Самолеты-гиганты СССР

Много моторов - не всегда хорошо?

С одной стороны, наличие на самолете большого количества двигателей повышает безопасность полетов. Если на машине всего один мотор, и он отказал — неизбежна вынужденная посадка, где бог пошлет. Если моторов два, и они стоят на крыле, то самолет и с одним заглохшим двигателем может продолжать полет, хотя и с неприятной для летчика асимметрией тяги. А уж если моторов много, то отказ одного, двух и даже трех из них не критичен. Для двенадцатимоторного гиганта три неработающих двигателя — это всего потеря 25% тяги, которую можно скомпенсировать, прибавив газ оставшимся моторам. Это важно и для боевой живучести бомбардировщика.

С другой стороны, один мотор большой мощности обычно (но не всегда) легче двух мощностью вполовину меньше. Однако такой двигатель — сосредоточенная цель, которую легче вывести из строя, чем два мотора, расположенных в разных местах. Так что вопрос неоднозначен.

Как вы уже поняли, многомоторность советских самолетов-гигантов во многом была вынужденной. Просто в стране не имелось двигателей большой мощности, и их приходилось заменятьбольшим количеством моторов послабее.

К началу 30-х годов самым мощным авиамотором в нашей стране являлся 12-цилиндровый V-образный М-17. Это была лицензионная копия немецкого BMW VI. Охлаждался он водой (именно водой, антифризов тогда еще не применяли) и работал на смеси бензина с бензолом. Такое топливо использовали из-за того, что при довольно высокой степени сжатия, выбранной немцами, низкосортный отечественный бензин детонировал.

Мотор М-17 — советская копия немецкого BMW VI

В серийное производство М-17 запустили весной 1930 г. Наши моторы получились немного тяжелее немецкого оригинала и чуть-чуть потеряли в мощности. При весе 540 кг номинальная мощность равнялась 500 л.с., а максимальная в зависимости от степени сжатия (выпускались два варианта) — 680 — 730 л.с.

Запуск в производство лицензионных двигателей (практически параллельно с М-17 осваивали звездообразный М-22 по французской лицензии) считался временным, «переходным» явлением. Эти моторы вскоре должны были сменить более мощные, более совершенные образцы отечественной конструкции. В 1928—1933 годах реализовывалась амбициозная программа создания более 30 типов новых авиационных двигателей, в том числе очень мощных. Но сказалась нехватка квалифицированных специалистов, производственных мощностей, специальных материалов, а также скудность финансирования. В результате лишь немногие из перечисленных в планах моторов дошли хотя бы до стадии стендовых испытаний. Из десяти двигателей плана 1931 г. построили опытные образцы четырех, а на вооружение в итоге приняли один! В план следующего, 1932 г., были включены 14 моторов, изготовили образцы пяти, и ни один из них не успел выйти на государственные испытания.

Мотор М-34Р с редуктором

На смену М-17 готовился двигатель М-34; в задании прямо указывалось на сохранение прежних габаритов и посадочных мест, так, чтобы можно было монтировать новый мотор на место старого. Разработкой М-34 занимался с 1928 г. в Научном автомоторном институте (НАМИ) А.А. Микулин. В 1930 г. проект передали в только что созданный Институт авиационного моторостроения (ИАМ) и Микулин перешел туда же. Первый опытный образец М-34 начали испытывать в августе 1931 г. Верный себе, Микулин внес в этот двигатель много оригинальный идей. В частности, в нем впервые применили новую силовую схему блока со свободной гильзой и стяжкой длинными сквозными шпильками. Эту схему в разных вариантах потом неоднократно применяли различные советские и иностранные конструкторы. М-34 стал одним из немногих по-настоящему удачных отечественных авиамоторов начала 30-х годов. Его запустили в массовое производство на заводе № 24 (ныне «Салют») в Москве и делали в тысячах экземпляров.

В июле 1932 г. уже серийный М-34 прошел летные испытания. Но качество продукции поначалу было очень невысоким, всю 1-ю серию забраковали. Лишь в конце года завод стал выпускать по-настоящему годные моторы. При весе 608 кг максимальная мощность М-34 равнялась 800 л.с., номинальная — 750 л.с.

Как уже говорилось, для тихоходных бомбовозов выгодно было иметь обороты пропеллеров поменьше, для чего на моторы монтировали понижающие редукторы. У немцев имелся редукторный вариант BMW VI — BMW VIII; на наших М-17 редукторов не было. Для М-34 редуктор спроектировали, и с конца 1933 г. в серию пошел М-34Р той же мощности. Чтобы двигатель не «задыхался» в разреженном воздухе на высоте, использовали нагнетатель, чаще всего центробежный. Он позволял самолету, сохранив мощность моторов, подняться повыше, где аэродинамическое сопротивление меньше и можно лететь быстрее. Да и само по себе повышение практического потолка уменьшало зависимость бомбардировщика от погоды и снижало уязвимость от зенитной артиллерии и частично от истребителей. М-34РН, сочетавший редуктор и нагнетатель, вышел на государственные испытания в мае 1934 г., довели же его до состояния, пригодного для серийного производства, к концу 1935 г.

Мотор М-34РН с редуктором и нагнетателем

Неоднократно упоминавшийся ранее М-34ФРН представлял собой его форсированный по оборотам вариант. По проекту он должен был иметь номинальную мощность 1050 л .с. и максимальную — 1200 л.с. Это должно было стать большим шагом вперед. Недаром этот мотор вписали во многие задания на тяжелые бомбардировщики. Действительно, первый образец модификации ФРН выставили на госиспытания в январе 1935 г. Однако при весе 735 кг его номинальная мощность не превышала 900 л.с., а надежность подвергалась суровой критике. Лишь в 1938 г. конструкторам удалось добиться требуемого ресурса.

Конкурентом для М-34 являлся 18-цилиндровый W- образный (трехрядный) М-27, тоже водяного охлаждения. Этот мотор в январе 1931 г. успешно прошел государственные испытания, показав номинальную мощность 700 л.с. и максимальную — 850 л.с, то есть примерно то же, что и двигатель Микулина, но при немного большем весе — 633 кг. Предпочтение отдали М-34, уже подготовленное серийное производство М-27 остановили.

Конструкторы обычно всегда стараются использовать удачно найденные ими решения. Когда Микулин в 1930 г. получил задание на двигатель М-35 с максимальной мощностью 1350 л.с., он сразу попытался скомпоновать его из блоков М-34. Рассматривались два варианта: W-образный с тремя блоками и Х-образный с четырьмя. Позже попробовали еще одну идею — сделать 12-цилиндровый V-образник, повторяющий конструкцию М-34, но с цилиндрами большего размера. Но все три проекта не «вытанцовывались». После рассмотрения комиссией в 1932 г. их все забраковали. Даже опытные образцы М-35 строить не стали.

Примерно ту же мощность, что и М-35, должны были развивать двигатели семейства ФЭД («Феликс Эдмундович Дзержинский»). Таким названием они были обязаны тому, что разработка велась в Особом техническом бюро ОГПУ при заводе № 24, где трудились инженеры-заключенные. Их тогда называли еще не «врагами народа», а «вредителями». Вот эти «вредители» с учетом требований задания М-28 спроектировали Х-образный двигатель, частично использовавший узлы отвергнутого М-27. Руководил работой известный моторостроитель А.А. Бессонов, до ареста — начальник заводского конструкторского бюро.

Х-образный мотор ФЭД

Существовало несколько модификаций двигателя ФЭД. Наиболее удачная из них, ФЭД-3, оснащенная приводным центробежным нагнетателем, проходила государственные испытания в апреле 1931 г., показав максимальную мощность 1170 л.с. при номинальной — 800 л.с. Но бюро ОГПУ расформировали, а доводку двигателя передали ИАМ. Там им заниматься оказалось некому. Через некоторое время соответствующий пункт из плана института попросту изъяли. Сохранились два экземпляра мотора ФЭД: один — в запаснике в Монино, второй — в музее завода «Салют».

Самые большие надежды самолетостроители возлагали на мотор М-44. По заданию его максимальная мощность должна была достигнуть 2000 л.с. (а по некоторым документам — 2200 л.с.). История этого двигателя началась в винтомоторном отделе ЦАГИ. Там экспериментировали с цилиндрами большого диаметра. Действительно, при этом коэффициент полезного действия двигателя должен был вырасти за счет уменьшения тепловых потерь, ведь объем растет по кубу, а площадь, с которой теряют тепло, — только по квадрату. Но при этом резко возрастают нагрузки на все части двигателя, ведь увеличение площади поршня — это пропорциональное увеличение действующей на него силы.

В 1928 г. в ЦАГИ начали строить установку М-170. Это был одноцилиндровый четырехтактный двигатель, а цифра показывала, что с этого цилиндра намеревались «снять» 170 л.с. Результаты опытов внушали надежду, и в 1930 г. ИАМ дали задание на базе М-170 (переименованной в М-170/44) создать 12-цилиндровый V-образный мотор водяного охлаждения.

К проектированию приступили в феврале 1931 г., а в мае уже закончили; руководил работой Н.П. Сердюков. Изготовление опытных образцов задержали, поскольку хотели в максимальной степени отладить цилиндро-поршневую группу, испытывая ее на М-170/44. Интересно, что в плане института на 1932 г. работа по М-44 числилась «второочередной».

В начале 1933 г. приступили к изготовлению деталей для двух опытных экземпляров. В том же году первый из них собрали и опробовали на стенде, а в начале следующего года — второй. Планировали и третий, но потом его исключили. Однако М-44 упорно отказывался выдавать требуемую мощность и постоянно ломался.

Третий образец этого мотора все-таки сделали, но в катерном варианте ГМ-44 со специальным реверс-редуктором. Но и он не снискал большого успеха. Отчаявшись добиться поставленных заданием показателей, в конце 1934 г. работу прекратили.

Таким образом, ни один из двигателей, закладывавшихся в задания на сверхтяжелые бомбовозы, не дошел до стадии серийного производства. Лишь М-34 явился «синицей в руке», причем все его запланированные варианты поступали к самолетостроителям с опозданием на год, два, а то и больше от плановых сроков.

Но следует учесть, что задача создания авиамотора мощностью порядка 1500 — 2000 л.с. тогда не была решена нигде в мире. Серийные моторы такого класса появились уже в конце 30-х годов, а в нашей стране — лишь после окончания Великой Отечественной войны.

Делая упор на классические четырехтактные моторы с искровым зажиганием, в нашей стране с 1930 г. начали большую программу создания отечественных дизелей мощностью до 1000 л.с. Применение дизелей оказывалось особенно выгодным для тяжелых бомбардировщиков с их большой продолжительностью полета. За счет повышенной экономичности они позволяли либо увеличить дальность, либо нарастить бомбовую нагрузку. Дизеля давали и еше один выигрыш: они работали не на высокооктановом бензине, которого в СССР всегда не хватало из-за отсталой технологии переработки нефти, а на«тракторном керосине» (солярке), которого имелось много. Наиболее успешным оказался 12-цилиндровый дизель АН-1, созданный под руководством А.Д. Чаромского. Но первые более-менее надежные дизеля М-30 и М-40 запустили в серийное производство лишь перед Великой Отечественной войной.

Проектировались и альтернативные силовые установки — паротурбинные и газотурбинные, конструкция которых основывалась на опыте создания их для кораблей.

Например, паротурбинная установка ПТ-6 предназначалась для бомбардировщика ТБ-4. На самолете их должно было быть две, каждая мощностью 3000 л.с. с пятиминутным форсированием на 20%, то есть до 3600 л.с. В состав каждой установки входил парогенераторе виде многозаходного змеевика с топкой, где сжигали мазут или сырую нефть. Для интенсификации горения предусматривался вентилятор, вращавшийся вспомогательной турбиной. Топки зажигались электрически с поста бортмеханика. В случае отказа одного из двух парогенераторов второй должен был питать обе установки на 90% мощности. Пар после работы в турбине отводился в конденсатор, где опять превращался в воду и возвращался в бак. Задание предусматривало, что на самолете будет иметься запас воды на 15 часов полета.

Поскольку турбина давала очень высокие обороты, нужен был понижающий редуктор. В итоге мощность получалась существенно больше, чем с шестью моторами М-34, но и вес немаленький — 9000 кг.

Менее мощная (1500 л.с. с каждой из двух турбин с кратковременным форсированием до 1800 л.с.) установка ПГ-1, которую делали н а Кировском заводе в Ленинграде, отличалась общим парогенератором и приводом насосов от вспомогательного бензинового двигателя. Ее довели до стадии испытания опытного образца, но получили мощность всего 1600 л.с. с обеих турбин.

А вот «авиационная турбина внутреннего сгорания» ГГ-1, над которой работали в 1934—1935 годах. Ее собирались опробовать на ТБ-3. Она не была похожа на современные турбореактивные двигатели. Общий компрессор с приводом от дополнительной турбины помещался в фюзеляже, «газогенераторы» (камеры сгорания) — в крыльях. Турбины с редукторами устанавливались на подмоторных рамах на месте ближних к фюзеляжу двигателей ТБ-3. Интересно, что предусматривалось водяное охлаждение дисков и лопаток турбин. Номинальная мощность установки в целом — 2000 л.с., расчетный вес 4000 кг. Топить «газогенераторы» рассчитывали сырой нефтью (как на корабле).

Был построен ряд опытных образцов подобных установок, но они испытывались только на земле и никогда не летали.