Битва за скорость

СМЕНА ЛИДЕРОВ

В 1945 г. закончилась Великая война, но не Великая борьба за мировую гегемонию. Одни глобальные игроки сошли со сцены истории (Германия, Япония и Великобритания), другие (США и СССР) — появились. Но если США стали лидером за счет собственного усиления, то СССР — за счет большего, чем он, ослабления конкурентов: физически разгромленных и оккупированных Германии и Японии и теряющей свои колонии Великобритании. Эта принципиальная разница в базисе силы США и СССР определила особенности траектории послевоенной истории: СССР должен был догонять экономически и инновационно далеко ушедшие вперед США, а для этого фактически не было ресурсов. Мало того, что необходимо было догонять США, надо было одновременно еще и восстанавливать почти полностью разрушенную страну и помогать новым союзникам в Восточной Европе. В сравнении с США СССР по экономическому и человеческому потенциалам был даже не на нуле, а в отрицательной, убыточной области. Поданным ЦСУ Госплана СССР, прямой экономический ущерб (потеря имущества) из-за войны составил 679 млрд рублей (в ценах 1940 г.), что вдвое превосходило вложения в экономику страны за три предвоенные пятилетки. То есть вся «индустриализация», с такими жертвами проведенная в 1930-е гг., рухнула. Кроме того, был и косвенный ущерб:

• Расходы на войну (чистые потери национального дохода) 1890 млрд руб.

• Потери доходов населения и предприятий при переходе от войны к миру и содержание избыточной армии (до 1947 г.) 501 млрд руб.

• Потери национального дохода от убыли населения и потери трудоспособности инвалидов войны 1664 млрд руб.

Итого, прямой и косвенный ущерб от войны составил 4734 млрд рублей в ценах 1940 г., или более чем в 10 (!) раз превзошел вложения довоенных пятилеток. В долларовом выражении это составило 893 млрд тогдашних долларов США (Симонов Н., с. 192).

Для решения этой исторической задачи («догнать и перегнать») необходимо было прежде всего историческое время, которое, в свою очередь, обеспечивается только гарантированной безопасностью государства. Ас безопасностью СССР были проблемы. США, получив фору в экономической и военной мощи, попытались преобразовать ее в глобальное (включая СССР) влияние. Доктрина «холодной» войны, которая в любой момент могла превратиться в «горячую», была сформулирована в знаменитой «длинной телеграмме» Кеннана-младшего, посла США в СССР, сразу по окончании войны, в феврале 1946 г. На основе сложившейся в то время монополии США на атомное оружие появилась и «атомная дипломатия». А в 1949 г. президентом США Гарри Трумэном был утвержден печально известный план «Dropshot» нападения на СССР. В соответствии с этим планом начало войны планировалось после 1 января 1957 г. В 1949 г. американские стратеги считали, что к этому времени США будет иметь 300 ядерных зарядов и 840 бомбардировщиков для их доставки на территорию СССР. Правда, судя по всему, первоначально в качестве бомбардировщиков предполагалось тогда использовать законсервированные В-29, которые вскоре потерпели фиаско в корейской войне. В свою очередь, прогнозировалось, что СССР к этому времени ядерным оружием обладать не будет, а количество стратегических бомбардировщиков (по видимому, Ту-4) не превзойдет 200 штук. Война тем не менее была на пороге. Автор этих строк прекрасно помнит, как всего через десять лет после окончания страшной войны с Германией в городах Советского Союза — потенциальных целях американского нападения — стали вновь, как в войну, вводить затемнения и объявлять учебные тревоги с тотальным выключением освещения. Начали строиться бомбоубежища, шла подготовка и так называемых ОРВП (отрядов розыска и выноса пострадавших), в которые привлекались школьники. Страшное дело!

Следовательно, приоритетом послевоенной внутренней политики СССР становится развитие оборонного комплекса, а с учетом недавнего военного опыта — развитие авиации как одного из (а в течение первых 20 лет после войны главного) факторов обеспечения обороноспособности (как в качестве носителя ядерного оружия, так и средства противовоздушной обороны). Единственным средством решения этой задачи является концентрация ограниченных ресурсов на стратегических направлениях. Если решение задачи создания ядерного оружия потребовало в первую очередь интеллектуальных ресурсов, то создание, по сути, нового авиапрома обошлось, кроме этого, и в огромные материальные затраты. Как мы видели из доклада Главкома ВВС маршала Новикова товарищу Сталину, к этому моменту мы сильно отстали от США в авиации.

Как же удалось решить три, казалось бы, неподъемные задачи: сохранить мир, восстановить страну и развить до передового технического уровня авиационную, ракетно-космическую и ядерную промышленность? Три источника: десять лет жесточайшей экономии потребления, действующие советская научная и инженерная школы и богатые немецкие трофеи. Вот уж поистине пришлось «затянуть пояса». Товаров народного потребления фактически не производилось, карточную систему распределения продуктов отменили с 1948 г., но это не значило, что в свободной продаже была, например, мука, которую продавали по нормам (по 3 кг в одни руки) только перед редкими праздниками. Очередь занимали с вечера. Люди в большинстве своем донашивали военное обмундирование и сохранившуюся с довоенных времен штатскую одежду, если она не была выменена на продовольствие во время войны. Жилищно-коммунальное хозяйство, что сейчас называется ЖКХ, находилось в плачевном состоянии — как тогда оно не развалилось, непонятно. Уже в 1980-е гг., когда это все лихолетье осталось позади, все еще доносились отголоски той жесточайшей экономии. Автор этих строк, будучи в командировке в Самаре в 1986 г., встретился там со старым другом, выпускником 1959 г. моторного факультета МАИ, который к этому времени уже стал секретарем горкома КПСС. Так он рассказывал, что на одной из ТЭЦ до сих пор работает старая корабельная турбина с немецкого крейсера, а в этой турбине уже порядочно недостает лопаток.

Оставляя в стороне ракетно-космическую и ядерную промышленность, мы рассмотрим, как развивалось в послевоенное время авиационное моторостроение. Прежде всего, эвакуированные во время войны моторные заводы остались на месте эвакуации: Воронежский № 16- в Казани, Московский № 24 (им. Фрунзе) — в Самаре (Куйбышеве), Рыбинский № 26 — в Уфе, Запорожский

№ 29 (им. Баранова) — в Омске. Но на прежних площадках возникли «из ничего» новые «номерные» заводы: в Москве на площадке у метро «Семеновская» — № 45, в Тушино — № 500, в Рыбинске — № 36, в Запорожье — № 478. Откуда в разрушенной стране взялось оборудование для оснащения этих заводов? Из Германии, больше неоткуда. Всего из Германии в качестве репараций было демонтировано и вывезено в СССР 5,5 тысячи предприятий разного профиля [41]. Так, к примеру, возникло и знаменитое ЛОМО (Ленинградское оптико-механическое объединение) на основе известной немецкой фирмы «Карл Цейсс — Йена». Перепало кое-что — и немало — и новым авиамоторным заводам.

Практическое удвоение промышленных мощностей авиамоторных заводов не было прихотью. В первой послевоенной пятилетке 1946–1950 гг. нужно было полностью перевооружить ВВС новой техникой. Планировалось за пятилетку построить около 25 тыс. самолетов, в том числе 5 тыс. реактивных [41]. И самолетов, и моторов. и моторов современных, нужно было много. Не нужно забывать, что ресурсы тогдашних авиамоторов были небольшие — 100 часов. Заводы работали непрерывно, шесть дней в неделю в три смены. Тогда суббота была еще рабочим днем. Днем и ночью шли приемо-сдаточные испытания моторов, работавших без всякого шумоглушения. Те, кто жил неподалеку, летом редко открывали окна — гул стоял страшенный. Особенно доставалось тем, кто жил в домах прямо напротив испытательных станций. Был и фольклор на эту тему: «гудит родной завод, как улей, а нам-тох…ли».

В США ситуация была такая же — моторы пекли, как пироги. Единственно, что третьей смены, вероятно, не было. Иллюстрацией этого интенсивного производства в США служит фотография одновременной подготовки к сдаточным испытаниям пяти реактивных двигателей J-35-GE на пяти рядом расположенных стендах — продукции завода за одну рабочую смену. Картина сильно напоминает брейгелевскую «Крестьянскую свадьбу» («Bauernhochzeit») с разноской кушаний.

Массовое производство первых реактивных двигателей в США в 1940-е гг. Подготовка к сдаточным испытаниям.

Дислокация советских конструкторских бюро тоже изменилась после войны. Главные конструкторы, те, кто побойчее, попытались выйти из стесняющей их действия орбиты серийных заводов, создав собственную опытнопроизводственную базу и всеми силами перебраться в столицу. Все-таки функции серийного завода и ОКБ сильно отличались: загрузить серийный завод опытными разработками удавалось с большим трудом. Заслуженное КБ В.Я. Климова обратно из Уфы в Рыбинск не вернулось, оно получило обозначение ОКБ-117 и, переместившись в Ленинград, занялось турбореактивной тематикой. Известное КБ Микулина, получившее обозначение ОКБ-300, тоже переехало из самарской эвакуации, обосновавшись в Москве на новой площадке вблизи Лужников. Возникли и новые конструкторские бюро, которые в скором времени займут передовые позиции в турбореактивной технике. Это прежде всего А.М. Люлька (ОКБ-165) и выходец из климовского ОКБ Н.Д. Кузнецов (госзавод № 2). В Запорожье вернулся (уже как главный конструктор) в 1945 г. уехавший с заводом в эвакуацию (г. Омск) А.Г. Ивченко. Там он занимался сопровождением серийного производства запорожского мотора М-88 и швецовского АШ-62ФН. Последнее время он был заместителем Швецова на омском заводе.

Все эти КБ создадут новые турбореактивные двигатели, ставшие хорошо известными своими персональными «брендами»: ВК (Валерий Климов), AM (Александр Микулин), АЛ (Архип Люлька), ВД (Владимир Добрынин), НК (Николай Кузнецов), АИ (Александр Ивченко). В конце 1980-х к этим маркам двигателей «отцов-основателей» моторных КБ добавится последняя — ПС (Павел Соловьев). Это единственный случай, когда персональные инициалы преемника, а не основателя ОКБ-19 (Аркадия Швецова) войдут в марку двигателя. И обусловлено это будет признанием заслуг П.А. Соловьева в разработке турбореактивных двигателей.

И здесь нужно сказать несколько слов о том, в чем же заключается функция главного конструктора двигателей. Безусловно, двигатель является продуктом коллективного труда множества специалистов. Но есть вопросы и решения, прерогатива которых находится в компетенции главного конструктора и никого более. Главный конструктор определяет облик будущего двигателя: размерность, газодинамическую схему и уровень предельных параметров. Эти параметры главный конструктор выбирает исходя из своих представлений о двух взаимно противоречивых требованиях: перспективности будущего двигателя и степени риска его создания за ограниченное время. Очевидно, что чем перспективнее проектируемый двигатель, тем больше степень риска его создания к сроку. И наоборот, чем меньше риски создания двигателя, тем менее перспективным он будет. Никакая теория не может дать здесь решение — все полностью зависит от интуиции, опыта главного конструктора. Успехи и провалы, которыми усеян путь авиационного моторостроения, обусловлены как раз оказавшимися верными или неверными оценками соотношения перспективности и риска.

Социальный статус генеральных конструкторов двигателей был велик: они назначались и освобождались от работы по постановлению ЦК КПСС, а не простым приказом министра. Благодаря этому статусу генеральные конструкторы были относительно независимы, имели прямую телефонную связь с оборонным отделом ЦК, руководством Минобороны и ВВС. В бытность, когда министром обороны был влиятельный член Политбюро Д.Ф. Устинов (в просторечии «дядя Дима»), генеральный конструктор мог обращаться к нему напрямую. Формально подчиняясь министру, генеральные конструкторы находились на одном с ним уровне.

В чем же количественно выражается перспективность авиационного двигателя? Коэффициент полезного действия, т. е. степень преобразования хаотического движения молекул (тепло) в упорядоченное (работу), выражается в виде термического кпд для идеального термодинамического цикла Карно.

η = 1-Tmin/Тmax

Здесь минимальная температура рабочего тела-это температура окружающей среды, а максимальная температура — это максимальная температура газа в начале расширения, т. е., перед турбиной. Таким образом, главный параметр, отражающий технический прогресс в газотурбостроении, — это уровень температуры газа перед турбиной. Здесь температура отсчитывается по термодинамической шкале, где за 0 принят уровень -273 градуса Цельсия. Смысл этой шкалы заключается в том, чтобы исключить отрицательные значения температур, неудобные для термодинамических вычислений. Из выражения кпд теплового двигателя видно, что даже в случае отсутствия потерь, например, на трение, идеальный кпд никогда не достигает 1, т. е. 100 %.

Так, при Тmax =1800К и Tmin =288K (что соответствует +15 град. Цельсия) кпд двигателя составит только 84 %. То есть 16 % располагаемой внутренней энергии в работу превратить не удается из-за остающегося непревращенным в работу хаотического движения молекул при Т=288К. Если же учесть все потери работы, превращающейся в тепло в процессе преобразования энергии, т. е. потери на трение газа о поверхность лопаток, недоиспользование тепла в пределах габаритов двигателя (выхлоп в атмосферу с повышенной температурой) и т. п., то уровень кпд реального газотурбинного двигателя составит 40 %. Это — если мы используем газотурбинный двигатель в качестве привода, например, электрогенератора. Если же газовая турбина применяется на самолете, то полученную в термодинамическом цикле преобразования тепла работу необходимо еще превратить в тяговую мощность.

Здесь мы тоже не можем осуществить процесс преобразования со 100 % кпд. Этот вид кпд носит название тягового, или полетного, и выражается в виде:

η = 2/(1+W/V)

где W — скорость истечения газов из сопла двигателя, а V — скорость полета самолета. Как видно из выражения полетного кпд, он может быть равен 1, или 100 %, при условии равенства скорости истечения и скорости полета. Но это невозможно, так как тяга двигателя по закону Ньютона равна разности выходного и входного импульса, т. е. пропорциональна секундной массе рабочего тела через двигатель, умноженной на приращение скорости рабочего тела в двигателе. Собственно, работа, полученная при преобразовании тепла в двигателе, как раз и идет на приращение скорости рабочего тела. Таким образом, стремясь к максимальному полетному кпд (т. е. W(V), мы должны компенсировать уменьшение тяги двигателя (из-за уменьшения прироста скорости) увеличением секундной массы рабочего тела. В реальном двигателе — это увеличение размеров (диаметра компрессора, а следовательно, и двигателя).

(F=ma, или F=m ΔV/Δ)

Двигаясь по шкале значений W/V в сторону уменьшения, начиная с некоторого значения, меньшего W/V, которое мы назовем оптимальным, прирост полетного кпд не компенсирует роста внешнего сопротивления мотогондолы за счет трения из-за увеличения поверхности обтекания. Таким образом, существует оптимальное значение W/V, не равное 1, и, следовательно, полетный кпд реального (с учетом внешнего сопротивления) тоже не равен 100 %. В зависимости от режима обтекания мотогондолы (ламинарный или турбулентный) оптимальное значение W/V составляет 1,5–2,0. Таким образом, реальный полетный кпд турбореактивного двигателя составляет 0,67-0,8. Соответственно полный кпд турбореактивного двигателя (степень преобразования тепла в тяговую мощность), равный произведению этих двух (термического и полетного) кпд, составляет около 30 %.

Из этих простых соотношений следуют два важных вывода.

Во-первых, полетный кпд двигателя можно повысить, если убрать мотогондолу и тем самым уменьшить внешнее сопротивление. Это можно сделать, заменив способ генерации прироста скорости рабочего тела — вместо преобразования работы в скорость истечения на сопле поставить турбину с передачей мощности на винт. Очевидно, что на дозвуковых скоростях, где отсутствует волновое сопротивление, внешнее сопротивление винта будет существенно меньше в сравнении с мотогондолой просто из-за меньшей площади обтекаемой поверхности. Понятно, что уменьшение прироста скорости рабочего тела на винте, дающее увеличение полетного кпд, придется компенсировать увеличением размера винта (в сравнении с мотогондолой), что мы и наблюдаем в действительности. Но и в этом случае мы имеем некоторое оптимальное значение прироста скорости и соответственно полетного кпд. Только на этот раз ограничение настает при движении в сторону уменьшения по шкале W/V по весовым характеристикам: начиная с некоторого значения W/V прирост массы (веса) винтовой группы вместе с редуктором, шумоглушением и поддерживающим самолетным пилоном начинает перевешивать выигрыш в топливной экономичности за счет увеличения полетного кпд. То есть и в случае турбовинтового двигателя мы тоже не можем достичь полетного кпд 100 %.

Во-вторых, стремление увеличить термический кпд за счет повышения температуры входит в коллизию со стремлением увеличить полетный кпд. В самом деле, увеличение термического кпд — это суть увеличение свободной работы на выходе из двигателя, которую мы можем превратить либо прямо в кинетическую энергию струи газа (скорость истечения), либо в полезную мощность на валу турбины. Правда, предварительно необходимо превратить эту свободную работу тоже в кинетическую энергию (скорость истечения) в сопловом аппарате, с последующим преобразованием скорости в мощность посредством ее разворота в лопатках турбины.

Но поскольку оптимальное отношение W/V определяется оптимальным значением полетного кпд, то увеличение термического кпд и, значит, скорости истечения приведет к отклонению от оптимального значения W/V, и чем больше, тем дальше. Что же делать? И вот здесь на сцену выходят двухконтурные (или турбовентиляторные) двигатели. Пока температура газа перед турбиной была низкой и соответственно низким был и термический кпд (меньше 30 % — английский двигатель Avon), проблемы согласования термического и полетного кпд не возникало. Примерно достигался желаемый оптимум. Однако с увеличением температуры газа перед турбиной эта проблема стала во весь рост. Решение было найдено в схеме двухконтурного двигателя с двумя концентрическими соплами: во внутреннем контуре двухконтурного двигателя оставляется только та часть работы, которая необходима для расширения газа до оптимальной (с точки зрения полетного кпд) скорости. Оказавшаяся излишней часть работы срабатывается на турбине, которая приводит компрессор (вентилятор), сжимающий дополнительную массу воздуха в наружном контуре. Этот воздух далее расширяется в наружном сопле тоже с оптимальной (такой же, как и во внутреннем контуре) скоростью. В зависимости от располагаемой излишней мощности внутреннего контура может быть выбрана оптимальной степень двухконтурности, т. е. отношение расхода через наружный контур к расходу воздуха через внутренний контур.

Так решается противоречие, или коллизия, между оптимальными значениями термического и полетного кпд. Очевидно, что чем выше температура газа перед турбиной, тем выше степень двухконтурности двигателя. Интересно, что первый в мире двухконтурный двигатель в «железе» сделали немцы (доктор Лейст), когда никакой технической необходимости в этом не было. Уровень температуры газа перед турбиной тогда был низкий.

За пятьдесят лет развития авиационных двигателей температура газа перед турбиной увеличилась от Т=900К до 1800К, т. е. почти на 200 градусов каждые десять лет. А степень двухконтурности двигателей дозвуковых самолетов увеличилась от 0 до более 10. Ниже в таблице представлены некоторые замечательные образцы двухконтурных двигателей, иллюстрирующие тенденцию увеличения степени двухконтурности для двигателей дозвуковых самолетов, А именно: первый двухконтурный двигатель в мире (DB. 109–007, Германия), первый серийный двухконтурный двигатель в мире («Конуэй», «Роллс-Ройс», Англия), самый массовый двухконтурный двигатель в мире (JT8D, «Пратт-Уитни», налет 600 млн часов), советский двухконтурный двигатель с оптимальной степенью двухконтурности для того уровня температуры газа (Д-30КУ, ОКБ Соловьева), трехвальный двигатель с «повышенной» степенью двухконтурности, первый в ряду таких двигателей (RB.211, «Роллс-Ройс»), двигатель со «сверхвысокой степенью двухконтурности и редукторным приводом винто-вентилятора (НК-93, ОКБ Кузнецова). Отдельно необходимо отметить самый большой двухконтурный двигатель в мире разработки фирмы «Дженерал Электрик» GE90 (1993 г.). Этот «сорокатонник» (по тяге) имеет вентилятор (22 лопатки) диаметром 3,124 м и степень двухконтурности, равную 8,5. Этот мотор — шедевр инженерной мысли устанавливается на двухдвигательный дальнемагистральный «Боинг-777», летающий через океаны. Хотя, надо отметить (по личному опыту автора этих строк), что В777, пришедший на замену четырехдвигательного В747, не смог превзойти этот лайнер по удобству пассажирского салона. На взгляд автора, В747 остался непревзойденным по удобству дальнемагистральным самолетом.

Вообще схема двухконтурного двигателя с точки зрения термодинамики является парадоксальной, или инновационной: ведь по всем правилам преобразования тепла в работу необходимо осуществить последовательно процессы сжатия рабочего тела (повышения давления), затем подвод тепла (горением или теплообменом) и, наконец, расширение (превращение в скорость, или кинетическую энергию). Только в этом случае за счет разницы температур в начале сжатия и расширения рабочего тела мы получаем прирост скорости, а следовательно, и механической работы. И первые проекты, и даже двигатели (НК-6, Д-20) выполнялись именно по этой схеме. Но на практике оказалось, что устойчивое горение организовать в «холодном» наружном контуре сложно, и от этого отказались в пользу общей (на оба контура) форсажной камеры для двигателей сверхзвуковых самолетов.

В нашем же случае двухконтурных двигателей для дозвуковых самолетов в наружном контуре происходит только сжатие (за счет подвода работы из внутреннего контура) и расширение. То есть с точки зрения термодинамики двигателя (преобразование тепла в работу) это — чистые потери. Выигрыш, точнее, зона оптимальности применения этой схемы, появляется только тогда, когда мы рассматриваем систему в целом вместе с движителем, т. е. преобразователем кинетической энергии двигателя в тяговую мощность с учетом внешнего сопротивления и массы силовой установки.

В двигателях для сверхзвуковых самолетов степень двухконтурности тоже увеличилась, хотя и не так сильно: от 0 до 0,5. И это понятно: высокая скорость полета требует высокой скорости истечения, которая может быть обеспечена сочетанием высокой температуры (постановка форкамеры) и максимально возможной степенью расширения. А для обеспечения последней (скорости истечения) передавать энергию во второй контур нецелесообразно.

Уровень максимальной температуры ограничивается в первую очередь прочностными свойствами конструкционных материалов и эффективностью охлаждения горячих деталей (в первую очередь лопаток турбины), а также теплотворной способностью топлива. Так, для жаропрочных никелевых сплавов монокристаллической структуры, широко применяемых в газовых турбинах, допустимый максимальный уровень температуры лопаток составляет 1150 градусов Цельсия (1423К), а максимальная температура пламени типичного углеводородного топлива (метан, авиационный керосин) составляет 2500К.

В тени фигуры А. Микулина, умело «пиарившего» (как сейчас бы сказали) самого себя в глазах «хозяина», т. е. Сталина, остались выдающиеся конструкторы авиационных двигателей В.А. Добрынин, С.К. Туманский и П.Ф. Зубец. Добрынин, вовремя уйдя из-под опеки Микулина, сумел оставить след в истории моторостроения, дав свои инициалы как поршневым, так и турбореактивным моторам. А вот Туманскому и Зубцу в этом смысле не повезло. Туманский, являясь, по сути, главным конструктором послевоенных турбореактивных двигателей ОКБ- 300, не вошел в историю в той степени, в какой заслужил. Да и о Добрынине тоже мало пишут — талантливый конструктор был скромным и интеллигентным человеком.

Как мы видим, после войны произошло изменение в расположении моторных ОКБ. Если до войны ОКБ строго располагались на площадках серийных заводов, то после войны такая привязка перестала быть правилом. Ведущие ОКБ Климова, Микулина, Кузнецова, Люльки вместе с опытным производством географически отделились от серийных заводов. Этот процесс начался еще в войну. Первым осознал представившуюся возможность выбора удобной производственной площадки для будущего КБ и не где-нибудь в Рыбинске, а в самой Москве, Александр Микулин. Еще в 1942 г. он сумел убедить Сталина при личной с ним встрече в необходимости отделения ОКБ от серийных заводов и создания при КБ мощного опытного производства. Это был правильный шаг: современному моторному ОКБ, занимающемуся созданием сложных двигателей, собственное мощное производство необходимо. Приходится изготавливать и испытывать множество вариантов конструкций. В эвакуированной Москве осталось много практически опустевших производственных площадок, числящихся за НКАП. Так, на базе одного из небольших заводов в Лужниках в 1943 г. возникло ОКБ-300, ставшее в 1950-е гг. самым именитым в Советском Союзе.

В начале 1950-х двигатели разработки ОКБ-300 делались на серийных заводах в Тушино, Казани, Уфе и Перми. Микулину удалось сделать самое главное — собрать команду профессионалов и оснастить материальную базу новорожденного ОКБ. Здесь работали такие известные люди, как Б.С.Стечкин, С.К. Туманский, П.Ф. Зубец («Прокоп», как его звали коллеги). Борис Сергеевич Стечкин, выпускник МВТУ 1918 г., является главным отечественным теоретиком воздушно-реактивных двигателей. По его учебникам (два тома выпущены в 1956 г. и 1958 г.) училось не одно поколение авиационных инженеров. По влиянию на формирование отечественной школы проектирования авиационных турбореактивных двигателей он стоит в одном ряду с Н.Р. Брилингом, основателем школы проектирования поршневых двигателей. Судьба сводила их вместе. Как вспоминает ученик Б.С. Стечкина-А.Н. Огуречников, впоследствии руководитель отдела прочности завода № 300, один из выдающихся ученых-прочнистов:

«Я впервые увидел Бориса Сергеевича в 1930 г. В комнату со стеклянными перегородками, в которой я работал конструктором бюро главного металлурга Рыбинского авиационного завода, вошел главный металлург Ефрем Ильич Липский, который, обратившись ко мне, сказал: «Алексей, видишь вот тех троих, стоящих в лаборатории механических испытаний у пресса, так двое из них, а может, и все трое — гениальные люди. На мой вопрос: «Кто же они, осчастливившие нас своим присутствием?» — Е.И.Липский ответил: «Вот этот — Борис Сергеевич Стечкин, рядом с ним Александр Александрович Микулин, а следующий — Николай Романович Брилинг» (Берне, с. 117).

Б.С. Стечкин, в частности, предложил успешно осуществленную в двигателе Р11-300 схему двухвального компрессора. Не нужно забывать, что то время требовало существенно больших интеллектуальных усилий для понимания процессов, происходящих в турбореактивных двигателях. Математических моделей двигателей в современном смысле тогда не было, не было и того, сегодня огромного, накопленного опыта заблуждений, ошибок и… успехов.

Чуть позже, в 1959 г., фундаментальное исследование термодинамики новых тогда двухконтурных турбореактивных двигателей провел и опубликовал А.Л. Клячкин, признанный специалист в этой области, профессор РКВВИУ (Рижское Краснознаменное военно-воздушное инженерное училище), позже преобразованного в РИИГА (Рижский институт инженеров гражданской авиации). И Рижский, и Киевский институты инженеров гражданской авиации были сильными учебными заведениями, кадры для Аэрофлота готовились там хорошо. Автор этих строк как раз в это время учился в вузе и уже изучал только что опубликованную теорию двухконтурных двигателей. Когда же он пришел на работу в ОКБ Соловьева в начале 1964 г., то удивился, что при проектировании, по сути, нового двигателя Д-30 выбрана «неоптимальная» степень двухконтурности (1). Уже тогда казалось, что надо бы ее повысить до 1,5. Позже и англичане, и американцы переделали свои первые двухконтурные двигатели именно в этом направлении.

Но вернемся к структурированию моторной части авиапрома. Как известно, «свято место пусто не бывает». На функционально освободившихся площадках серийных заводов постепенно выросли новые, хотя и менее известные опытно-конструкторские бюро. Вначале эти бюро занимались конструкторским сопровождением серийного производства разработок более именитых КБ, являясь их филиалами, а затем постепенно стали выполнять и функции разработчиков. Благо номенклатура разрабатываемых двигателей была огромна как по назначению, так и по размерности. Так появились ОКБ Хачатурова в Тушино (завод № 500), Сорокина в Уфе (завод № 26), Лусса в Москве на Семеновской (завод № 45), Глушенкова в Омске (завод № 29), Зубца в Казани (завод № 16). В результате опытно-конструкторских бюро стало больше, чем серийных заводов, и началась конкуренция за серийные мощности. Ситуацию «разруливали» в Министерстве авиационной промышленности, но сложились и «группы влияния» — система управления была достаточно сложной. На выбор двигателя решающее влияние оказывали самолетные КБ и, в первую очередь генеральные конструкторы самолетов. И здесь многое определяли личные отношения, верования и т. п. психологические факторы.

После войны основными игроками в авиационном моторостроении стали США, СССР и Великобритания. Причем Великобритания уже имела сложившуюся школу конструирования турбореактивной техники, а в США и СССР только предстояло ее создать. Таким образом, именно Великобритания (фирмы «Роллс-Ройс», «Бристоль» и «Армстронг-Сиддли») шла впереди. Парадокс, но к моменту «войны моторов» на турбореактивном поле позиции главных геополитических соперников США и СССР были почти одинаковы — стартовали они от нуля с разницей в пять лет. Если до войны в США в поршневом авиамоторостроении доминировали фирмы «Кертис- Райт» и «Пратт-Уитни», то с наступлением эры воздушно- реактивных двигателей ситуация изменилась. «Кертис- Райт» долго сопротивлялась, но не смогла адаптироваться к изменившимся условиям и вскоре сошла со сцены. Но зато появилось мощное моторное отделение фирмы «Дженерал Электрик», доселе не участвовавшее в этом бизнесе в качестве основного игрока.

«Дженерал Электрик», фирма, созданная еще Томасом Эдисоном, в начале XX века занималась в том числе и разработкой стационарных турбин для привода электрогенераторов. В 1930-е гг. ее опыт в разработке турбин пригодился при создании турбокомпрессоров наддува авиационных моторов. Большую роль в этом сыграл инженер Сэнфорд Мосс (Sanford Moss). Большая потребность в турбокомпрессорах наддува привела к расширению производственной базы «Дженерал Электрик» — ее продукция производилась на заводах в четырех штатах. Таким образом, к моменту начала инновационной волны развития турбореактивных двигателей «Дженерал Электрик» оказалась наиболее подготовленной в США. В мощном старте и последующем быстром развитии этой фирмы явным образом виден и немецкий след («БМВ»). В этом смысле советским аналогом американской «Дженерал Электрик» является также возникшее после войны ОКБ Н.Д. Кузнецова, ставшее со временем самым мощным КБ в Советском Союзе.

И здесь, как и в случае с «Дженерал Электрик», определяющим фактором развития ОКБ Н.Д. Кузнецова стало немецкое наследие, причем не только и не столько в виде материальных носителей (чертежи, узлы моторов), сколько в носителях знаний. Первоначально налаживание серийного производства трофейных немецких аналогов Юмо 109–004 (РД-10) в Уфе поручили В.Я. Климову. Но когда появилась возможность приобрести и наладить серийное производство английского, более совершенного двигателя, то В.Я. Климов уехал в Великобританию за «Нином» в 1946 г., а затем и перебрался с ним в Ленинград. Вскоре под его крыло попали заводы № 45 и № 500, где начали производство английских двигателей под советскими индексами РД (соответственно РД-45 и РД- 500). В Уфе за Климова остался Н.Д. Кузнецов. Лавочкин тоже перебрался в Москву, а его самолетное ОКБ-21 в Нижнем Новгороде (тогда г. Горький) также было расформировано.

Вскоре (1946 г.) постановлением Правительства на площадках номерных заводов были организованы новые Государственные заводы — № 1 (в Подберезье на границе Московской и Тверской области) и № 2 (Самара), целью которых было освоение немецкого наследия фирмы «Юнкерс» (инновационный по тому времени самолет с крылом обратной стреловидности Ю-287 с турбореактивными двигателями «Юмо» 109–012 и турбовинтовой двигатель «БМВ» 109–028). Самолетное КБ (Госзавод № 1) возглавил заместитель Лавочкина С.М. Алексеев, а моторное КБ (Госзавод № 2) — Н.М.Олехнович. После закрытия ОКБ-26 в Уфе в 1949 г. руководителем госзавода № 2 становится заместитель В.Я. Климова и не менее в будущем знаменитый Н.Д. Кузнецов. А на госзаводе № 1 работал, в частности, технический директор фирмы «Юнкерс» Брунольф Бааде. Летчики-испытатели тоже были немцы.

Так и на берегу Волги под Самарой возник поселок Управленческий, куда было переведено, по сути, немецкое конструкторское бюро с фирмы «Юнкерс Моторен» из Дессау и Бернберга: ни много ни мало 400 инженеров и столько же квалифицированных рабочих. Полноценное КБ! Город Дессау, центр фирмы «Юнкерс», расположенный недалеко от Лейпцига, попал под советскую зону оккупации.

Главный конструктор ОКБ Н.Д. Кузнецов был выходцем (с 1938 г.) из Военно-воздушной инженерной академии им. проф. Н.Е. Жуковского, «генерал», как его позже называли. В свое время, будучи на фронте в 1942 г. в должности старшего инженера 39-й ИАД, он «познакомился» с всесильным Г.М. Маленковым. Как это произошло? События нетрудно реконструировать. Как правило, Маленков выезжал на фронт в качестве председателя комиссии ЦК для разборки крупных неприятностей (в частности, после известной битвы под Прохоровкой или неудачного наступления Западного фронта в Белоруссии зимой 1943/44 г.). Очевидно, что и этот выезд преследовал подобную цель. По-видимому, одним из факторов военной неудачи явилась плохая боеготовность авиации. Докладывать пришлось Н.Д. Кузнецову, который убедительно «перевел стрелки» на моторный завод в Уфе, поставлявший дефектные моторы. Маленков еще до войны курировал авиапром и поэтому принял простое решение — направить грамотного военного инженера Н.Д. Кузнецова парторгом ЦК в ОКБ-26 в Уфу для исправления положения. Как говорится, ему и «карты — в руки».

Как говорят, Н.Д. Кузнецов, будучи уже генерал-лейтенантом, надевал мундир, когда надо было ходить по высокому начальству. Вообще в СССР среди главных конструкторов-мотористов было всего пять генералов авиационной инженерной службы: генерал-майор А.А. Микулин, генерал-майор В.Я. Климов, генерал-майор А. Д. Чаромский, генерал-лейтенант АД. Швецов и уже упомянутый генерал-лейтенант НД.Кузнецов. Оставшись единственным (в 1960-е гг.) действующим генералом, он и получил это персональное прозвище. За время освоения двигателя 109–004 в Уфе он хорошо познакомился с немецкой техникой. На новом же месте в Управленческом начали новый проект из заделов того же «Юнкерс Моторен» и «БМВ».

Основой разработок советских турбовинтовых двигателей стал немецкий проект «Юмо» 109–022, получивший обозначение ТВ-2, и имевшаяся информация по проекту большого турбовинтового «БМВ» 109–028, а «главными конструкторами» — доктор Шойбе (Scheibe) с «Юнкерса» (ОКБ-1) и доктор Престель (ОКБ-2) с «БМВ». Позже объединенное КБ возглавил австриец доктор Фердинанд Бранднер. Как мы помним, талантливого конструктора немца Мюллера на проекте «Юмо»109–004 заменил австриец Ансельм Франц — почему-то руководство «Юнкерса» предпочитало австрийцев, возможно, из-за оппозиции нацистской идеологии. Здесь же в Управленческом была создана мощная материальная база для разработки двигателей: опытное производство, лабораторная база и испытательные стенды.

Интересна и трансформация системы названий авиационных двигателей. В Великобритании и США после войны почти исчезают «агрессивные», можно сказать, романтические названия моторов типа холодного оружия («Сабля», «Рапира», «Кинжал», как реликт после войны остался только турбовинтовой двигатель Dart — «Копье»), хищных животных («Лев», «Пума») и птиц («Ястреб», «Кондор» и т. п.), жалящих насекомых («Оса», «Шершень»). Вместо них вводится система «нейтральных» названий — в Великобритании на фирме «Роллс-Ройс» по именам шотландских рек (Avon, Conway, Spey, Тау и т. п.), а на Бристоле выбрали мифологические, античные наименования («Орфей», «Протей», «Олимп», «Пегас», «Кентавр», «Геркулес»). Названия «хищников» (почему-то змей) сохранились только на фирме «Армстронг-Сиддли», разрабатывавшей турбовинтовые двигатели «Мамба», «Питон», «Гадюка» («Viper»). Как известно, в долине шотландской реки Спей (Speyside) находится производство знаменитого односолодового шотландского виски. Обозначения газотурбинных двигателей разработки «Роллс-Ройс» начинались и с использованием индекса RB (например, тот же Spey имел и обозначение RB.163, атакже другие двигатели — RB. 199, RB.211), что означало «Rolls-Royce Barnoldswick» по первоначальному (в 1942 г.) месту расположения КБ газотурбинных двигателей в северном Ланкашире.

А в США переходят, по сути, на немецкую систему обозначений, и это неслучайно — по сути, во главе американских моторных фирм стояли немцы. В довоенной Германии никогда не увлекались названиями моторов, предпочитая использовать инициалы фирмы-разработчика (DB, BMW) с порядковым числовым номером. В США вместо привычных индексов поршневых моторов, обозначающих схему расположения цилиндров (R и V) и величину объема цилиндров в кубических дюймах, для турбореактивных двигателей вводятся обозначения «J» (т. е. jet-реактивный) с числовым порядковым индексом и инициалами фирмы-разработчика (Pratt & Whittney, Westinghouse, General Electric, Wright). Например, первые американские реактивные двигатели имели индексы J-30-PW, J-30-WE («Yankee» — «Янки»), J-31-GE. Потом появились и ставшие широко известными J-47, J-57, J-58, J-75, J-79, J-85, J-93 и т. п. Кстати, последней разработкой некогда успешной фирмы «Райт» был турбореактивный двигатель с осевым компрессором J-65-W для самолета-истребителя F-84.

Соответственно двухконтурные, или, иначе, турбовентиляторные, двигатели военного назначения получили обозначения «TF» (т. е. «turbo-fan»-турбовентиляторный): известные TF-30, TF-33, TF-39, TF-41 и т. п. Турбовальные (вертолетные) двигатели обозначались индексом «Т» с соответствующим числовым индексом (Т-56, Т-64 и т. п.). В новейшее время двигатели гражданского назначения имеют «немецкую» систему обозначения по инициалам фирмы: PW (Pratt-Whitney), GE (General Electric) с четырехзначным числовым обозначением. Первые две цифры обозначают номер серии, а вторые — уровень тяги в тысячах фунтов (PW.2037, т. е. серия 2000, тяга -37 тыс. фунтов, PW.4084H т. п.). Как уже, наверное, заметил читатель, количество разрабатываемых новых типов реактивных двигателей было очень велико. Это и неудивительно в первой фазе бурного роста инновационной волны. К1970 г. ситуация изменится: многие игроки сойдут со сцены, произойдет удорожание разработок, потребуется кооперация в разработке инноваций в отдельных узлах. Сегодня разработка каждого нового двигателя — это событие.

Американские двигатели военного назначения с начала 1970-х гг. стали обозначаться однотипно индексом «F», начиная от F100 (для самолета F-15 «Eagle» — «Орел») и далее по порядку. Сегодня самый современный двигатель, стоящий на самолете Р-22(«Рэптор»), имеет индекс F119-PW. В общем, несмотря на попытки упорядочить классификацию разрабатываемых в США двигателей, полной прозрачности добиться не удалось — при смене поколения бюрократов система обозначений менялась тоже. Как известно, придумывать название — самый приятный и легкий процесс.

Количество разработанных в мире турбореактивных двигателей и их модификаций необозримо. Описывать все это многообразие — задача архивиста или музейщика авиационной техники. Можно бесконечно бродить по лабиринту двигателей и их модификаций, составляя из них причудливые «пазлы». Автор не ставит перед собой такой задачи, выше кратко демонстрируя только свое знакомство с предметом. Мы выберем только те несколько, можно сказать знаменитых, двигателей, которые определили вехи развития турбореактивной техники и, что важно, реально либо готовились принять участие, либо участвовали в «войне моторов» по обе стороны противостояния.

Главной проблемой выживания для КБ в Советском Союзе всегда являлся недостаточный объем серийного производства. Поскольку любой серийный завод министерством (тогдашнее министерство, — по сути, огромный концерн по современной терминологии) всегда загружался полностью, то недостаточная серия грозила вытеснением будущих разработок КБ с завода и в перспективе вообще закрытием КБ. Так временно произошло, например, с Омским КБ, созданным в войну на базе эвакуированного Запорожского (сего двигателем М-88), ставшим в одно время филиалом Пермского в эпоху поршневой техники, затем получившим самостоятельность, а позже закрытым. В новейшее время после окончания «холодной» войны такая же судьба постигла некогда знаменитое «микулинское» ОКБ-300.

Битва за серийные заводы была главной целью разработчиков и самолетов, и двигателей в СССР. То есть «война моторов» происходила не только между геополитическими соперниками в лице США и СССР, но и внутри Министерства авиационной промышленности СССР. А на войне — как на войне: все средства хороши. Именно победа в этой битве обеспечивала конкурентные преимущества: проигравший для возможного реванша должен был ждать окончания жизненного цикла какого-либо двигателя без гарантии выигрыша. Если учесть, что в моторном 3-м Главке числилось шесть основных, наиболее крупных моторных заводов (Тушино, Рыбинск, Казань, Пермь, Уфа, Запорожье), а конструкторских бюро было в два раза больше, то конкуренция между КБ за заказы была очень высокая. Директора заводов тоже придирчиво высматривали наиболее выгодные заказы: чем больше серия, тем лучше, военные заказы считались лучше гражданских (дороже и меньше последствий в случае авиационных катастроф) и тем самым могли влиять на выбор двигателя для постановки его на серийное производство.

Для устойчивой работы моторного КБ необходимо иметь рынок применения своих разработок на 4–5 типах объектов. Дело в том, что цикл разработки двигателя составляет 5–7 лет, а жизненный цикл — 25 лет. Следовательно, для непрерывной деятельности КБ, которая позволяет развиваться и сохранять конкурентоспособность, и нужны те самые 4–5 типов.

В СССР оригинальным разработчиком первого работающего советского турбореактивного двигателя был Архип Михайлович Люлька (1908–1983). Его творческая траектория была отличной от пути остальных известных конструкторов авиадвигателей. Он не занимался поршневой тематикой, а вышел из турбинного направления. Окончив Киевский политехнический институт, Люлька начал работать в Харькове, где сильна была турбинная инженерная школа. Затем его поддержал известный турбинист профессор МВТУ В.В. Уваров, одновременно преподававший в ВВИА им. Жуковского. В 1930-е гг. существовала идея применения паровых турбин на тяжелых бомбардировщиках КБ Туполева.

А.М. Люлька является автором патента СССР на двухконтурный двигатель (1937 г.), но до 1970-х гг. скептически относился к применению этой схемы на двигателях для сверхзвуковой авиации. Он еще до Великой Отечественной войны начал разрабатывать проект турбореактивного двигателя, не имея информации об уже развернутых работах в этом направлении в Англии и Германии. Поскольку авиационные КБ были заняты поршневой тематикой, то скромную конструкторскую базу под проект будущего первого турбореактивного двигателя С-18 (С-«самолетный») выделили в СКБ-1 Кировского завода в Ленинграде. После начала войны всех эвакуировали на Урал (Свердловск и Челябинск) вместе с Кировским заводом. На Урале, в Билимбае под Свердловском, А.М. Люльку «пригрел» профессор Болховитинов, разработчик первого отечественного ракетного истребителя БИ-1 (Болховитинов — Исаев) и руководитель НИИ-3, бывшего РНИИ, ставшего позднее (1944 г.) НИИ-1 и, наконец, сегодня знаменитого НТЦ им. Келдыша. А.М. Исаев был конструктором ракетного двигателя для этого самолета, а позже стал руководителем успешного КБ, разрабатывавшего тормозные двигательные установки для космических ракет Королева.

После возвращения из эвакуации в 1944 г. под руководством Люльки создается отдел главного конструктора в ЦИАМе, вся документация и частично персонал КБ кочует вместе с главным конструктором. Но и здесь закрепиться не удается: в ЦИАМе газотурбинную тематику курирует В.В. Уваров со своим собственным проектом турбовинтового двигателя, и конкурент ему не нужен. Люлька со своим КБ перебазируется в уже знакомый ему по эвакуации и позднее ставший знаменитым в области ракетных исследований, а тогда только что образованный (точнее, восстановленный после репрессий 1937 г. РНИИ) научно-исследовательский институт реактивной техники НИИ-1.

Наконец, после долгих мытарств в эвакуации на площадке номерного завода № 165 вблизи Московской окружной железной дороги (недалеко от ВДНХ) обосновалось в Москве и ОКБ Люльки, ставшее ОКБ-165. Используя широкую производственную и научную кооперацию, Люльке удается весной 1945 г. собрать первый оригинальный отечественный турбореактивный двигатель С-18. Этот завод и станет в дальнейшем базой для люльковского ОКБ-165, позднее НПО «Сатурн».

Вот как описывает первый запуск первого отечественного турбореактивного двигателя участник этого события:

«Настал день первого запуска. Блестящий новым металлом сигарообразный двигатель установлен в специальном станке на качающейся раме, его реактивное сопло направлено в среднее окно. Наконец все готово к пуску. Раскрутить двигатель проектировали паром перекиси водорода. Генератор установили на улице, трубопровод с краном провели в помещение. Когда все было готово, налажены все приборы и все, кому положено, расставлены по своим местам, главный конструктор дал команду включить генератор пара. Генератор зашипел, пошел пар с водой, но двигатель не запускался. Тогда Э.Э. Лусс (один из ближайших сподвижников Люльки, будущий главный конструктор ОКБ на заводе № 45) предложил использовать 20-киловаттный мотор…Часам к семи вечера закончили всю подготовку. Включили рубильник на щитке направо от двери, и двигатель стал вращаться на малых оборотах. Включили следующую скорость, подали топливо и зажгли его паклей, намотанной на металлический прут. Скорость вращения увеличилась. Электромотор выключили, но двигатель с шумом продолжал набирать обороты. Из-за вырывающихся языков пламени защитный кожух электромотора накалился докрасна. А из временного сопла диаметром около метра, как из жерла гигантской паяльной лампы, с сильным гудящим звуком вылетала голубовато-оранжевая струя пламени. Все смотрели как зачарованные на этот раскаленный вихрь. Вдруг потоком сорвало защитный кожух и обмотка электромотора загорелась. Двигатель остановили, выключив топливо. Горящую изоляцию быстро погасили — огнетушителей было приготовлено много… Впоследствии испытания С-18, а потом и ТР-1 проводились почти ежедневно. От рева двигателя звенели стекла в окрестных домах, иногда по неизвестной причине происходил взрыв, оставляя от компрессора груду искореженного железа- «салат из лопаток», а то и выстреливая отлетевшей деталью далеко за пределы «испыталки» (этот «салат» из лопаток будет часто повторяться при создании новых двигателей, в частности в 1967 г. при доводке двигателя Д-30КУ разработки КБ Соловьева в Перми. — А.В.). В обиход вошло новое слово «помпаж». От невыносимого оглушающего грохота страдали в первую очередь те, кто обслуживал испытания, — персонал стенда и прибористы. Даже занавесили окно принесенным из дома одеялом, но это мало помогало. Но А.М. Люлька жестко ответил: «Лучше сейчас терпите грохот, чем потом в вас стрелять будут» (Комаров Е.). Однако до шедевра, каким, несомненно, является двигатель АЛ-31Ф для Су-27 тогда было еще очень далеко.

Логика развития авиации проста и известна с 1930-х гг.: летать выше всех, дальше всех, быстрее всех (в наше время добавилось еще: незаметнее всех). В начале любой инновационной волны участвует множество игроков, предлагающих большое количество оригинальных технических решений: еще неизвестно, что окажется наиболее жизнеспособным. Со временем фирмы-неудачницы сходят с арены как по причине недостатка ресурсов, так и из- за ошибок в стратегии. Так, в течение двадцати лет после войны, по сути, исчезла английская авиапромышленность полного цикла. И некогда известная частная самолетостроительная фирма «Де-Хэвиленд» (первый реактивный пассажирский самолет «Комета»), и моторная «Бристоль-Сиддли» (уникальный двигатель «Пегас» для военного самолета вертикального взлета «Harrier» — «Гончая») прекратили свое существование как самостоятельные, несмотря на квалифицированный состав инженеров. Последней амбициозной попыткой Великобритании удержаться в ряду авиационных держав был проект и опытный экземпляр ударного самолета TSR-2 (Tactical Strike-Reconnaissance), закрытый по финансовым соображениям в 1964 г. Позже и в ФРГ, и в Японии пытались возродить авиапром, разрабатывая оригинальные проекты, но… ресурсов не хватило. Сошла с арены как авиационная держава и некогда первенствующая Франция, сохранив за собой лишь нишевые продукты военной авиации (легкие истребители и вертолеты). Авиапром полного цикла (бомбардировщики, истребители, вертолеты, штурмовики, транспортные, пассажирские самолеты и специальные — танкеры, разведывательные, амфибии, учебно-тренировочные) сохранился только в США и СССР (России) в силу их глобального противостояния (так уж распорядилась история).

В 1980-е гг. в СССР работало 18 (!) самолетных и 5 вертолетных заводов. Вот дислокация авиазаводов: Москва (МиГ-29), Луховицы (Моск. обл.) (МиГ-29), Воронеж (Ил-86, Ил-96), Нижний Новгород (МиГ-31), Казань (Ту-160, Ту-214), Самара (Ту-154), Саратов (Як-42), Ульяновск (Ан-124, Ту-204), Смоленск (Як-42), Харьков (Ту-134), Тбилиси (Су-25), Ташкент (Ил-76), Новосибирск (Су-24, Су-34), Иркутск (Су-27), Улан-Удэ (Су-25), Комсомольск- на-Амуре (Су-27), Таганрог (Бе-200), Киев (Ан-70). Поэтому, несмотря на интересную и многообразную историю развития мировых авиации и моторостроения после войны, мы ограничимся только главными игроками и, кроме того, главными направлениями развития, задающими тон прогресса.

Какое же наследство в виде готовых изделий, документации, испытательного оборудования и, самое ценное, квалификации действующих инженеров получили от Германии США и СССР? Вместе с обширной документацией и частично уцелевшей оснасткой в руки советских инженеров попало 19 двигателей «Юмо» 109–004 и «БМВ» 109–003 [41]. Эти трофеи раздали для освоения: «Юмо» — в Уфу (ОКБ-26), а «БМВ» — в Казань (завод № 16). Советские аналоги этих двигателей получили обозначения РД-10 и РД-20. Кроме доставшихся по праву победителя трофейных двигателей, СССР закупил в Великобритании в 1946 г. несколько двигателей Nene и Derwent, но без лицензий на их изготовление. Nene тягой 5000 фунтов (2270 кг), первый запуск которого был осуществлен в 1944 г., был самым мощным двигателем того времени. Derwent был поменьше-3600 фунтов (1630 кг).

Но, как уже отмечалось ранее, мало иметь в руках «железо» для его воспроизведения. Надо было научиться «чувствовать» абсолютно новую технику, предугадывать возможные дефекты, понимать физику происходящих в турбореактивном двигателе процессов. Любая сложная система живет «своей жизнью», по своим законам, которые надо научиться понимать. Инженерное знание, воплощенное в готовом «железе», покоится на огромной пирамиде опыта неудачных вариантов, дефектов, ошибок и прочего, подчас не содержащегося ни в одном документе. Опытный инженер просто «знает», что так делать нельзя, а этак — можно. Решения же при неполной информации приходится принимать на каждом шагу.

Прежде всего, надо знать возможные «родовые» наиболее серьезные дефекты турбореактивного двигателя так же, как раньше поршневого. Эти дефекты могут проявиться на любом двигателе, так как они обусловлены природой авиационного турбореактивного двигателя. Автоколебания лопаток компрессора, автоколебания потока воздуха в компрессоре («помпаж»), титановый пожар и усталостное разрушение дисков турбокомпрессора — вот «джентльменский» набор возможных наиболее серьезных неприятностей. Последствия этих дефектов могут быть очень тяжелыми. Так, из-за автоколебаний сверхзвуковой лопатки компрессора произошло разрушение двигателя ВД-7 с последующим пожаром самолета. Огромный стратегический бомбардировщик М-4, заправленный топливом «под завязку», полностью сгорел на взлетной полосе. Из-за титанового пожара компрессора двигателя АЛ-21Ф потерпели катастрофу восемь опытных самолетов Су-24. Разрушение диска тоже приводит к катастрофам (случай с Ту-154М), так как удержать в пределах корпуса крупные фрагменты диска (в отличие от тонких и сравнительно легких лопаток) невозможно из-за их большой кинетической энергии. Диск обычно разлетается на три-четыре части и фрагмент диска может вывести из строя жизнеобеспечивающую систему самолета (как в недавнем случае с Ту-154М, — гидросистему).

Все эти дефекты обусловлены авиационным применением газотурбинного двигателя. Требования минимальной массы двигателя и максимальной динамичности изменения режима работы приводят к следующему.

Тонкие лопатки компрессора имеют малую жесткость и склонность к колебаниям, как вынужденным, так и автоколебаниям. Быстрое увеличение режима работы двигателя, необходимое для маневрирования самолета в воздухе (к примеру, уход на второй круг), приводит к большим градиентам температуры между массивной (холодной) ступицей диска и его сравнительно тонким (горячим) ободом. Непрогретые диски дополнительно (на 50 %) нагружаются термическими напряжениями, которые уменьшают их циклическую долговечность. Если при этом, не дай бог, на поверхности или внутри материала диска есть концентратор напряжений в виде риски, постороннего включения или чего-либо подобного, то «пиши пропало». Например, казалось бы, безобидное клеймение (присвоение шифра детали) диска электроискровым способом при его изготовлении приводит к снижению усталостной долговечности и преждевоеменному появлению трещин. Этому же способствуют любые отверстия в диске. Титановый пожар возникает при трении титана по титану (ротор лопатками «чиркает» о корпус, что при радиальных зазорах между ротором и статором около 0,5 мм может случиться), причем титан начинает гореть как термитная шашка (зажигательная бомба) и потушить такой пожар невозможно. Но без применения титана с его большим отношением предела прочности к удельному весу двигатель неконкурентоспособен из-за большой массы.

Но все это будет в недалеком будущем. А пока нужно было учиться. В самом выгодном положении оказалось ОКБ Климова — именно ему было поручено освоение английских «Нина» и «Дервента». Оба двигателя имели центробежные компрессоры, что облегчало всегда неизбежную доводку. Не нужно было заниматься сложной работой согласования ступеней компрессора в осевых схемах. В них — много ступеней в отличие от одноступенчатого центробежного компрессора. Другой вопрос, что путь развития турбореактивных двигателей с центробежным компрессором оказался тупиковым. Прошло долгих (для быстрого развития реактивной техники) пятнадцать лет, прежде чем ОКБ Климова нашло себя в массовой нише разработки вертолетных и танковых двигателей, и только через двадцать пять лет смогло вернуться в престижную область разработок двигателей для истребителей воздушного боя. Сегодняшний двигатель РД-33 для МиГ-29 — это «климовский» двигатель, хотя сам родоначальник этого КБ к этому времени уже ушел из жизни, что видно и из изменившегося обозначения двигателя («ВК» было заменено на «РД» и только недавно возвращено разработкам этого КБ).

Скорее всего, именно поэтому англичане так легко и продали эти двигатели с центробежным компрессором. В это время они под большим секретом уже приступили к разработке более мощного двигателя — одновального ТРД «Avon» («Эвон») с осевым компрессором. Этот двигатель будет успешно применяться с 1952 г., в том числе и на первом в мире пассажирском самолете «ДеХэвиленд» «Комета-4» и послужит аналогом для двигателя ОКБ-300, а именно АМ-3, детища С.К. Туманского и П.Ф. Зубца. Этот двигатель тоже попадет на первый советский пассажирский самолет Ту-104 в 1955 г.

Кстати, Ту-104 в сравнении с «Кометой» будет иметь на 20 % лучшую экономичность, поэтому слухи о «прожорливости» двигателя АМ-3 сильно преувеличены. Для того поколения самолетов и двигателей это был хороший результат. Только АМ-3 будет по размерности в два раза больше «Эвона» и на Ту-104 будет соответственно стоять два двигателя, а на «Комете» — четыре двигателя. Вопрос об оптимальной размерности (и соответственно тяге) двигателя зависит прежде всего от выбранного количества двигателей на самолете. Сегодня общепринятое количество — два двигателя на самолет исходя из минимальных затрат на обслуживание силовой установки и обеспечения безопасности полетов. Однако с точки зрения весовой отдачи по все тому же закону «куба-квадрата», чем меньше размер двигателя (до определенного значения) и больше их количество на самолете, тем эффективней весовая отдача самолета. Поэтому применение четырех двигателей на транспортных самолетах вместо двух вполне оправданно. Правда, в некоторых случаях это выглядит несуразно. Так, англичанами был разработан региональный, т. е. небольшой пассажирский самолет ВеА-146 (типа нашего Ан-24 или Як-40, только, конечно, значительно комфортнее). Так вот, на этом небольшом самолете стоит четыре (!) двигателя. Вообще-то нонсенс! Неслучайно англичане потом «рекламировали» неслыханную надежность этого самолета, скрывая очевидный промах его конструктора.

Спустя много лет, когда АМ-3 станет уже давно музейным экспонатом, жизнь «Эвона» продлится в качестве наземной газотурбинной установки для привода насосов перекачки газа в Газпроме и получит название «Коберра». Только в конце XX века эти установки будут заменяться на отечественные, тоже, кстати, «аэродеривативы», т. е. разработанные на базе авиационных двигателей. «Долгая жизнь Эвона» — почти название романа.

По сути — и Дервент, и Нин были глубокими модификациями первого английского двигателя Уиттла Welland, схожего с немецким двигателем фон Охайна. Дальнейшего развития эта линия не получила, а первоначальное преимущество ОКБ Климова по этой же причине быстро испарилось. Тем не менее эти двигатели сыграли свою большую роль в истории и не только авиамоторостроения. Под производство этих двигателей выделили вначале два, а потом еще пять (!) серийных заводов. «Дервент» получил обозначение РД-500 по очевидному смыслу — «реактивный двигатель, завод № 500 (в Тушино)», а «Нин» — РД-45 — «реактивный двигатель, завод № 45 (у метро «Семеновская»). Позже РД-45 получил уже фирменное обозначение ВК-1, под которым он серийно производился на заводах № 16 в Казани, № 19 в Перми, № 24 в Самаре, № 26 в Уфе, № 478 в Запорожье. Всего за двенадцать лет (1948–1960) было сделано 60 тыс. моторов ВК-1 и их модификаций, включая форсажную. На заводах в Москве, Уфе и Самаре в 1952–1954 гг. делали по десять (!) двигателей ВК-1 вдень. Да еще по лицензии в Польше, Чехословакии и Китае было произведено 20 тыс. этих двигателей.

ВК-1, несомненно, оказался рекордсменом по массовости производства, а В.Я. Климов — на первом месте по влиятельности среди главных конструкторов авиационных двигателей в это десятилетие. Хотя, если посмотреть ретроспективно, ему лично не удалось выйти за рамки конструкций готовых лицензионных двигателей довоенного «Испано-Сюиза» и послевоенного роллс-ройсовского «Нина», в отличие, например, от того же А. А. Микулина или, тем более, А.М.Люльки и П.А. Соловьева.

Воспроизведение немецких трофейных «ЮМО» и «БМВ» имело чисто учебное значение — понять, что же такое турбореактивные двигатели в производстве и в эксплуатации на первых реактивных самолетах, по сути, переделанных под реактивные бывших поршневых Як-9 и Ла-15.

Американцы тоже не спали — осваивали немецкое и английское наследство. К ним попало трофеев значительно больше, кроме того, такие главные специалисты по турбореактивным двигателям, как Уиттл, Охайн, Бентеле и другие, оказались в США. И, надо думать, не с пустыми руками. Таким образом, некоторую фору, преимущество, США получили. Американцы (новичок — фирма «Дженерал Электрик») еще в 1941 г. получили исчерпывающую информацию по двигателю Уиттла и попытались его воспроизвести.

Первый советский серийный турбореактивный двигатель с центробежным компрессором ВК-1 (аналог британского «Nene»).

Уже 18 апреля 1942 г. первый американо-английский реактивный двигатель был запущен. Вскоре этот малоразмерный двигатель под индексом J-31 с весьма скромным уровнем тяги (725 кг) пошел в серию, ставился на первый американский реактивный истребитель P-80/F- 80 «Shooting Star» («Стреляющая Звезда»), который, однако, к моменту начала войны в Корее уже устарел. Далее была его существенно увеличенная модификация J-33 (близкая к английскому «Нину») с тягой 2000 кг. Передав лицензию на серийное производство этих двигателей фирме «Аллисон» (подразделение «Дженерал Моторе»), на фирме «Дженерал Электрик» стали разрабатывать двигатель с осевым компрессором. Без участия немецких специалистов здесь не обошлось, хотя американцы не любят об этом упоминать. Известно, что создать с нуля осевой компрессор практически невозможно за короткое время. Кроме того, одним из самых ценных «трофеев» для американцев оказался захваченный ими высотный испытательный стенд фирмы «БМВ» в Мюнхене со всем оборудованием и технологией проведения таких уникальных для того времени испытаний.

«Дженерал Электрик» полностью унаследовала опыт немецкой фирмы «БМВ»: руководитель всех проектов «БМВ» по разработке силовых установок доктор Бруно Брукман и его коллеги Герхард Нойманн и Питер Каппус переехали в США сразу после войны. Главным конструктором фирмы «Дженерал Электрик» долгое время был Герхард Нойманн, автор патента на механически поворотные статорные лопатки компрессора, — классическая немецкая инженерная идея со сложной механикой, воплощенная в двигателе J-79-GE. Идея поворотных лопаток статора компрессора аналогична винтам изменяемого шага. И в том, и в другом случае оптимизируется угол атаки, под которым вектор скорости набегающего потока воздуха встречается с лопаткой или лопастью винта. Немецкий опыт проектирования осевых компрессоров был использован на «Дженерал Электрик» один к одному.

Первым американским двигателем с осевым компрессором был J-35 (тоже переданный в серию на «Аллисон»). Родовое происхождение компрессора этого двигателя J-35 от экспериментального компрессора для «БМВ» 109-003D очевидно: «американский» имел 11 ступеней со степенью повышения давления 4, а немецкий — 10 ступеней с ожидаемой степенью повышения давления 4,95. Этот компрессор (проект «Hermso») был разработан по заказу «БМВ» на известной фирме Brown Boveri & Cie, ныне широко известной как «АВВ-Альстом», но на двигатель 109-003D попасть не успел — война закончилась. Да и по размерности (тяге и расходу воздуха) J-35 и 109-003D были близки: 1800 кг и 32 кг/сек в первом случае и 1150 кг и 25 кг/сек — во втором.

На базе двигателя J-35 был создан и знаменитый J-47. Этот двигатель стоял на истребителе F-86 «Sabre» («Сабля»), принявшем участие в воздушных боях в Корее с советским МиГ-15, оснащенным мотором ВК-1. Всего было выпущено свыше 35 тыс. моторов J-47. И это в мирное время! Это был крупный успех «Дженерал Электрик». В 1949 г. «Дженерал Электрик» открыла завод по производству J-47 в Цинцинатти, штат Огайо. Именно здесь и обосновалась штаб-квартира фирмы. Ее главный конкурент, фирма «Пратт-Уитни», расположилась неподалеку, в Ист-Хартфорде, штат Коннектикут. И Огайо, и Коннектикут — это авиационные штаты. В Огайо (Кливленд) еще находится НАСА с ее исследовательской базой, а в Коннектикуте — знаменитые фирмы «Сикорский» и «Гамильтон Сандстренд».

На газотурбинный реактивный двигатель J-47 разработки «Дженерал Электрик» ее главный конкурент «Пратт- Уитни» ответил далеко не сразу. Вначале инженеры Пратт-Уитни изучали «классику» — тот же английский «Нин», лицензия на производство которого была приобретена в США. Праттовский вариант «Нина» получил обозначение J-42-PW. Затем, как и многие другие моторные фирмы с поршневой предысторией, «Пратт-Уитни» начала с разработки турбовинтового двигателя с осевым компрессором, малоизвестного сегодня Т34 в классе мощности 5500…7500 л.с. Далее для нового тихоходного тяжелого бомбардировщика понадобился двигатель еще большей мощности, который (РТ4/Т57) и был спроектирован на «Пратт-Уитни». Очевидно, что индекс «РТ» означает «prop-turbine», т. е. «турбовинтовой».

Однако ознакомление Боинга с немецкими разработками самолетов со стреловидным крылом полностью изменило концепцию будущего бомбардировщика. Вначале В-47, а затем и будущий знаменитый В-52 становятся скоростными «бомберами» со стреловидным крылом. А двигатели для них-турбореактивными, а не турбовинтовыми. Первоначально на «Пратт-Уитни» хотели просто превратить «ядро» (компрессор, камеру сгорания и турбину) турбовинтового двигателя РТ4/Т57 в турбореактивный двигатель, сняв винт с редуктором и турбину привода винта. Но… пришлось все переделать: требования к экономичности, обусловленные большой дальностью полета бомбардировщика, заставляли увеличить степень сжатия. В то время это можно было осуществить либо в одновальном многоступенчатом компрессоре с развитой механизацией (поворотными лопатками статора), либо в двухвальном компрессоре без механизации. Патентом и опытом регулирования угла установки лопаток обладали немецкие специалисты, перешедшие на «Дженерал Электрик». На «Пратт-Уитни» компрессор был спроектирован двухвальным (9+6 ступеней со степенью сжатия 12,5), что было инновационным для того времени, а двигатель получил обозначение J-57 (гражданское обозначение JT3C). Тяга его без форсажа была около 6000 кг, а с форсажем — 9000 кг. Как вспоминают ветераны «Пратт-Уитни» [81], конструкторы работали по 24 часа в сутки семь дней в неделю, и через семь месяцев первый двигатель был поставлен на испытательный стенд. Семь месяцев — этот рекорд был повторен в Перми при создании нового мотора Д-30КУ для самолета Ил-62М. Минимальное время для разработки и изготовления первого двигателя!

Так «Пратт-Уитни» перешагнула в эру реактивной авиации. А ее ближайшие конкуренты «Кертис-Райт» и «Вестингауз» остались позади. Внешний вид J-57 имел некое подобие «осиной талии» при переходе от корпуса компрессора к камере сгорания, напоминая об успехе первого поршневого мотора «Пратт-Уитни» «Оса» («Wasp»). Позже этот двигатель был увеличен в размерах (по тяге на 30 %), получив обозначение J-75. Он стоял на самолете F-105 «Thunderchief» («Громовержец», т. е., по сути, «Зевс»). Оба этих мотора (J-57 и J-75) приняли активное участие в войне во Вьетнаме. С точки зрения инноваций эти двигатели были малоинтересны, в чем мы убедились, когда из Вьетнама привезли J-75 со сбитого самолета и появилась возможность его «пощупать». Советский Р11-300 опередил «американца». У нас аналогом J-75 была модификация Р11-300, а именно Р29-300 Тушинского филиала ОКБ Туманского для МиГ-23.

Война моторов возобновилась спустя всего пять лет после Второй мировой.

По типу поршневых моторов удобно рассматривать историю «войны реактивных моторов», классифицируя их по поколениям. Для этого из всего множества самолетов и моторов мы отберем только типичных представителей, опуская переходные модели. Ниже дана суммирующая таблица двигателей для бомбардировщиков, так как именно здесь началось могущее стать смертельным противостояние.

Как мы уже отмечали, война в Корее подвела черту под военной поршневой авиацией. Оказалось, что «неуязвимые» «летающие крепости» совершенно беззащитны перед скоростными реактивными истребителями нового поколения. Ядерное оружие уже появилось, а надежного средства доставки не оказалось ни у американцев, ни в СССР. В СССР ситуация была много хуже: кроме разницы в «весовых категориях» по промышленному и инновационному потенциалам не в пользу СССР, существовал и диспаритет по стратегическому положению. США имели военные базы по периметру СССР, аналогов которых не было у Советского Союза. Вероятный противник (территория США) находился очень далеко от советских аэродромов стратегической авиации. Задача обеспечения безопасности казалась неразрешимой, да и сегодня она столь же опасна по тем же причинам, несмотря на наличие нового оружия — баллистических ракет. Последние становятся все более и более уязвимыми. Иметь стратегическую авиацию, способную бомбить США и при этом базироваться на территории СССР, — это задача очень серьезная и затратная. Тем не менее такая задача была поставлена и вплоть до создания межконтинентальных баллистических ракет ее пытались решить в приоритетном порядке. Здесь же и был совершен настоящий «реактивный прорыв».

Как мы помним, в 1951 г. уже был готов последний (так оказалось) поршневой бомбардировщик Ту-85 с оригинальным мощным мотором В.А. Добрынина. И в этом же году Главком ВВС маршал Жигарев доложил Сталину о результатах воздушных боев в Корее, где сравнительно тихоходные поршневые бомбардировщики (на этот раз, к счастью, американские В-29 так же, как советские ТБ-3 в 1941 г. перед немецкими «мессерами») оказались беззащитными перед новым поколением реактивных истребителей МиГ-15. Все нужно было начинать заново, ориентируясь на новый уровень скоростей, приближающийся к звуковой (серийных сверхзвуковых истребителей еще не было в природе). Американцам тоже пришлось «списывать» авиацию поколения Второй мировой войны.

Как пишут и Л.Л. Селяков, и B.C. Егер, сын С.М. Егера, ближайшего сподвижника Туполева, Сталин решил поручить Андрею Николаевичу создание стратегического бомбардировщика для возможной ядерной бомбардировки США. И Туполев, рассмотрев возможные варианты… отказался. Задача была практически невыполнимой: надо было обеспечить большую дальность (более 10 000 км) и высокую дозвуковую скорость. Дальность и требуемую мощность можно было обеспечить только с помощью экономичной турбовинтовой силовой установки, но применение винтов ограничивало скорость. Применение турбореактивных двигателей обеспечивало самолету достижение нужной скорости, но из-за худшей экономичности этих двигателей дальность самолет не добирал. Но у Сталина лежала записка-предложение В.М. Мясищева, ОКБ которого до этого было расформировано еще в 1946 г., о возможном создании такого самолета. В.М. Мясищев в свое время возглавил ОКБ Петлякова после смерти последнего в 1942 г. После 1946 г. он работал в МАИ, где его активность вызывала неприязнь. В вузе он был «чужой»: в этой системе свои правила.

После отказа Туполева делать самолет тут же восстановили ОКБ-23 Мясищева в Филях, передали ему от Туполева людей, оборудование и поручили создать такой самолет. К Мясищеву перешел давний и публичный оппонент Туполева и его команды известный конструктор Л.Л. Селяков. В частности, он публично аргументированно заявлял [39], что Туполев завел бомбардировочную авиацию в тупик, ориентируясь на винтовые силовые установки (имелись в виду и Ту-85 и последующий Ту-95). Непростые отношения в среде главных конструкторов самолетов и двигателей, то, что мы назвали внутренней «войной моторов» применительно к разработке двигателей, существовали всегда. Далее мы не один раз увидим примеры этого. Туполев и Мясищев, Туполев и Сухой — примеры таких коллизий. И Мясищев, и Сухой обладали редким даром видения оптимального сочетания перспективы и рисков.

Рассмотрением возможной перспективы в этом направлении у Туполева занимался «немец», как его называли на фирме, С.М. Егер, который и представил эскизный проект будущего Ту-95 с будущими турбовинтовыми двигателями разработки ОКБ Н.Д. Кузнецова. Особенностью этого проекта было применение стреловидного крыла на турбовинтовом самолете для сохранения высокого аэродинамического качества при большой околозвуковой скорости. Это решение, как справедливо отмечал Селяков, противоречиво: для винтов нужна скорость поменьше, а для реализации преимуществ стреловидного крыла — побольше. То есть по отдельности — отдельно скорость, отдельно экономичность, все было хорошо, но вместе это не сочеталось. Поэтому требуемая дальность Ту-95 обеспечивалась на меньшей скорости, но максимальная скорость могла достигать уровня 800 км/час и более. Тем не менее вслед за предложением Мясищева был принят и этот проект, по сути, конкурент будущего самолета М-4.

Но все-таки ключевым элементом этих обоих проектов (Мясищева и Туполева) были двигатели. Такой большой размерности авиационных газотурбинных двигателей еще не было в природе. Для турбовинтового двигателя (Ту-95) требовалась мощность 12 000 л.с. в одном агрегате. Мало того, что в мире не было двигателей такой мощности, надо было еще сконструировать и винты, которые могли бы преобразовывать эту мощность в тяговое усилие. Однорядный винт для снятия такой мощности имел бы невообразимый диаметр. Решение было в применении соосного двухрядного винта с противовращением. И в этом случае в конечном варианте получился винт АВ-60 диаметром 5,6 м, что наложило ограничение на длину стоек шасси — самолет получился «высоким». Позже разработанный на его базе пассажирский Ту-114 не могли принять в парижском Ле-Бурже — не было трапа необходимой высоты. Требовалось разработать и уникальный редуктор, понижающий обороты турбины при передаче мощности на винт.

Что же было в наличии? На выходе была советская, увеличенная по мощности реализация немецкого проекта 109–022 под индексом ТВ-2, турбовинтовой двигатель мощностью около 6000 л.с. С 1951 г. ТВ-2 уже проходил испытания. Н.Д. Кузнецов взялся сделать спарку этих двигателей с общим редуктором для проектируемого Ту- 95, который и совершил первый полет с этой силовой установкой в ноябре 1952 г. Однако после катастрофы самолета 11 мая 1953 г. работы над этим двигателем приостанавливаются. А к 1955 г. в Самарском КБ уже был сделан НК-12 мощностью 12 000 л.с. в одном агрегате. Конечно, без немецкого опыта здесь не обошлось. НК-12 является прямым развитием немецкого проекта турбовинтового двигателя БМВ 109–028 с двухрядным винтом. Немецкие и австрийские инженеры покинули Самару только в 1954 г. Подробная история создания этого уникального двигателя, к сожалению, широкой общественности неизвестна.

Ретроспективно понятно, что авиационного решения поставленной стратегической оборонной задачи в то время не было. Только в новейшее время (1980-е гг.) задачу удалось решить созданием комбинированного оружия: вместо прямой атомной бомбардировки, как это задумывалось тогда, применить крылатые ракеты с ядерной боеголовкой, запускаемые с самолета-носителя, находящегося вне зоны ПВО противника. А тогда даже если бы крылатые ракеты сделали (все-таки немецкий задел имелся), то задача миниатюризации ядерного заряда была решена значительно позже. Спустя менее чем через десять лет, эту стратегическую задачу решили постановкой баллистических ракет на боевое дежурство. А крылатые ракеты для стратегических бомбардировщиков были сделаны значительно позднее. Малоразмерные и короткоресурсные двигатели для них были спроектированы все в той же Уфе, во вновь организованном ОКБ, вначале «дочки» ОКБ-300. Эти двигатели имеют индекс КР («крылатая ракета»).

Постановлением Советского правительства от 1 апреля 1952 г. ОКБ Добрынина предписывалось разработать турбореактивный двигатель ВД-5 для нового стратегического бомбардировщика М-4. Это был грандиозный проект! Такого в СССР еще не строили: ни самолета, ни двигателя. Самолет проектировался на дальность 9000 км. Для обеспечения такой дальности необходимо было иметь взлетный вес самолета 200 тонн, 50 % которого составляло топливо. Для обеспечения взлета такого самолета необходимо было иметь суммарную тягу двигателей около 50 тонн (обычно энерговооруженность, т. е. отношение суммарной тяги к весу четырехмоторного самолета составляет 25 %). То есть в четырехмоторной силовой установке тяга в одном агрегате (двигатель) должна была быть около 13 тонн без форсажа. Таких двигателей не было нигде в мире, да это и понятно — таких боевых задач не ставилось ни одной авиации мира. Самый мощный двигатель того времени АМ-3 разработки микулинского ОКБ-300 имел тягу около 9 тонн. Предстояло же создать нечто невиданное, причем в ОКБ, которое не имело опыта создания турбореактивных двигателей. Правда, были опытные инженеры.

Конечно, этот приоритетный для обороны страны проект выполняли «всем миром». Основную роль в руководстве проектированием (не в конструировании) в это время выполнял ЦИАМ, испытания компрессора, «сердца» газотурбинного двигателя, шли в ЦАГИ. Фирменной разработкой ЦАГИ было и использование в компрессоре этого двигателя инновационной сверхзвуковой ступени компрессора. Предполагалось, что за счет повышения степени сжатия в этой ступени до невиданного значения (максимально 1,9) можно сократить общее количество ступеней компрессора, а следовательно, и длину, и массу двигателя. Компрессор имел девять ступеней с общей степенью сжатия 10 — очень хороший результат для того времени. Сколько эта сверхзвуковая ступень принесла проблем и не только в этом двигателе, а везде, куда ее ставили, — это уже другой вопрос. Склонность к автоколебаниям — вот ее болезнь. Именно эта ступень способствовала отсрочке принятия на вооружение, а затем из-за потери времени и прекращению производства М-4. Как уже упоминалось, один из бомбардировщиков сгорел на взлетной полосе дотла в результате обрыва лопатки, остался только след выжженного бетона, повторяющий контур самолета. Такие события запоминаются и запоминаются надолго. ОКБ Мясищева закрыли осенью 1960 г. и передали его производственную базу ракетчикам — главному конструктору В. Челомею.

Надо думать, осень 1960 г. — это не случайность. Как раз в это время произошла тяжелая авария с ракетой Янгеля (ОКБ «Южное», г. Днепропетровск) на пусковом столе, в результате которой погиб командующий РВСН маршал Неделин и много людей из его окружения и обслуживающего персонала. Как уже отмечалось, к этому времени актуальность разработки стратегических бомбардировщиков временно (а думали, что навсегда) отпала, надо было разворачивать создание ракет и подключать к этому новых разработчиков. В это время Н.С. Хрущев принял концепцию обеспечения безопасности страны на базе ракетной техники. Военная авиация, это детище Сталина, оказалась на целых десятьлет в загоне. Может быть, в этом был и психологический момент отторжения Хрущевым всего «сталинского», а может быть, его радикализм, наблюдаемый в решении любых вопросов.

Но вернемся в 1950-е. Через десять (!) месяцев, 9 февраля 1953 г., первый двигатель ВД-5 был поставлен на испытания. Срок неслыханный для разработки и изготовления совершенно нового двигателя. За это время нужно было «завязать» параметры двигателя, выпустить компоновки узлов и чертежи, спроектировать и изготовить оснастку, включая самые сложные для того времени пресс-формы для отливки лопаток турбины, наконец, изготовить сам двигатель. Надо думать, что аэродинамический проект всего компрессора уже существовал, иначе никак не успеть.

В разрезе корпуса компрессора низкого давления (вентилятора) двухконтурного двигателя Д-20П видна первая сверхзвуковая ступень — «камбала».

Сверхзвуковая ступень была экспериментально отработана, для чего было изготовлено 19 вариантов этой ступени. Вообще, вся доводка двигателя велась, как обычно, экспериментально: сначала по элементам, затем по узлам и, наконец, системные вопросы отрабатывались на двигателях. Далее мы еще рассмотрим типичный пример технологии создания нового двигателя. Доводка, включая летные испытания, длится обычно 5–7 лет, иногда больше. Например, англо-германский двигатель RB.199 для европейского самолета воздушного боя «Торнадо» доводили 10 (!) лет из-за концептуальной ошибки проекта — военный двигатель для маневренного самолета решили сделать по роллс-ройсовской моде того времени трехвальным. Опытная партия двигателей для доводки может доходить до 30 штук.

В подобном (по сборке первого двигателя ВД-5) рекорде по срокам автор этих строк сам участвовал через 15 лет в 1966 г. при создании двигателя Д-30КУ, о чем будет рассказано далее. Тогда двигатель Д-30КУ с нулевого цикла сделали на пермском заводе за восемь (!) месяцев, правда, тоже с готовым аэродинамическим проектом компрессора. Нынешнее поколение инженеров просто не верит, что такое возможно.

Пока доводили двигатель, работали и над самолетом. В результате спустя год техническое задание на двигатель изменили. Самолет получился легче, что является редчайшим случаем в авиационной практике, сменился его индекс, ставший М-6, а позже замененный на «ЗМ», а двигатель потребовался меньшей тяги — 11 тонн без форсажа. Этот уникальный двигатель и вошел в серию под очередным индексом с инициалами своего главного конструктора В.А. Добрынина ВД-7. Три года не давала житья сверхзвуковая ступень компрессора, в результате чего до 1960 г. тяга была ограничена уровнем 9,5 тонны. А в 1962 г. появилась его модификация с форсажной камерой, что позволило получить максимальный уровень тяги 17 тонн. Компрессор ВД-7 стал буквальным образцом (в виде технической документации) для отечественных КБ, создающих двигатели с многоступенчатыми компрессорами (ОКБ Люльки, а позже и Соловьева). Модификации двигателя ВД-7 (ВД-7П и ВД-7М) ставились и на туполевские сверхзвуковые машины: самолет- разведчик Ту-22Р и ракетоносец Ту-22К.

На воздушном параде в Тушино в июле 1955 г., чему автор этих строк сам был свидетелем, один за другим пролетали М-4 с эскортом из истребителей. Всего было показано 18 самолетов М-4. Зрелище было весьма эффектным. Во-первых, было видно, что это — инновационный продукт: аналогов такой конструкции самолета в мире не было. Гармония самолета и двигателей, что бывает далеко не всегда. В истории авиации «плохих» примеров не так уж мало: американские самолеты В-52 и F-111, советские Ту-95 и Ил-86. К этому списку неудач можно добавить самолеты «Дуглас-10» и «Локхид-1011» 1970-х гг., особенно первый. Эти пассажирские самолеты большой вместимости (по 250 человек) были спроектированы по трехдвигательной схеме: два двигателя под крылом, атретий — в хвостовой части. Это был рудимент предшествующих «Трайдента» и «Боинга-727». Но там стояли двигатели с малой степенью двухконтурности и сравнительно малой массы, и такая компоновка обеспечивала снижение шума в кабине. А здесь хвостовое расположение центрального двигателя создавало только проблемы: трудности центровки масс из-за тяжелого двигателя на хвосте, а также обеспечения аэродинамического качества хвостовой части. На «Локхиде-1011» пришлось делать криволинейный канал большого диаметра для подвода воздуха к двигателю, расположенного внизу. А на «Дугласе-10» решили не заморачиваться этим и разместили центральный двигатель в мотогондоле вверху, в основании киля. В результате оказалось, что из-за большой высоты расположения этого двигателя на самолете выхлопная струя распространяется на большую дальность, что привело к ограничению маневра самолета на рулежной полосе — горячая струя достигала здания аэропорта. Именно после этого проекта фирма «Дуглас» постепенно сошла со сцены, уступив свое место «Боингу».

Появление самолетов М-4 указывало на зрелость советской реактивной авиации. Соответственно поскольку такого класса самолет «тянули» всего четыре двигателя (а не шесть и не восемь, как на американских В-47 и В-52), то отсюда следовало, что и в такой высокотехнологической области, как разработка турбореактивных двигателей большой тяги, СССР добился крупного успеха. Говорят, правда, что это был трехкратный пролет одной и той же группы по шесть самолетов. Может быть, но это — непринципиально.

Между тем появление такого самолета (М-4) в СССР в 1955 г. сильно обеспокоило американские политические и военные круги. Американцы очень нервно реагируют даже на саму возможность бомбардировки собственной территории. Абсолютная неуязвимость — вот кредо их оборонной политики. Одним из полетных заданий американского высотного разведчика U-2, регулярно летавшего над территорией СССР с лета 1956 г., было в том числе и определение численности группировки М-4.

Сами же США начали с разумного было подхода создания инновационного реактивного бомбардировщика «Стратоджет» В-47 ограниченной дальности — 6000 км. Еще раз подчеркнем, что им не нужна была большая дальность — базы располагались недалеко от границ СССР. «Боинг» спроектировал инновационный самолет- с «велосипедным» («bicycle») шасси (Мясищев применил эту новинку позже на М-4), системой дозаправки в воздухе и прочим. А вот двигатели подкачали — почему-то американцы не стали разрабатывать двигатель повышенной тяги специально для этого самолета, а поставили шесть (!) уже готовых J-47: по одной спарке и одному отдельному двигателю на каждое крыло. В декабре 1950 г. В-47 поступил на вооружение ВВС США, а к 1956 г. этих бомбардировщиков американцы наделали уже 1300 штук. Против такой воздушной армии Советскому Союзу выстоять было бы трудно. Но этого американцам показалось мало — и здесь начался настоящий военный психоз. Неслучайно военный министр СШАФоррестол в 1949 г. вначале попал в психиатрическую больницу, а затем с возгласом «Русские идут!» в октябре того же года выбросился из окна. Эту тему сумасшествия военного министра США советские газеты отработали тогда на 100 %, публикуя множество карикатур на Форрестола. Но смех смехом, а военный психоз того времени — исторический факт. Как раз в это время США потерпели крупнейшее геополитическое поражение за свою историю — Китай оказался в сфере влияния СССР. В США началась печально известная эпоха маккартизма — преследования за взгляды и убеждения, в первую очередь коммунистические и близкие к ним.

В США с 1951 г. на «Боинге» срочно начинается разработка стратегического дозвукового бомбардировщика В-52 с дальностью свыше 10000 км. Ничем, кроме «военной прибыли» военно-промышленного комплекса США, в первую очередь фирмы «Боинг», создание этого самолета объяснить невозможно. Не было никакой военной необходимости. Через год, в апреле 1952 г., — уже первый полет. В 1956 г. В-52 поступает на вооружение. А к 1962 г., моменту окончания строительства самолетов, в строю находится 650 (!) этих бомбардировщиков «Стратофортресс». Против такой воздушной армады в СССР средств защиты не было. Неслучайно Хрущев в этом же 1962 г. потащил ракеты с ядерными зарядами на Кубу, поближе к территории США. Дамоклов меч ядерной войны реально висел над СССР в это время. И так плохо, и ничего не предпринимать — тоже плохо.

При переходе на турбореактивные двигатели (при этом сменилось и название: французское «moteaur» — «мотор» сменилось в СССР на русское «двигатель», а в США — на английское «engine») американские стратегические бомбардировщики первоначально повторили концепцию проверенного В-29, неточно называемого «Летающей крепостью», или «Суперфортресс», с учетом новых возможностей (большей мощности) турбореактивных двигателей. Обычный дальний дозвуковой бомбардировщик с существенно большим взлетным весом и соответственно бомбовой нагрузкой. Как и в случае В-29, большое внимание было уделено неуязвимости: сильное бортовое вооружение, а самое главное — активная постановка помех против наводящихся по радару ракет ПВО или самонаводящихся ракет «воздух — воздух». Стратегический бомбардировщик первого поколения В-52 «Стратофортресс» получился, как и следовало ожидать, огромный: взлетной массой 250 тонн, силовая установка представляла четыре спарки двигателей J-57 на пилонах под крылом.

Американское двигателестроение в это время объективно отставало от нашего — оно еще не могло построить двигатель требуемой мощности в одном агрегате за те небольшие деньги, которые могла выделить из общего контракта известная своей скаредностью фирма «Боинг». Автор бывал на разного рода научных конференциях по двигательной тематике, организуемых либо Американским институтом астронавтики и аэронавтики, либо Международным газотурбинным институтом. Как правило, эти конференции проводятся по месту известных авиационных центров: Кливленд (НАСА), Сиэтл («Боинг»), Флорида («Пратт-Уитни»), Мюнхен («МТУ») и др. При этом проведение конференции, в частности так называемый «прием» перед ее началом для знакомства приглашенных, «Welcome Reception», спонсируется фирмой — хозяином этого места. По уровню приема можно судить и о «щедрости» хозяев: ведь стиль тотален. Так вот, на конференции в Сиэтле в 1997 г. фирма «Боинг» поразила убогостью своего гостеприимства, особенно по сравнению с проходившим годом ранее подобным роскошным приемом в Орландо, организованном фирмой «Пратт- Уитни». На этом приеме «Пратт-Уитни» во Флориде зал был оформлен в виде индейских вигвамов, в которых подавали разнообразные холодные и горячие закуски, десерты и вино. Музыка, световое оформление. Но «фишкой» приема было присутствие двух живых песочного цвета пум, сидящих без ограждения в углах зала вместе с дрессировщиками. Можно было фотографироваться на их фоне. Запоминающимся был и прием для участников конференции и выставки «Турбо-Экспо» и в Амстердаме в 2002 г. В отличие от гедонистского приема во Флориде амстердамский прием носил утонченный характер — он проходил не где-нибудь, а в… зале Рембрандта всемирно известного Рийксмузея. Участники приема общались с бокалами мартини в руках на фоне «Ночного дозора». Здесь постаралась сделать это событие запоминающимся мэрия Амстердама. Не отстала и венская мэрия на очередном мероприятии «Турбо-Экспо» в 2004 г. — роскошный прием проходил в не менее роскошном зале барочной венской ратуши на «Ринге». А вот в Барселоне в 2006 г. прием проходил на крытых старых верфях, где строили испанские галеоны, причем один из этих парусников стоит там прямо на слипе и на нем можно побывать с бокалом вина. В свою очередь, в Сиэтле, вотчине «Боинга», во время приема в музее авиации удалось побывать на бывшем борту № 1 президента США Эйзенхауэра — В-707, весьма скромно, кстати сказать, оборудованного.

К 1970 г., наконец, поняли, что создание двигателя нового поколения, а иначе нечего и браться за это дело, требует больше времени, чем самолета, и поэтому двигатель надо создавать с опережением. И только потом — самолет. Появилось понятие двигателя-демонстратора, на котором заранее, до всякого госзаказа, отрабатываются будущие инновационные технические решения. После 1970 г. появились специальные федеральные, за счет бюджета, исследовательские программы. Так, в 1970-е гг. появилась знаменитая целевая программа Е3 — «энергетически эффективный двигатель» для магистральных самолетов. В программе участвовали «Пратт- Уитни» и «Дженерал Электрик». Эти фирмы-разработчики должны были разработать инновационные узлы двигателя и продемонстрировать их эффективность на двигателях-демонстраторах. Этот опыт оказался успешным и получил дальнейшее развитие. Именно с этого шага американцев началось отставание отечественного двигателестроения.

А тогда при взлете самолетов В-52 эти устаревшие двигатели выпускали густой шлейф дыма. Позор вообще-то для США. Только сравнительно недавно двигатели J-57 были заменены на тоже не ахти какие совершенные двухконтурные TF-33 (в миру JT3D разработки «Пратт- Уитни»), т. е. обычные гражданские двигатели, применявшиеся еще на «Боингах 707». Этот двухконтурный двигатель JT3D тоже был простой «доделкой» одноконтурного двухвального JT3C: удлинили первые две ступени компрессора для создания второго контура, не удосужившись даже сделать гладкий канал для воздуха. В строю самолеты В-52 находятся уже свыше 50 лет. Разумеется, они модернизируются под новые средства вооружения (крылатые ракеты) и т. п., но тем не менее возраст разработки почтенный. В-52 еще недавно принимал участие в боевых действиях в Афганистане, Югославии.

В сравнении с реактивными стратегическими бомбардировщиками, которые решали принципиально новую задачу по отношению к последним поколениям своих поршневых аналогов, первое поколение реактивных истребителей принципиально новых задач не решало. До разработки настоящего самолета воздушного боя, т. е. разработки самолета как платформы-носителя вооружения, было еще далеко по меркам быстротекущего времени инновационной волны. Самолеты-истребители первого поколения были «легкими»: ни дальних радаров, ни мощного ракетного вооружения дальнего действия, ни спецвооружения для поражения наземных защищенных целей они не имели. Обычные истребители, как и во Вторую мировую войну, только с большей максимальной скоростью. Вскоре это проявилось в реальных воздушных боях в Корее, где навыки летчиков, имевших боевой опыт во Второй мировой войне, пригодились один к одному.

Между тем шло время, американцам скоро надо было списывать уже морально устаревшие бомбардировщики В-47 и заменять их новыми разработками. В авиации, как и во флоте, процесс проектирования, доводки, освоения в производстве и в боевых частях должен идти непрерывно, иначе возникнет «дыра» в обороне. Если уж вы приняли решение иметь на вооружении стратегические бомбардировщики да еще в таком невообразимом количестве, как в 1950-е гг., то придется строить их непрерывно: обновление большого парка — процесс долгий, как раз за это время придется списывать предыдущую партию. Жизненный цикл боевого самолета, особенно на стадии подъема инновационной волны, очень короток. Да и средства ПВО тоже не стоят на месте.

Следующим шагом в развитии американской бомбардировочной авиации планировался переход сначала к сверхзвуковым (М=2), а затем и к гиперзвуковым (М3) самолетам. В США предполагали, что сверхзвуковой, а тем более гиперзвуковой бомбардировщик будет неуязвим как для авиационных, так и уже для появившихся ракетных средств ПВО. И, конечно, были уверены, что СССР не сможет создать аналогичный гиперзвуковой самолет. Для этого нужен совершенно другой уровень развития науки и техники: нужны новые конструкционные материалы, новое термостабильное топливо, наконец, нужны новые мощные двигатели, способные работать в таком широком диапазоне скоростей полета при высоких температурах воздуха на входе в двигатель. Ведь при торможении потока воздуха от скорости М=3 его температура достигает 300 °C. Хотя, как мы уже отмечали, по части двигателей СССР в это время были впереди США: для «бомберов» нужны были мощные двигатели, которых тогда в США не было. И это сыграло не последнюю роль в том, что, в общем, это соревнование СССР не только не проиграл, но и, можно сказать, выиграл «по очкам». Но наши «стратеги» не смогли должным образом воспользоваться разработками советских инженеров.

Американский четырехмоторный сверхзвуковой (М=2) бомбардировщик В-58 «Хастлер» пришел на замену самолета предыдущего поколения В-47. И тот и другой, строго говоря, не были стратегическими бомбардировщиками — их дальность полета до 7000 км позволяла им оперировать против СССР без дозаправки в воздухе только с военно-воздушных баз, расположенных вне территории США вблизи границ Советского Союза. На самолете В-58 стояли все те же самые распространенные в американской авиации двигатели J-79-GE, т. е. конструкторские наработки еще немецкого наследия, модифицированные фирмой «Дженерал Электрик». Бомбардировщик В-58 прожил «тихую» жизнь, не участвуя в локальных конфликтах, и быстро и незаметно сошел со сцены. Этому способствовали и его некоторые (какие? — неизвестно) недостатки. Правда, на парижском авиасалоне в Ле- Бурже этот самолет потерпел громкую катастрофу во время выполнения «бочки» на высоте 300 метров. Фирма «Конвэр», которая его разработала, тоже долго не прожила. Самой инновационной в США была фирма «Нортроп», по имени знаменитого авиаконструктора, автора аэродинамической схемы «летающее крыло». По идее, именно этой фирме нужно было давать приоритет при раздаче заказов Министерства обороны. Но в США, как и везде, действуют законы бюрократии: несмотря на объявляемый «конкурс», заказы раздаются по списку, чтобы реализовать принцип «всем сестрам по серьгам», т. е. никого не обидеть. В результате время от времени появляются, прямо скажем, не очень удачные проекты.

Тем временем в Советском Союзе не отстают от США: постановлением Совмина и ЦК КПСС новаторскому ОКБ Мясищева поручается разработка сверхзвукового (максимальное число М полета равно 1,8) четырехмоторного бомбардировщика М-50. На этот самолет планируется поставить двигатели 16–17 разработки Казанского ОКБ-16 П.Ф.Зубца. По сути, «зубцовские» двигатели, ведущие свое происхождение от АМ-3 (Ту-16), и по тяге, и по схеме находились в одном классе с добрынинскими (16 тонн с форсажем). Не очень понятно, из чего исходили, поручая ОКБ-16 создание двигателя для М-50. Скорее всего, это была все та же борьба за серийные заводы. В случае победы добрынинцев большой Казанский моторный завод стал бы производить ВД-7М, а ОКБ Зубца осталось бы не у дел. Но жизнь распорядилась иначе. К моменту эффектной демонстрации первого М-50 в воздушном параде в Тушино в июле 1961 г. ОКБ Мясищева уже более чем полгода назад как закрыто, двигатели Зубца еще не прошли летных испытаний и поэтому не могут быть поставлены на самолет. Самолет М-50 был красив и оригинален. Триумфальный, оказавшийся последним полет единственного четырехмоторного М-50 состоялся с двигателями ВД-7. На подкрыльевых пилонах стояли форсажные ВД-7М, а на консолях крыла — бесфорсажные ВД-7Б с временно ограниченной тягой из-за нерешенных проблем со сверхзвуковой ступенью компрессора. Во время подготовки к тренировочным полетам на борту этого самолета меняли бортовой номер для дезориентации иностранных разведок о реальном количестве таких самолетов. Двигатель «16–17» не пошел, а вот ВД-7М в составе разведчика Ту-22Р эксплуатировался долго и успешно, исключая конфуз в кавказской войне с Грузией в августе 2008 г. Но к этому времени он уже был заменен на НК-22.

Начало 1960-х. Проект фирмы «Норт Америкен» «Валькирия» ХВ-70-ударный и разведывательный самолет США на максимальную скорость полета 3200 км/час, или числом Маха, равном 3. Серьезная и амбициозная заявка, что видно из названия проекта. А вот двигатель J-93-GE для этого самолета, спроектированный на фирме «Дженерал Электрик», воображение не поражает. Эволюционное развитие все того же J-79-GE, что признают и сами американцы. Спустя десять лет после того, как в СССР начали проектировать ВД-7, американцы только-только приблизились к этой размерности по тяге (13–15 тонн с форсажем) на J-93. Его предшественник J-79 имел тягу в диапазоне 7–8 тонн с форсажем, т. е. в два раза меньше. Фактор размерности необходимо учитывать, помня закон «куба-квадрата». При чисто геометрическом моделировании готового двигателя, когда, казалось бы, выполняется и кинематическое подобие потока и никаких сюрпризов ждать неоткуда, можно неожиданно «напороться» на проблемы.

В Советском Союзе после конкурса в 1962 г. запускается аналогичный «Валькирии» проект самолета Т-4 в КБ П.О. Сухого. Опытные самолеты Сухого традиционно имели индексы «С» («стреловидное крыло») или «Т» («треугольное крыло»). Двигатель для этого проекта разрабатывает Рыбинское ОКБ В.Д. Добрынина тягой 16 тонн с форсажем. К 1968 г. двигатель РД36-41 готов для летных испытаний. В это время Добрынин уже, к сожалению, покидает ОКБ, уходя на пенсию, и поэтому его инициалы не сохраняются в марке двигателя: остается только «номерная» марка ОКБ-36. Двигатель по схеме — традиционно «добрынинский»: одновальный турбореактивный. Многоступенчатый (11 ступеней) компрессор с поворотными рядами статорных лопаток приводится двухступенчатой турбиной. В отличие от ВД-7 многострадальную сверхзвуковую ступень компрессора заменили двумя дозвуковыми ступенями. Кроме того, появилась форсажная камера и регулируемое сужающе-расширяющееся сопло — непременные атрибуты двигателей для сверхзвуковых самолетов. Затем, как всегда, начинается длительная «обедня» — цикл обязательных испытаний: специальных, ресурсных, летных на летающей лаборатории Ту-1бит.д., ит.п. Помимо этого, необходимо устранять дефекты, исправлять ошибки, настраивать системы, осваивать двигатель в серийном производстве. Почти десять лет работы и 30 изготовленных опытных двигателей.

Если сравнить советский РД36-41 и американский J-93-GE, то они — почти как близнецы, «американец» — чуть полегче. Это даже дало повод американцам упрекнуть Рыбинское КБ в плагиате, но, как мы уже отмечали ранее, даже при наличии технической документации воспроизвести двигатель не так-то просто. Здесь же у ОКБ Добрынина конструкторский задел по двигателям такой размерности был побольше американского: за спиной были и ВД-7, и ВД-7М для дозвукового «ЗМ» и сверхзвукового М-50. Так что облик двигателя для такого типа самолета определялся самим объектом и наличием опыта. Новым для ОКБ-36 и всего советского авиадвигателестроения здесь было максимальное значение скорости полета — 3200 км/час и связанные с этим проблемы теплового состояния систем двигателя (агрегаты, маслосистема и т. д.) и большой степени расширения в сопле. Не нужно забывать, что температура воздуха на входе в двигатель после сжатия набегающего потока со скоростью, в три раза превышающей скорость звука, достигает свыше 300 °C. То есть ниже этого уровня температуры воздуха в двигателе нет. Как и чем охлаждать те же агрегаты? Решение — известное: агрегаты поместить в охлаждаемый контейнер, но хватит ли хладоресурса для топлива? Летные испытания показали, что все нормально.

Осуществить полное расширение в механически регулируемом (по площади критического сечения и одновременно по соотношению площадей выходного и критического сечений) сопле с большим перепадом давления и при этом не набрать лишнего веса — задача очень сложная. Створки сопла типа лепестков тюльпана-тонкие и длинные, а следовательно, жесткость их низкая. Трудно обеспечить геометрию сечения сопла, створки нужно охлаждать, а для предотвращения их автоколебаний — снабжать специальными клапанами для выравнивания аэродинамических сил, действующих на створки. Наконец, сам привод для перемещения створок является сложным узлом. Этот привод обычно представляет собой гирлянду (до 18 штук) гидроцилиндров с поршнями, управляемыми топливом под большим давлением, синхронизирующее кольцо и т. д.

Как вспоминает Самойлович, зам. главного конструктора ОКБ П.О. Сухого по проекту Т-4, о процессе создания этого уникального самолета:

«В результате «мозговой атаки» было разработано более 130 вариантов компоновочных схем, из них 34 получили полуофициальное признание и были поставлены на инвентарный учет. В том числе рассматривались компоновочные схемы с ядерными двигателями и с двигателями, работающими на водороде. На основе нескольких компоновочных схем были разработаны сверхзвуковые пассажирские самолеты. Итак, круг поисков сократился в 4 раза, но до выбора окончательного варианта было еще очень далеко. Было ясно, что компоновка двигательной установки должна быть «пакетной», т. е. с размещением всех двигателей в одной мотогондоле. В итоге мы пришли к компоновочной схеме по типу американского стратегического бомбардировщика В-70 «Валькирия».

Это не значит, что мы копировали В-70. Просто назначение самолета диктовало эту единственно возможную компоновку. Появление в 1964 г. информации о SR-71 повергло нас в шок. При одних и тех же летных характеристиках (скорость полета — М=3, дальность полета — 6000–7000 км) назывался вероятный взлетный вес 60–70 тонн. А мы все «ползли» за 100 тонн и ничего сделать не могли. (Самолет получился весом 114 тонн с двумя ракетами «воздух — поверхность». -А.В.). Была разработана компоновка по типу SR-71, и снова ничего не получалось. Это потом мы разобрались, что вся разница в тактическом назначении. Самолет SR-71 никогда не рассматривался в качестве ударного самолета-носителя оперативных ракет класса «воздух — поверхность».

Итак, после утверждения П. Сухим компоновочной схемы самолета с размещением двигателей в единой мотогондоле, КБ в 1966 г. приступило к разработке нового варианта эскизного проекта, а затем и к постройке макета. И как это обычно бывает, чем дальше продвигается разработка, тем больше возникает вопросов. Для нас основные трудности представляли проблемы управляемости самолета и снижения волнового и балансировочного сопротивления. Снижение волнового сопротивления достигалось за счет применения очень тонкого (относительная толщина всего 2,5 %) крыла с острой передней кромкой и фюзеляжа предельно малого с позиции размещения экипажа сечения диаметром 2 метра и большого удлинения, равного 22.

Очень остро стоял вопрос с отрывом передней опоры шасси, поэтому рассматривался вариант с установкой двух подъемных двигателей в головной части фюзеляжа. На этом настаивал главный аэродинамик фирмы И. Е. Баславский. Я думаю, что Баславский хотел перестраховаться, и связано это было с его прежним опытом. Ранее, работая в КБ В.М. Мясищева, он дал разрешение на первый взлет самолета М-50 с очень короткой взлетно-посадочной полосы завода № 23. Причем дал при наличии отрицательного заключения ЦАГИ. После этого И.Е. Баславского пригласили на Лубянку, расспросили и предупредили, что если самолет не взлетит, то будут сделаны самые серьезные выводы, вплоть до ареста.

Из-за очень малой жесткости конструкции фюзеляжа КБ столкнулось со всеми проблемами, связанными с аэроупругими явлениями и появлением нелинейностей в обычной механической системе управления. Тогда главный аэродинамик КБ И.Е. Баславский первым поставил вопрос о необходимости перехода к электродистанционной системе управления. Он убедил П.О., что иного пути нет, что с традиционной системой управления ничего не получится. Конструкторы бригады систем управления, естественно, были против. Однако П.О. быстро разобрался в существе вопроса и принял решение о разработке электродистанционной четырехкратно резервированной системы управления самолетом (ЭСДУ). В авиационной историографии до настоящего времени идет спор, кто был первым в реализации этого технического решения. На первенство претендуют фирмы «Дженерал Дайнемикс» (США) и «Дассо» (Франция). В мемуарах Главного конструктора Л. Л. Селякова упоминается о том, что ЭСДУ начали отрабатывать уже на самолете М-50 В.М. Мясищева. Но факт остается фактом — первым в мире самолетом (не самолетом-лабораторией, а опытным боевым самолетом) со штатной ЭСДУ был Т-4. Правда, на первом экземпляре (изделие 101) устанавливалась резервная механическая тросовая система управления с автоматами натяжения тросов. Очень много сделал для внедрения ЭСДУ шеф-пилот фирмы, Герой Советского Союза, заслуженный летчик-испытатель СССР генерал-майор авиации Владимир Сергеевич Ильюшин.

В частности, на Методическом совете МАП, который дает разрешение на первый вылет опытного самолета В. Ильюшин, несмотря на отрицательные заключения институтов (ЦАГИ и ЛИИ), настоял на том, чтобы уже первый вылет состоялся на ЭСДУ.

В процессе разработки самолета конструкторы КБ получили 600 (шестьсот!) авторских свидетельств на изобретения. Это был поистине вал появления новых технических решений. Я считаю, что в этом прежде всего заслуга П.О. Он никогда не боялся умного, талантливого окружения, наоборот, всячески инициировал появление новых идей. Двери его кабинета всегда были открыты для любого конструктора без предварительной записи на прием. Другое дело, что застать П.О. Сухого свободным было очень трудно в силу его очень большой занятости.

Несколько слов о том, какие наиболее принципиальные новые технические решения были внедрены на самолете Т-4. В частности, это применение воздухозаборников смешанного сжатия. Есть три принципиальных типа торможения сверхзвукового потока во входном устройстве самолета до дозвуковой скорости: внешнее сжатие, когда торможение потока заканчивается перед плоскостью входа в воздухозаборник, внутреннее — торможение потока происходит внутри воздухозаборника и смешанное — торможение потока осуществляется перед воздухозаборником и внутри него. Все современные самолеты оснащены воздухозаборниками внешнего сжатия. Воздухозаборники смешанного сжатия имели только самолеты Т-4 и В-70. Однако довести их до идеала не удалось, так как летные испытания как Т-4, так и В-70 не были проведены в необходимом объеме. На Т-4 один воздухозаборник и канал обслуживал два двигателя, на В-70 — три. Последняя схема более надежна, так как доля возмущений, приходящаяся на воздухозаборник, в случае отказа одного двигателя при двухдвигательном пакете больше, чем при трехдвигательном. Для предотвращения помпажа перед разделением общего канала на два устанавливалась створка сброса воздуха из канала большой площади.

Кстати, много лет спустя, когда Т-4 уже экспонировался на открытой стоянке в авиационном музее в Монино, почему-то под названием Су-100, я по случаю оказался там и стал свидетелем такой сцены. Экскурсовод-полковник объясняет, что летные испытания самолета были прекращены из-за помпажа воздухозаборника. На мой вопрос, откуда он об этом знает, экскурсовод ответил, что ему об этом рассказал Владимир Ильюшин. Пришлось защищать машину и объяснять этому полковнику, что помпажа не могло быть в принципе, поскольку самолет летал с приоткрытыми противопомпажными створками. А позже из разговора с Ильюшиным выяснилось, что этот полковник с ним вообще не разговаривал. Не думаю, что сейчас в Монино что-то изменилось, даже после моих объяснений, — красивое слово «помпаж» по-прежнему украшает рассказы экскурсоводов.

Все время работы над самолетом Т-4 ЦАГИ не оставлял нас без своих ценных указаний. Назначение В.М. Мясищева начальником института стало для многих его сотрудников неожиданностью. Заняв должность, он провел структурную перестройку института, в частности создал и совершенно новую для института организацию-лабораторию перспективного проектирования летательных аппаратов, которой вначале руководил лично. Впоследствии на ее базе было организовано новое, 10-е отделение ЦАГИ. К сожалению, отсутствие в лаборатории опытных конструкторов приводило к тому, что мы получали от них малоквалифицированные предложения и рекомендации. После всего этого как не согласиться с выдающимся авиаконструктором Р.Л. Бартини, сказавшим: «ЦАГИ — храм науки, но слишком мраморный храм».

По-настоящему интерес к самолету Т-4 военные проявили только после войны между Израилем и рядом арабских стран в начале июня 1967 г., когда в течение шести дней израильская армия полностью вытеснила своих противников с определенных территорий. В конце июня в КБ приехал министр обороны А. А. Гречко. Встреча состоялась в макетном зале у макета Т-4. От нас присутствовали только П. Сухой и я. Докладывал сам Павел Осипович. Подводя итоги, А. Гречко сказал, что этот самолет очень нужен нашим вооруженным силам, и просил начать летные испытания не позднее 1970 г. Сухой дал такое обещание, однако выполнить его не смог — самолет поднялся в воздух только в 1972 г. Это было связано с тем, что КБ и производство не располагало необходимыми мощностями для выпуска чертежей и постройки самолета. …Наземные испытания самолета, включавшие отработку двигателей и систем, рулежки проводились в июне — июле 1972 г. Наступило время первого вылета самолета Т-4 (изделие 101), который назначили на начало августа. Однако он состоялся лишь 22 августа 1972 г. Такая задержка была связана с плохими метеоусловиями. В тот год выдалось очень жаркое и сухое лето, в Подмосковье начались лесные пожары. …И все же долгожданный день наступил. Первый вылет самолета прошел успешно и тем самым подвел итог напряженному десятилетнему труду коллективов КБ и производства. А по существу, это был день, когда в воздух поднялась новая эпоха в авиации.

А дальше началось загадочное. Летные испытания были приостановлены, и работа по самолету потихоньку сошла на нет. В печати приводятся разные версии приостановки работ. Одна из версий состоит в том, что ВВС, ВПК и оборонный отдел ЦК КПСС сочли эту работу неперспективной. Другая — в том, что наше правительство «разменяло» самолет Т-4 на самолет В-70. Эта версия абсолютно абсурдна. Программу В-70 правительство США аннулировало еще в декабре 1959 г. Правда, в январе 1960 г. было принято решение возобновить работы по созданию только двух экспериментальных самолетов ХВ-70. В августе 1968 г. второй экземпляр машины погиб в результате столкновения с самолетом сопровождения F-104. Мне неизвестны истинные причины прекращения работ по самолету Т-4, Сухой мне ничего не говорил. Поэтому осмелюсь предложить свою версию происшедшего. Поскольку Тушинский машиностроительный завод не мог обеспечить постройку установочной партии самолетов для проведения летных испытаний (а это 10–12 экземпляров), было подготовлено Постановление ЦК КПСС и Совмина о запуске Т-4 в производство на Казанском авиационном заводе, где в то время серийно выпускались самолеты Ту-22. А.Н. Туполев быстро понял, что он рискует потерять серийный завод, и вышел с предложением о создании модификации самолета Ту-22 с крылом изменяемой геометрии Ту-22М в очень короткие сроки — 2–3 года. В итоге Постановление Правительства о постройке Т-4 на Казанском авиазаводе не прошло. Вопрос был решен в пользу самолета Ту-22М.

Что из этого вышло — широко известно. Бомбардировщик Ту-22М является не модификацией Ту-22, а совершенно новым самолетом. И времени на его создание ушло не 2 года, а 6 лет. Как символ туполевского лукавства сохранилось название самолета Ту-22М, хотя он по справедливости должен был бы иметь другое. Итак, у нашего КБ возникли сложности с производственной базой под Т-4. Поскольку ни ВПК, ни Госплан, ни МАП так и не смогли найти серийный завод для производства установочной партии, я думаю, что П.О. Сухой своей властью прекратил все работы по самолету, надеясь тем самым привлечь внимание к проблеме, требующей своего решения. Но «наверху» сделали вид, что ничего не произошло. Последний раз это «болото» всколыхнулось, когда по итогам пятилетки, т. е. в начале 1976 г., были подсчитаны затраты на программу, подлежавшие списанию. Разработка самолета Т-4 с учетом затрат смежников обошлась стране в 1 млрд 300 млн рублей — сумму астрономическую. Повозмущались и затихли, тем более что П.О. Сухого уже не было в живых.

Самолет Т-4 был однорежимным, рассчитанным на достижение оптимальных характеристик на большой сверхзвуковой скорости. Например, если дальность полета на скорости 3000 км/ч составляла 6000 км, то на дозвуковых скоростях — только 5000 км».

Американцы не могли смириться ни с приоритетом СССР и альянса Англия — Франция в разработке первого сверхзвукового пассажирского самолета (Ту-144 и «Конкорд»), ни с превосходством СССР в размерности реально работающих турбореактивных двигателей. Для преодоления отставания одним махом американцы решили сделать сверхзвуковой пассажирский «Боинг 2707», превосходящий по скорости полета (число Маха 2,7 против 2,2 на самолетах-конкурентах) и размеру и «Конкорд» и аналогичный ему Ту-144. Забегая вперед, отметим, что затраты на этот проект были огромны, но все равно его пришлось закрыть ввиду экономической нецелесообразности. Однако самый большой в мире турбореактивный двигатель GE4 тягой свыше 30 тонн на форсаже был- таки сделан в 1967 г. По сути, это был увеличенный примерно в 1,5 раза по линейным размерам тот же J-93, только с девятиступенчатым компрессором (степень сжатия — 12,5). Ничего инновационного, кроме, надо думать, жуткого уровня шума, производимого этим двигателем на взлете, в GE4 не было. Автору этих строк «посчастливилось» однажды находиться около взлетной полосы на заводском аэродроме в Казани, где в это время бомбардировщик Ту-22М вначале рулил по ней туда-сюда, а потом неожиданно пошел на взлет. Рев его двигателей можно сравнить, наверное, только с ревом и видом Ниагарского водопада при нахождении на нижней смотровой площадке.

Вообще, «самый большой» — это, как правило, разовый, т. е. нежизнеспособный проект. Возможности его дальнейшего применения ограниченны. Такой же огромный (тягой 680 тонн), только ракетный двигатель F-1 для лунной ракеты «Сатурн-5» тоже после закрытия программы «Аполлон» оказался не востребован. В нашей истории тоже есть примеры «голиафов»: царь-пушка и царь-колокол. Аналоги этому есть и в природе: ныне уже вымершие динозавры. Эффект размерности, видимо, связан с жизнеспособностью через адаптивность. Двигатель GE4 завершил эпоху одноконтурных турбореактивных двигателей и в США. Начиная с 1970-х гг. применение двухконтурных двигателей становится тотальным в авиации: не только на дозвуковых транспортных самолетах, где они в 1960-е гг. вначале вытеснили турбовинтовые двигатели из-за их шума и меньшей скорости полета (ограниченной по эффективности винтов), но и в военной сверхзвуковой авиации, перешедшей к этому времени от однорежимного (сверхзвукового) применения к многорежимному (дозвуковому и сверхзвуковому).

В этой «битве гигантов» (США и СССР) остальные авиационные державы в области военной авиации остались далеко позади. А вот в коммерческой, гражданской — Европа преуспела. Успех пришел не сразу, но надолго благодаря грамотно выбранной стратегии, консолидации усилий и эффективного управления. Первым совместным (англо-французским) проектом был амбициозный сверхзвуковой (М=2,2) пассажирский самолет «Конкорд» («Согласие»), совершивший первый вылет 2 марта 1969 г., спустя два месяца после первого вылета аналогичного советского самолета Ту-144. Это было «золотое» время дешевой нефти (до 1973 г. — очередной арабо-израильской войны «Судного дня») и отсутствия террористической угрозы (до Мюнхенской олимпиады 1972 г. с ее захватом и убийством израильских спортсменов).

И здесь нужно дать пояснение об оптимальной сверхзвуковой скорости полета. Почему если самолет сверхзвуковой, то его крейсерская скорость полета должна быть именно в 2,2 раза больше скорости звука. Формула Бреге, представленная нами ранее, для расчета дальности полета самолета как критерия качества авиационной системы годится и здесь. Но в явном виде трудно получить зависимость дальности от скорости полета, так как и аэродинамическое качество самолета, и кпд двигателя, входящие в формулу, сами являются функцией скорости. Аэродинамическое качество самолета резко уменьшается при переходе через звуковой барьер за счет роста волнового сопротивления, а далее хоть и уменьшается, но постепенно. Кпд двигателя с ростом скорости увеличивается, так как увеличивается степень сжатия в воздухозаборнике. В результате зависимость дальности от скорости полета имеет два почти одинаковых максимума: в дозвуковой области при М=0,8 (максимум аэродинамического качества) и в сверхзвуковой области при М=2,2 (максимум кпд). Американцы, выбрав крейсерскую скорость М=2,7 для своего В-2707, очень тщательно отработали аэродинамику самолета, что дало им возможность повысить аэродинамическое качество и «затянуть» падение эффективности на большую скорость. Европейцы подошли к проектированию «Конкорда» с меньшим риском. На этом проекте они отработали модель интеграции европейской авиационной науки и промышленности. Планер был французский, турбореактивный двухвальный двигатель «Олимп-593» был разработан британской фирмой «Бристоль-Сиддли». Далее, как известно, был создан успешный германско-французский концерн «Эйрбас», производящий весь спектр дозвуковых магистральных самолетов, включая новейший престижный А-380. Вначале на самолеты «Эйрбас» европейцы ставили американские двигатели. Но со временем научились делать и свои (CFMI-международный концерн с долями 50x50 американской «Дженерал Электрик» и французской SNECMA — «Societe National d’Etudes et Construction de Moteurs d’Aviation).

В Советском Союзе, разумеется, не могли «отстать», претендуя (тогда еще справедливо) на передовые позиции в авиастроении. Да и по смыслу применения на трассах Москва — Хабаровск, Москва — Владивосток и Москва — Петропавловск-на-Камчатке этот проект сверхзвукового самолета имел право на существование не меньше, чем «Конкорд» на трассе Лондон — Сидней. Началась гонка Ту-144 — «Конкорд». Проект Ту-144 стал самым престижным — под него ресурсы выделялись в приоритетном порядке. В результате нехватки ресурсов запоздали с заменой ближнемагистрапьного самолета Ту- 134, который планировалось заменить еще в 70-80-е гг. следующим Ту-164 с более экономичным и менее шумным двигателем. Так, Ту-134 отлетал срок амортизации в два раза больше положенного для смены поколений (40–50 лет вместо 25). Ругать его за шум и несовременность сегодня не надо — техника 1960-х не виновата, что ее эксплуатируют в 2000-х. Автор этих строк, кстати, и в американском аэропорту Сиэтла видал не так уж давно (в 1997 г.) заруливавшие на посадке весьма старые и закопченные от сажи на выхлопе DC-9 аналоги наших Ту-134.

Создание Ту-144 тем не менее стало отличной школой для конструкторских бюро, задействованных в этом проекте. К сожалению, этот проект забросили так же, как и инновационные ЗМ, Т-4, космический челнок «Буран», когда они были уже на выходе, а Ту-144 уже начал пробные грузовые рейсы на трассе Москва — Алма-Ата. Да, топливо подорожало, да, к сожалению, произошли известные катастрофы Ту-144 в Ле-Бурже, в которой сам самолет не был виноват, и в СССР, но надо же смотреть и в будущее. «Конкорд» отлетал свои 30 лет и закончил свою эксплуатацию эффектной катастрофой в парижском аэропорту Шарль де Голль при взлете в августе 2000 г., но это не должно останавливать прогресс. С учетом грядущего повышения роли Дальнего Востока, на взгляд автора, необходимо вернуться к созданию пассажирского сверхзвукового самолета вновь на новой технической базе. Учитывая, что полет его будет проходить полностью над территорией России, никаких надуманных ограничений по экологическим или другим мотивам не будет. А рентабельность проекта надо рассматривать в общей социально-экономической системе, а не в отдельной ее части. Как известно, Транссиб, построенный в начале XX века, тоже был нерентабельным с узкоэкономической точки зрения.

Но все это — предыстория, необходимая для понимания дальнейшей «войны моторов». Дело в том, что двигатель для Ту-144 проектировало передовое ОКБ Н.Д. Кузнецова. Это был первый в СССР двухконтурный двигатель с форсажной камерой для сверхзвукового, хотя и пассажирского самолета. ОКБ Н.Д. Кузнецова начало экспериментировать с этой схемой еще в середине 1950-х гг., предлагая двигатель НК-6 тягой 22 000 кг с форсажем только в наружном контуре на конкурс в качестве силовой установки для сверхзвукового разведчика Ту-22Р. Как мы помним, именно эта схема была запатентована А.М. Люлькой в 1937 г. Тогда НК-6 закономерно проиграл рыбинскому одноконтурному ВД-7М по массе (оказался тяжелее) и «лбу», реванш состоится позже. До выхода на Ту-144 в Самаре создавали двигатели для дозвуковой авиации: на базе «ядра» — газогенератора НК-6 был создан первый серийный двигатель НК-8 ОКБ Кузнецова для магистральных самолетов. В сравнении со своим прототипом НК-6 он имел уменьшенный диаметр вентилятора и соответственно расход воздуха.

Попытка приставить форсажную камеру к двухконтурному двигателю, чтобы расширить область его применения на сверхзвуковые скорости, является типичной. В этом случае дожигание топлива за турбиной дает возможность увеличить скорость истечения газов до оптимального соотношения 1,5–2 по отношению к увеличившейся же скорости полета. Скорость истечения, как известно, пропорциональна корню квадратному из температуры газов. Поэтому, увеличивая температуру газа от типичных 800-900К за турбиной до 2000К, мы получим увеличение скорости истечения, а следовательно, и тяги в условиях взлета в 1,5–1,6 раза. Но… в отличие от одноконтурного в двухконтурном двигателе температура газа на выхлопе ниже за счет подмешивания большой части «холодного» воздуха из наружного контура. Поэтому для подогрева его до нужной температуры 2000К в последнем случае нужно сжечь больше топлива — экономичность двухконтурного двигателя становится хуже и тем в большей степени, чем больше отношение расходов «холодного» (наружного) и горячего (внутреннего) контуров, т. е. чем больше степень двухконтурности. Поэтому на двигателях для сверхзвуковых самолетов редко применяют степень двухконтурности больше 0,5, если время полета на сверхзвуке составляет основную часть полетного профиля. Если доля времени полета на дозвуке увеличивается, то и компромиссное значение степени двухконтурности также увеличивается, максимально до величины 2,0 (двигатель F101-GE для стратегического бомбардировщика В-1 В «Рапира» с большим участком траектории полета на дозвуке).

Если посмотреть на историю развития конструкторских разработок газотурбинных двигателей ОКБ Н.Д. Кузнецова, то первое слово, которое приходит в голову для интегральной оценки этого ряда, — это добротность. Двигатели Н.Д. Кузнецова — это добротные двигатели Они выглядят добротнее своего американского аналога JT3D разработки «Пратт-Уитни», придерживавшейся схожей концепции проектирования. Имея средний уровень параметров, эти двигатели были сконструированы по принципу минимальной суммы рисков. В некотором смысле для 1960-х гг. эти двигатели были оптимальными, т. е. они, скорее всего, обеспечивали минимальную стоимость жизненного цикла (т. е. минимальную сумму затрат на обслуживание, топливо, ремонт). Прежде всего ядром, или «сердцем», большинства ряда двигателей НК был газогенератор — 6-ступенчатый компрессор, кольцевая камера сгорания и одноступенчатая турбина. Как ядро двигателя это сочетание оптимально: механизация компрессора, а вместе с ней и проблемы ее длительной работоспособности отсутствует, умеренная нагрузка на одноступенчатой турбине идеально соответствует максимуму ее кпд. Это удачно сконструированное «сердце» долгое время было константой всех модификаций кузнецовских двигателей. Но в таком ядре получить, степень сжатия 15 и выше в то время было невозможно.

Поэтому требовалась постановка впереди дополнительных «бустерных», или подпорных ступеней, работающих только на внутренний контур (аналог наддува в поршневых моторах). Эти ступени, две или три, вместе с вентилятором, работающим на оба контура (наружный и внутренний), составляли компрессор (или каскад) низкого давления. Надежная двухвальная конструкция. Все было хорошо, пока не подорожало топливо.

В ОКБ Н.Д. Кузнецова очень тщательно занимались техническим совершенствованием отдельных элементов и узлов двигателя. Лопатки турбины, подшипниковые опоры и т. п. во множестве вариантов испытывались в лабораториях и стендах поузловой доводки. Именно на двигателе НК-12 впервые были применены литые лопатки турбины из жаропрочных сплавов. Как писал И. А. Биргер [7]: «Это предложение было технически дерзким. Несколько поколений инженеров воспитывалось на утверждении, что ответственные элементы конструкций, испытывающих большие статические и динамические напряжения, не могут быть литыми из-за более низкой пластичности. Но жаропрочность (при Т=1000 градусов Цельсия) литых сплавов выше, чем деформируемых. Оказалось, что можно работать и с малыми показателями пластичности, если в системе отсутствуют возможности больших статических перегрузок, что свойственно лопаткам турбин». Большое внимание уделялось ресурсу узлов и двигателя в целом. Как только ресурс двигателей достиг уровня 6000 часов, возникла проблема: как проводить длительные испытания в подтверждение ресурса. Ведь годовой фонд времени составляет около 7000 часов. Получается, что несколько двигателей необходимо «гнать» без остановки целый год, а далее и два, и три года! Затраты и керосина, и времени колоссальные. А в случае возникновения дефектов испытания нужно повторять. Именно в ОКБ Н.Д Кузнецова (М.Я. Цейтлин) была разработана технология ускоренных, так называемых эквиналентных циклических испытаний, при которых циклические нагрузки, требующие малого времени, воспроизводились полностью, а длительные статические нагрузки заменялись более короткими этапами испытаний, но… на более высоких режимах работы. Передовые технологические процессы осваивались именно на этой фирме, прежде чем они транслировались на всю отрасль. Так, в частности, осваивалась далеко не простая технология изготовления лопаток компрессора из титановых сплавов.

О драматической конкурентной «войне моторов» ОКБ Н.Д. Кузнецова и ОКБ П. А. Соловьева на этом дозвуковом поприще более подробно рассказано ниже — в главах «Мотор для перехватчика» и «Последний из «могикан». Но и здесь для пассажирского сверхзвука столкнулись конкуренты: уже зарекомендовавшее себя на военном сверхзвуке Рыбинское ОКБ-36 В.А. Добрынина и не менее опытное ОКБ Н.Д. Кузнецова в области гражданского дозвука. А нужен был симбиоз: двигатель для гражданского сверхзвука. Кому отдать предпочтение? Как и все первые двухконтурные двигатели с форсажем в мире, НК-144 получили, по сути, «пристыковкой» форсажной камеры к готовому дозвуковому НК-8. Обычно из этого приема нового качества не получается, как свидетельствует опыт.

Если же по-честному, то надо идти от объекта, т. е. посчитать, какой из двух двигателей дает наилучший интегральный результат в дальности по траектории полета самолета, включая взлет, набор высоты и крейсерский полет. Проект Ту-144 вел сын А.Н. Туполева — Алексей Андреевич Туполев. Почему первоначально выбрали для Ту-144 двухконтурный двигатель Кузнецова с весьма средним уровнем температуры газа перед турбиной, остается загадкой. Где была наша авиационная наука в лице уважаемых центральных институтов ЦИАМ и ЦАГИ? Впрочем, нашей авиационной науке верить можно далеко не всегда — и дальше будут примеры этого. В общем-то, исходя из личного небольшого опыта общения с А.А. Туполевым, автор этих строк вынес впечатление, что последний, по крайней мере, в двигателях разбирался слабо. А это значит, что вопрос о выборе двигателя решался априори: ведь расчетам можно «не верить». Тем более что всегда есть «альтернативные» расчеты конкурентов. Если главный конструктор не понимает сути дела, то дело плохо — он запутается в противоречивых мнениях.

Скорее всего, при выборе двигателя могли сыграть совсем другие обстоятельства. Дальше — больше. Чудачества с двигателем продолжились. Похоже, что на туполевской фирме расчетам вообще не верили — однажды напоровшись на нехватку тяги двигателя при переходе через звуковой барьер (по собственной, кстати, вине — не задали в ТЗ на двигатель соответствующую реперную точку), когда резко возрастает волновое сопротивление, теперь пытались сделать запас по тяге «на всякий случай». Но ненужный запас — это лишний вес и время на доводку. Когда туполевцы разобрались уже после натурных летных испытаний, что этот запас тяги не нужен и все в порядке, как по расчету, то потребовали от мотористов убрать лишний вес. А это — опять время, лишние испытания и т. д., и т. п. Время в авиационной технике имеет колоссальное значение, по сути, является одним из параметров оптимизации системы.

Казалось бы, и зарубежный опыт, который всегда выполнял арбитражные функции у нас в стране, должен был склонить выбор в пользу не двухконтурного НК-144, а в пользу одноконтурного проекта добрынинского бесфорсажного РД36-51 в классе тяги 20 тонн: ведь и «Олимп- 593», и GE46bmn классическими одноконтурными двигателями. Только первый — двухвальный, а второй — одновальный. Тем более что и по расчетам получалась большая дальность самолета в варианте с РД36-51 из-за большой длительности крейсерского полета на сверхзвуке без форсажа (как и у «Олимпа»), где одноконтурный двигатель имел преимущество в экономичности перед двухконтурным. Но… получился зигзаг. Разработку РД36-51 придержали на три года до момента, когда Ту- 144 уже начал полеты с двигателем Н К-144. А ведь прежде, чем получить разрешение на летные испытания в составе самолета, необходимо провести еще комплекс длительных и дорогих натурных испытаний двигателя на стенде, на высотном стенде, налетающей лаборатории и т. д.

Самый мощный советский одноконтурный турбореактивный двигатель РД36-51 для самолета Ту-144Д.

Вначале сделали НК-144, недополучили заявленной дальности на 2500 км в сравнении с «Конкордом», а затем срочно сделали РД36-51 с системой ДФТ (дополнительное форсирование тяги — этакая мини-форкамера) «по просьбе главного конструктора» — тот самый «запас по тяге». «Ограниченный форсаж» имел место и на «Олимпе» и на американском GE4 — поэтому и здесь, невзирая на расчеты, «попросили» сделать то же самое. А ведь разница между РД36-51 и зарубежными аналогами была принципиальная. При близких взлетных весах «Конкорда» и Ту-144 двигатель РД36-51 был мощнее «Олимпа» — его бесфорсажная тяга на взлете была такой же, как у «Олимпа» на форсаже. А близкий по размерности (расходу воздуха) к РД36-51 американский GE4 ставился на самолет В2707 существенно большего веса. Поэтому применение ограниченного форсажа и на «Олимпе», и на «американце» было оправданным, а на РД36-51 ненужным. Другой вопрос, что бесфорсажный РД36-51 получился в этом случае переразмеренным по массе в сравнении с «Олимпом», но это уже вопрос выбора концепции. Иметь форсажную камеру со своей (дополнительной) топливной системой на пассажирском самолете — тоже не «сахар». Ведь для пассажирского самолета еще был нужен и реверсор тяги, который сделали-таки в Рыбинском ОКБ (при посадках Ту-144 с двигателем НК-144 использовались тормозные парашюты, что, конечно, не красило самолет). Короче, можно было сообразить без всяких расчетов, что зарубежная аналогия с применением форсажа для РД36-51 не работает.

Двигатель РД36-51 поставили на самолет, получивший индекс Ту-144Д («дальний»), и получили хорошие результаты — дальность увеличилась на 2200 км. Пресловутое ДФТ оказалось ненужным. Контрольный полет самолетов на дальность в России осуществляется, как правило, по маршруту Москва — Хабаровск. 22 февраля 1977 г. такой полет самолета Ту-144Д состоялся. Время в пути составило 3 часа 23 минуты (!), правда, без коммерческой нагрузки. Просматривалась перспектива создания на базе Ту-144Д 150-местного самолета с дальностью свыше 8000 км. Для этого нужен был двигатель со взлетной тягой 23–24 тонны. Создание такого двигателя было вполне реальным делом на базе того же РД36-51, и в 1972 г. в ОКБ-36 приступили к работе.

Но… время ушло, и амбициозный проекте 1980 г. закрыли совсем, а затраты списали. Легко распоряжались народными деньгами в пользу корпоративных интересов. Куда смотрел ЦК КПСС, непонятно. Туполевское ОКБ в это время уже вовсю занималось проектом новых бомбардировщиков. Вначале выдвинув проект якобы модификации Ту-22 (Ту-22М) для защиты своего серийного завода в Казани от П.О. Сухого с его проектом Т-4, а затем и противовеса объявленного в США к этому времени нового поколения бомбардировщиков. А уникальный двигатель РД36-51 для Ту-144Д закрыл собой эпоху одноконтурных двигателей в советской авиации, также как и его близкий аналог GE4 в американской. РД36-51 был все тем же развитием газотурбинных двигателей серии ВД-7 с увеличенным более чем в полтора (!) раза расходом воздуха и в два раза тягой (до возможных 24 тонн в модификации РД36-51 А), а также увеличенной степенью сжатия в компрессоре (с 9 до 15 при развитии компрессора от 9 до 14 ступеней). Температура газа перед турбиной была уже на уровне 1200–1250 °C. Интересно сравнить эти два двигателя — последних представителей одновальных турбореактивных двигателей.

Ниже в таблице представлены параметры двигателей для СПС (сверхзвуковых пассажирских самолетов), проекты которых опередили свое время.

Кстати, одним из факторов, ограничивающих повышение экономичности одноконтурных турбореактивных двигателей, была трудность получения в компрессоре этой схемы двигателя больших (20–40) степеней сжатия из-за узкого диапазона устойчивой работы компрессора по режимам. В случае двухконтурной схемы двигателя компрессор, часть которого работает на оба контура, получает свойство адаптивности благодаря возможности свободного перераспределения воздуха между контурами. Но для того чтобы двухконтурные двигатели вытеснили обычные турбореактивные двигатели из боевой авиации, нужен был дальнейший шаг вперед по повышению температуры газа перед турбиной, т. е. были нужны новые материалы и новые конструкции охлаждаемых лопаток турбин. И такой шаг в авиационных технологиях в начале 1970-х гг. был сделан.

А между тем американские военные не успокаивались. После отказа от гиперзвука «Валькирии» как средства неуязвимости специалисты пришли к выводу об использовании для этой цели предельно малых высот полета. Как известно, средства дальнего обнаружения ПВО бессильны против объектов, летящих на малых высотах. Для реализации этого качества в США стали разрабатывать дальний стратегический бомбардировщик В-1, способный летать на малой высоте с большой дозвуковой скоростью, отслеживая рельеф местности. Многорежимность его использования обусловила и его внешний облик: крыло переменной стреловидности и силовая установка, состоящая из двухконтурных двигателей (со степенью двухконтурности 2,0) с форсажной камерой. Вооружение этого самолета тоже было инновационным: вращающиеся барабаны, как у револьвера, только вместо патронов заряженные крылатыми ракетами с ядерными боеголовками.

Особенности двигателя, входящего в состав силовой установки этого нового бомбардировщика В-1, будут рассмотрены в следующей главе. А здесь мы коснемся советского ответа на новый американский вызов.

Начало 1970-х. Закладывается новое поколение боевых самолетов: перехватчик МиГ-31, самолеты воздушного боя тяжелый Су-27 и легкий МиГ-29, самолет вертикального взлета и посадки для ВМФ Як-141. Среди этого ряда и новый стратегический бомбардировщик Ту-160. Вернее, даже не бомбардировщик, а авиационная система оружия: носитель крылатых ракет по типу американской «Рапиры» В-1В. Наконец-то найдено авиационное (составное) решение стратегической задачи ядерного сдерживания. Двигатели для всех этих самолетов — турбореактивные двухконтурные с форсажем.

При выборе двигателя для Ту-160 колебаний не было — разработка ОКБ Н.Д. Кузнецова. Это был уже третья попытка захода ОКБ в тематику сверхзвуковых тяжелых самолетов: Ту-22, Ту-144 и вот теперь Ту-160. К этому времени в двигателях был достигнут уровень температуры перед турбиной 1250 °C (1500К), и это потребовало кардинального отхода от классической схемы НК-8 — чтобы реализовать термодинамические возможности повышения экономичности, нужно было вслед за температурой повышать степень сжатия. Наращивание ступеней в компрессоре высокого давления отбрасывало бы ОКБ от доведенного высокотемпературного ядра двигателя к началу доводки. Увеличение же ступеней в «бустере» неэффективно из-за низкой окружной скорости и, следовательно, располагаемой работы сжатия в компрессоре — требуется добавление не одной, а нескольких ступеней. Это влечет за собой увеличение длины валов, проблемы с опорами и т. д.

Именно в это время Н.Д. Кузнецов принимает решение о переходе от двухвальной с «бустером», условно схемы Пратт-Уитни, к трехвальной (роллс-ройсовской) схеме двигателя, которая решает все эти проблемы, но и… ставит новые. Трансмиссия становится очень сложной — три вала один в другом. Для серийного производства таких двигателей требуется высокая технологическая культура изготовления и сборки, чтобы обеспечить соосность трех валов. Это своего рода экзамен на высочайший уровень культуры производства газотурбинных двигателей. К этому времени технология сборки двигателей существенно изменилась: для достижения соосности роторов сборка ведется на… вертикально установленном двигателе с применением лазерного луча.

В мире существует только три фирмы, серийно производящие трехвальные двигатели: «Роллс-Ройс», Самарское ОКБ Н.Д. Кузнецова (серийное производство в Уфе) и Запорожское ОКБ с серийным заводом, имеющим сегодняшнее название «Мотор-Сич». Автор этих строк бывал на Уфимском моторном заводе, ведущем свое происхождение, как мы помним, от эвакуированных из Рыбинска завода № 26 и еще двух моторных заводов. Вообще, это самый крупный моторный завод в России (и был самым крупным и в СССР). Огромная, почти безбрежная территория, большое количество испытательных стендов, большая номенклатура выпускаемой продукции. И люльковские АЛ-31Ф, и (по кооперации) кузнецовские трехвалки НК-32, и Р95Ш, двигатели для массового армейского штурмовика Су-25 — все это изготавливается в Уфе и сегодня.

Вертикальная сборка современного двухконтурного двигателя ПС-90А.

Что еще можно придумать в военных технологиях обеспечения неуязвимости авиационных систем с учетом быстрого развития средств ПВО? Придумать можно много чего, но вот сделать… Следующее поколение стратегических бомбардировщиков США воплотило в себе идею физической незаметности. С применением этой технологии в США были сделаны стратегический бомбардировщик В-2 и ударный самолет F117, потерпевший фиаско в Югославии в 1999 г. от системы югославской ПВО.

Для иллюстрации снижения заметности в радиоволновом диапазоне излучения ниже в таблице представлены уровни эффективной площади рассеивания (ЭПР) для различных самолетов. Здесь ЭПР — это площадь круга, уровень радиоотражения от которого равен радиоотражению от самолета. Автор не несет ответственности за эти опубликованные на Западе показатели. Вполне возможно, что они являются дезинформацией ввиду их важности.

Вот уж где прогресс налицо! В сравнении с бомбардировщиком первого поколения В-52 эффективная площадь рассеивания «незаметного» В-2 уменьшилась (по рекламным данным зарубежных источников) в 4000 раз и достигла уровня отражения птицы! За счет чего это достигнуто? Отсутствие вертикальных стабилизаторов и острых углов, применение композитных материалов с радиопоглощающими свойствами за счет ячеистой структуры (многократное отражение радиосигнала с затуханием и последующим превращением поступающего направленного радиоизлучения от радара в диффузное тепловое излучение во все стороны), обеспечение отклонения лучей передающей РЛС от принимающей за счет специальной формы самолета. Но и стоит такой самолет по 1 млрд долларов за штуку. Прогресс в двигателях, конечно, не столь впечатляющ.

Был ли «советский стелс»? Да, был, но только на стадии опытных работ — дальше не успели: началась так называемая «перестройка». Главным конструктором «стелса» был известный Н.С. Черняков в КБ Сухого, и это был плохой признак. Н.С. Чернякову не везло: он был главным конструктором закрытого на стадии опытных работ проекта стратегической крылатой ракеты «Буря» у Лавочкина до перепрофилирования его КБ на космическую тематику, затем главным конструктором также закрытого уникального самолета Т-4. Та же судьба постигла и «советский стелс», хотя, как и все проекты КБ Сухого, этот самолет был новаторским. Планировалось, что этот самолет будет почти «электрическим», т. е. с минимумом гидравлических и механических связей и полной интеграцией электронных систем управления двигателя и самолета. Подробнее об «электрических» самолетах написано дальше. Первый экземпляр самолета уже начали делать в Новосибирске. По размерности этот самолет был значительно меньше американского В-2, т. е. «советский стелс» не был стратегическим бомбардировщиком.

Его силовая установка по проекту должна была состоять из двух двигателей тягой по 18 тонн разработки ОКБ-300, т. е взлетный вес самолета был меньше 100 тонн.

Как раз в это время ОКБ-300, потеряв позиции в «мейнстриме» основных самолетов воздушного боя, попыталось сделать нишевый продукт — двигатель Р79- 300 для вертикально взлетающего самолета Як-141 морской авиации. Двигатель Р79-300 кардинально отличался от своих предшественников разработки этого же ОКБ. Во-первых, он был двухконтурным с большой для военных (скоростных) двигателей степенью двухконтурности, равной 1. Во-вторых, он имел поворотное на 90° сопло, что в сочетании с впереди установленным подъемным двигателем (РД36-35, или РД-38, разработки Рыбинского ОКБ) обеспечивало самолету вертикальные взлет и посадку. В-третьих, в отличие от пионера двигателей вертикального взлета «Пегас» разработки «Бристоль- Сиддли», Р79-300 имел форсажную камеру, что обеспечивало сверхзвуковой полет самолету. Короче, это был инновационный двигатель, по сути, аналог суперсовременного F136 для американского JSF F-35 «Локхид-Мартин», только с большей массой — число ступеней турбины в нем было в два раза больше, чем у нынешнего «американца». Уровень конструкторских разработок ОКБ-300 был традиционно высок, особенно в области охлаждаемых лопаток турбин (фирменной разработкой была конструкция паянной из двух половин лопатки с высокой эффективностью охлаждения), но, как оказалось, и не только в ней. Конструкция поворотного сопла оказалась настолько удачной, что в 1990-е безденежные годы эту разработку купили, или, еще более точно, «оторвали с руками», американцы. Сегодня именно на американском F136 можно увидеть это «советское» поворотное сопло. В общем, двигатель Р79-300 обещал быть очень перспективным, особенно если бы его еще и поставили на «советский стелс». Но… не судьба — СССР «развалился», а вместе с ним и мощный советский авиапром.

На двигателе «стелса» П.О. Сухого должно было быть установлено так называемое «плоское» (т. е. с выходным сечением не круглой, а сильно вытянутой прямоугольной, почти щелевой формы) сопло с отклоняемым вектором тяги, экранирующее прямое инфракрасное излучение от турбины. Благодаря изменению вектора тяги с помощью отклонения плоских панелей сопла решалась извечная проблема отрыва передней стойки шасси при взлете — вектор тяги отклонялся… вверх, создавая нужный момент для отрыва шасси спереди. Это сопло было изготовлено и проходило летные испытания на Су-27. А с Н.С. Черняковым автор лично встречался по работе, и он произвел на него сильное впечатление, как и многие инженеры КБ Сухого.

А с распадом СССР в 1991 г. закончилось и бездумное пиршество авиапрома (вслед за таким же безумием ВПК США), описанию небольшой части которого была посвящена настоящая глава. Еще в конце 1980-х гг. собирались строить новые заводы авиационной промышленности, в частности большой моторный завод в Ульяновске — разметка площадки уже была сделана. Очевидное экономическое безумие. Несмотря на то, что авиационная техника к этому времени усложнилась и подорожала на порядок в сравнении с 1930-ми гг. и соответственно требовала для управления разработками глубоко продуманной стратегии, мышление в советском ВПК оставалось на прежнем, тактическом уровне. «Армиями» командовали, как «полками». Морская команда для судов, идущих кильватерным строем, «поворот все вдруг» использовалась слишком часто в советском авиапроме.