ОКБ С. К. Туманского. В результате в 1967 г. на воздушном параде в Домодедово демонстрировался самолет с силовой установкой, вертикальная и горизонтальная тяги которой создавались поворотом струи газов, выходящих из реактивного сопла.

Турбореактивные двигатели, появившиеся в конце второй мировой войны, были значительно усовершенствованы в основном за счет улучшения конструкций. Широкие научно-исследовательские и экспериментальные работы, проведенные в последние 25 - 30 лет, позволили существенно повысить к.п.д. компрессоров и турбин и повысить максимальную температуру газа в двигателе. Достигалось это разработкой более жаропрочных конструкционных материалов и использованием более совершенных систем охлаждения турбин, и в первую очередь лопаток. Если в двигателях начала пятидесятых годов температура газа перед турбиной равнялось 850° С, то сейчас она достигает 1400 - 1450° С. Столь значительные усовершенствования привели к соответствующему улучшению характеристик двигателей, и прежде всею к увеличению удельной тяги (тяги, получаемой с единицы массы газа) и уменьшению удельного расхода топлива. За эти же годы расход топлива снизился с 1,35 до 0,6 кг топл./кгс-ч (на дозвуковом режиме), а удельная масса (отношение массы к тяге) двигателя уменьшилась с 0,4 до 0,12 кг/кгс. Габариты двигателя в результате уменьшения числа ступеней компрессора и турбины уменьшились примерно в три раза. Вместе с тем срок службы двигателей между ремонтами возрос в десять раз и более.