Читать книгу "Битва за скорость. Великая война авиамоторов - Валерий Августинович"

Параметр РД36-51 GE4 «Олимп» НК-144 Тяга, кг 21 000 23 360 14 000 13 000 Без форсажа С форсажем — 31 100 17 400 17 500 Расход воздуха, кг/с 282 287 188 250 Температура газа перед турбиной, °С 1170 1204 1180 1000 Степень сжатия 15 12,5 14 15 Степень двухконтурности 0 0 0 1.0 Схема (количество ступеней компрессора и турбины) 14+3 9+2 7+7–1+3 2+3+6–1+2

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.