Текст книги "Будущее в прошлом. Конструктор Николай Дмитриевич Кузнецов и его школа"

Результаты научно-технической деятельности

Как уже было отмечено выше, турбовинтовой двигатель НК-12 и его модификации, начиная с 1958 г., устанавливались на пассажирских 170-местных самолетах Ту-114, транспортных АН-22 «Антей», стратегических Ту-95 и Ту-142, экранопланах «Орленок». Он выпускается серийно уже более 50 лет. О двигателе НК-12 достаточно подробно рассказано выше и в известных публикациях. В различных технических изданиях и энциклопедиях, посвященных авиадвигателестроению, разработки ОКБ Н.Д. Кузнецова представлены в хронологическом порядке. Мы же сочли возможным нарушить такой порядок, отдав предпочтение наиболее востребованным и наиболее значимым разработкам на сегодняшний день. Оснащение до сего времени парка всей стратегической авиации двигателями семейства «НК» для самолетов Ту-22М2, Ту-22М3 и крылатого щита Родины Ту-160. (Самолеты Ту-95 и Ту-142 являются единственными в мире самолетами, где совмещены стреловидные 34-градусные крылья и турбовинтовые двигатели с тянущими винтам). Несколько слов о самом тяжелом бомбардировщике всех времен, самолете-красавце, любовно называемым в народе «белым лебедем», Ту-160, силовая установка которого – общепризнанный самый мощный в мире двигатель с форсажем НК-32. Созданием самолета решалась задача прикрытия территории страны от ударов с подвижных военных объектов (в основном с соединений кораблей, находящихся далеко от наших границ), так как стартующие с позиций России баллистические ракеты для поражения маневренных целей непригодны (укор недальновидной политике Хрущева в области развития авиации). Только Ту-160, приблизившись к цели на расстоянии нескольких сотен километров, способен ее поразить. В НАТО самолету дали кодовое название «Blackjack» и службами космической разведки США было организовано непрерывное слежение за ходом испытаний.

Первый полет состоялся 18 декабря 1981 года. Советская программа производства самолетов Ту-160, как и соответствующая программа выпуска самолета В-1В, предусматривала выпуск около сотни единиц. Однако развал СССР привел к полному свертыванию этой программы, в то время как в США она была полностью выполнена. Представленная ниже информация о нем приводится по материалам монографии «Сложная судьба Ту-160» авторов П. Бутовски (Польша) и В.Ю. Морковского (Украина). На самолете экипажем ОКБ Туполева под командованием Б.И. Веремея и военным экипажем генерала Л.В. Козлова был установлен целый ряд мировых рекордов. 31 октября 1989 г. Козлов установил рекорд скорости в классе С-1-r (масса самолета – 240 т) на замкнутом 1000-километровом маршруте с грузом 30 000 кг, равный 1731,4 км /ч. Одновременно это был рекорд и для полета с полезной нагрузкой 0, 2, 5, 10, 20 и 25 т. Самолет достиг также рекордной высоты установившегося горизонтального полета, равной 12 150 м, и поднял на высоту 2000 м груз 30 471 кг, а груз 30 000 кг – на 13 894 м. 3 ноября 1989 г. Ту-160 под командованием Б.И. Веремея при взлетной массе 275 т с грузом 25 т (что соответствует рекордному классу С-1-s) достиг скорости 1687 км/ ч на замкнутом маршруте. 15 мая 1990 г. он же достиг скорости 1720 км /ч на замкнутой трассе в 1000 км с грузом 30 т при массе взлета 251 т. Всего в 1989–1990 гг. на самолете было установлено 44 рекорда. Очевидно, что такой триумф обусловили силовая установка самолета – благодаря оптимальной интеграции элементов «двигатель – силовая установка – летательный аппарат», а также собственно двигатель, обеспечивший требуемые тягово-экономические характеристики в широком диапазоне высот и скоростей полета. По надежности самолет обошел своих предшественников Ту-16 и Ту-22М2/М3. Интересна оценка сходства и различий самолетов Ту-160 и американского В-1В, совершившего свой первый полет 23 декабря 1974 г.

Здесь мы приводим краткие сведения из названной выше монографии. Заметно их внешнее сходство. Давно известно – в хорошие головы приходят похожие хорошие мысли. Создателям уникальных самолетов «приходится опираться не только на единые для всех законы аэродинамики и прочности, но и во все большей степени – на существующую производственную базу, уровень технологии. Политические проблемы, от которых зависит финансирование работ (а часто и судьба проекта), сказываются на «внутреннем» содержании и возможностях будущего самолета». Возможность реального сопоставления этих самолетов была представлена 23–25 сентября 1994 г. в Полтаве по случаю празднования 50-летия операции «Френтик» – челночных полетов американских бомбардировщиков на цели в Германии, которые выполнялись с посадкой на советских аэродромах. В результате такого тесного совместного знакомства российская и американская стороны сошлись на том, что «как по потенциальным возможностям, так и по тактико-техническим характеристикам – дальности, скорости и массе переносимой нагрузки – Ту-160 превосходит В-1В, однако на стороне стратегического командования США остаются преимущества практической освоенности бомбардировщика». И некоторые опубликованные детали этой «деловой» встречи. Бросался в глаза холеный вид разукрашенного эмблемами самолета В-1В по сравнению с запущенным видом Ту-160. «Трудно было поверить, – пишут журналисты, – что даже шасси В-1В техники моют специальными шампунями. Наибольший же интерес практичных американцев вызвал заработок командира украинского Ту-160: «20 долларов? В день? …В месяц!! О-о-о!!!».

После развала Советского Союза 19 самолетов Ту-160 и 25 Ту-95 остались на аэродроме в г. Прилуки (мне приходилось побывать в это прекрасном месте Украины, занимаясь внедрением мероприятий по устранению дефекта «тряска створок сверхзвукового сопла», о чем будет сказано ниже). По договоренности правительства США и Украины все эти самолеты должны были быть уничтожены. А уже в 1997 г. Украина на деньги США (8 мил. долларов) приступила к уничтожению этих самолетов. Первым (16 ноября 1998 г.) был разрезан самый новый экземпляр под № 604. Как пишет в газете «Время моторов» № 4(25) от 5 марта 2011 г. ведущий инженер авиационных двигателей авиабазы в Энгельсе Владимир Гришин, непосредственный участник подготовки самолетов к перегону из Прилук: «Фирма «Хьюз» рубила и измельчала 7 самолетов, представленных украинской стороной за деньги (около 1 млн. долларов за самолет), выделенные США для уничтожения оружия стратегического назначения, от которого Украина тогда отказалась. Разделка самолетов шла в присутствии и под надзором спецслужб США и двух сенаторов. США срочно поставили в Прилуки гигантские гильотинные ножницы для уничтожения авиационной техники. За это варварство американцы проплатили ряду украинских «товарищей» отдельно и хорошо.

В 1995 г. Россия начала переговоры с Украиной о закупке по приемлемой цене работоспособных самолетов Ту-160, базировавшихся в Прилуках. Правительство России предложило Украине купить все стратегические самолеты.

Однако правительство Украины отказалось. Затем Россия предложила вариант продажи самолетов Ту-160 за счет долга за природный газ. Переговоры проходили очень трудно, сказывалось давление США. И только в 1999 г. было достигнуто соглашение о возвращении отдельных экземпляров на базу города Энгельса Саратовской области. Из 44-х самолетов России были переданы 8 самолетов Ту-160 и 3 самолета Ту-95МС. Подготовкой к перегону занималась специальная команда России из 100 офицеров и одного представителя промышленности. Причем на одной стороне аэродрома наши специалисты восстанавливали технику для перегона, в то время как на другой резали. 21 февраля 2001 г. началась эвакуация (перегон) оставшихся «в живых» 8 самолетов Ту-160 с аэродрома «Прилуки» Черниговской области Украины. Наше руководство в лице тогдашнего президента Владимира Путина торопило ВВС с перегоном нашей восьмерки», опасаясь давления американцев на правительство Украины.

Впоследствии один из восьмерки в 2010 г. совершил полет к берегам Венесуэлы и Канады. В воспоминаниях В. Гришина большое внимание уделено вопросам надежности двигателя: «…После авиасалона в Жуковском МАКС2003 одному из Ту-160 пришлось выполнить пробег по плохо подготовленной рулежке, в результате чего на вход одного из двигателей попал посторонний предмет. Но мы об этом узнали уже после, когда в приборы увидели очень сильно поврежденные лопатки компрессоров – след от предмета, напоминающего кусок арматуры, который прошел через все каскады, но летчики ничего не почувствовали. Самолет благополучно приземлился в Энгельсе». И далее: «…Под руководством Н.Д. Кузнецова были созданы «умные» двигатели. Когда осуществлялись полеты через Атлантику, Индийский и Тихий океаны, замечаний, как говорят в авиации, «не привозили» вообще. А это как раз то, для чего все задумывалось и создавалось, все это – дальняя авиация».

Самолет Ту-16 °CК – вариант гражданского применения в 1993 г. был представлен на авиасалоне в Париже. В гражданском варианте этот самолет может использоваться как первая ступень воздушно-космического комплекса «Бурлак». «Экологически чистый, экономичный, мобильный и оперативный комплекс «Бурлак» обеспечивает вывод на любую заданную орбиту космических аппаратов как для создания многоспутниковых систем, так и для их поддержания в рабочем состоянии с заменой выработавших ресурс или вышедших из строя спутников» (см. «Правда о сверхзвуковых самолетах»). И здесь же далее: «В целом создание самолета Ту-160 стало подлинной технической революцией в тяжелом самолетостроении, которая обеспечивала высокое весовое совершенство конструкции самолета, двигателей и систем бортового оборудования и позволила реализовать необходимый уровень весовой отдачи в наиболее оптимальной для многорежимного самолета схеме с изменяемой стреловидностью крыла. Тяжелый многоцелевой и многорежимный ракетоносец-бомбардировщик Ту-160 с изменяемой геометрией крыла, по оценкам специалистов, и на сегодня является самым мощным авиационным комплексом в мире». Подобными технологиями создания обладают только две страны, поэтому «сохранение научно-производственного потенциала по этим направлениям является национальной задачей, решение которой сохранит авторитет России как одной из ведущих авиационных держав». Мы посчитали необходимым подробно рассказать об этом чудо-самолете, потому что во многом успехи его обусловлены достижениями в разработке совершенного двигателя, об особенностях конструкции которого из-за закрытости темы пока малоизвестно. И, наконец, мы с удовлетворением восприняли сообщение о том, что за признание больших заслуг в области создания мощнейших и пока не превзойденных в мире двигателей для стратегической авиации с 2009 года самолет Ту-160 с бортовым № 10, базирующийся на авиабазе в г. Энгельсе Саратовской области, носит имя «Николай Кузнецов». В настоящее время в ПАО «Кузнецов» (объединение ОАО «СНТК им. Н.Д.

Кузнецова», серийного предприятия ОАО «Моторостроитель» и ОАО «СКБМ») принят к исполнению проект по воссозданию двигателя НК-32 на базе имеющегося научно-технического и производственного задела. Согласно опубликованным материалам на эту тему к 2020 г. будет создан новый образец двигателя.

И вот уже наши дни. В феврале 2018 г. президент В.В. Путин присутствовал во время выполнения демонстрационного полета нового ракетоносца Ту-160М «Петр Дейнекин» в Казани. Полет проходил на высоте 300 метров в сложных метеоусловиях. Освещая это событие, Российская Газета № 22 (7485) от 1-го февраля в статье: «Билет на «Белый лебедь» писала: «На Казанском авиазаводе идет самый крупный в отечественном авиастроении процесс модернизации с целью восстановить производство Ту-160. Модернизация увеличит эффективность самолета на 60 %. В присутствии президента Владимира Путина был подписан госконтракт о поставках модернизированных Ту-160М для нужд минобороны. Это 10 самолетов стоимостью 15 млрд. рублей каждый». На встрече с рабочими завода В.В. Путина «пригласили через полтора года совершить полет на этом самолете, а он вспомнил, как летал на Ту-160 в 2005 году. «Незабываемые ощущения, я тогда сказал, могу и сейчас повторить: как во сне – заметил президент». И далее по поводу значимости выполняемой работы предприятия: «Это серьезный шаг в развитии высокотехнологичной сферы и в укреплении обороноспособности страны. Потому что это один из элементов нашей ядерной триады в воздухе. Это очень знаковая вещь». На пресс-конференции В.В. Путин заявил: «Надо подумать и над гражданской версией» и напомнил, что в СССР уже был гражданский сверхзвуковой самолет. «Ту-144 почему сошел с производства – билет должен был соответствовать какому-то среднему заработку в стране (современная версия, отдаленная от технической стороны вопроса, по – моему, мнению). Но сейчас ситуация другая. Сейчас крупные компании появились, которые могли бы использовать этот самолет. А то пока быстрее долететь до Нью-Йорка, чем из Калининграда до Владивостока», На что глава авиастроительной корпорации Ю.Слюсарь сообщил, что у корпорации уже есть разработка подобного лайнера. Здесь же в рубрике история приведена довольно любопытная справка, подготовленная Тимуром Алимовым, выдержки из которой привожу дословно. «О том, что не имеющий аналогов в мире стратегический бомбардировщик-ракетоносец Ту-160 производится в Казани, стало официально известно лишь в феврале 1992 года. Тогда президент РФ Борис Ельцин заявил о прекращении выпуска этих самолетов. К тому моменту после запуска серийного производства в 1984 году из ангаров авиапредприятия вышли почти три десятка «Белых лебедей», оставались шесть недостроенных экземпляров разной степени готовности. Три машины были собраны уже в ХХ1 веке. Крайнюю из них военным передали в 2008 году. Самолет получил имя (каждый Ту-160 имеет собственное наименование) Виталия Копылова – директора казанского авиапредприятия, при котором началось производство «стратегов». «Между началом непосредственного проектирования в 1972 году и первым полетом прошло всего девять лет – в декабре 1981 года летчик-испытатель Борис Веримей поднял опытную машину в воздух с аэродрома Раменское. Для столь масштабного проекта срок минимальный»

Крылатый щит России Ту-160

А теперь о русском чуде, о самолете-амфибии А-40 (Альбатрос), упомянутым в выше названной книге В. Г. Августиновича, разработка которого началась в 1983 г. в Таганрогском авиационном научно-техническом комплексе (ТАНТК) им. Г.М. Бериева. Странно, что о двигателе НК-34, как силовой установке для этого самолета-амфибии, прошедшем весь цикл «оморячивания», включая выполненные специспытания, просто забыли во всех приуроченных даже к 100-летию публикациях, а рассказать есть о чем.

Самолет-амфибия А-40 в небе и на море.

В начале 1991 г. к нам (тогда, уже забытом для современного поколения конструкторов, НПО «Труд») обратилось руководство ТАНТК им. Г.М. Бериева (предприятие – разработчик широкого круга самолетов-амфибий для выполнения грузопассажирских и аварийно-спасательных работ, решению задач по пожаротушению и т. д.) с просьбой рассмотреть разработку двигателя с возможностью максимального снижения тяги двигателя на режиме малого газа при проведении аварийно-спасательных работ в открытом море. Основанием послужило замечание макетной комиссии: «Не обеспечивается безопасная высадка осмотровой группы на плаву при работающих двигателях из-за большой скорости хода (до 12 км/час с плавучим якорем)». Кроме того, были высказаны замечания о недостаточной маневренности и «рыскании» во время запуска двигателей.

Выполненная нами проработка данного замечания, применительно к разрабатываемому для этой цели двигателю НК-34 («оморяченный» вариант двигателя НК-32 без форсажной камеры) показала, что прямое снижение тяги на малом газе невозможно. Решить поставленную задачу возможно только с помощью специального устройства, названного впоследствии нами нейтрализатором тяги (НТ), назначение которого – плавное уменьшение и получение отрицательной тяги двигателя на режиме малого газа с целью обеспечения выполнения аварийно-спасательных работ на море. Такое устройство осуществляет поворот потока за срезом сопла, что позволяет получать плавное изменение тяги двигателя не только до нуля, но и до требуемой отрицательной величины (реверс тяги).

В состав НТ входит силовой корпус с соплом двигателя, подвижная створка, капот-стекатель, гидропривод, замок, фиксирующий положение створки на режимах прямой тяги, а также датчики системы контроля и сигнализации положения створки. Узел НТ вместе с соплом представляют собой отдельный единый модуль.

После разработки проекта я и начальник отдела регулирования Александр Павлович Анисимов были срочно отправлены на заводском Як-40 в Таганрог для согласования его с самолетчиками. И уже после утверждения эскизной компоновки НТ Генеральным конструктором было принято решение о немедленном изготовлении и начале экспериментальных исследований модели НТ в масштабе 1: 13 (число Re 10⁶ – автомодельность режима течения) и проектировании полноразмерной модели-имитатора модуля НТ для испытаний в составе двигателя.

Программа расчетно-экспериментальных исследований предусматривала выполнение следующего цикла работ:

1. Определение конфигурации и основных геометрических размеров элементов конструкции, включая определение положения створки относительно среза сопла двигателя для обеспечения:

– устойчивой (без пережатия рабочей линии вентилятора) работы турбокомпрессора,

– получения требуемой величины обратной тяги (до 100 кгс);

2. Выполнение измерений с целью определения условий работы и нагрузок на элементы конструкции и выбора гидроцилиндров управления.

3. Определение параметров и геометрии струи на выходе из НТ

4. Отработка мероприятий по исключению заброса струи под мотогондолу на режимах реверсирования тяги.

Велась отработка стенда под испытания на режимах реверсирования (исключение заброса газа на вход).

В течение 1991 г. выполнены испытания малоразмерной модели и была изготовлена и испытана на стенде предприятия полноразмерная модель-имитатор будущей конструкции нейтрализатора тяги. Испытания модели-имитатора НТ проведены в составе двигателя НК-34 № ЛВ-2 с имитацией входных неоднородностей с помощью интерцептора 330. Это позволило уже в январе 1992 г. нашим специалистам совместно с работниками ОКБ ТАНТК согласовать конструктивную схему и основные технические данные НТ, осуществить привязку будущей конструкции к силовой установке самолета-амфибии, согласовать внешние обводы мотогондолы и габаритные размеры. Сформулированы и согласованы тактико-технические требования к разрабатываемой конструкции.

Согласована стоимость разработки 6 опытных образцов НТ в ценах на 1-й квартал 1992 г. Оказалось, что с помощью использования нейтрализатора тяги существенно улучшилась маневренность самолета на воде.

Таким образом, кроме вопросов «оморячивания» деталей и узлов двигателя НК-34, была закончена разработка нового узла – нейтрализатора тяги, позволившая выполнить в полной мере требования заказчика. Фактически было разработано новое перспективное направление для решения проблемы, связанной с выполнением аварийно-спасательных работ. К сожалению, реализовать конструкцию НТ на двигателе НК-34 не удалось, так как в 1995 г. по решению Министерства обороны все работы по этому самолету были «заморожены». Позднее в прессе сообщалось, что на основе научно-технического задела, полученного в ходе реализации программы самолета-амфибии А-40 «Альбатрос», был разработан пассажирский самолет-амфибия Бе-200, рассчитанный на перевозку 68 человек. Заказчик Бе-200 – МЧС России. И вот 18–19 апреля 2012 г. в г. Москве состоялся двенадцатый международный салон «Двигатели-2012» (научно-технический конгресс по двигателестроению). Выпущен сборник тезисов докладов. На последней странице сборника приведена заметка: «Проблемы реализации реверса-нейтрализатора тяги на маршевых двигателях Д-436ТП самолета-амфибии БЕ-200ЧС». Авторы заметки: сотрудники ТАНТК им. Г.М. Бериева Э.В.Заремба и И.П. Ковалев; сотрудники ЗМКБ ПРОГРЕСС С.П. Бирюков и А.В. Головатенко. В заметке сообщается, что министерство по чрезвычайным ситуациям РФ потребовал от разработчиков обеспечить минимальную или нулевую скорость гидросамолету при проведении спасательных работ. В течение двенадцати лет происходили летные испытания и опытная и серийная эксплуатация самолета-амфибии Бе-200ЧС (база А-40), удовлетворяющая в полной мере выдвинутым требованиям. В результате «проведенного поиска установлено, что одним из наиболее эффективных решений этой проблемы является создание реверса-нейтрализатора на маршевых двигателях». Мы, авторы первой разработки конструкции нейтрализатора тяги двигателя НК-34 и данного воспоминания, охватывающего «морскую» нишу использования разработок, выполненных под руководством Н.Д. Кузнецова, с нескрываемым удовольствием восприняли опубликованные итоги испытаний реверса-нейтрализатора на гидросамолете Бе-200ЧС, как претворение в жизнь идеи зародившейся более двух десятилетий назад.