Текст
                    
ДВИГАТЕЛИ ВЕРТОЛЁТОВ РОССИИ издательство «Медиарост» 2020
УДК 621.431.75 ББК 39.5г Зрелов В. А., Изотов Д. П., Котельников В. Р. Двигатели вертолётов России / Под общ. ред. В. В. Горошникова. – Рыбинск : Медиарост, 2020. – 332 с. : илл. ISBN 978-5-906071-37-8 Научные редакторы: д. т. н. В. А. Зрелов, Н. В. Якубович В заключительной книге трилогии, посвящённой развитию отечественного авиационного двигателестроения, в обобщенном виде представлена информация о двигателях вертолётов. Описаны пути становления отечественного вертолётостроения, приведены сведения о параметрах, конструктивных схемах и конструкции основных элементов поршневых и газотурбинных вертолётных двигателей, а также вертолётах, на которых они применялись. Как в предыдущих книгах этой серии, здесь приведены наиболее интересные факты и воспоминания участников проектирования, производства, испытания и эксплуатации этой сложной наукоёмкой техники. Книга хорошо иллюстрирована. Сведения об основных параметрах двигателей представлены в табличном виде, удобном для их анализа. В её заключительной части приведены линии трендов некоторых параметров, позволяющие оценить уровень технического совершенства двигателей на каждом этапе их развития. Издание предназначено для широкого круга читателей. ISBN 978-5-906071-37-8 © Издательство «Медиарост», 2020
П Р Е Д И С Л О В И Е Н А У Ч Н О Г О Р Е Д А К Т О Р А Несмотря на интенсивное развитие и расширение области применения вертолётов, среди публикаций, посвящённых авиационной технике, лишь малая часть касается рассмотрения вопросов, относящихся к вертолётным двигателям. Для восполнения этого пробела создана книга «Двигатели вертолётов России», являющаяся заключительной частью трилогии, посвящённой развитию отечественной авиации. Авторы стремились сохранить едиными стиль изложения, структуру и оформление этих книг. Так же как в предыдущих частях, здесь представлены два основных типа двигателей, используемых в авиации: поршневые и газотурбинные. Описаны особенности вертолётных двигателей, принципы их работы, конструктивные схемы и элементы конструкции. Расширение области применения авиационных двигателей как по высоте и скорости полёта, так и по их эксплуатационным особенностям, связанным с климатическими условиями, наличием пыли, турбулентности атмосферы, порывам ветра, взаимодействию с летательным аппаратом и др., потребовало постоянного совершенствования конструкции двигателей, поиска новых материалов, разработки новых технологических процессов. Решение подобных проблем применительно к отечественным самолётным двигателям описано в наших первых двух книгах. Область применения и способы эксплуатации вертолётов и самолётов имеют различия, что налагает специфические требования к их двигателям. Требования к вертолётным двигателям, особенности их компоновки в составе силовых установок вертолётов, отражены в предлагаемом издании. Основное внимание в книге уделено серийным вертолётным двигателям, производившимся в России, в тоже время, здесь упоминаются и некоторые опытные образцы, проходившие испытания, а также ряд нереализованных проектов. Помимо описания двигателей, в книге представлены сведения о вертолётах, для которых они были созданы, описаны достижения отечественного вертолётостроения, отмечены проблемы, возникавшие при создании новых образцов этой сложной техники, и показаны пути и способы решения этих проблем. Как в первых двух книгах, здесь приведены сведения о выдающихся отечественных конструкторах и их конструкторских школах. Значительное место в издании уделено воспоминаниям людей, чьим трудом разрабатывалась, производилась, испытывалась и эксплуатировалась одна из лучших в мире отечественная вертолётная техника. При описании вертолётных двигателей в книге представлены сведения об ос- новных параметрах двигателей и датах их создания, испытания и производства. Эта информация позволит пытливому читателю самостоятельно построить графики изменения параметров по времени (линии трендов), попытаться спрогнозировать их возможные значения в будущем и побудить к творчеству, предложить, например, своё видение перспективных конструкций, материалов и технологий и, возможно, привлечёт молодёжь в эту сферу деятельности. Так же как предыдущие книги трилогии, данное издание не является энциклопедией или справочником. Это - популярная публикация, рассчитанная на широкий круг читателей: школьников, студентов, научных работников, сотрудников и преподавателей ВУЗов, а также всех, интересующихся вертолётным двигателестроением. Книга может быть полезна работникам проектных, производственных и эксплуатирующих вертолётную технику предприятий и организаций. Её цель - дать по возможности исчерпывающую и понятную картину результатов труда учёных, инженеров, рабочих, лётчиков и техников, благодаря которым отечественные вертолётные двигатели заняли достойное место в мировом вертолётостроении. В. А. Зрелов, д. т. н., профессор кафедры конструкции и проектирования двигателей летательных аппаратов Самарского национального исследовательского университета им. академика С.П. Королёва, почётный работник высшего профессионального образования РФ
ЧАСТЬ 1
8 ЧАСТЬ 1. Поршневые моторы Двигатели вертолётов России ВЗЛЕТАЮЩИЕ ВЕРТИКАЛЬНО (1) (2) (3) (3) Геликоптер А. Сантоса-Дюмона. 1906 Идея подняться в небо при помощи вращающегося винта возникла давно, более пятисот лет назад. Но решение задачи оказалось непростым и заняло много лет. В результате работоспособный геликоптер (вертолет) появился намного позже, чем аэроплан. Саму идею вертолета впервые высказал еще Леонардо да Винчи в XV веке. Только винт у него был архимедов, вроде шнека у мясорубки, имевший деревянный каркас и обтянутый полотном. Приводила его во вращение мускульная сила человека. Полететь такой вертолет, конечно, не мог. Великий Леонардо об этом не узнал, поскольку ограничился эскизом и словесным описанием изобретения. Через три века М. В. Ломоносов построил «аэродромическую машинку», называвшуюся также «воздухобежной» с приводом от часовой пружины. Она действительно летала. Но это была лишь маленькая модель, демонстрировавшая возможность полета аппарата тяжелее воздуха. Более того, ни в одном документе не приводится точное ее описание. Есть даже версия, что это был не вертолет, а орнитоптер (махолет – аппарат с машущим крылом). (1) Рисунок вертолета Леонардо да Винчи (2) Предполагаемая модель аэродинамической машинки Ломоносова В XIX веке возникло много проектов вертолетов (геликоптеров) с паровыми двигателями, ни один из которых не реализовали. Даже если бы эти летательные аппараты построили, мощности не хватило бы для подъема в воздух – слишком тяжелы были паровые машины. В 1905 г. М. Леже в Монако экспериментировал с электроприводом на вертолете соосной схемы. Электромотор стоял на аппарате, но питался энергией через кабель. В начале 1906 г. машина Леже упала и разбилась. Ситуацию изменило применение двигателей внутреннего сгорания. В том же 1906 г. живший во Франции бразилец А. Сантос-Дюмон построил вертолет с мотором «Антуанетт» мощностью 24 л. с. (по тем временам – много!). По схеме он являлся не совсем вертолетом, а скорее винтокрылом, имея два несущих и один тянущий винт. Но первые же попытки поднять его в воздух показали его крайнюю неустойчивость. Гораздо удачнее оказался вертолет Корню, построенный в 1907 г. На нем стоял такой же «Антуанетт», вращавший два несущих винта, размещенных по продольной (4) (4) Вертолет П. Корню. 1907 9
10 ЧАСТЬ 1. Поршневые моторы Двигатели вертолётов России (1) Поль Корню на своем вертолете (1) (2) Вертолет И. Сикорского (3) И. И. Сикоркий возле своего вертолета (2) схеме. Привод осуществлялся от вертикального вала ремнями, шедшими к большим шкивам под винтами. На этой штуковине удалось подняться на полтора метра пилоту и одному пассажиру. После этого в разных странах принялись строить аппараты с несущими винтами и двигателями внутреннего сгорания, постоянно наращивая мощность последних. Иногда они имели очень чудной вид. Например, на летательной машине Кимбальса (США, 1908 г.) стояли сразу два десятка маленьких винтов, вращавшихся одним мотором мощностью 50 л. с. Но смогла ли она оторваться от земли – неизвестно. В России дань вертолетостроению тогда отдал знаменитый позднее авиаконструктор И. И. Сикорский. В 1909 г. он построил одноместный вертолет соосной схемы с мотором «Анзани» мощностью 35 л. с. Лопасти винтов имели стальной каркас и полотняную обтяжку. Летать на своем аппарате конструктор не рискнул, ограничившись замером подъемной силы на весах. В следующем году Сикорский сделал второй вертолет, отличавшийся усовершенствованной трансмиссией и увеличенным диаметром винтов. Но он тоже не летал, хотя эксперименты показали, что этот аппарат мог оторваться от земли. (3) 11
12 ЧАСТЬ 1. Поршневые моторы Двигатели вертолётов России Вертолет Петроцци, Кармана и Цуровца Борис Николаевич Юрьев у вертолета своей конструкции В 1912 г. Б. Н. Юрьев с группой студентов Императорского высшего технического училища построил вертолет с одним несущим и одним рулевым винтом. Позднее эта схема стала классической, по ней и по сей день строят большинство винтокрылых машин. Использовали мотор «Анзани» в 25 л. с. Аппарат показали на выставке в Москве, приуроченной ко Второму всероссийскому воздухоплавательному съезду. Когда экспозиция закрылась, вертолет опробовали на привязи во дворе училища. Первая попытка закончилась поломкой главного вала. Конструкцию доработали, но далее работа остановилась. Сочли, что одной из причин неудачи являлись недостаточные мощность и надежность двигателя. Надо сказать, что во всех случаях тип мотора выбирался практически случайно – то, что удавалось раздобыть конструктору или на что хватало денег. Чаще это были авиационные двигатели, но встречались и автомобильные. Впрочем, и формально авиационные не всегда являлись полностью таковыми: «Анзани» исходно создавались для мотоциклов, а «Антуанетт» – для скоростных катеров. Все они были довольно тяжелыми. Например, у «Анзани» приходилось примерно два килограмма сухого веса на одну лошадиную силу. Мощность же обычно не превышала 50 л. с. При этом необ- ходимо указать, что для вертикального подъема требуется больше энергии, чем для взлета крылатого аппарата с разбегом. С двигателем братьев Райт в 12 л. с. вертолету, рассчитанному на экипаж хотя бы из одного человека, вообще ничего бы «не светило». В период Первой мировой войны основные силы конструкторов были направлены на совершенствование бурно развивавшихся боевых аэропланов. Лишь немногие продолжали заниматься винтокрылыми аппаратами. В 1918 г. в Австро-Венгрии построили вертолет Петроцци, Кармана и Цуровца, который на привязи поднялся на высоту 50 м и висел там около получаса. Но пилота на борту не было, как и каких-либо органов управления. При этом тяговооруженность аппарата по тем временам выглядела выдающейся – он оснащался тремя ротативными моторами Рон Jb по 120 л. с. В то же время стали доступны мощные авиационные двигатели, развивавшие 80 – 100 л. с. и более. Наибольшую удельную мощность (отношение мощности к весу) имели моторы ротативного типа, у которых коленчатый вал был неподвижен, а вращались картер и цилиндры. Они также меньше перегревались при малых скоростях полета или вообще без движения. Впрочем, о перегреве тогда еще можно было не беспокоиться, ведь летали (если вообще поднимались в воздух) очень недолго. Еще одним плюсом можно было считать произвольность ориентации такого двигателя, его можно поставить выходным валом вертикально. Так, это предусматривал проект Б. Н. Юрьева с мотором «Гном-50» в 50 л. с. У ротативного мотора, по сути, нет масляной системы, он смазывается взвесью внутри картера. Это приводит к большому расходу масла, которое выбрасывается наружу с выхлопными газами. У двигателя стационарного типа, с вращающимся коленчатым валом, масло отбирается либо 13 из нижней части картера, либо из специального кармана, затем прогоняется через фильтр и после охлаждения возвращается назад. Размещение такого мотора вертикально приведет к масляному голоданию и быстрому заклиниванию движущихся частей. После окончания войны работы в области вертолетостроения продолжились. В декабре 1922 г. русский эмигрант Г. А. Ботезат в США оторвался от земли на вертолете своей конструкции. Аппарат весом около двух тонн имел четыре несущих винта и управлялся примерно как современный квадрокоптер. Но мощность мотора для такого веса была явно недостаточна. Ботезат использовал английский ротативный двигатель Бентли BR.2. Существовало два его варианта: один развивал максимально 200 л. с., другой – 245 л. с. Какой из них стоял на вертолете Ботезата – неизвестно. Но в обоих случаях для двух тонн этого явно маловато. Г. А. Ботезат возле своего вертолета Квадролет Ботезата. Конструктивная схема
14 ЧАСТЬ 1. Поршневые моторы скости. Управлять машиной оказалось практически невозможно. Неудачными оказались и два последующих аппарата, С.2 и С.3. На четвертом экземпляре, С.4, Сиерва ввел шарниры в креплениях лопастей. Этот автожир использовал фюзеляж от учебного биплана Анрио 14, его же шасси и ротативный мотор Рон Ja (110 л. с.). Он уже довольно прилично летел по прямой, но маневрирование по-прежнему давалось с трудом. На типе С.5 (с фюзеляжем от самолета Авро 504) появились элероны, что впервые позволило выполнить круг над Вертолет Эмишена преодолевает дистанцию в километр. 1924 Постепенно вертолеты стали летать выше и дальше. Например, француз Эмишен в мае 1924 г. в Арбонане смог пролететь на своем аппарате целый километр, что тогда зарегистрировали как рекорд. Этот вертолет имел четыре винта, приводившиеся во вращение двигателем Рон Jb, а в придачу еще гироскоп, обеспечивавший устойчивость. Выше трех метров это чудо техники не поднималось. Так что до практического применения тогда было еще очень далеко. В начале 20-х годов возникло другое направление развития винтокрылых аппаратов. Его предложил испанский инженер Хуан де ля Сиерва. Обычное крыло заменялось несущим ротором, который раскручивался не мотором, а набегающим потоком воздуха. Тянул же машину обычный воздушный винт, как у самолета. В полете подъемную силу могло увеличивать небольшое неподвижное крыло (предусматривались крылатый и бескрылый Двигатели вертолётов России Хуан де ля Сиерва варианты). Такой аппарат назвали автожиром. В принципе, он был ближе к самолету, нежели вертолет. В 1920 г. Сиерва построил свой первый автожир С.1. Он имел два соосных несущих винта. Однако при взлете конструктор не справился с опрокидывающим моментом в поперечной плоОдин из ранних вариантов автожира С.19 до введения «хвоста скорпиона». 1932 Хуан де ля Сиерва летным полем. Он уже мог перевозить двух человек. Затем Сиерва перебрался в Англию, где стал одну за другой создавать новые, все более совершенные конструкции. Вообще у автожира путь к практически применимым образцам оказался гораздо короче, чем у вертолета. Можно было без переделки использовать двигатели для самолетов. Но некоторые доработки иногда все-таки требовались. Дело в том, что лопасти несущего винта перед взлетом приходилось раскручивать вручную. Это увеличивало подъемную силу и сокращало взлетную дистанцию. Но занятие это было трудоемкой и довольно длительной операцией. На автожире С.19 ввели поворотное оперение. Перед взлетом эту громоздкую коробчатую конструкцию разворачивали примерно на 90 градусов, и она отклоняла воздушный поток от тянущего винта на лопасти ротора, вызывая его самораскручивание – авторотацию. Потом, правда, требовалось вернуть хвост назад. Эту штуку называли «хвостом скорпиона». В 1932 г. инженеры моторостроительной компании «Армстронг-Сиддли» предложили осуществлять предварительную раскрутку от двигателя. Момент отбирали от задней части коленчатого вала звездообразного мотора «Дженет Мэйджор» I (105 л. с.) через понижающую зубчатую передачу и систему валов. Автожир ставили против ветра и зажимали тормоза на колесах. Затем на малом газу летчик раскручивал несущий винт. Дойдя до 180 – 200 об/мин, он отпускал тормоза, отключал привод ротора и давал полный газ – аппарат резко взмывал вверх. Такую схему называли «прыгающим автожиром». С.19 уже строился серийно на заводе компании «Авро». В том же 1932 г. Сиерва создал свой самый удачный автожир – двухместный С.30. На нем внедрили управление направлением полета перекосом ротора и более мощный двигатель «Дженет Мэйджор» IA (145 л. с.). Серийная модель именовалась С.30А. Их выпускали в довольно больших количествах, причем не только в Англии, но и в Германии, Франции и Дании. Ма- 15 шины собирали в гражданском и военном (но тоже без вооружения) исполнении. В ВВС их намеревались использовать для связи и корректировки артиллерийского огня. Особенно подкупали хорошие взлетно-посадочные качества: автожиру требовалась площадка гораздо меньших размеров, чем самолету. Он мог базироваться близко от линии фронта где-нибудь на лесной поляне. В августе 1934 г. С.30А демонстрировался на авиационной выставке в Копенгагене. Побывавшая там советская делегация написала в своем отчете: «Весьма интересна по своему конструктивному оформлению выставленная машина С-30...» Авро «Рота» – военный вариант автожира С.30А, принятый на вооружение британских ВВС, 1935 г. Эта машина использовалась в эксперименте с посадкой на авианосец «Корейджес»
16 ЧАСТЬ 1. Поршневые моторы Двигатели вертолётов России (1) (2) (4) (4) Американский автожир Питкэрн РСА-2 в Музее Генри Форда в Дирборне 17 (5) Французские автожиры LeO 301 с моторами Сальмсон 9Ne, эксплуатировавшиеся морской авиацией. Эта машина тоже была сделана на базе лицензии на С.30А (6) Японский автожир Каяба Ка.1 В результате один С.30А с мотором «Дженет Мэйджор» приобрел Советский Союз. В начале 1935 г. он поступил на испытания в ОЭЛИД ЦАГИ, а затем в сентябре – октябре побывал в НИИ ВВС. В одном из документов НИИ ВВС присутствует интересная фраза: «Летные данные ниже, чем у самолета с таким же мотором, но может садиться на небольших площадках». (5) (1) Автожир С.30А во время испытаний в НИИ ВВС (2) Мотор «Дженет Мэйджор» на автожире «Рота» (6) (3) Осмотр автожира «Рота» в ангаре (3) В США автожирами занимались Г. Питкэрн и У. Келлет, использовавшие лицензии Сиервы. Келлету удалось в 1943 г. продать семь машин YO-60 с моторами Джейкобс R-915-3 командованию ВВС армии США. В Германии подобные аппараты строили Г. Фокке (тоже по лицензии Сиервы) и А. Флеттнер. Автожиры тогда летали быстрее, выше и дальше, чем вертолеты, могли перевозить реальный груз. Они не могли только одного: взлетать и приземляться вертикально. К началу Второй мировой войны автожиры состояли на вооружении в Великобритании, Франции и Дании. Позднее к ним добавились США, Советский Союз и Япония. Японцы даже разместили свои Ка.1 на небольшом авианосце и летали на них на противолодочное патрулирование. Но практика показала невысокую боевую ценность этих машин и увлечение автожирами быстро угасло. Тем временем вертолеты постепенно совершенствовались. Правда, довольно медленно... В 1930 г. итальянец Асканио совершил на своем аппарате несколько полетов на аэродроме близ Рима. Он достиг высоты 19 м и продержался в воздухе чуть меньше девяти минут. И это были рекордные показатели для вертолета с пилотом! Пожалуй, самый успешный вертолет межвоенного периода создал немецкий профессор Г. Фокке. Назывался он Фокке-Вульф FW 61. Это тоже была чисто экспериментальная одноместная машина,
18 ЧАСТЬ 1. Поршневые моторы Двигатели вертолётов России (1) (1) Первый экземпляр немецкого вертолета FW 61 (2) построенная всего в двух экземплярах, но ее данные демонстрировали уже серьезное продвижение вперед. Фюзеляж напоминал самолетный, к его задней части крепился киль с рулем направления и небольшой стабилизатор. Вбок и вверх отходили две фермы, на вершинах которых крепились несущие винты. Таким образом, FW 61 выполнялся по поперечной схеме. Винты вращались в разные стороны, что упрощало пилотирование. А вот двигатель был один – звездообразный мотор Сименс Sh 14A максимальной мощностью 160 л. с. стоял в передней части без капота. Машину сначала испытывали под куполом цирка! Немецкий вертолет продемонстрировал достаточную устойчивость и хорошую управляемость. В 1937 – 39 годах он поставил целый ряд мировых рекордов. Так, его скорость достигала 122 км/ч, он мог подняться почти на 3 500 м, пролететь 230 км. Максимальная продолжительность полета составляла час и 20 минут. (2) Взлетает вертолет VS-300 Приблизительно в это же время к созданию вертолетов вернулся И. И. Сикорский. В сентябре 1939 г. построили экспериментальный VS-300 с мотором «Лайкоминг» в 65 л. с. Он имел классическую одновинтовую схему. 14 сентября конструктор лично поднял машину в воздух. Поначалу она страдала вибрациями и плохой устойчивостью. Вертолет многократно переделывали. На одном из этапов вдобавок к рулевому винту, вращавшемуся в вертикальной плоскости, появились два горизонтальных. «Лайкоминг» сменили на более мощный «Франклин» в 90 л. с. Проблемы возникали самые разные. Например, VS-300 упорно отказывался двигаться вперед. Сикорский потом написал: «Мы даже рассматривали возможность развернуть кресло пилота и позволить ему летать задом наперед». 10 октября 1940 г. один из рулевых винтов разрушился и вертолет упал. Однако Сикорский выбрался из-под обломков, совсем не пострадав. К середине 1941 г. конструктор уже был готов взяться за вертолет для военных. В декабре построили первый образец XR-4. Эта двухместная машина по своей компоновке надолго стала образцом для себе подобных. Один несущий винт и один рулевой, простой по конструкции фюзеляж прямоугольного сечения. Но самое главное – мотоустановка. На XR-4 за кабиной стоял специально доработанный двигатель фирмы «Уорнер». Он имел многие основные черты последующих вертолетных моторов. Интенсивное охлаждение обеспечивал вентилятор. В трансмиссию включили фрикционную муфту включения и муфту свободного хода. XR-4 впервые поднялся в небо 14 января 1942 г. Его пилотировал испытатель Ч. Моррис. Новый аппарат взлетал и садился вертикально, а также мог зависнуть над землей. 19 (5) (3) (3) R-4 – первый вертолет, принятый на вооружение ВВС армии США (4) С 1943 г. вертолет под обозначением R-4 строился серийно и поставлялся ВВС армии США. Первую партию обозначили YR-4B, ее сдали в ноябре и отправили на войсковые испытания. Весной 1944 г. четыре машины из нее отправили на фронт на границу Индии и Бирмы. Вертолетчики доставляли донесения и приказы, эвакуировали раненых, перевозили мелкие грузы в окруженные гарнизоны, корректировали огонь артиллерии. Осенью на передовую уже начали поступать серийные R-4. В январе 1945 г. их приняли на вооружение и англичане, давшие им имя «Ховерфлай». Немцы запустили в серию первый вертолет раньше, чем американцы – в начале 1942 г. Это был Фокке-Ангелис (6) Немецкий вертолет FA 223 имел поперечную двухвинтовую схему, но с приводом от одного двигателя FA 223 «Драхе», выполненный по поперечной схеме. Два винта располагались на вершинах ферм, как у FW 61. Мотор опять был один – Брамо 323Q-3 взлетной мощностью 1000 л. с., однако стоял (4) В Великобритании R-4 приняли на вооружение в 1945 г. как «Ховерфлай» (5) Вертолет R-4B в музее; обтяжка с части фюзеляжа снята он в средней части фюзеляжа. Охлаждение – принудительное, но вентилятор монтировался не на двигателе, а на главном редукторе. В Германии построили всего 14 таких вертолетов, которые ограниченно применялись в тылу. (6)
20 ЧАСТЬ 1. Поршневые моторы Вертолет Флеттнер Fl 282 в полете Более успешным можно считать меньший по размерам одноместный Флеттнер Fl 282 «Колибри». Он имел редкую схему с соосными перекрещивающимися винтами. Пилот сидел в открытой кабине Использовался мотор Сименс Sh 14А в 160 л. с. Эту машину тоже пустили в серию в 1942 г. и сделали немного больше – 24 экземпляра. Их использовали как спасательные на Балтике, в Средиземном и Эгейском морях. Вертолет использовался также как связной. На одной из таких машин сбежал из Минска местный гауляйтер, улетевший с городского стадиона. В США за R-4 последовали более совершенные, но схожие по компоновке R-5 и R-6. Для «пятерки» конструкторы фирмы «Пратт-Уитни» впервые разработали специальный вертолетный мотор. К этому времени уже четко уяснили, что требования к двигателям для самолетов и вертолетов существенно различаются. Двигатели вертолётов России Во-первых, режимы эксплуатации для этих типов летательных аппаратов не похожи друг на друга. Для самолета самый тяжелый режим – взлет. При этом используют максимальную мощность, которую разрешается развивать у земли в течение примерно пяти минут. Далее убирают обороты и переходят на номинальный режим, чаще всего не ограниченный по времени. В горизонтальном полете мотор работает в крейсерском режиме, обычно выбираемом из условия минимального расхода топлива – это примерно 40 – 50% от номинальной мощности. Затраты энергии на вертикальный подъем намного больше, чем на взлет по-самолетному. Мощность, близкая к максимальной, требуется и на режиме висения. Позже, набрав статистику, установили, что на взлетном режиме вертолетный двигатель находится примерно 10% полетного времени, на номинальном – 18–20%, на крейсерском (0,85 от номинала и ниже) – 65%, на малом газу – около 5%. Получается, взлетный и номинальный режимы в сумме дают около 30%. У самолета они занимают 10–15%. Кроме того, у силовой установки вертолета есть дополнительные потери. У самолета пропеллер обычно закреплен непосредственно на выходном валу мотора. У вертолета – трансмиссия из валов и редукторов. Она «съедает» где-то 3–5% мощности. Если аппарат выполнен по одновинтовой схеме, то он имеет рулевой винт; это еще 7–8%. Около 5% уходит на вентилятор (мы еще об этом поговорим). Стало быть, суммарная мощность должна увеличиваться, компенсируя эти потери. А еще считается, что нужно дополнительно 10–15% в запас сверх потребного на разные обстоятельства. Мощность, развиваемая мотором, уменьшается при подьеме на высоту и при повышении температуры окружающего воздуха. Оба обстоятельства могут действовать и совместно – в летнюю жару в горах. Поэтому при равном взлетном весе двигатель на вертолете всегда мощнее. Он чаще работает на высоких оборотах и быстрее изнашивается. Если сравнить самолетные и вертолетные модификации одного и того же мотора (например, отечественные АШ-82Т и АШ-82В), то у последних и межремонтный, и общий ресурс меньше. Большие нагрузки вызывают необходимость усиления различных деталей. Это поднимает вес двигателя и повышает его цену. Это происходит также от наличия у вертолетного двигателя дополнительных узлов. Это муфта включения и обгонная муфта (свободного хода). Первая всегда ставится именно на моторе, чтобы не нужно было при прогреве крутить трансмиссию и винты. Она состоит из двух частей: фрикционной, похожей на сцепление автомобиля, и кулачковой. Раскрутить несущий винт намного труднее, чем пропеллер самолета. После запуска мотор вертолета прогревается на холостом ходу, отсоединенный от трансмиссии. Затем включается фрикционная муфта, дающая возможность медленно начать крутить несущий винт. Например, у широко известного вертолета Ми-4 раскрутка занимает (1) 21 (1) Американский вертолет R-5 (2) Американский вертолет R-6 вались даже тогда, когда на самолетах их применять перестали. Вертолетный мотор всегда снабжают вентилятором. Он может просто присоединяться к выходному валу и вращаться с теми же оборотами. Но иногда редуктор имеет отдельный привод для колеса вентилятора. Это усложняет редуктор и увеличивает его вес, однако может сделать охлаждение более эффективным. Необходимо также позаботиться об интенсивном охлаждении масла, например, организовав принудительную продувку воздушно-масляного радиатора. На вертолетах обычно используют моторы воздушного охлаждения: звездообразные, рядные инвертные (перевернутые, головками клапанов вниз) и оппозитные. Можно ставить и двигатели жидкостного охлаждения, но комплект с радиаторами и насосами в этом случае получается тяжелее, а без вентилятора все равно не обойтись. Все ранние вертолеты оснащались поршневыми моторами. Даже когда авиация стала переходить на реактивную технику, геликоптеры продолжали строить именно с ними. Поршневой двигатель был намного дешевле газотурбинного, проще в эксплуатации и экономичнее, демонстрируя меньший расход топлива. (2) от 17 до 60 секунд. Когда достигают определенных оборотов, выпускаются кулачки, создающие жесткое соединение. Обгонная муфта нужна, чтобы не допустить перераскрутки двигателя или избавиться от его ненужного сопротивления. Это может произойти при авторотации (спуске со свободно вращающимся несущим винтом при неработающем моторе) или отказе одного двигателя из двух. Такая муфта может стоять в редукторе мотора или отдельным агрегатом в трансмиссии. Часто все функции объединяются в одной комбинированной муфте. Еще одна важная черта вертолетной силовой установки – охлаждение. Вертолет летает существенно медленнее самолета, охлаждение его мотора набегающим потоком менее эффективно. На режиме висения его вообще может обдувать только от несущего винта. Не случайно на геликоптерах ротативные двигатели использо- Большой толчок мировому вертолетостроению придало успешное применение американцами винтокрылых аппаратов в ходе войны в Корее. Во всех развитых странах мира стали строить новые и новые машины этого класса. В Советский Союз не стал исключением.
22 ЧАСТЬ 1. Поршневые моторы Двигатели вертолётов России Первые советские вертолёты и автожиры во всем мире, активно занимались строительством вертолетов и автожиров. Именно у нас первыми пришли к выводу, что вертолету нужен свой, особенный, двигатель. Но до конца 40-х годов на наших винтокрылых аппаратах применяли лишь немного переделанные моторы для самолетов. Ротативный мотор М-2, являвшийся лицензионной копией французского двигателя Рон Jb, применялся на всех ранних советских вертолетах и автожирах В нашей стране к проектированию первых вертолетов приступили в середине 20-х годов. Впрочем, они именовались не вертолетами, а геликоптерами. Именно этот термин, как и в большинстве стран мира, использовался в СССР до конца 40-х годов. Лишь после кампаний по борьбе с «безродными космополитами» и «низкопоклонством перед Западом» у нас укоренилось слово «вертолет». Работы первоначально вели в вертолетной группе экспериментально-аэро- динамического отдела ЦАГИ под общим руководством Б. Н. Юрьева. Позже группа превратилась в секцию особых конструкций, которую возглавил А. М. Черемухин, а с конца 1931 г. – А. М. Изаксон. Перебрав несколько проектов вертолетов разных схем, там остановились на варианте одновинтовой схемы. Эта машина получила обозначение 1-ВГ, а потом 1-ЭА. Она имела фюзеляж в виде фермы, сваренной из стальных труб. На его передней и задней оконечностях размещались по два рулевых винта. Силовая установка складывалась из двух ротативных моторов М-2 по 120 л. с. (это был советский вариант французского Рон Jb). Их выбор определялся условиями охлаждения. Двигатели стояли по бортам, носками к главному редуктору, смонтированному в центре масс аппарата. Один мотор и редуктор предварительно весной 1929 г. испытали на стенде. Постройку вертолета завершили в июле 1930 г. Его перевезли на аэродром у станции Ухтомская, где Черемухин сам совершил на нем несколько полетов на привязи. Во время них пилот попутно учился управлять необычным аппаратом. Далее последовали уже свободные полеты по все усложнявшейся программе. Интересно, что первый такой полет провели ночью. Как сообщили: «...геликоптер надежно и безотказно летал...» Но в декабре аппарат разбился и его пришлось восстанавливать. В августе 1932 г. на 1-ЭА Черемухин поднялся на высоту 605 м. Вспомните, что итальянец Асканио тогда и до 20 м не добрался! 23 (1) (2) (4) (1) Механики запускают двигатель М-2 на стенде, на котором отлаживалась мотоустановка вертолета 1-ЭА. 1929 (2) Компоновочная схема вертолета 1-ЭА (3) Левый мотор М-2 вертолета 1-ЭА. 1930 (4) Авария вертолета 1-ЭА, декабрь. 1931 (3) Но продолжительность полетов 1-ЭА была небольшой, не доходя до 15 минут. Лимитировала ее именно мотоустановка. В 1933 г. на испытания вышел немного усовершенствованный вертолет 3-ЭА (с такими же моторами М-2), а первую машину доработали в модель 5-ЭА с новым несущим винтом. Ее облетывали вплоть до 1936 г., но времени в воздухе аппарат проводил мало. Ресурс двигателей был почти исчерпан, производство М-2, как и других ротативных типов, давно уже прекратили. Это и завело в тупик семейство, начатое 1-ЭА. В нашей стране необходимость создания специального двигателя для вертолета поняли раньше, чем за рубежом. Первое упоминание в документах о подобной идее относится к октябрю 1932 г. Тогда предложили скомбинировать узлы от моторов водяного и воздушного охлаждения.
24 ЧАСТЬ 1. Поршневые моторы Двигатели вертолётов России Вертолет 1-ЭА в Ухтомской, июль. 1932 Первый советский вертолет 1-ЭА в полете Двигатель «Т» должен был иметь звездообразную компоновку, но с цилиндрами, охлаждаемыми водой (как у известного семейства фирмы «Сальмсон»). Поршни, шатуны и коленчатый вал намеревались заимствовать у какого-нибудь мотора воздушного охлаждения. Двигатель «Т» предполагался высокооборотным, но упоминание о наличии у него редуктора отсутствует. В 1934 г. в секции АВИАВНИТО в ЦИАМ под руководством инженера Рудина был спроектирован некий «геликоптерный мотор». Какие-либо подробности о его конструкции неизвестны. Видимо, опытный образец этого двигателя так и не был изготовлен. На смену 1-ЭА выпустили спроектированный под руководством И. П. Братухина вертолет 11-ЭА, имевший много отличительных черт. Если все его предшествен- ники были чисто экспериментальными, то новой машине хотели придать практическое значение. Кроме пилота в ней располагался пассажир. Экспериментальный винтокрыл ЦАГИ 11-ЭА Шестилопастной несущий винт включал три лопасти управления. К фюзеляжу самолетного типа с вертикальным и горизонтальным оперением приделали небольшие крылья, на концах которых смонтировали рулевые (они же тянущие) винты. Это отражало концепцию «геликожира» (винтокрыла). Предполагалось, что аппарат взлетит как вертолет, а в горизонтальном полете перейдет в режим автожира. На 11-ЭА использовали мотор водяного охлаждения – американский Кертис V-1650 «Конкверор», 12-цилиндровый V-образный, мощностью 630 л. с. Его специально доработали. На машине он стоял в передней части фюзеляжа «задом наперед», носком назад. Штатный редуктор демонтировали, соединив носок коленчатого вала с центральным редуктором. Сзади установили вентилятор с приводом от коробки агрегатов мотора. Он обеспечивал продувку водяного радиатора перед ним. Муфта включения монтировалась не на двигателе, а между центральным и главным редукторами. Испытания в середине 1936 г. сразу показали, что конструкция перетяжелена, а рулевые винты отнимают слишком большую мощность. В то же время, запас тяги несущего винта был велик, полный газ мотору не давали. Вертолет 11-ЭА летал 25 У автожира КАСКР-1 «Красный инженер» стоят Н. И. Камов, Н. К. Скржинский, летчик И. В. Михеев и механики З. А. Крейдлин и М. Ф. Дранович только на привязи, в свободный полет его отправить не рискнули. Машину долго дорабатывали, заменив крылья фермами и использовав рулевые винты от 1-ЭА. На аэродром в Ухтомской аппарат вернули только в декабре 1939 г., а первый полет летчик Д. И. Савельев совершил лишь в октябре 1940 г. Мотор был старый, купленный в США еше в начале 30-х годов. Ресурс его быстро исчерпали, а замена отсутствовала. В масле появилась металлическая стружка – верный признак износа вкладышей подшипников. Пришлось двигатель снять и заняться его переборкой. Затем началась война, машину разобрали и более не восстанавливали. Это был последний советский довоенный вертолет. В 1935 г. нашей стране был построен еще один «геликожир», куда более экзотический. Речь идет о конструкции итальянского инженера В. Изакко, рабо- тавшего в СССР в НИИ ГВФ как иностранный специалист. Огромный несущий винт раскручивали четыре английских мотора «Джипси» III по 120 л. с. Эти четырехцилиндровые рядные перевернутые двигатели закрепили прямо на концах лопастей; каждый из них вращал собственный тянущий винт. Впридачу в носовой части фюзеляжа, как у автожира, стоял американский звездообразный Райт J6 в 300 л. с., тоже с тянущим винтом. Но уже при первых запусках моторов на земле выявили деформацию крепления их на лопастях и сильную тряску. На этом и закончили. «Геликожир» списали, договор с Изакко расторгли и выслали его из Советского Союза. Практически параллельно с работами по вертолетам в нашей стране занимались и автожирами. Первый из них спроектировали на средства Осоавиахима под ру- ководством Н. И. Камова и Н. К. Скржинского. Маленький коллектив в соглашении с Центральным советом Осоавиахима, подписанным 22 мая 1929 г., именовался «группой КАСКР». Соответственно и называлась машина КАСКР-1 «Красный инженер» (иногда ее также именуют просто КАСКР или КАСКР I). На постройку щедро выделили... 8500 рублей. Интересно, что Камов классифицировал аппарат как «вертолет» (так и на борту написали «ВЕРТОЛЕТ КАСКР»), хотя за прототипы взяли автожиры С.6 и С.8 испанца Сиервы (от второго заимствовали больше). По компоновке, размерам и весу советский аппарат примерно соответствовал модели С.8R. Машина имела фюзеляж и хвостовое оперение от учебного биплана У-1; мотоустановку тоже брали от него – то ли это был М-2, то ли «родной» Рон Jb, залежавшийся на складе с Гражданской войны.
26 ЧАСТЬ 1. Поршневые моторы Первый полет КАСКР-1 совершил 25 сентября 1929 г. на ныне несуществующем Центральном аэродроме в Москве. Им управлял летчик И. В. Михеев, в задней кабине сидел пассажиром Камов. Быстро выяснилось, что для У-1 мощности М-2 хватало, а для автожира ее маловато. Решили двигатель поменять. Удалось раздобыть французский пятицилиндровый звездообразный Гном-Рон 5А «Титан» в 230 л. с. Партию таких моторов приобрели для пассажирского самолета АНТ-9. Они уже относились к привычному для нас стационарному типу – коленчатый вал вращается, картер остается неподвижным. Тянущий винт тоже позаимствовали от АНТ-9. Доработанный аппарат с «Титаном» уже стали называть КАСКР-2. Он в ходе испытаний до 1931 г. совершил 79 полетов, но все они были кратковременными – общий налет составил всего два часа. 21 мая 1931 г. на Центральном аэродроме в Москве проводилась демонстрация новой авиационной техники высшему руководству страны. Присутствовали И. В. Сталин, К. Е. Ворошилов, В. М. Молотов и другие. В конце ряда стоял КАСКР-2, который тоже осмотрели. Камов потом написал: «Тов. Сталин похвалил нас за инициативу, сказал, что это дело нужное для государства и его следует продолжать». В секции особых конструкций ЦАГИ во второй половине 1930 г. взялись за проектирование двухместного крылатого автожира по типу С.19. Именно «по типу»: при сохранении общей концепции советский 2-ЭА был больше и тяжелее. Этому способствовало использование двигателя «Титан». Двухкилевое оперение («хвост скорпиона») могло устанавливаться во взлетное положение для раскрутки ротора потоком от тянущего винта. Испытания 2-ЭА начались в ноябре 1931 г. Два года спустя его передали в агитэскадрилью им. М. Горького, где совершили несколько демонстрационных полетов. В начале 1934 г. ресурс мотора оказался полностью исчерпан. Запасного не нашли, выпуск старых «Титанов» во Франции уже прекратили. Автожир сдали в музей. Двигатели вертолётов России (4) (1) Авария автожира КАСКР-1 на Центральном аэродроме в Москве. 1929 27 (4) Рисунок автожира А-4 с мотором М-26 (5) Мотор М-26 на автожире А-4 (2) Автожикр КАСКР-2 (6) Автожир А-4 на аэродроме (3) Автожир 2-ЭА с мотором Гном-Рон 5А «Титан» (1) Следующий автожир, А-4 (он же 4-ЭА), оснастили уже отечественным двигателем М-26 в 300 л. с. Последний доработали для отбора мощности 15 л. с. на раскрутку несущего винта. В остальном конструкция была подобна 2-ЭА. В октябре 1932 г. построили опытный образец, но в это время на заводе в Киеве уже заложили небольшую серию. Однако в воздухе (2) (3) (5) А-4 страдали сильными вибрациями. Их устранили, использовав лопасти ротора новой конструкции. Около десятка А-4 передали в ВВС, еще пару – в гражданскую авиацию. Они проходили испытания, но практического значения не имели. Выбор М-26 оказался явной ошибкой, этот двигатель считался весьма ненадежным и неэкономичным. (6)
28 ЧАСТЬ 1. Поршневые моторы Двигатели вертолётов России (1) (1) Автожир А-6 с мотором М-11; лопасти несущего винта и крыло сложены на стоянке для уменьшения габаритов (2) Автожир А-15. Капот мотора снят (3) На испытаниях автожира А-8 с мотором М-11 Следующий автожир, А-6, в ЦАГИ стали делать под проверенный М-11. У этого пятицилиндрового звездообразного мотора максимальная мощность не превышала 110 л. с., но он был хорошо освоен в производстве, имелся в достаточном количестве и мог работать на дешевом бензине и масле. Двигатель опять доработали для передачи мощности 15 л. с. на раскрутку несущего винта. Испытания показали, что взлетные характеристики А-6 оказались хуже, чем у А-4. Это явилось следствием недостаточной тяговооруженности. На государственных испытаниях в НИИ ВВС в начале 1934 г. произошла катастрофа. В серию А-6 запускать не стали. Недостроенные второй и третий экземпляры А-6 завершили как А-8 с рядом отличий, не касавшихся мотоустановки. Они были чисто экспериментальными. А-13 являлся облегченным вариантом А-8, выпущенным в 1936 г. Но существенно снизить вес не удалось, и затея провалилась. Второй А-8 в 1935 г. переделали в экспериментальный бескрылый А-14. Использование М-11 существенно ограничивало возможности конструкторов, и они пошли на применение намного более мощного двигателя. В мае 1936 г. поднялся в воздух новый бескрылый автожир А-12, оснащенный американским мотором Райт R-1820 «Циклон» в 650 л. с. Испытания проводил сначала А. П. Чернавский, а затем С. Козырев. Удалось достичь скорости 245 км/ч и практического потолка 5 570 м. В мае 1937 г. с А-12 произошла катастрофа из-за разрушения одной из лопастей несущего винта. Более этот аппарат не восстанавливался. Но на его основе разработали проект военного автожира А-15 – ближнего разведчика и корректировщика с оборонительным вооружением. Он оснащался двигателем М-25А – усовершенствованным вариан- том того же «Циклона», выпускавшегося в Перми по лицензии. Этот аппарат построили и с апреля 1937 г. опробовали на земле, но он никогда не летал. Проект «прыгающего» автожира А-10 так и не реализовали. Он должен был комплектоваться мотором МВ-4 (рядным перевернутым, воздушного охлаждения) в 140 л. с. Для «прыжка» от него на несущий винт хотели отбирать от 28 до 35 л. с. (2) 29 (3)
30 ЧАСТЬ 1. Поршневые моторы Двигатели вертолётов России (1) 31 (2) (1) Военный автожир А-7; в задней кабине хорошо виден спаренный пулемет ДА-2 Самым удачным довоенным советским автожиром следует считать двухместный А-7. Его разработку начали еще в середине 1931 г., использовав элементы проекта КАСКР-4. Это была двухместная машина военного назначения. Ее собирались использовать для связи, визуальной и фоторазведки, корректировки артиллерийского огня и непосредственной поддержки войск. Один пулемет, синхронный, стрелял вперед через диск ометания тянущего винта, еще два монтировались на турели в задней кабине. Под небольшим крылом могли подвешиваться бомбы или химические выливные приборы. На А-7 устанавливался звездообразный мотор воздушного охлаждения М-22 максимальной мощностью 570 л. с. Для раскрутки ротора на носке коленчатого вала (этот двигатель не имел редуктора) закрепили шестерню. С нее крутящий момент передавался на другую шестерню сверху. Далее обороты уменьшал редуктор, к которому от ведомой зубчатки шел вал. Построили опытный образец А-7 на Заводе опытных конструкций ЦАГИ в апреле 1934 г., 20 сентября С. А. Корзинщиков совершил на нем первый полет. Аппарат облетывали и доводили до декабря следующего года. В 1936 г. А-7 прошел государственные испытания. Проанализировав результаты, в середине того же года взялись за постройку немного усовершен- ствованного А-7бис. В воздух он поднялся в мае 1937 г. Из-за большего веса летные данные ухудшились. Этот автожир тоже опробовали и дорабатывали. В 1938 г. А-7 решили использовать в экспедиции по спасению папанинцев. Аппарат погрузили на ледокол «Ермак», который пошел к Гренландии. Но зимовщиков со станции «Северный полюс» вывезли раньше, чем подоспел автожир. Во время войны с Финляндией зимой 1939 – 40 годов А-7бис использовался на фронте в одной из разведывательных эскадрилий. (2) Мотор М-22 на автожире А-7; хорошо видны шестерни привода раскрутки несущего винта (3) Аварийная посадка автожира А-7 на крышу здания в Ухтомской из-за отказа двигателя. 1941 (3)
32 ЧАСТЬ 1. Поршневые моторы В 1938 г. приняли решение о постройке малой серии из пяти автожиров А-7-3А. Ее изготовили к середине 1940 г. На них по-прежнему использовали устаревшие двигатели М-22, производство которых давно прекратили. Впоследствии все пять машин использовались на фронте под Ельней в сентябре – октябре 1941 г. Последний довоенный автожир АК так и не достроили. Он должен был оснащаться мотором МВ-6 (рядным перевернутым, воздушного охлаждения), причем в толкающей компоновке. Существовало еще несколько нереализованных проектов, из которых самым экзотическим являлся «танк-вертолет» Н. И. Камова, предложенный в сентябре 1932 г. Это действительно был танк, с броней, на гусеницах, с небольшой пушкой и пулеметами! Но вот вертолетом он не был, а выполнялся по схеме автожира. Конструктор предполагал использовать самый мощный в то время советский авиационный мотор М-34 водяного охлаждения, максимально развивавший 800 л. с. Двигатель расположили сзади с толкающим винтом. Его хотели доработать для отбора мощности на раскрутку большого несущего винта диаметром 20 м, чтобы обеспечить «прыжок». «Танк-вертолет» разрабатывался по программе, финансировавшейся Управлением механизации и моторизации РККА (впоследствии – Автобронетанковое управление). Но дальше первичных прикидок в его проектировании не ушли. Полагаю, что и 800 «лошадей» для бронированного чудовища было маловато, да и разбег на гусеницах представлял собой большую проблему. Не реализовали и проект «геликостата» – гибрида аэростата и вертолета. Он создавался в НИИ ГВФ инженерами С. А. Поповым и В. В. Манцевичем для ГУСМП как летающая дрейфующая станция. На ней размещались оборудование и три члена экипажа, которые могли пребывать в воздухе до 600 часов. «Геликоптерный винт» служил для быстрой смены Двигатели вертолётов России (1) (2) (1) Чертеж танкавертолета Н. И. Камова (2) Левая мотогондола вертолета 2МГ высоты полета. Но мотоустановка «геликостата» детально не прорабатывалась. В проекте лишь указывалось, что будут использованы два двигателя «автомобильного типа» мощностью по 200 – 230 л. с., увязанные с общим редуктором. В ноябре 1939 г. В. С. Молоков просил у Совнаркома разрешения на постройку аппарата, но, видимо, его так и не получил. В годы Великой Отечественной войны автожирами заниматься перестали, а вот вертолеты (тогда еще геликоптеры) (3) Вертолет 2МГ «Омега» с двумя доработанными моторами МВ-6, выполненный по поперечной схеме потихоньку строили. Еще в январе 1940 г. в МАИ организовали ОКБ-3, занимавшееся винтокрылыми машинами. Его возглавлял Б. Н. Юрьев, а затем И. П. Братухин. Там разработали двухвинтовой вертолет поперечной схемы 2МГ (он же «Омега»). Двигателей у него тоже имелось два, уже упоминавшегося типа МВ-6 (по 220 л. с.). Они стояли горизонтально в гондолах на фермах, отходивших по обе стороны от фюзеляжа. Обдув моторов обеспечивали вентиляторы, стоявшие в обеих гондолах. (3) Сборку «Омеги» завершили уже после нападения Германии, в августе 1941 г., и приступили к полетам на привязи. Быстро выявилась необходимость установки муфты включения, которые смонтировали не на моторах, а на входе в нижний редуктор. Но немцы быстро подходили к Москве, и в октябре институт эвакуировали в Алма-Ату. Туда увезли и разобранный вертолет. К летным испытаниям удалось приступить лишь весной 1943 г. Машину пилотировал К. И. Пономарев. Сначала выявили резонанс ферм при работе двигателей в диапазоне 1700 – 1800 об/мин. Возникали крутильные колебания с большой амплитудой. От них отстроились после ликвидации нескольких подкосов и установки демпфера. Зато неполадки с моторами мучали постоянно. На разных режимах появлялась тряска, закидывало маслом свечи, на малых оборотах двигатели «сбоили». Летали в Алма-Ате летом, когда температура на аэродроме доходила до 55 градусов. Поэтому не удивительно, что постоянно перегревалось масло. Из-за этого полет не мог продолжаться дольше 15 минут. В целом, мотоустановку характеризовали как «ненадежную». Потом МАИ вернули в столицу. Там построили второй вертолет «Омега-II», который получил уже звездообразные моторы МГ-31Ф по 350 л. с. Этот двигатель имел девять цилиндров и односкоростной нагнетатель. В гондоле он стоял носком коленчатого вала вперед, перед ним размещался нижний редуктор, который раздавал мощность вверх (на второй редуктор), вперед (на вентилятор) и вбок (на синхронизирующий вал). Под МГ-31Ф пришлось конструировать новые гондолы, моторамы, вентиляторы, изменить масляную систему. Одновременно переделали муфты включения и все редукторы. Охлаждение обеспечивал 16-лопастной вентилятор, клепаный из дюралюминиевого листа. Поток продувал всю гондолу, его регулировали жалюзи в задней части капота. Маслорадиатор располагался внутри, имея створки на выходе воздуха из канала. Дополнительное охлаждение масла обеспечивалось размещением бака в переднем коке мотогондолы. На испытания вертолет выставили в сентябре 1944 г., летал на нем К. И. Пономарев. Первоначально общая степень редукции к несущим винтам равнялась 0,32, позже при доводке ее уменьшили до 0,283. Это увеличило тягу и подняло потолок аппарата. Достигли скорости 150 км/ч и высоты 700 м. В целом мотоустановка работала существенно надежнее прежней. В конце 1944 г. вертолет продемонстрировали наркому авиапромышленности А. И. Шахурину, А. С. Яковлеву, который тогда был его заместителем, главному маршалу артиллерии Н. Н. Воронову и большой группе военных. В отчете записали: «Пилот на высоте 5 – 6 метров продемонстрировал неподвижное висение геликоптера, повороты на 360°, задний и боковой ход... Присутствовавшие на полете дали отличную оценку геликоптера». 33 В августе 1946 г. «Омегу-II» показали на воздушном празднике в Тушино. Но вскоре ресурс двигателей был исчерпан, других не нашли, поскольку выпуск МГ-31Ф прекратили еще до войны. Однако в наличии имелась небольшая партия американских звездообразных двигателей Пратт-Уитни R-985-AN1, полученных по ленд-лизу. Эта «девятка» была немного больше и тяжелее, чем МГ-31Ф, но зато развивала до 450 л. с. Под нее опять делали новые рамы, капоты, вентиляторы, узлы трансмиссии и прочее. Вариант с американскими моторами хотели использовать как артиллерийский корректировщик, именовался он Г-3 или АК. В 1945 г. построили два опытных образца, проходивших летные испытания. Еще до их завершения вышло постановление об изготовлении серии из десяти экзем- Авиаконструктор И. П. Братухин; за его спиной — вертолет Г-3 с двумя моторами R-985-AN1
34 ЧАСТЬ 1. Поршневые моторы Двигатели вертолётов России Правая мотогондола вертолета Г-3. Двигатель МГ-31Ф частично раскапотирован; откинутая задняя крышка облегчает доступ к его агрегатам 35 Вертолет «Ш» с доработанным мотором М-11ФР-1, созданный в конструкторском бюро А. С. Яковлева, имел классическую схему с одним несущим и одним рулевым винтами Авиаконструктор И. П. Братухин; за его спиной – вертолет Г-3 с двумя моторами R-985-AN1 пляров. Реально их собрали пять. Два из них вместе с «Омегой-II» участвовали в авиапараде в Тушино в 1946 г., а затем демонстрировались и в 1947 г. Г-3 примечателен тем, что это был первый советский вертолет, запущенный в серию. Но советские авиаконструкторы не ограничивали себя поперечной схемой. В 1947 г. на опытном заводе яковлевского ОКБ-115 построили экспериментальный вертолет «Ш». Это была небольшая двухместная машина с соосными винтами. Первоначально она проектировалась под мотор М-12 мощностью 175 л. с., но его так и не получили; пришлось монтировать М-11ФР-1 в 140 л. с. На носке его коленчатого вала закрепили восьмилопастный вентилятор охлаждения. Ось звездообразного двигателя располагалась параллельно оси фюзеляжа. Мотор сдвинули довольно далеко назад, поскольку между ним и кабиной располагались главный редуктор и бензобак. Крутящий момент передавали на редуктор карданным валом. Муфты включения и свободного хода присоединялись к редуктору. Первый полет на вертолете «Ш» совершил 20 декабря 1947 г. В. В. Тезавровский. Машина довольно успешно испытывалась до июля 1948 г., но в серию не передавалась. Этот геликоптер стал последним, оснащенным «перелицованным» мотором самолетного исполнения. Все последующие отечественные винтокрылые машины получали уже двигатели специальной разработки, хотя иногда в их основе был мотор для самолета, либо они унифицировались с таковыми.
36 ЧАСТЬ 1. Поршневые моторы Двигатели вертолётов России Первый отечественный вертолетный мотор АИ-26В После окончания Великой Отечественной войны в СССР начали проектирование специальных вертолетных двигателей. Первым дошедшим до стадии крупносерийного производства стал АИ-26В конструкции А. Г. Ивченко. ʽˁʻʽʦʻˏʫ ʪʤʻʻˏʫ М-26ГР М-26ГРФ АИ-26В АИ-26ВФ Количество цилиндров 7 7 7 7 Компоновка звездообр. звездообр. звездообр. звездообр. Охлаждение воздушное воздушное воздушное воздушное Нагнетатель односкор. ПЦН односкор. ПЦН Редуктор есть есть есть есть Диаметр цилиндра, мм 146 146 155,5 155,5 Ход поршня, мм 165 165 155 155 Рабочий объем, л 19,3 19,3 20,6 20,6 Степень сжатия 6,1 6,1 6,4 6,4 Максимальная мощность Вес сухого, кг односкор. односкор. ПЦН ПЦН 500 л. с. при 575 л. с.при 575 л. с. при 600 л. с.при 2000 об/мин 2200 об/мин 2200 об/мин 2250 об/мин 443,6 - 450 - Когда советские войска освободили Запорожье, завод №29, так же как другие, вывезенные в Сибирь и на Урал, решили не возвращать на прежнее место, а создать там новое предприятие – завод №478. На нем начали вести ремонт моторов М-88Б, а затем освоили сборку двигателей АШ-82ФН. 5 мая 1945 г. при заводе образовали конструкторское бюро ОКБ-478, которое возглавил А. Г. Ивченко (1903–1968). С 1 июля следующего года оно приобрело самостоятельный статус. Когда закончилась война, многим заводам, выпускавшим оборонную продукцию, спустили планы по выпуску вполне мирных изделий. В Запорожье параллельно с авиамоторами стали делать двигатели для мотоциклов М-72. Однако в то время все большую актуальность приобретали вертолеты, для которых требовались специфические силовые установки. Опыта их создания в Советском Союзе практически не имелось. Согласно утвержденному правительством плану опытных работ на 1945 г. на заводе ? 478 приступили к разработке двигателей для вертолетов. Это были первые специальные вертолетные моторы в нашей стране. Первым взялись за семицилиндровый М-26. Часто говорят, что прототипом для него являлся АШ-21, спроектированный под руководством В. С. Нитченко в Омске. Но для своего мотора Ивченко сначала выбрал диаметр цилиндра и ход поршня, как у двигателя М-88Б, на который в Запорожье имелась оснастка. В результате, рабочий объем стал меньше, чем у АШ-21 – 19,3 л. Мощность также рассчитывали получить меньше: максимальную 500 л. с., номинальную – 400 л. с. Степень сжатия приняли равной 6,1. Это давало возможность использовать не самый лучший бензин. С этой же целью вместо непосредственного впрыска топлива применили карбюратор. Наиболее нагруженные части картера выполнялись из алюминиевых сплавов, второстепенные – из магниевых. Первые образцы М-26 не имели таких специфических узлов вертолетных двигателей, как принудительное охлаждение, специальный редуктор и муфта сцепления. Фактически первоначально его скомпоновали как мотор для самолета, причем в достаточно простой комплектации, применив односкоростной нагнетатель и планетарный редуктор. На первом этапе хотели просто отработать цилиндро-поршневую группу и механизмы газораспределения. Стендовые испытания опытного образца М-26 в таком исполнении начали 26 июля 1945 г. Интересно, что другой его образец еще раньше, 15 июля, в первый раз поднялся в воздух на переоборудованном трофейном немецком самолете Юнкерс Ju 52/3m. Его установили вместо центрального двигателя «юнкерса» (тот был трехмоторным). 37 В апреле 1946 г. два экземпляра М-26 в таком виде предъявили на государственные испытания. Вес на 20 кг превышал заданный (395 кг вместо 375 кг), мотор страдал течами масла. Однако в июне он на заводском стенде успешно отработал 100 часов. В октябре мотор выставили на государственные испытания. На 147-м часу разрушился винт и мотор от сильной тряски вышел из строя. В ноябре попытку повторили. К 12 декабря М-26 успешно прошел этот рубеж, продемонстрировав ресурс 200 часов, по тем временам оправдывавший запуск в серийное производство. Задание на девятицилиндровый мотор М-29 выдали чуть позже, чем на М-26, в том же 1945 г. Интересно, что для него выбрали другие, нежели у М-26, диаметр цилиндра и ход поршня – как у АШ-82ФН. Мотор М-26ГРЛ. Август 1947
38 ЧАСТЬ 1. Поршневые моторы (1) Вертолет Г-4 с двумя моторами М-26ГР Двигатели вертолётов России (1) (2) Правая мотоустановка вертолета Г-4 При этом, очевидно, рассчитывали за счет унификации упростить и удешевить производство. Двигатель имел односкоростной ПЦН. Проект М-29 завершили в 1946 г. Годом позже изготовили три опытных экземпляра и приступили к заводским стендовым испытаниям. Как и в случае с М-26, первоначально подготовили самолетный вариант с редуктором от мотора М-88Б. В августе 1947 г. на нем удалось дойти до максимальной мощности 615 л. с., но задание требовало существенно больше – 750 л. с. В 1948 г. двигатель успешно наработал 100 часов. Вертолетный вариант М-29ГР (от «геликоптер») со специальным редуктором в 1947 г. изготовили в трех экземплярах и поставили на испытания. Но в 1948 г. министерство распорядилось работу по этому двигателю прекратить. Пятицилиндровый мотор М-27 максимальной мощностью 350 л. с. разрабатывался практически параллельно с М-29 в соответствии с планом 1945 г. Его унифицировали с «большим братом» и по конструкции, и по размерности цилиндров, и по степени сжатия. Этот мотор тоже имел односкоростно нагнетатель и понижающий редуктор. Рабочие чертежи подготовили в мае 1946 г. В августе того же года собрали первый опытный образец, поставленный на станок даже чуть раньше планового срока (министерство требовало начать заводские испытания в сентябре). Комплектация агрегатами была временная: поставили то, что нашлось на заводе, поскольку заказанные на стороне изделия вовремя не прибыли. Выявили некоторые дефекты цилиндро-поршневой группы, которые постепенно стали устранять. К 1 января 1947 г. М-27 прошел 50-часовые заводские испытания. В 1948 г. два мотора этого типа (2) опробовали в воздухе на переделанном под них трофейном немецком самолете Зибель Si 204D. А вот с М-26 ушли дальше. Трудов при этом положили много, поскольку никакого опыта создания подобных двигателей в СССР не было. Проектирование вертолетного М-26ГР («ГР» от «геликоптер») закончили в марте 1946 г. Собственно, их существовало два. Дело в том, что первоначально двигатель предназначался для вертолетов конструкции И. П. Братухина, отличавшихся применением поперечной схемы. При этом от фюзеляжа в разные стороны отходили две фермы, на концах которых размещались мотоустановки. Каждая из последних приводила во вращение свой несущий винт. Применявшийся на предыдущих типах братухинских вертолетов нижний редуктор решили заменить встроенным редуктором двигателя. Он имел довольно сложную конструкцию, поскольку раздавал крутящий момент на несущий винт (вверх), на вентилятор принудительного охлаждения (вперед) и на вал синхронизации вращения с другим мотором (вбок). Вот это «вбок» и вызвало появление двух вариантов – левого М-26ГРЛ и правого М-26ГРП (или М-26ГРПр), отличавшихся «зеркальным» выполнением редуктора. У левого и правого исполнения не совпадали пять деталей. Редуктор имел собственную систему смазки, работавшую от отдельного насоса. На моторе имелась также комбинированная муфта. Это был фрикционный механизм, схожий со сцеплением автомобиля. Двигатель запускался при отсоединенном винте и прогревался на оборотах холостого хода. Затем летчик давал газ и через муфту постепенно за счет трения момент подавался на винт. Когда он полностью раскручивался, закрывались кулачки жесткой связи. Муфта также обеспечивала свободный ход при снижении мотором оборотов или в случае его остановки. Передаточное число при передаче на винт равнялось 0,27. Это значит, что обороты уменьшались почти вчетверо. На номинальном режиме М-26ГР должен был выдавать 420 л. с. на номинальной высоте 3000 м; несущий винт при этом вращался на 540 об/мин. Еще одним важным отличием М-26ГР стало уменьшение степени сжатия до 6,1. Это должно было уменьшить теплонапряженность и снизить требования к качеству топлива. В мае 1946 г. собрали первые два опытных образца, всего их заложили шесть. В июне один из них отработал на станке 30 часов. До 26 октября шли заводские испытания. К этому времени один из них продемонстрировал на заводских испытаниях ресурс в 200 часов. Взлетная мощ- ность равнялась 500 л. с., номинальная у земли – 370 л. с. Эти значения включали потери на привод вентилятора, стало быть, на несущий винт приходилось меньше. Выявили низкое качество подшипников использованных в редукторе. Решили заменить их проверенными изделиями, применявшимися на АШ-82ФН. Пришлось переделывать чертежи, изготовлять новые детали. Доработанный образец двигателя собрали в декабре 1946 г. Всего к этому времени изготовили десять моторов. Опять сначала пошли заводские испытания, а после доводки – государственные. Они начались 11 июля 1947 г. На них выставили оба варианта, М-26ГРП Мотор М-26ГРФ. Июнь 1952 39 и М-26ГРЛ, получившие в августе оценку «удовлетворительно». Мотор продемонстрировал заданную максимальную мощность 500 л. с. при весе 435 кг. Если учесть тяжесть специального редуктора с вентилятором, это был очень неплохой показатель. В октябре 1947 г. начались заводские испытания оснащенного парой М-26ГР вертолета Г-4. От Г-3 он отличался только мотоустановкой. Машину пилотировал летчик М. К. Байкалов. В ноябре к полетам присоединился второй опытный экземпляр аппарата. Хотя первая машина потерпела аварию при попытке посадки на авторотации 28 января 1948 г., на втором вертолете вся мотоустановка
40 ЧАСТЬ 1. Поршневые моторы Вертолет Г-4 Двигатели вертолётов России 41
42 ЧАСТЬ 1. Поршневые моторы Двигатели вертолётов России 43 (1) (2) Компоновочная схема вертолета Б-5 с двумя двигателями М-26ГР(ф) и трансмиссия прошли 100-часовые испытания. Г-4 являлся прототипом артиллерийского корректировщика АК-4. Заложили серию из десяти экземпляров, но достроили из них только четыре. В том же 1947 г. начали работу по модификации М-26ГРФ. Первым шагом стал «полуфорсированный» М-26ГР(ф), промежуточный тип с увеличенным наддувом. Номинальная мощность у земли теперь равнялась 420 л. с., а максимальная поднялась до 550 л. с. За исключением передачи к нагнетателю, конструкция мотора принципиально не изменилась. Опять сделали два варианта, правый и левый. Два таких двигателя смонтировали на вертолете Б-5, построенном в 1947 г. Он имел такую же схему, что и Г-4, но отличался большими размерами и назначением. Это была машина для перевозки шести пассажиров. Б-5 имел крыло, на концах которого и размещались мотогондолы. Около года вертолет доводили на земле, после чего совершили несколько кратковременных полетов, поднимаясь на небольшую высоту. По-видимому, эту машину просто сочли потерявшей актуальность. Такие же двигатели монтировались сначала на крылатом вертолете связи Б-11. Он был построен в двух экземплярах по той же поперечной схеме. Первый из них поднялся в воздух в июне, второй – в сентябре 1948 г. В ходе испытаний выявили нежелательные резонансные вибрации моторов и несущих винтов. 13 декабря из-за разрушения вилки крепления одной из лопастей произошла катастрофа второго Б-11; погибли летчик К. И. Пономарев и радист И. Г. Нилус. «Полноценный» М-26ГРФ отличался еще развитым оребрением цилиндров и головок и доработанным редуктором. За счет увеличения оборотов до 2200 об/ мин максимальную мощность довели (1) Мотоустановка вертолета Б-11 испытывается на наземном стенде (2) Вертолет Б-11 с двумя двигателями М-26ГР(ф) на аэродроме
44 ЧАСТЬ 1. Поршневые моторы Двигатели вертолётов России Взлетает вертолет Б-11 Левая мотоустановка вертолета Б-11 до 575 л. с. (ее можно было держать пять минут) Номинальную высоту ограничили 2000 м. На ней достигали 460 л. с. при 2050 об/мин. Впервые такие двигатели опробовали на трехместном вертолете Б-10, испытывавшемся в конце 1947 г. Потом их поставили и на первом образце Б-11, который даже рискнули продемонстрировать на воздушном параде. Параллельно мотор Ивченко доводился на земле. В июле 1948 г. М-26ГРФ выставили на государственные испытания; они закончились 30 сентября с оценкой «удовлетворительно». Но курс изменился. Поперечную схему признали мало перспективной. Конструкции Братухина в серийное производство запускать не стали. В связи с этим к середине 1948 г. отменили решение о налаживании в Запорожье выпуска М-26ГРФ под названием АИ-26ГР. Ограничились сборкой за год 13 экземпляров мотора. Упор решили сделать на создание небольших двух-трехместных вертолетов одновинтовой схемы с рулевым винтом. Именно так выглядели серийные американские вертолеты, уже принятые на вооружение. Работы по таким машинам у нас только начинались. Их вели в конструкторском бюро А. С. Яковлева и новом бюро М. Л. Миля. В первом проектировали Як-100, во втором – ГМ-1. Оба они отличались тем, что предусматривался отдельный главный редуктор, от которого момент передавался на несущий винт и рулевой винт, размещенный на килевой балке. В этом случае третий вывод от редуктора мотора (ранее предназначенный для вала синхронизации) становился ненужным. Механизм редуктора менять не стали, просто заглушили это гнездо крышкой. Потеряли актуальность и два зеркальных варианта редуктора. Из них оставили один – левый; теперь собирали только двигатели типа М-26ГРФЛ. На ГМ-1 двигатель монтировался за кабиной экипажа носком вала назад. Крыльчатка вентилятора вращалась со скоростью коленчатого вала мотора. Главный вал, как и ранее, стоял перпендикулярно оси двигателя. Коэффициент понижения оборотов редуктором доработанного М-26ГРФЛ сильно отличался от вариантов для вертолетов Братухина. Теперь основная ступень понижения приходилась на главный редуктор, у собственного редуктора двигателя коэффициент равнялся всего 0,77. Три опытных образца ГМ-1 построили в Киеве. Первый из них поднял в воздух летчик М. К. Байкалов 20 сентября 1948 г. В ходе испытаний выявили трещины в корпусе редуктора. Причиной их сочли отсутствие демпферов крутильных колебаний. Временным решением стало применение резиновых колец. В сентябре 1949 г. вертолет приступил к государственным испытаниям в НИИ ВВС. После них последовала доводка и опять испытания. Летом 1951 г. аппарат показали И. В. Сталину. Командир первой вертолетной эскадрильи ВВС полковник И. В. Маслов приземлился на небольшой площадке возле дачи под Сочи, где это не удавалось ни одному самолету. Вертолет Миля произвел на вождя благоприятное впечатление. Возможно, это и стало причиной предпочтения ГМ-1 конкурирующему Як-100. Последний внешне сильно напоминал американский R-5, только шасси выполнили с носовой, а не хвостовой опорой. Мотор М-26ГРФЛ размещался в фюзеляже носком вперед. По мнению испытателей, это обеспечивало более удобный доступ к агрегатам, находившимся сзади. Як-100 появился немного позже, чем ГМ-1; его первый образец начал летать в ноябре 1948 г. Во второй половине 1950 г. вертолет успешно прошел государственные испытания в НИИ ВВС. (1) Схема размещения двигателя и трансмиссии вертолета Як-100 45 (1) (2) (2) Мотоустановка на Як-100 (3) Вертолет Як-100, конкурировавший с ГМ-1 (будущим Ми-1) (3)
46 ЧАСТЬ 1. Поршневые моторы Двигатели вертолётов России 4 1 (1) (2) 2 3 5 (1) Вертолет Ми-1 в музее (2) Схема охлаждения мотора АИ-26В: 1 – входящий воздушный поток; 2 – вентилятор; 3 – направляющий аппарат; 4 – кожух; 5 – двигатель Но выбрали ГМ-1. С 1952 г. его серийное производство начали разворачивать в Казани под обозначением Ми-1. Двигатели, которые собирались на них монтировать, успели существенно усовершенствовать. Ресурс М-26ГРФЛ был недопустимо мал для серийного вертолета – всего 100 часов. 6 апреля 1950 г. постановление Совета министров СССР потребовало довести его до 300 часов. Работы в этом направлении в Запорожье уже вели. В июле 1950 г. там завершили проект модификации АИ-26ГРФ-300, рассчитанной на 300 часов работы. В ней ввели много мелких улучшений. А самое главное – перешли к другой размерности цилиндров; диаметр и ход взяли, как у АШ-21и АШ-82ФН. Рабочий объем увеличился до 20,6 л. Степень сжатия подняли до 6,4. Скорее всего, это означало желание обеспечить унификацию с АШ-21. Показатели по мощности остались на прежнем уровне, а вот вес поднялся до 445 кг. В начале ноября собрали первый опытный образец такого двигателя и поставили его на балансирный станок. В декабре завершили 100-часовые заводские испытания и сделали второй экземпляр АИ-26ГРФ-300. Впервые ресурса в 300 часов достигли на заводском стенде в августе 1951 г. В ноябре того же года два мотора передали на государственные испытания, но до «финиша» ни один не дошел – оба сломались. В конструкцию внесли изменения и предъявили АИ-26ГРФ-300 в марте 1952 г. повторно. Но опять последовала неудача – на 85-м часу разрушилась задняя щека коленчатого вала. В июне 1952 г. сделали третью попытку, на этот раз мотор испытания выдержал. В заключении отчета НИИ ВВС записали: «Пригоден для принятия на вооружение». (3) Вертолеты Ми-1 на праздновании Дня воздушного флота, Тушино. 8 июля 1951 (4) Техническое обслуживание вертолета Ми-1М в одном из аэроклубов ДОСААФ (3) (4) 47
48 ЧАСТЬ 1. Поршневые моторы Долгая доводка 300-часового варианта привела к тому, что за 1951 г. в Запорожье выпустили всего 50 моторов, на следующий год – 80. Однако в Казани в 1952-53 годах изготовили только 30 вертолетов, для них этого количества вполне хватило. Поэтому в 1953 г. выпуск АИ26ГРФ временно прекратили. Восстановили его в конце 1954 г. Теперь двигатель именовался АИ-26В. На нем внесли все усовершенствования 300-часового варианта и ввели собственный демпфер крутильных колебаний. Запуск осуществлялся сжатым воздухом. В 1954 г. собрали всего 20 моторов, зато в 1955 г. – уже 228. Это было обусловлено развертыванием с 1954 г. крупносерийного производства Ми-1 в Оренбурге. До 1958 г. там выпустили 597 вертолетов. С 1956 г. подключилось также предприятие в Оренбурге – до 1960 г. там сделали еще 370 машин. Строили много разных модификаций, включая учебный Ми-1У с двойным управлением и Ми-1НХ, который мог нести оборудование для сельскохозяйственных работ. Связные и санитарные варианты использовались в ВВС, а с февраля 1954 г. началось внедрение этого вертолета в гражданской авиации. (2) Двигатели вертолётов России (1) (4) (6) (5) (3) (1) Продольный разрез мотора АИ-26В (2) Мотор АИ-26В в Самарском аэрокосмическом университете (3) АИ-26В в запаснике Музея ВВС России в Монино (вид со стороны агрегатов) Применение АИ-26В обеспечило Ми-1 большую тяговооруженность, чем зарубежным машинам подобного класса, выпущенным примерно в то же время. Вдобавок мотор Ивченко отличался хорошей приемистостью, то есть легко переходил с малых оборотов на большие. На путь от малого газа до взлетного режима тратили всего две-три секунды. Это придавало Ми-1 еще большую динамичность. С 1958 г. на этом вертолете установили 27 мировых рекордов. С начала 60-х годов на Ми-1 всех модификаций ставили моторы АИ-26ВФ с максимальной мощностью, доведенной до 600 л. с. Последние его серии имели межремонтный ресурс 700 часов. В 1954 г. заключили межправительственное соглашение о производстве Ми-1 в Польше. Реально к выпуску Ми-1 под обозначением SM-1 там приступили с конца 1957 г. Исходно двигатели для них поставлялись из СССР, но в 1963 г. предприятие в Жешуве наладило изготовление АИ-26В как LiT-3, позднее там стали делать PZL-3S, соответствовавший АИ-26ВФ. Выпуск завершили в 1967 г. (4) Вертолет Ми-1 с двигателем АИ-26В (5) Схема охлаждения мотора АИ-26В на вертолете Ми-1А (6) Мотоустановка вертолета Ми-1А Ми-1 поставлялись на экспорт в 16 стран, в том числе вертолеты польского производства отправлялись в Советский Союз. В нашей стране последнюю машину этого типа списали в 1983 г. 49
5 50 ЧАСТЬ ЧАСТ ЧА СТ ТЬ 1 1.. Пор орш ршневые невые мот мо оры мо ор р Двигатели вертолётов России 51 Вертолет Ми-1
52 ЧАСТЬ 1. Поршневые моторы Двигатели вертолётов России Самый мощный советский поршневой мотор для вертолета АШ-82В ʽˁʻʽʦʻˏʫʪʤʻʻˏʫ АШ-82В Количество цилиндров 14 Компоновка двухрядный звездообразный Охлаждение воздушное Нагнетатель двухскоростной ПЦН Редуктор есть Диаметр цилиндра, мм 155,5 Ход поршня, мм 155 Рабочий объем, л 41,2 Степень сжатия Максимальная мощность Вес сухого, кг Самые тяжелые отечественные вертолеты, оснащавшиеся поршневыми двигателями, Ми-4 и Як-24, комплектовались моторами АШ-82В. Они являлись результатом глубокой модернизации АШ82ФН, устанавливавшихся в войну на истребителях С. А. Лавочкина и бомбардировщиках А. Н. Туполева. 6,9 1700 л. с. при 2600 об/мин 450 Когда в Советском Союзе наладили выпуск Ми-1, американцы уже располагали вертолетами большей грузоподъемности, способными перевезти отделение пехотинцев, небольшую пушку или джип. Подобную технику желали иметь и советские военные. Но для них требовались и двигатели помощнее. А. Г. Ивченко предлагал создать такой мотор на основе массового девятицилиндрового АШ-62ИР в 1 000 л. с., использовавшегося на самолетах Ан-2 и Ли-2. Этот двигатель с 1950 г. выпускался на заводе в Запорожье. Вертолетный вариант проходил под обозначением АИ-226. Но эта идея продолжения не имела. Зато двигатель АШ-82В, спроектированный на базе еще более мощного АШ-82ФН, дошел до стадии серийного производства и с успехом использовался на вертолетах Ми-4 и Як-24. Ставший основой АШ-82ФН являлся 14-цилиндровым двухрядным звездообразным мотором воздушного охлаждения с понижающим редуктором и двухскоростным приводным центробежным нагнетателем. Вместо карбюратора на нем применялся непосредственный впрыск топлива высокого давления. Эти моторы в годы Великой Отечественной войны успешно применялись на истребителях и бомбардировщиках. Работы по вертолетному двигателю вели в ОКБ-19 в Молотове (ныне – Пермь) под руководством А. Д. Швецова. АШ-82В разрабатывали практически параллельно с АШ-82Т, предназначенным для транспортных самолетов. Поэтому многие конструкторские решения для них – общие, и унификация по узлам и агрегатам находилась на очень высоком уровне. Но вертолетный двигатель имел целый ряд отличий. Мощность снималась с выходного вала планетарного редуктора, находившегося там же, где и у АШ-82Т. Этот вал ориентировался по оси двигателя, а не перпендикулярно ей, как у АИ26В. Предусмотрели муфту включения, фактически состоявшую из двух – фрикционной и кулачковой. Мотор должен был прогреваться на холостом ходу, затем через фрикционную муфту подключалась трансмиссия. Несущий винт медленно раскручивался. Когда его обороты достигали нужного значения, включалась кулачковая муфта, создавая жесткое соединение. Степень сжатия взяли такую же, как и у АШ-82Т – 6,9. Непосредственный вперыск топлива в цилиндры обеспечивался агрегатом НВ-82В. Однако нагнетатель сохранили двухскоростным, как у АШ-82ФН. Для первой скорости расчетная высота составляла 1550 м, для второй – 4550 м. Соответственно, по отношению к коленчатому валу крыльчатка ПЦН вращалась в 7,14 и 10 раз быстрее. Интенсивное охлаждение обеспечивал вентилятор диаметром 880 мм, закрепленный на выходном валу и вращавшийся с той же скоростью. АШ-82В имел картер со стальной средней частью. Маслосистема позволяла длительную работу мотора в наклонном положении. Расположение агрегатов по сравнению с АШ-82ФН существенно изменили. Например, два магнето МБ14Т-2 перенесли на носок картера, также как и маслонасос ПМН-В. Номинальная мощность у земли должна была составлять 1350 л. с., на высоте – 1530 л. с., максимальная – 1700 л. с. Вес задавался равным 1 050 кг. В 1950 г. собрали первые опытные образцы АШ-82В и провели заводские испытания. В первом квартале следующего года успешно преодолели рубеж государственных испытаний. Но полного соответствия требованиям задания не получили. По максимальной мощности не дотянули «чуть-чуть», выдав 1 690 л.с, а вот номинальную у земли получили только 1 150 л. с. Тем не менее 6 октября 1951 г. последовал приказ министерства о запуске двигателя в производство в Молотове. Головную серию требовалось сдать к 1 июля следующего года. Завод распоряжение выполнил. Но мотор оказался еще довольно «сырым». В годовом отчете предприятия указано «конструктивно недоведен». В частности, возникал наклеп на щеке коленчатого вала, которой 53 касался подвижной противовес-балансир. Это приводило к охрупчиванию металла и возникновению трещин. При доработке на щеке закрепили бронзовые шайбы. Кроме того, утолщили стенки картера и внесли в конструкцию много мелких изменений. В октябре 1952 г. прошли государственные испытания, на которых получили ресурс в 300 часов. Но полностью выполнить план 1952 г. не удалось – сделали 183 двигателя при плане 450. Серийные АШ-82В весили 1 070 кг. Эти моторы предназначались для двух новых вертолетов – Як-24 и Ми-4, созданных по постановлению Совета министров, выпущенному в октябре 1951 г. Як-24 выполнялся по продольной схеме – один несущий винт находился над передней части, другой – над задней. За внешний вид машина получила прозвище «Летающий вагон». Она действительно внешне походила на вагон, только с несущими винтами и большим килем сзади. Силовая установка складывалась из двух моторов АШ-82В; каждый из них работал на свой винт. Передний двигатель Вертолет Як-24 с двумя моторами АШ-82В в полете
54 ЧАСТЬ 1. Поршневые моторы Компоновка вертолета Як-24 Двигатели вертолётов России 55
56 ЧАСТЬ 1. Поршневые моторы Двигатели вертолётов России 57 (2) (1) (1) Выгрузка автомобиля ГАЗ-69 из вертолета Як-24 на летном поле в Тушино. Август 1955 устанавливался в наклонном положении, носком вала редуктора вверх, задний – горизонтально, носком вала вперед по полету. Момент передавался на винты через целую систему редукторов. Синхронизация обеспечивалась валом, проходившим под потолком грузовой кабины. Воздух для охлаждения переднего мотора забирался через окна с решетками с обоих бортов, а выбрасывался под фюзеляж. Поток управлялся створками на выходе. К заднему двигателю воздух шел через решетки спереди на киле, выводился – сбоку, тоже с управляемыми створками. Сначала летчик электроинерционным стартером СКД-2В запускал задний двигатель, а потом уже передний. Это делали потому что при работающем переднем задний мотор было просто не расслышать. Як-24 сначала не везло. Первый экземпляр, испытывавшийся на привязи без экипажа, разрушился на 178-м часу. От вибраций разрушились узлы крепления рамы заднего мотора, двигатель вместе с редуктором завалился вперед и начал лопастями несущего винта рубить машину. Из перебитых бензопроводов потек бензин, вспыхнувший на горячем двигателе. Второй экземпляр Як-24 испытывался с экипажем. Он в первый раз оторвался от земли 3 июля 1952 г. под управлением летчиков С. Г. Бровцева и Е. Ф. Милютичева. Вот как это описывал А. С. Яковлев: «И вот Бровцев и Милютичев, разместившись в пилотской кабине, приготовились к полету. Впервые дали полный газ. Моторы мощно заревели, а воздушные винты, отбрасывая ураганную струю воздуха, (2) Бывший трубоукладчик Як-24 «Нерпа» в Музее ВВС России в Монино (3) Опытный вертолет ВД-12 поднимает груз с земли при помощи стрелы и лебедки Пассажирский Як-24А взлетает с Центрального аэродрома в Москве (3) подняли машину, и она полетела по-настоящему, устремилась вперед, набирая все большую и большую высоту». Як-24 был тогда самым большим советским вертолетом. Он мог перевозить до 19 солдат с полным вооружением и снаряжением или 12 лежачих раненых, 76-мм пушку или 120-мм миномет с передками, боеприпасами и расчетом, два мотоцикла с колясками, автомобиль ГАЗ-67Б или ГАЗ-69. Позднее некоторые машины доработали под несение грузов на наружной подвеске; в частности, грузовиков ГАЗ-51 или ГАЗ-63. С января 1953 г. вертолет проходил государственные испытания в НИИ ВВС. Они шли не гладко: произошли две аварии, выявили и устранили ряд дефектов. Но еще до завершения испытаний начали серийное производство Як-24 в Ленинграде, построив, правда, всего три машины. При облете головного экземпляра отказал задний мотор. Мощности для вертикальной посадки уже не хватало, летчик приземлил Як-24 по-самолетному, с пробегом. В середине 1955 г. на аэродроме ЛИИ один вертолет показали руководству Министерства обороны. Являвшийся тогда министром Г. К. Жуков потребовал скорейшего развертыванию выпуска таких машин. Реальная же серия с многими доработками пошла только с июня 1956 г. С того же года Як-24 эксплуатировался в ВВС. Однако ими был вооружен всего один полк, 652-й, в Торжке в Калининской (ныне – Тверской) области. В 1959 г. его вертолеты участвовали в учениях Киевского военного округа и Группы советских войск в Германии. Но Як-24 служил недолго – последние из них перестали летать в 1961 г. Зато создававшийся практически параллельно с ним в конструкторском бюро М. Л. Миля вертолет Ми-4 строился в больших количествах и задержался надолго. Разработку машины, сначала называвшейся ВД-12 или В-12, начали в 1951 г. Ее выполнили по совсем иной компоновке. Двигатель на ВД-12 имелся всего один. Он размещался наклонно в передней части фюзеляжа, носком вала ориентированный назад-вверх. Через основной редуктор и трансмиссию он приводил во вращение несущий и рулевой винты. Воздух для охлаждения мотора забирался через окна и щели в носу машины, а также через заборники по бортам. Кабина экипажа находилась как бы «на втором этаже», чтобы обеспечить летчику обзор поверх капота двигателя.
58 ЧАСТЬ 1. Поор орш р рш шне нев н ев е вые ые мо мот мот отор ор оры ры ы Двигатели вертолётов России 59 5 9 Вертолет Як-24
60 ЧАСТЬ 1. Поршневые моторы Двигатели вертолётов России 61 Хвостовой редуктор Концевой вал Промежуточный редуктор В задней части фюзеляжа располагался грузовой отсек. ВД-12 мог перевозить дюжину солдат или два мотоцикла с колясками, 57-мм противотанковую пушку, два 82-мм миномета или джип. Нормальная нагрузка определялась в 1200 кг, максимальная – в 1600 кг (у Як-24 – 2000 кг). ВД-12 по конструкции был значительно совершеннее Як-24. Последний имел в основе сварную ферму из стальных труб, поверх которой где-то лежал дюралевый лист, где-то фанера, а местами она обтягивалась полотном. А вот вертолет Миля был цельнометаллическим. Первый полет на ВД-12 совершил испытатель В. В. Винницкий 3 июня 1952 г. Далее прогресс прошел гораздо быстрее, чем у Як-24. Государственные испытания успешно завершили в весной 1953 г., а к серийному производству вертолета под названием Ми-4 приступили еще в конце 1952 г. (2) Вертолет Ми-4 с полностью открытыми створками капота для обеспечения доступа к мотору АШ-82В (1) (3) Мотор АШ-82В, промежуточный вал и редуктор Р-5, использовавшиеся на вертолете Ми-4 (1) (4) (1) Схема расположения двигателя и трансмиссии вертолета Ми-4 (5) Хвостовой вал Главный редуктор Главный вал К этому времени двигатель, на котором продолжали работу по увеличению ресурса до 500 часов, претерпел некоторые изменения. Доработанный образец АШ-82В в октябре 1953 г. поставили на заводской стенд и почти добились поставленной цели, но на 466-м часу работы разрушился один из подшипников. В 1953 г. АШ-82В отдали приоритет по сравнению с АШ-82Т, производство вертолетных двигателей в Молотове резко возросло: за год сдали 650 экземпляров. Однако 1954 г. выпуск АШ-82В передали в Омск. Там их начали собирать с января следующего года. Дальнейшую доводку конструкции осуществляли совместно омское ОКБ-29 и ОКБ-19 Швецова. Они усилили муфту включения, увеличили количество дисков во фрикционной муфте, сделали стенки гильз цилиндров потолще и анодировали днища поршней. Вес возрос до 1100 кг. Такой мотор проходил заводские испытания в июле 1956 г. Но опять до 500 часов не добрались. Серийные АШ-82В для Як-24 и Ми-4 немного отличались по комплектации. Для последнего предусматривался регулятор постоянного давления РПД-1ФНР. А для Як-24 делали даже два подварианта: передний мотор оснащался стартером, у которого предусматривался и электрический, и ручной привод; стартер заднего работал только от электричества. Включение второй скорости нагнетателя на этой машине представлялось бессмысленным – потолок яковлевского вертолета был ниже ее расчетной высоты. (4) Группа Ми-4 летит над аэродромом Тушино на празднике в честь Дня воздушного флота. 20 июня 1954 (3) На следующем этапе совершенствования АШ-82В усилили замок втулки главного шатуна, доработали картер, поменяли магнето, электрогенератор и стартер. Но главное – добавили масляный фильтр на выходе. С 11 апреля 1957 г. на стенде в Омске приступили к государственным испытаниям. Однако невезение не закончилось. Причиной поломки стал задир поршня одного из цилиндров. Мотору вновь поставили «неуд», а в паспортах АШ-82В по-прежнему писали ресурс 300 часов. Однако в том же году ввели вентилятор большей производительности, усиленные поршни и плавающие седла выхлопных клапанов. Вот после этого 500 часов стали реальностью. АШ-82В делали все больше и больше, поскольку рос выпуск Ми-4. С 1954 г. производство вертолетов Миля перенесли в Казань. Там начали с 54 машин в 1954 г., (6) годом позже уже собрали 152, потом – 171, а с 1957 г. по 1962 г. строили по 200300 вертолетов в год и даже больше. Выпускали транспортные Ми-4 и Ми-4А, спасательные Ми-4ПС, штурмовые Ми-4АВ, противолодочные Ми-4М и Ми-4МЭ, гражданские грузовые Ми-4ГФ, пассажирские Ми-4П и другие варианты. (5) Пассажирский Ми-4П в полете (6) Вертолет Ми-4А приземляется на Соборной площади в Кремле
62 ЧАСТЬ 1. Поршневые моторы Двигатели вертолётов России 63 Вертолет Ми-4 на учениях советской армии С декабря 1952 г. новые вертолеты стали поступать в советские ВВС. В августе следующего года 239-й вертолетный полк строем прошел на воздушном параде в Тушино, а годом позже там же продемонстрировали высадку десанта с автомобилями и артиллерией. В том же году Ми-4 участвовали в маневрах Прикарпатского военного округа. А в сентябре 1956 г. на других учениях вертолеты приземлились в полукилометре от эпицентра атомного взрыва и высадили там почти 300 десантников с пушками. В середине 50-х годов Ми-4 начали эксплуатироваться в гражданской авиации. Они активно применялись в разных районах страны, но наибольшую ценность представляли в Сибири, на Крайнем севере и Дальнем Востоке. Эти машины обслуживали более сотни местных линий, приземляясь там, где не мог сесть самолет. В эксплуатации фиксировались случаи прогара головки цилиндра. После этого мощность двигателя резко падала и возникала аварийная ситуация. Однако с этой проблемой постепенно справились. С 1955 г. военные Ми-4 стали поставлять в Китай и Чехословакию. В 1960 г. советский вертолет выиграл конкурс в Индии, после чего правительство этой страны приобрело около сотни машин. Ми-4 разных вариантов продавались во многие страны Европы, Азии и Африки. На советском вертолете, например, летал президент Камеруна. В Латинской Америке их получила Куба. Такие машины приняли участие в целом ряде военных конфликтов. Наращивание парка Ми-4 по всему земному шару потребовало дальнейшего роста производства АШ-82В. В 1963 г. уже собрали 979 моторов этого типа. Но уже со следующего года выпуск Ми-4 пошел на спад, соответственно стали делать меньше двигателей для них. В 1964 г. сделали 894 АШ-82В, но все равно тогда это был самый массовый поршневой двигатель в СССР. К этому времени рубеж ресурса в 500 часов уже преодолели. Теперь уже добивались выхода на 800 – 1000 часов. В конце 1964 г. десять усовершенствованных моторов 7-й серии отправили на летные испытания. К середине следующего года они наработали примерно по 800 часов. Два двигателя после налета 700 часов сняли с вертолетов и поставили на стенд, где они продержались еще 200 часов. На АШ-82В в эксплуатации наблюдались случаи отрыва лопаток вентилятора. В ответ ввели ротор с усиленным диском и облегченными лопатками. Спроектировали новый картер с цельной (вместо разъемной) средней частью. При этом количество деталей уменьшилось на 87 штук, вес снизился на 3 кг, а прочность повысилась. 6 октября 1965 г. из Москвы поступило распоряжение сделать серию из шести моторов с усиленным картером и к апрелю следующего года приступить к их испытаниям. Еще одним важным шагом стало внедрение центрального маслоочистителя, включающего центрифугу и систему фильтров. Он не входил в состав агрегатов двигателя и монтировался отдельно. Сочли, что улучшение очистки масла безусловно будет способствовать дальнейшему увеличению ресурса. В 1965 г. выпуск Ми-4 в нашей стране окончательно прекратили. Далее омский завод обеспечивал только резерв для замены изношенных АШ-82В. План существенно урезали, в 1966 г. сдали только 279 двигателей. В последующие годы количественно держались примерно на этом же уровне. АШ-82В выпуска 1967 г. поставлялся по цене 23 700 рублей за штуку, то есть на 1 300 рублей дороже самолетного АШ82Т. Это отражало большее количество деталей. В борьбе за увеличение ресурса на заводе сделали несколько небольших партий моторов, на которых опробовали разные усовершенствования. Ввели новый замок лопатки вентилятора, конические ролики подшипников рычагов клапанов, использовали металлокерамику в дисках муфты включения. Экспериментировали с режимами термообработки деталей. Сделали десять новых вариантов поршня! (1) Ми-4П в Музее гражданской авиации в Ульяновске (2) Вертолет Ми-4 во время реставрации; хорошо виден раскапотированный двигатель АШ-82В К 1969 г. качество продукции значительно улучшилось; количество двигателей, снимаемых с контрольных испытаний из-за различных дефектов уменьшилось примерно на треть. При этом результатов достигли в основном за счет повышения культуры производства и освоения новых технологических процессов. Например, на заводе внедрили вибронагартовку внутренней поверхности поршня. Теперь давали гарантию на 1 000 часов до первого ремонта. Годом позже для моторов 7-й серии установили межремонтный ресурс в 1 200 часов и общий – 2600 часов (вместо 2 400 часов). Под этот стандарт при ремонте дорабатывали АШ-82В 5-й и 6-й серий. В 1971 г. начали готовить 8-ю серию, двигатели которой должны были иметь соответственно 1 500 часов и 3 400 часов. На ней планировали ликвидировать ненужные для Ми-4 приводы, усиленные поршни с внутренним оребрением (это не только повышало прочность, но и улучшало сброс тепла), измененным набором поршневых колец. В четвертом квартале 1973 г. успешно завершились летные испытания АШ-82В, успешно продержавшегося в эксплуатации 3 400 часов с переборками через каждые 1 000 часов. После этого министерства авиационной промышленности и гражданской авиации совместным приказом установили для 7-й серии общий ресурс в 3000 часов, распространив его и на доработанные двигатели 5-й и 6-й серий. Но производственники столкнулись с серьезными проблемами. Поршневые моторы давно уже не являлись основной продукцией предприятия. Их оттеснили в старые цеха с изношенным довоенным оборудованием, привезенным еще во время эвакуации предприятия из Запорожья. Комплектующие поступали в недостаточных количествах, что вело к неритмичной работе сборщиков. План 1972 г. не выполнили: изготовили 317 двигателей вместо 334. То же самое повторилось и годом позже – 232 при плане 275. А в 1974 г. вообще поставили вопрос о прекращении выпуска АШ-82В. Цеха хотели освободить для расширения производства реактивных двигателей. Накопленного запаса моторов должно было хватить для эксплуатации остававшихся в строю Ми-4. В ВВС и морской авиации уже перешли на вертолеты с газотурбинными двигателями, еще годные для полетов «старички» сосредоточили в гражданской авиации и ДОСААФ. Напоследок в Омске перевыполнили план: в 1974 г. изготовили 123 мотора вместо 118 требуемых. Конструкторское бюро завода спроектировало новый пятицилиндровый двигатель мощностью 500 л. с. для вертолета, использовавший часть деталей от АШ-82Т и АШ-82В. Но даже опытный образец его строить не стали. В учебных центрах ДОСААФ вертолеты Ми-4 служили до середины 80-х годов. В ГВФ приказ о снятии их с эксплуатации вышел в апреле 1988 г. Вертолеты Ми-4А с декабря 1958 г. выпускались в Китае на заводе в Харбине под обозначением Z-5. Первоначально двигатели для них импортировали из СССР, позже их стали изготовлять на предприятии в Донгане как HS8. Выпуск вертолетов прекратили значительно позже, чем в нашей стране – в 1978 г. Соответственно, и моторы собирали дольше – до 1980 г. АШ-82В стал самым мощным советским вертолетным поршневым двигателем. Предлагавшаяся Н. И. Камовым идея создания вертолетного варианта 18-цилиндрового мотора АШ-73 максимальной мощностью 2400 л. с. (условно называвшегося АШ-73В) была отвергнута.
64 ЧАСТЬ ЧА АСТ С Ь 1. Порршнев не ые е моторы ор Вертолет Ми-4 Двигатели вертолётов России 65 5
66 ЧАСТЬ 1. Поршневые моторы Двигатели вертолётов России С самолёта на вертолет (1) 67 (2) АИ-14В И М-14В26 Самые массовые вертолеты – легкие. Именно для них предназначались двигатели, сделанные в Воронеже на базе самолетного М-14Р (АИ-14Р). Это семейство моторов просуществовало много лет и, может быть, возродится вновь. Двигатель М-14В1 В послевоенный период занялся постройкой вертолетов и Н. И. Камов, ранее активно занимавшийся автожирами. С конца 1945 г. он с группой сотрудников работал над экспериментальным вертолетом соосной схемы, который позже стали называть Ка-8. Два винта вращались вокруг одной оси в разные стороны, что позволяло обойтись без рулевого винта и хвостовой балки и сделать аппарат компактнее. Такая схема использовалась потом на всех вертолетах Камова. Ка-8 был совсем маленьким, пилот сидел открыто, а шасси выполнялось в виде двух надувных баллонов. На этом вертолете устанавливался мотор от мотоцикла М-72 мощностью 38 л. с., доработанный ʽˁʻʽʦʻˏʫ ʪʤʻʻˏʫ Количество цилиндров Компоновка до 42 л. с. Построили три экземпляра этого аппарата, которые проходили испытания. 25 июля 1948 г. один из них продемонстрировали на воздушном празднике в Тушино. В 1949 г. сделали подобный, но больший по размерам и весу, Ка-10 «Иркутянин». На нем уже устанавливался специально созданный для вертолета двигатель М-4Гр, известный также как АИ-4Г или АИ-4В. 3 августа 1948 г. Камов отправил министру авиационной промышленности М. В. Хруничеву и командующему ВВС К. А. Вершинину письмо с просьбой поручить конструкторскому бюро А. Г. Ивченко разработку мотора мощностью 55 л. с. для нового легкого вертолета. Предложение быстро АИ-14В АИ-14ВФ М-14В26 9 9 9 звездообразный звездообразный звездообразный Охлаждение воздушное воздушное воздушное Нагнетатель односкоростной ПЦН односкоростной ПЦН односкоростной ПЦН Редуктор есть есть есть Диаметр цилиндра, мм 105 105 105 Ход поршня, мм Рабочий объем, л 130 130 130 10,16 10,16 10,16 Степень сжатия 5,9 5,9 5,9 Максимальная мощность 260 л. с. при 2350 об/мин 280 л. с. 325 л. с. Вес сухого, кг - 238 252 (1) Мотор М-4Г (он же АИ-4В) (3) Вертолет Ка-10 в воздухе (2) Легкий вертолет Ка-10 с мотором М-4Г одобрили, и уже 9 августа Камов отправил в Запорожье требования к двигателю. Получился небольшой четырехцилиндровый оппозитный мотор, оснащенный вентилятором принудительного охлаждения. Заводские испытания его завершились в начале осени 1949 г., а в ноябре двигатель выставили на государственные. На них М-4Гр получил «неуд». Тем не менее, изготовили небольшую серию этих моторов, с которыми летали четыре построенных экземпляра Ка-10. Первый из них приступил к летным испытаниям в сентябре 1949 г. Параллельно в Запорожье вели доводку двигателя, который в это время именовался АИ-4Г. В январе 1950 г. его повторно направили на государственные испытания и опять неудачно. Третий заход, в июне того же года, получился лучше. Но Ка-10 в серию не запускали, а больше никому этот двигатель не понадобился. Ивченко рассматривал возможность форсирования АИ-4Г до 70 — 75 л. с., но это так и осталось на бумаге. (3)
68 ЧАСТЬ 2. Турбовальные двигатели Двигатели вертолётов России 69 Вертолет Ка-10 взлетает из кузова грузовика ЗиС-150
70 ЧАСТЬ 1. Поршневые моторы Двигатели вертолётов России Мотор АИ-14Р, ставший основой для создания вертолетного двигателя АИ-14В Вертолет Ка-15 с мотором АИ-14В В августе 1950 г. Камов в инициативном порядке взялся за проектирование вертолета, первоначально называвшегося «изделие Б». Машина предназначалась для корабельного базирования, для чего соосная схема была весьма удобна. Хотя вертолет мог нести трех человек, он должен был быть меньше и легче Ми-1. Соответственно и мотор АИ-26В для него сочли чрезмерно мощным. Ставку сделали на переделку нового двигателя М-14Р, производство которого разворачивалось в Воронеже; но такой модификации его еще не существовало. М-14Р представлял собой девятицилиндровую «звезду» воздушного охлаждения с понижающим редуктором и одноступенчатым приводным нагнетателем. Он развивал максимальную мощность 260 л. с. С весны 1951 г. работы по вертолету, впоследствии названному Ка-15, велись по плану министерства авиационной промышленности, а в июне появилось соответствующее постановление правительства. Это позволило подключить к программе моторостроителей. Началось проектирование модификации М-14В с вентилятором принудительного охлаждения и муфтой включения. Редуктор по компоновке походил применявшийся на АИ-26В, выходной вал ориентировался вертикально вверх. Вентилятор стоял со стороны носка коленчатого вала. Но производство М-14Р в 1952 г. приостановили в связи с прекращением выпуска самолетов Як-12; восстановили его только осенью следующего года. А тем временем работа по М-14В продвигалась вперед. Сделали опытные образцы, опробовали их на стенде и изготовили небольшую партию для установки на Ка-15. Мотор на вертолете размещался в отсеке за кабиной вентилятором вперед, ось его располагалась почти горизонтально. Крутящий момент через вертикальный вал передавался на редуктор РВ-15. Воздух для охлаждения входил через закрытые сеткой заборники сверху и по бортам в шахту вентилятора. Большая часть его направлялась на двигатель, меньшая отводилась на маслорадиатор и электрогенератор ГСР-3000М. Первый Ка-15 поднялся в воздух 14 апреля 1954 г. под управлением Д. К. Ефремова. Машина доводилась около двух лет. Параллельно до конца 1954 г. занимались отработкой М-14В (теперь уже АИ-14В). В 1957 г. завод в Улан-Удэ приступил к серийному производству Ка-15, двигатели для которых делали в Воронеже. Серийный АИ-14В развивал мощность 255 л. с. при сухом весе 234 кг, запускался сжатым воздухом. Работал двигатель на дешевом бензине Б-70. (1) 71 (3) (3) Размещение мотора АИ-14В на вертолете Ка-18 (2) (1) Учебный вертолет УКа-15 на аэродроме Кировское в Крыму. Август 1956 (2) Вертолет Ка-15 на летно-испытательной станции конструкторского бюро Н. И. Камова Вертолеты Ка-15 поступили в морскую авиацию и периодически базировались на кораблях. С 1958 г. их эксплуатировали также в гражданской авиации, в том числе как сельскохозяйственные. Вертолет Ка-18 представлял собой гражданский вариант Ка-15 с увеличенным фюзеляжем. Он мог перевозить летчика и трех пассажиров. Первый полет на такой машине выполнил 13 октября 1956 г. уже упоминавшийся летчик Д. К. Ефремов. В 1958 г. один из опытных образцов машины показали на Всемирной выставке в Брюсселе, где ей присудили золотую медаль. Реклама подавала Ка-18 как некий «воздушный автомобиль», на котором семья или дружная компания может слетать на рыбалку или лыжную прогулку. Этот вертолет серийно строили в Улан-Удэ с 1959 г. Существенным недостатком и Ка-15, и Ка-18 являлась недостаточная тяговооруженность. В 1960 г. на базе самолетного АИ-14РФ, форсированного по оборотам, в воронежском филиале конструкторского бюро А. Г. Ивченко подготовили АИ-14ВФ. После заводских стендовых испытаний один из опытных образцов установили на вертолет. Летные данные машины от этого улучшились. Максимальная мощность у серийного АИ-14ВФ равнялась 280 л. с., номинальная – 235 л. с., вес составлял 238 кг. Интересно, что вертолетный вариант пустили в серию существенно раньше самолетного; те стали делать лишь с 1964 г. С осени 1961 г. эти двигатели ставили на серийные Ка-18. Однако в том же году производство вертолетов прекратили, Ка-15 перестали строить еще раньше, в 1959 г.
72 7 2 ЧАСТЬ Ч ЧА АСТ СТЬ ТЬ 2. 2. Ту Тур рбо бо ов вал а ал льн ьны ь ны ые двиг ые ви и ате атели те ел ли и Вертолет Ка-15 Двигатели вертолётов России 73 7 3
74 ЧАСТЬ 1. Поршневые моторы (1) Н. И. Камов (на подножке кабины) со своими сотрудниками возле Ка-18 Двигатели вертолётов России (1) (2) Ка-18 в сельскохозяйственном варианте (3) Рекламный снимок Ка-18 на аэродроме (2) 75 (3)
76 ЧАСТЬ 1. Поршневые моторы Двигатели вертолётов России (1) (2) (4) ( ) Мотор АИ14ВФ (рисунок из технического описания) (1) Рекламный снимок санитарного Ка-18 (2) Вертолет Ка-18 с открытыми створками мотоотсека За 1960–1962 годы в Воронеже изготовили 622 АИ-14ВФ. За 1963 г. сделали 169 моторов и еще 80 – в 1964 г. Их монтировали на Ка-15 и Ка-18 в ходе капитального ремонта. Вертолеты Ка-15 и Ка-15М сняли с вооружения морской авиации в 1963 г., исправную технику передали ГВФ. Там они вместе с Ка-18 прослужили еще несколько лет. Дальнейшим развитием типа АИ-14ВФ стал мотор М-14В26, сделанный уже после превращения конструкторского бюро в Воронеже в самостоятельную организацию под руководством И. М. Веденеева. Он предназначался для нового вертолета Камова – Ка-26. Это был первый в нашей стране вертолет не военного назначения. Основной особенностью его конструкции являлось размещение двух двигателей не в фюзеляже, а в гондолах по бортам. Задней части фюзеляжа у Ка-26 просто не было, там оставили пространство для закрепления сменного узла: пассажирской кабины, грузовой платформы, комплекта сельскохозяйственного оборудования или устройства для перевозки грузов на наружной подвеске. Но редуктор у вертолета имелся один, передававший вращение на два соосных винта. Редуктор (спроектированный тем же конструкторским бюро, что и мотор) установили в выступе сверху. Поэтому потребовался двигатель, выход которого ориентировался не вверх, а вбок. Более того, пришлось разрабатывать два зеркальных варианта – правый и левый. Но переделкой редуктора не ограничились. Дальнейшее форсирование по оборотам и ряд конструктивных усилений 77 (4) Двигатель АИ-14ВФ (М-14ВФ) на выставке (5) Погрузка носилок с больным в санитарный вертолет Ка-18 (5)
78 ЧАСТЬ 1. Поршневые моторы Вертолет Ка-26 с двумя моторами М-14В26 Двигатели вертолётов России (1) (2) (1) Вертолет Ка-26 в сельскохозяйственном варианте (3) 79 (2) Правая мотогондола вертолета Ка-26 с частично раскапотированным двигателем — учебное пособие в Московском авиационном институте (3) Сельскохозяйственный вариант Ка-26 на авиашоу в Венгрии позволило довести максимальную мощность до 325 л. с. при номинальной 275 л. с. Вес без генератора, компрессора и выхлопного коллектора составлял 252 кг. Применение двух поршневых двигателей вместо одного газотурбинного сделало машину довольно дешевой, простой и экономичной в эксплуатации. Вертолет, позже названный Ка-26, сначала проектировали в инициативном порядке, а в 1964 г. вышло постановление Совета министров, придавшее этому официальный статус. Первый опытный образец построили в марте 1965 г. После наземной доводки и висений 18 августа испытатель В. И. Громов совершил первый полет по кругу. В 1966 г. машину выставили на государственные испытания. Годом позже Ка-26 продемонстрировали на авиасалоне в Ле Бурже.
80 ЧАСТЬ 2. Турбовальные двигатели Двигатели вертолётов России 81 Вертолет Ка-26
82 ЧАСТЬ 1. Поршневые моторы Двигатели вертолётов России 83 (2) (1) Вертолеты Ка-26 авиакомпании «Интерфлюг» из ГДР в ангаре. 1975 (2) Вертолет Ми-34 с мотором М-14В1 (1) В январе 1969 г. приступили к серийному выпуску новых вертолетов в Улан-Удэ. Машина оказалась очень удачной и строилась в больших количествах. Она была несколько тихоходной, но зато очень маневренной и простой в пилотировании. Мотор М-14В26 обладал хорошей приемистостью и позволял при необходимости резко дать газ. В 1966 г. в двигатель внесли некоторые изменения и получился М-14В26В1, форсированный вариант с улучшенными высотными характеристиками. Макси- мальная мощность дошла до 370 л. с., а вес – до 255 кг. Серийное производство вертолетов освоили также на заводе в Кумертау в Казахстане. Ка-26 вместе с моторами М-14В26 экспортировались во многие страны. Они поступали не только в государства социалистического лагеря, но и в такие экзотические места, как Экваториальная Гвинея, Йемен, Центрально-Африканская республика и Шри Ланка. Советские вертолеты покупали даже в Швеции, ФРГ, США и Японии. В боль- шинстве случаев они использовались как гражданские, но в Венгрии и Румынии их приняли на вооружение ВВС. К 1974 г. ресурс М-14В26 дошел до 1000 часов. Конструкторы поставили задачу довести его до 1250 часов. Коллективом в это время руководил А. Г. Баканов. Седла клапанов сделали стальными, ввели центрифугу для очистки масла. Ввели усиленные ребра в выхлопных коробках и цельнолитой вентилятор. Выпуск Ка-26 прекратили в 1977 г. Но производство двигателей шло еще лет десять, поскольку требовалось заменять выработавшие свой ресурс. Кроме того, появились новые перспективы использования М-14В26. Его решили установить на новом учебном вертолете Ми-34, создававшемуся по заданию ДОСААФ. Он должен был прийти на смену Ми-1 и Ми-2. Собственно, это был уже немного другой мотор — М-14В1. Вертолет Ми-34 имел классическую одновинтовую сжему с рулевым винтом. Двигатель у него стоял как у Ка-18, в отсеке за кабиной, главный редуктор располагался выше двигателя и соединялся с ним вертикальным валом. Поэтому сам мотор имел редуктор, схожий с применявшимся на АИ-14В. Максимальная мощность равнялась 360 л. с., вес – 254 кг. Но Ми-34 родился в несчастливое время. У китайцев есть ругательство: «Чтобы ты жил во времена перемен!» Вот это и произошло с новым учебным вертолетом. Его собирались строить в поселке Дубовое в Закарпатье, но Советский Союз развалился и все планы рухнули. Затем долгие годы новые хозяева жизни пытались загнать в гроб отечественную авиационную промышленность, которая, содрогаясь, все-таки как-то работала. Первый опытный образец вертолета поднял в воздух летчик Б. В. Савинов 17 ноября 1986 г. Потом построили еще два – в 1987 г. и 1989 г. В 1993 г. наконец приступили к серийному производству Ми-34 на заводе в Арсеньеве. Но заказчиков на него нашлось немного. Большая часть изготовленных машин ушла за границу – в Румынию, Нигерию и даже Новую Зеландию. Всего их построили 27 – по меркам советских времен совершенный мизер. Потом несколько раз ставили вопрос о возобновлении производства этих вертолетов, но для них уже не нашлось моторов. Воронежский механический завод их выпуск прекратил; они уже давно не являлись для него основной продукцией. Предлагавшийся конструкторским бюро предприятия М9ВФ (гибрид М9ФС и М-14В26) строить не стали. Возникла В настоящее время поршневые моторы для вертолетов в нашей стране не выпускаются, хотя потребность в них не исчезла, поскольку они сравнительно дешевы и просты в эксплуатации. Вопрос о восстановлении производства в России вертолетов с поршневыми двигателями периодически встает, но пока ни одна попытка не увенчалась успехом.
84 ЧАСТЬ 2. Турбовальные двигатели Вертолет Ми-34 Двигатели вертолётов России 85
ЧАСТЬ 2
88 ЧАСТЬ 2. Турбовальные двигатели Двигатели вертолётов России Как устроен и работает турбовальный двигатель Компрессор Камера сгорания Турбина компрессора Свободная турбина Турбовальные двигатели (ТВаД) – это разновидность газотурбинных двигателей (ГТД), у которых крутящий момент передается на вал главного редуктора вертолета через понижающие ступени шестерен. Первоначально вертолетные ГТД называли также как и самолетные – турбовинтовыми, со временем их выделили в самостоятельный тип ГТД. Выходящие газы Приводной вал ТВаД стали устанавливать на геликоптеры различных конструкций уже в самом начале реактивной эры – в 1950-х годах. В конце 1940-х годов конструкторам, разрабатывавшим летательные аппараты (ЛА), стало ясно, что поршневые моторы достигли своего предела в части повышения удельной мощности, а значит повышения летно-технических характеристик самолетов – скорости, грузоподъемности, взлетной массы, потолка и пр. Поршневые моторы стали стремительно вытесняться газотурбинной техникой. Начало вертолетостроения совпало с окончанием поршневой и началом реак- тивной эпохи в авиации. Первые практические шаги в этой области были сделаны с поршневыми моторами. Но уже в начале 1950-х годов вертолетостроители массово стали переходить на ГТД. Применение ГТД расценивалось как революция в вертолетостроении. Силовая установка с ГТД в 4-5 раз легче аналогичной по мощности установки с поршневыми двигателями. Поскольку снижение массы силовой установки на один килограмм снижает массу всей машины на 3-4 кг, то в результате вертолет с ГТД получается примерно в 2 раза легче вертолета с поршневыми двигателями. Высокая весовая отдача в совокупности с улучшенными аэродинамическими качествами вертолета позволяет значительно увеличить удельную мощность и, как следствие, скорость полета и потолок, а также уменьшить вибрации, пожароопасность, упростить эксплуатацию. И, наконец, расход топлива у ГТД на один килограмм груза значительно меньше, чем у поршневых двигателей. Разработка ТВаД по сравнению с самолетными ГТД имеет ряд особенностей, связанных с передачей крутящего момента на вал главного редуктора, условиями эксплуатации и фактором малой размерности. В конструкции ТВаД используются узлы, которых, как правило, нет в самолетных двигателях большой размерности: центробежные и осецентробежные компрессоры, свободные турбины, противоточные камеры сгорания, пылезащитные устройства и т.п. Из всех авиационных ГТД вертолетные двигатели характеризуются наиболее неблагоприятными условиями эксплуатации: – коротким и «рваным» полетным циклом, в котором значительную часть занимают «тяжелые» режимы; – запыленностью окружающего воздуха, неравномерностью потока на входе в двигатель, попаданием пороховых газов от стрельбы различными видами вооружения (у боевых вертолетов), что может привести к помпажу двигателя; – попаданием посторонних предметов (камней, гаек, контровок, птиц) в проточную часть двигателя вследствие возможного базирования на неподготовленных площадках; – повышенной коррозионной опасностью при эксплуатации над морем, базировании на кораблях; – взлетом c высокогорных площадок в условии разряженного воздуха. Используя принятую в наших книгах, описывающих двигатели боевых и гражданских самолётов России, систему представления основных структурных элементов газотурбинных двигателей в виде набора стандартных функциональных блоков-модулей, применим её для изображения принципиальной блок-схемы вертолётного турбовального двигателя. Как будет показано далее, конструктивные схемы вертолётных ТВаД отличаются разнообразием. Тем не менее, это разнообразие конструктивного исполнения может быть графически изображено тем же набором модулей. 89 Помпаж – одно из самых опасных явлений при пилотировании летательного аппарата; (от франц. pompage – колебания, пульсация) срывной режим работы авиационного ГТД, нарушение газодинамической устойчивости его работы. Сопровождается хлопками в воздухозаборнике из-за противотока газов, дымлением выхлопа двигателя, резким падением мощности (тяги) и мощной вибрацией, способной разрушить двигатель. Воздушный поток, обтекающий рабочие лопатки турбины, резко меняет направление, и внутри турбины возникают турбулентные завихрения, а давление на входе компрессора становится равным или бóльшим, чем на его выходе. После возникновения помпажа двигатель подлежит капитальному ремонту. ПРИЧИНЫ ПОМПАЖА: - вывод ЛА на закритические углы атаки; - разрушение рабочих лопаток турбин; - попадание в двигатель постороннего предмета; - попадание в воздухозаборник пороховых газов при стрельбе на боевых ЛА; - низкое давление окружающего воздуха при высокой температуре (например, в жаркую погоду в высокогорье) и др. Обозначения блоков-модулей: Вх – входное устройство; К – компрессор; КС – камера сгорания; Т1 – турбина компрессора; Т2 – свободная турбина; Вых – выходное устройство. ГГ – газогенератор СТ – свободная турбина Блок-схема однороторного ТВаД с расположением вала отбором мощности по направлению движения газового потока (назад) Вх К КС ГГ Т1 Т2 Вых СТ [1] Схема ТВаД с одноступенчатым центробежным компрессором, петлевой камерой сгорания, одноступенчатыми турбинами и валом отбора мощности, направленным вперёд [2] Схема ТВаД с осецентробежным компрессором, петлевой камерой сгорания, двухступенчатыми турбинами и валом отбора мощности, направленным вперёд [3] Схема ТВаД с осецентробежным компрессором, центробежной форсункой кольцевой камеры сгорания, одноступенчатыми турбинами и валом отбора мощности, направленным назад
90 ЧАСТЬ 2. Турбовальные двигатели Двигатели вертолётов России ОСНОВНЫЕ КОНСТРУКТИВНЫЕ СХЕМЫ И ПРИНЦИП РАБОТЫ ТВаД (1) (5) гасящий реактивный момент (т.е. раскрутку вертолета), который возникает при вращении несущего винта. В отечественной практике почти все разработанные газотурбинные вертолеты являются двухдвигательными, кроме единственного серийного одномоторного Ка-126 и опытного В-8. Подавляющее большинство вертолетов «Ми» и «Ка» построено по классической схеме расположения двигателей – перед главным редуктором (Ми-2, Ми-6, Ми-8, Ми-10, Ми-14, Ми-17, Ми-24, Ми-26, Ми-35, Ка-25, Ка-27, Ка-29, Ка-31, Ка-32), т.е. у таких двигателей вывод вала отбора мощности выполнен назад. (1) Двигатели перед главным редуктором на Ми-8 (2) Классическая схема расположения двигателей Выбор конструктивной схемы ТВаД зависит от компоновки силовой установки вертолета, в которую входят, кроме маршевых двигателей, следующие основные агрегаты: главный редуктор с несущим винтом, трансмиссия с рулевым винтом (только у одновинтовых вертолетов), вспомогательный ГТД. Крутящий момент от маршевых двигателей передается через вал отбора мощности на главный редуктор вертолета, который, в свою очередь, передает ее на несущий винт и у однодвигательных вертолетов – через трансмиссию на рулевой винт, (2) ТВаД представляет собой тепловую машину, в которой химическая энергия топлива превращается в тепловую энергию, и затем тепловая энергия с помощью турбин превращается в механическую работу, большая часть которой затрачивается на привод компрессора, а оставшаяся – на привод несущего и рулевого винтов вертолета. Превращение тепловой энергии в механическую осуществляется в результате процессов сжатия и расширения рабочего тела – воздуха, а затем газа при движении его по проточной части. (5) Двигатели позади главного редуктора на Ми-38 (6) Схема расположения двигателей позади главного редуктора (6) На боевых вертолетах (Ка-50, Ка-52, Ми-28) применена компоновка разнесенного расположения двигателей по бортам вертолета. Двигатели передают крутящий момент через задний вал и промежуточные редукторы. Необходимость увеличения скоростей полета привело конструкторов к мысли улучшить аэродинамические характеристики вертолетов за счет расположения (3) Продольный разрез мотора АИ-14Р (7) (4) двигателей позади главного редуктора (Ми-38, Ка-60, Ка-126, Ка-226, «Ансат»), в этом случае, двигатели имеют вывод вала отбора мощности вперед. Такая компоновка вертолетов считается более перспективной, чем классическая. На заре отечественного газотурбинного вертолетостроения также существовало несколько конструкций винтокрылов (Ка-22, В-12), когда силовые установ(7) Расположение двигателей на крыле. Винтокрыл Ми-12 91 ки располагались на конце крыла ЛА. В случае двухдвигательного Ка-22 каждый двигатель «работал» на свой главный редуктор оригинальной конструкции. У четырехмоторного В-12 на конце крыла были установлены «классические» вертолетные силовые установки из спарки двигателей и главного редуктора. Запуск малоразмерных ТВаД (ГТД-3, ГТД-350, ТВ2-117) выполняется с помощью электрического стартера-генератора, питающегося от бортовой аккумуляторной батареи или аэродромного источника. Для запуска более мощных ТВаД применяются вспомогательные ГТД (вспомогательные силовые установки – ВСУ) – АИ-8 (для Д-25В), АИ-9 (для ТВ3-117/ВК-2500, РД-600В), ТА-8В (для Д-136), ТА-14 (для ВК-2500П/ПС, ТВ7-117В). Сжатый воздух от ВСУ поступает в воздушный стартер двигателя, который осуществляет первоначальную раскрутку ротора компрессора. Кроме запуска маршевых двигателей ВСУ позволяет поддерживать работоспособность вертолётных систем и оборудования при выключенных двигателях в слабо оснащённых или необорудованных аэропортах, что резко повышает автономность и позволяет выполнять техническое обслуживание вертолета с минимальным привлечением аэродромных служб. (8) Схема расположение двигателей на крыле (3) Схема разнесенного положения двигателей (4) Разнесенное положение двигателей на Ка-52 (8)
92 ЧАСТЬ 2. Турбовальные двигатели (1) Схема турбовального двигателя Компрессор Двигатели вертолётов России Камера сгорания Турбина турбокомпрессора Свободная турбина Вал Выходное сопло Созданные в 1960-х – 2010-х годах отечественные ТВаД в основном состоят из следующих конструктивных узлов. ВХОДНОЕ УСТРОЙСТВО. Предназначено для подвода к двигателю необходимого количества воздуха из атмосферы (набегающим потоком) с минимальными гидравлическими потерями. Конструктивно выполняется как сужающийся канал, являющийся составной частью конструкции мотогондол (при установке двигателей перед главным редуктором). При движении воздуха во входном устройстве, как в любом сужающемся канале, происходит увеличение скорости, падение давления, снижение температуры. КОМПРЕССОР. Предназначен для сжатия, т.е. повышения давления, воздуха, который необходим для получения кинетической энергии, и дальнейшей подачи его в камеру сгорания. Для максимально эффективной работы в рамках заранее определенных условий эксплуатации процесс подачи воздуха часто требует изменения скорости потока при сохранении относительно постоянного давления. С этой целью в передней части компрессора устанавливают входной направля- ющий аппарат (ВНА), лопатки которого предварительно закручивают поток газа в сторону вращения рабочего колеса компрессора. ВНА часто имеет регулируемые лопатки. Изменение угла входа потока в ВНА позволяет сохранить постоянную скорость подачи воздуха и снизить нагрузку на компрессор. В отечественных ТВаД применены четыре типа компрессоров: - осевой однокаскадный (ТВ-2ВМ/ВК, Д-25В, ГТД-550В, ТВ2-117, ТВ3-117/ВК2500, ВК-1500В). Конструктивно выполнен как многоступенчатая лопаточная машина с вращающимся ротором, приводящимся турбиной компрессора. Такие компрессоры состоят из 9-14 рабочих ступеней; (2) Входной направляющий аппарат (3) Осевой компрессор (4) Регулируемые НА Рабочие лопатки (3) Направляющие лопатки (2) Входной направляющий аппарат (4) Регулируемые НА - осевой двухкаскадный (Д-136). Состоит из двух осевых компрессоров низкого (КНД) и высокого давления (КВД). Каждый компрессор образует каскад с приводом от своей турбины – низкого (ТНД) и высокого давления (ТВД); - осецентробежный. Последние осевые ступени заменены одной центробежной ступенью (ГТД-3, ГТД-350, ТВ7-117В, РД600В, ТВ-О-100); - центробежный. Обычно состоит из одной или двух ступеней (крыльчаток). Преимущество таких компрессоров – меньшие массогабаритные размеры, значительно меньшее количество деталей (в виду отсутствия барабана с рабочими лопатками компрессора, направляющих аппаратов с направляющими лопатками), меньшая стоимость. В России были изготовлены только опытные образцы двигателей с одноступенчатым (ВК-800) и двухступенчатым (ТВа-3000) центробежными компрессорами. Роторная часть осевых компрессоров состоит из рабочих колес (дисков), сваренных в барабан, или цельного барабана с рабочими лопатками (РЛ). Статорная часть – из неподвижных лопаточных венцов, устанавливаемых за рабочими колесами, которые называются направляющими аппаратами (НА). НА изменяет направление потока за рабочим колесом данной ступени и осуществляет подачу к рабочему колесу следующей ступени под заданным углом. Аппарат, устанавливаемый за рабочим колесом последней ступени, называется спрямляющим аппаратом (СА) и предназначен для раскрутки потока до осевого направления. Каждый диск с РЛ и НА образуют ступень компрессора. Роторная часть центробежного компрессора (центробежной части компрессора) выполнена в виде открытого или закрытого рабочего колеса с профилированными центробежными лопатками. В компрессоре повышение энергии воздуха происходит благодаря подводимой к его ротору механической энергии от турбины компрессора. В компрессоре реализуется термодинамический процесс, приближенный к адиабатному, т.е. практически без теплообмена с окружающей средой. Основные характеристики компрессора, по которым определяется степень его совершенства, – степень повышения давления или степень сжатия (Пк) и расход воздуха (Ge). КАМЕРА СГОРАНИЯ. Предназначена для сжигания горючей смеси, образованной топливом (авиационным керосином) и поступаемым из компрессора сжатым воздухом. Топливо в КС подается через форсунки, розжиг смеси осуществляется воспламенителями. В результате горения образуется рабочее тело – газ с очень высокой температурой более 1100 К, который далее поступает в турбину компрессора. В отечественных ТВаД применены три типа камеры сгорания (КС): - трубчатая. Обычно состоит из нескольких отдельных секций, каждая из которых имеет свой собственный трубообразный корпус и расположенную внутри (5) (5) Кольцевая камера сгорания (6) Схема камеры сгорания него жаровую трубу. ГТД-350 – единственный ТВаД, в котором применена подобная КС. Выполнена она в виде индивидуальной трубы, расположенной в задней части двигателя; (6) Форсунка Диффузор Воспламенитель Промежуточная зона Зона горения 93 Сопловой аппарат турбины Зона смешения
94 ЧАСТЬ 2. Турбовальные двигатели - кольцевая. Самый распространенный тип КС, в которой жаровая труба выполнена в виде кольца и расположена между наружным и внутренним корпусами КС. Она состоит из средней части, изготовленной в виде наружной и внутренней поверхностей (смесителей), выходного газосборника и фронтового устройства (передней части) с местами (горелками) для установки форсунок и устройствами подачи воздуха в жаровую трубу. Кольцевая КС самая совершенная в плане равномерности поля температур. Кроме того она имеет минимальные длину и суммарную площадь поверхности и поэтому самая легкая (около 6-8% от массы двигателя), обладает минимальными потерями давления (гидравлическими потерями) и требует меньшего количества воздуха для охлаждения; - трубчато-кольцевая. Применена только в ТВаД Д-25В. В такой КС несколько жаровых труб расположены по окружности (по кольцу) внутри общего корпуса. Жаровые трубы соединены пламяперебрасывающими патрубками. В своей выходной части они соединены газосборником (специальным общим коротким патрубком). Кроме того КС подразделяются по направлению потока газа на прямоточные (Д-25В, ТВ2-117, ТВ3-117 и др.) и противоточные, которые, в свою очередь, бывают петлевыми (ТВ7-117В, ТВ-О-100) или полупетлевыми (ГТД-3). В прямоточных КС направление движения газа совпадает с его направлением движения по тракту двигателя, а в противоточных эти направления противоположны. Из-за этого в петлевых камерах потери давления значительно выше, чем в прямоточных. Петлевые камеры очень хорошо сочетаются с центробежным компрессором, и при этом их можно расположить над турбиной. Это влечет за собой увеличение поперечных размеров, но при этом осевые ощутимо уменьшаются. Термодинамический процесс в камере сгорания близок к изобарическому, т.е. происходит при постоянном давлении и массе газа. Двигатели вертолётов России ТУРБИНА. Все отечественные ТВаД состоят из двух кинематически не связанных между собой турбин – турбины компрессора (ТК) и свободной турбины (СТ). До появления турбовальных двигателей вал ТК в турбовинтовых двигателях одновременно являлся и приводом компрессора и приводом винта (одновальные двигатели). Применение СТ со вторым (отдельным) приводным валом позволило независимо изменять режимы работы турбокомпрессора и несущего винта (НВ) вертолета (двухвальные двигатели). В отечественном двигателестроении существует образец трехвального ТВаД – Д-136, включающий в свою конструкцию валы привода КНД и КВД и вал привода НВ от СТ. Часть мощности от турбин забирается на привод агрегатов, установленных на двигателе и обеспечивающих его работоспособность. прессора (ТК) выполнена как лопаточная машина, ротор который с помощью вала связан с ротором компрессора и вращается заодно с ним. Внутренняя энергия газа, поступающего из КС, в ТК преобразовывается в механическую. Почти у всех отечественных ТВаД ротор ТК состоит из двух ступеней, только у четырех двигателей (Д-25В, ГТД-350, ТВ-О100, ВК-800В – одноступенчатый. Перед каждой ступенью располагается сопловой аппарат (СА), который представляет собой неподвижно закрепленный лопаточный венец, ограниченный поверхностями, образованными полками по торцам лопаток. В СА происходит расширение газа, при котором потенциальная энергия сжатого горячего газа преобразуется в кинетическую, поэтому его давление и температура уменьшаются, а скорость потока увеличивается. В турбине реализуется политро- ТУРБИНА КОМПРЕССОРА. Предназначена для привода вращения ротора компрессора. Конструктивно турбина ком- Схема ТВаД с ОЦК и СТ Камера сгорания Компрессор: три ступени осевые, одна центробежная Турбина турбокомпрессора Свободная турбина Входной вал пический процесс, т.е. во время которого теплоёмкость газа остаётся неизменной. ТК – самый теплонапряженный узел двигателя (1000 – 1550 К), поэтому все элементы выполнены из высокопрочных и жаростойких материалов. Значение температуры газов перед турбиной (Тг) является одним из основных параметров совершенства ТВаД. Спереди и сзади ТК часто устанавливают покрывающие (покрывные) диски, которые обеспечивают дополнительное охлаждение и демпфирование (гашение колебаний) основных дисков. СВОБОДНАЯ (СИЛОВАЯ) ТУРБИНА. Предназначена для выработки мощности, необходимой для вращения несущего и рулевого винтов вертолета. Свободная турбина позволяет получить оптимальное число оборотов вала НВ по режимам и высотам полета независимо от числа оборотов ротора турбокомпрессора, а, следовательно, снизить расход топлива и увеличить дальность полета вертолета, получить более легкий запуск, исключить необходимость во фрикционной муфте (муфте включения). В 1950-1960-е годы СТ часто называли турбиной винта (имея в виду несущий винт вертолета). Передача крутящего момента (т.е. силы вращения вала двигателя) к винтам осуществляется через главный редуктор вертолета посредством обгонных муфт (муфт свободного хода). При превышении частоты вращения свободной турбины (например, при однодвигательной работе или на режиме авторотации несущего винта) обгонные муфты обеспечивают расцепление вала СТ с входными валами редуктора. Отечественные ТВаД в основном имеют двухступенчатые СТ, реже одноступенчатые СТ (ТВ-2ВМ, ГТД-3, ТВ-О-100, ВК-800). ВЫХЛОПНОЙ ПАТРУБОК (НЕРЕГУЛИРУЕМОЕ ВЫХОДНОЕ УСТРОЙСТВО). Представляет собой расширяющуюся трубу, обеспечивающую отвод отработанных газов в сторону от двигателя. В выхлопном патрубке газ, выходящий из свободной турбины, активно смешивается с охлаждающим воздухом. В результате давление, температура и скорость газа снижаются. При проектировании установка патрубка предусматривается как с отводом газов влево, так и вправо, в зависимости от расположения двигателя в силовой установке вертолета, как правило, без конструктивных изменений двигателя. Работоспособность ТВаД обеспечивается различными системами двигателя, основными из которых являются: запуска, масляная, топливная, регулирования и контроля, противообледенительная и др. Одной из сложнейших задач при проектировании ТВаД является обеспечение необходимой жесткости ротора двигателя, обладающего значительной массой и высокой частотой вращения. Поэтому важную роль играет выбор конструкции опор и типа подшипников. Особое место здесь занимают двигатели, у которых вывод мощности выполнен вперед – вал получается длинным, так как проходит через весь двигатель. Наличие длинного вала, а, следовательно, большого расстояния между его опорами накладывает повышенные требования к его жесткости, так как возможно появление опасных поперечных колебаний ротора и критических частот вращения вала. По степени совершенства и применению конструктивных схем созданные отечественные ТВаД условно можно разделить на пять поколений: - первое поколение – ТВ-2ВМ/ВК, АИ-24В, ГТД-3, ГТД-350; - второе поколение – Д-25В, ТВ2-117, ГТД-550В; - третье поколение – ТВ3-117, ВК-2500, Д-136, ВК-1500В; - четвертое поколение – PZL-10W, ТВ-О-100, ТВ7-117В, РД-600В; - пятое поколение – ТВа-3000, ВК800В, ПД-12В. Современные конструкции ТВаД имеют модульную схему (Д-136, ТВ7-117В, РД-600В, ВК-800В, ТВа-3000, ТВ-О-100). 95 Модульность конструкции позволяет менять узлы двигателя без стендовой отладки, что обеспечивает простоту обслуживания и ремонта в условиях эксплуатации. Часто в конструкцию ТВаД внедряют встроенный редуктор, который преобразует частоту вращения ротора СТ в некую стандартную частоту (обычно это 6000 об/ мин), приходящую к главного редуктору вертолета. Это требование исходит из того, что на одном и том же типе вертолета могут применяться различные типы двигателей. Встроенный редуктор уже применялся на двигателях первого поколения (ГТД350), а начиная с четвертого поколения, стал обязательным элементом (РД-600В, ТВ-О-100, ВК-800В, ТВа-3000). ГЛАВНЫЙ РЕДУКТОР вертолета предназначен для понижения частоты вращения свободных турбин и раздачи мощности на несущий и рулевой (при его наличии) винты и вентиляторную установку, а также для вращения вспомогательных агрегатов: генераторов, гидронасосов и др. Главный редуктор является частью трансмиссии вертолета, куда также могут входить промежуточные, хвостовые и угловые редукторы, соединительные валы. При одновинтовой схеме вертолетов (Ми-2, Ми-6, Ми-8, Ми-10, Ми-14, Ми-17, Ми-24, Ми-28, Ми-35, Ми-38, Ка-60, Ка-62, «Ансат») главные редукторы имеют один вал НВ и привод вала рулевого винта (Р6, Р-7, ВР-2, ВР-8, ВР-14, ВР-23, ВР-24, ВР-28, ВР-29, ВР-38, ВР-60). При соосной схеме вертолетов (Ка-25, Ка-27, Ка-29, Ка-31, Ка-32, Ка-50, Ка-52, Ка-126, Ка-226) главные редукторы имеют два соосных вала НВ, вращающихся в противоположные стороны (ВР-3, ВР-80, ВР-126, ВР-226, ВР-252)
96 Ми-26 ЧАСТЬ 2. Турбовальные двигатели Двигатели вертолётов России 97
98 ЧАСТЬ 2. Турбовальные двигатели Двигатели вертолётов России ОСНОВНЫЕ РЕЖИМЫ РАБОТЫ ТВаД Для ТВаД выделяют несколько основных эксплуатационных режимов работы. Каждому из них соответствует определенное сочетание параметров силовой установки вертолета. Режим малого газа (МГ) – режим, при котором двигатель устойчиво и надежно работает на минимальных оборотах без тенденции падения частоты вращения и без срыва пламени в камере сгорания. Различают земной (ЗМГ) и полетный (ПМГ) малый газ. ЗМГ и ПМГ не являются рабочими режимами. ЗМГ используется для прогрева двигателя после его запуска и при полете вертолета в режиме авторотации без выключения двигателей. ПМГ обеспечивает требуемую приемистость и мощность при заходе на посадку. Максимально допустимый заброс температуры газа перед турбиной компрессора при выходе двигателя на режим ЗМГ не должен превышать 600°С (по прибору). Ограничение температуры газа определяется необходимостью постепенного нагрева деталей двигателя для уменьшения температурных напряжений. Ограничение по времени работы на режимах МГ обусловлено тем, что двигатель работает на низкой частоте вращения неэкономично, кроме того, детали турбокомпрессора подвергаются повышенным вибрационным нагрузкам и недостаточно эффективно работает система охлаждения. Взлетный режим – режим, при котором двигатель развивает максимальную мощность при непрерывной работе в течение времени, ограниченного по условиям прочности деталей. Используется при взлете и висении вертолета, а также при отсутствии чрезвычайного режима – при отказе одного двигателя. Номинальный (максимальный продолжительный) режим – основной расчетный режим работы двигателя. Время работы на этом режиме по условиям прочности деталей двигателя ограничено. Номинальный режим работы двигателя применяется в основном для набора высоты. Кроме того, при работе двигателя на номинальном режиме по сравнению с крейсерским уменьшается удельный расход топлива. В связи с этим номинальный режим можно использовать для получения минимального километрового расхода топлива при полете вертолета на дальность. Крейсерский режим (I и II) – режим, при котором гарантируется наибольшая мощность при непрерывной и надежной работе двигателя в течение всего установленного ресурса. Продолжительность работы двигателя на крейсерском режиме в течение ресурса не ограничена. Этот режим применяется при горизонтальном полете вертолета на максимальную дальность и продолжительность, при полете со снижением. Режиму соответствует минимальный часовой расход топлива. Чрезвычайный режим (ЧР) – режим с повышенной мощностью, используется только в случае отказа одного из двигателей. Обычно однократное время работы на режиме ограничено 2.5 минутами (2.5-мин ОНД). В чрезвычайной ситуации этого времени хватает для выбора площадки и совершения аварийной посадки. Возможность включения режима ограничивается условиями прочности деталей – обычно 2-8 раз за межремонтный ресурс. Для длительных полетов над морем (например, для обслуживания нефтяных и газовых морских платформ) вводят 30- и 60-минутные ЧР. После выработки наработки на ЧР в течение межремонтного ресурса двигатель подлежит капитальному ремонту независимо от оставшегося ресурса. 9 99
100 ЧАСТЬ 2. Турбовальные двигатели Двигатели вертолётов России Первые шаги ГТД на вертолетах (1) ТВ-2ВМ и ТВ-2ВК Благодаря применению газотурбинных двигателей вертолетная авиация сделала гигантский шаг в освоении «Пятого океана». В Советском Союзе для изучения работы таких двигателей в составе вертолетов был выбран турбовинтовой двигатель ТВ-2Ф конструкции Н. Д. Кузнецова. ʽˁʻʽʦʻˏʫʪʤʻʻˏʫ ТВ-2ВМ Степень повышения давления 5.5 Расхода воздуха, кг/сек 29 Максимальная температура газов перед турбиной, К 1050 Масса сухая, кг 1700 Год разработки 1957 ʻʤʰʺʫʻʽʦʤʻʰʫˀʫʮʰʺʽʦ ТВ-2ВМ Взлётный: - мощность, л. с. - удельный расход топлива, г/л. с. час 5500 295 Номинальный: - мощность, л. с. 4700 В начале 1950-х годов, когда уже почти все коллективы конструкторских бюро СССР были полностью перепрофилированы на газотурбинную тематику, пермское ОКБ-19 еще вовсю занималось поршневыми моторами. Звездообразные двигатели семейства АШ-82, которые были разработаны под руководством Главного конструктора Аркадия Дмитриевича Швецова, были настолько удачными, что авиационные ОКБ Ильюшина, Миля, Антонова и Яковлева продолжали проектировать под них летательные аппараты – пассажирский самолет Ил-14, первые советские вертолеты Ми-4 и Як-24. После смерти Швецова ОКБ-19 возглавил его ученик и заместитель Павел Александрович Соловьев. ОКБ постепенно, не прекращая работ по увеличению ресурса и надежности поршневой техники, начало вырабатывать свое направление в газотурбинном двигателестроении. Для приобретения необходимых знаний в этой области ОКБ Соловьева в 1953 году было выдано задание разработать на базе турбовинтового двигателя ТВ-2Ф конструкции Н. Д. Кузнецова двигатели для палубного торпедоносца Туполева и вертолета Миля. При этом приказ о создании вертолетного двигателя был получен лично от Лаврентия Берия еще в 1952 году. В ОКБ-19 из ОКБ-276 была передана вся необходимая документация, а также образец двигателя ТВ-2Ф. В свою очередь двигатель ТВ-2Ф брал свое начало от ТВ-022 (трофейного немецкого ГТД Jumo-022), переработанного и форсированного в 1951 году до мощности 6250 л. с. Пермякам предстояла очень сложная, но интереснейшая инженерная задача – одновременно приспособить двигатель ТВ-2Ф для двух конструктивно абсолютно разных летательных аппаратов. Первый двигатель, получивший название ТВ-2М («модернизированный»), предназначался для самолета оригинальной конструкции Ту-91, в котором двигатель располагался внутри фюзеляжа за кабиной пилотов, при этом мощность на соосный воздушный винт в носовой части самолета передавалась через длинный вал, проходивший между кресел пилотов. Второй двигатель – ТВ-2ВМ («вертолетный», «милевский») – предназначался для вертолета ВМ-6 (В-6), который изначально имел однодвигательную компоновку. По проекту двигатель размещался над грузовым отсеком перед главным редуктором, что обеспечивало центровку верто(1) Турбовинтовой двигатель ТВ-2Ф конструкции Н. Д. Кузнецова (2) (2) Павел Соловьев (крайний справа) в кабинете Аркадия Швецова (второй справа) лета, уравновешивая длинную хвостовую балку с рулевым винтом. Но в процессе работы над проектом вертолета заказчик в лице Министерства Обороны СССР решил увеличить его грузоподъемность в полтора раза, а также повысить скоростные характеристики. Для выполнения этих требований милевцам пришлось менять конструкцию планера, а также перепроектировать силовую установку. Теперь она состояла из спарки двигателей ТВ-2ВМ. В дальнейшем эта конструктивная схема стала фирменной для ОКБ Миля, она была применена на вертолетах Ми-2, Ми-8, Ми14, Ми-24, Ми-26. Аванпроект вертолета В-6 с двумя 101 ТВ-2ВМ был готов в конце 1953 года, Постановление Совета Министров СССР о разработке этого вертолета вышло через полгода – 11 июня 1954 года. В соответствии с техническим заданием вертолет В-6 должен был перевозить от 6 т груза при нормальном взлетном весе до 11.5 т при полете на укороченную дистанцию. Вертолет проектировался сразу в трех вариантах: транспортном, десантном и санитарном. Мощность двигателя ТВ-2ВМ на взлетном режиме составляла 5500 л. с. Двигатель имел осевой 14-ступенчатый компрессор, трехступенчатую турбину, камеру сгорания кольцевого типа. Мощность от двух двигателей через главный редуктор Р-6 распределялась на несущий и рулевой винты, вентилятор, генератор, насосы гидросистемы и другие вспомогательные агрегаты. Для регулировки частоты оборотов несущего винта в конструкцию двигателя была внедрена свободная турбина. Таким образом, двигатель ТВ-2ВМ стал первым в СССР двигателем со свободной турбиной, ОКБ Соловьева фактически стало родоначальником данной схемы вертолетных ГТД. Позднее эта схема была использована при проектировании абсолютно всех отечественных ТВаД. При доводке базового двигателя ТВ-022, благодаря созданной в ОКБ Кузнецова совершенной методике расчета турбин, профилирования рабочих и сопловых лопаток, впервые в мировой практике удалось получить столь высокий КПД турбины, равный 93%. Четырехступенчатый планетарный редуктор Р-6 был разработан в ОКБ Миля. Крутящий момент на его выходе достигал 60 000 кГм, за рубежом создать столь же мощный редуктор удалось только спустя 17 лет. Сам вертолет был воистину воздушным гигантом – размеры грузовой кабины были близки к габаритам кабин транспортных самолетов Ан-8 и Ан-12. Диаметр пятилопастного несущего винта составлял 35 м. Вертолет был приспособлен для перевозки самоходных артустановок,
102 ЧАСТЬ 2. Турбовальные двигатели Двигатели вертолётов России 103 (1) (2) (3) (1) Редуктор двигателя ТВ-2Ф (2) Осевой компрессор двигателя ТВ-2Ф (3) Элемент жаровой трубы камеры сгорания ТВ-2Ф (4) Турбовинтовой двигатель ТВ-2Ф с двухрядным воздушным винтом противоположного вращения (4)
104 ЧАСТЬ 2. Турбовальные двигатели бронетранспортеров и орудий, в санитарном варианте – 41 раненого на носилках, в десантном – 61 десантника, а в экстремальных условиях – до 150 человек. В ОКБ-19 потребовалось проведение модернизации производственной и испытательной базы, которая была приспособлена для поршневых моторов. Для обмена опыта при изготовлении ГТД на родственные предприятия страны был направлен основной костяк конструкторов, технологов и рабочих. Опытно-конструкторские работы по двигателю и вертолету велись по плану. Силовая установка успешно прошла 100-часовые ресурсные стендовые испытания и была передана в ОКБ Миля для проведения летных испытаний. 5 июня 1957 года заводской летчик-испытатель Р. И. Капрэлян впервые оторвал первый экземпляр В-6 от земли, а 18 июня осуществил полет по кругу. 30 октября 1957 года состоялась настоящая сенсация – на вертолете был поднят груз массой 12 004 кг на высоту 2 432 м, что превзошло рекорд американского тяжелого вертолета S-56 в два раза. Тамошняя пресса была в шоке: «Новый русский гигант Ми-6 может поднять любой самый большой западный вертолет с полной нагрузкой». Двигатели вертолётов России Из отчета летчикаиспытателя Р. И. Капрэляна о первом полете вертолета В-6: ©ǛDZǼDZǰǺǾǼȇǮǺǸǺǾdzDZǸǷǴǰǷȋǮǴǽDZǹǴȋ ǸǬȄǴǹǬǶǬǶǭȇǻǺǰǽǶǬdzȇǮǬDZǾǷDZǾȃǴǶǿ ǸǺǸDZǹǾǺǾǼȇǮǬǛǼǴǿǮDZǷǴȃDZǹǴǴ ǸǺȅǹǺǽǾǴǽǴǷǺǮǺǵǿǽǾǬǹǺǮǶǴǮDZǼǾǺǷDZǾ ǽǾǼDZǸǴǾǽȋǻDZǼDZǸDZȅǬǾȈǽȋǮǻDZǼDZǰ³ ǻǼǴȁǺǰǴǾǽȋǿǰDZǼDzǴǮǬǾȈǼǿȃǶǺǵǹǬǽDZǭȋ ǝǰǬǷȈǹDZǵȄǴǸǿǮDZǷǴȃDZǹǴDZǸǸǺȅǹǺǽǾǴ ǸǬȄǴǹǬǿǼǬǮǹǺǮDZȄǴǮǬDZǾǽȋǭDZdz ǽǾǼDZǸǷDZǹǴȋǮǻDZǼDZǰǴȉǾǴǸǰǬDZǾdzǹǬǾȈ ȃǾǺǹǬǽǾǬǷǸǺǸDZǹǾǺǾǼȇǮǬǛǼǴǻǷǬǮǹǺǸ ǮdzȋǾǴǴǼǿȃǶǴ©ȄǬǯǯǬdzªǹǬǽDZǭȋǮDZǼǾǺǷDZǾ ǻǷǬǮǹǺǺǾǼȇǮǬDZǾǽȋǺǰǹǺǮǼDZǸDZǹǹǺǽǾǼDZȁ ǾǺȃDZǶǴǿǮDZǼDZǹǹǺǮǴǽǴǾǽǹDZǭǺǷȈȄǴǸ ǻǼǬǮȇǸǶǼDZǹǺǸǛǼǴǼǬdzǯǺǹDZ³ǾǼȋǽǶǬ ǸDZǹȈȄDZȃDZǸǹǬǘǴǛǼǴǾǺǼǸǺDzDZǹǴǴ³ dzǹǬȃǴǾDZǷȈǹȇDZǮǴǭǼǬȂǴǴǻDZǼDZǰǹDZǵȃǬǽǾǴ ǟǻǼǬǮǷDZǹǴDZǹǺǼǸǬǷȈǹǺDZǹDZǽǶǺǷȈǶǺȁǿDzDZ ǮǻǺǻDZǼDZȃǹǺǸǺǾǹǺȄDZǹǴǴǎǺǮǼDZǸȋ ǻDZǼǮǺǯǺǻǺǷDZǾǬǶǺǾǺǼȇǵǻǼǺǴdzǮǺǰǴǷǽȋ ǹǬǮȇǽǺǾDZǸǽǻǺǽǾǺȋǹǹȇǸ ǿǮDZǷǴȃDZǹǴDZǸǽǶǺǼǺǽǾǴǰǺǶǸȃǬǽ ȁǺǼǺȄǬȋǿǻǼǬǮǷȋDZǸǺǽǾȈǷDZǾǴǾǻǷǬǮǹǺǭDZdz ǮǴǭǼǬȂǴǵ«ª ǘǴȁDZDZǮǎ ǜ ǜǿǽǽǶǴǵǼǬdzǸDZǼ МАРК ЛАЗАРЕВИЧ ГАЛЛАЙ Герой Советского Союза. Заслуженный летчик-испытатель СССР. Участник Великой Отечественной войны. До войны работал на ленинградском заводе «Красный Октябрь», будущем ЛНПО имени В. Я. Климова. Александр Георгиевич Ивченко Один из первых преподавателей школы летчиков-испытателей. Поднял в небо 125 типов ЛА, в том числе первые советские вертолеты. Общий налет 3106 часов. В том же году двигатель ТВ-2ВМ успешно завершил Государственные испытания, а уже в конце 1958 года – завершились заводские испытания вертолета. В июле 1958 года оба летных экземпляра В-6 были продемонстрированы публике на авиапараде в Тушино. Летом 1959 года вертолет В-6 с двигателями ТВ-2ВМ передали для проведения Государственных совместных испытаний. Но еще в 1958 году было принято решение о замене маршевых двигателей. Дело было в том, что одновременно с двигателем ТВ-2ВМ в ОКБ-19 был создан перспективный турбореактивный двухконтурный двигатель Д-20П, производство которого налаживал Пермский моторостроительный завод им. Сталина. Базовая же конструкция двигателя ТВ-2Ф была нетехнологичной и сложной для массового изготовления. Одновременное налаживание производства двух разных двигателей на одном предприятии было Первый бескрылый опытный экземпляр В-6 с двигателями ТВ-2ВМ. 1957 нецелесообразным. Дальнейшая судьба вертолета В-6 оказалась под угрозой. Поэтому Главным конструктором Соловьевым было предложено в кратчайшие сроки, используя накопившийся опыт доводки ТВ-2ВМ, разработать на базе двигателя Д-20П модификацию для его замены на милевском вертолете-гиганте. Предложение было поддержано на правительственном уровне, соответствующее решение было выпущено еще до окончания Госиспытаний и принятия вертолета на вооружение, что говорило о высокой заинтересованности руководства страны в тяжелых современных вертолетах (см. главу «Д-25В. Двигатель для «русских гигантов»). Одновременно с ОКБ-19 аналогичное задание по переделке двигателя ТВ-2Ф по- лучило и запорожское моторостроительное ОКБ-478, которым руководил Александр Георгиевич Ивченко. Запорожцы, также как и пермяки, в начале 1950-х годов все еще продолжали заниматься поршневыми «звездами», в том числе и для первых советских вертолетов. Из ОКБ Кузнецова в ОКБ Ивченко была передана конструкторская документация двигателя ТВ-2Ф для разработки двух двигателей: для транспортного самолета Антонова и винтокрыла Камова. Изначально в феврале 1952 года ОКБ Камова в качестве тяжелого транспортно-десантного летательного аппарата предложило проект винтокрыла «Х», который был поддержан И. В. Сталиным. Винтокрыл «Х» представлял собой доработанный двухмоторный поршневой самолет Ли-2, на котором сверху на фюзеляже предлагалось установить турбовинтовой двигатель ТВ-2Ф, редуктор и соосный несущий винт. Затем конструкторами ОКБ Камова был проработан проект 15-тонного соосного вертолета Ка-18 (первый с этим названием) с этим же мотором. В конце 1952 года камовцы остановились на проекте концептуально нового тяжелого летательного аппарата грузоподъемностью 8 тонн – винтокрыла Ка-22. 105 Разработка Ка-22 началась параллельно с созданием милевского вертолета В-6. Завязалось своеобразное «социалистическое соревнование» между двумя ОКБ, между Учителем и Учеником. На Ка-22 применили поперечную схему расположения несущих винтов, при этом двигатели расположили в отдельных мотогондолах на концах крыльев. Планировалось, что такая схема могла совместить достоинства вертолета благодаря наличию несущих винтов и самолета благодаря наличию крыльев и тянущих винтов. В горизонтальном полете при увеличении скорости несущие винты должны были разгружаться, а подъемная сила в основном создавалась бы крыльями, тем самым, обеспечивались бы большие, чем на вертолете, скорости (до 450-500 км/ час) и дальности полета, а, следовательно, увеличивался бы ресурс несущей системы. Идея большегрузного винтокрыла казалась очень заманчивой! Но у поперечной схемы была плохая репутация. Все предыдущие отечественные и зарубежные разработки заканчивались неудачами, которые обычно связывали с сильными вибрациями, что было закономерным свойством данной схемы. И все же Николай Ильич решился! Проект винтокрыла «Х»
106 ЧАСТЬ 2. Турбовальные двигатели Двигатели вертолётов России (1) (2) Ведущий конструктор ОКБ Камова по винтокрылу Ка-22 В. Б. Баршевский отмечал: ©ǑȅDZǺǰǹǴǸǹDZǰǺǽǾǬǾǶǺǸǽȁDZǸȇ ǮǴǹǾǺǶǼȇǷǬǽȃǴǾǬǷǬǽȈǹDZǮǺdzǸǺDzǹǺǽǾȈ ǺǽǿȅDZǽǾǮǷDZǹǴȋǻDZǼDZȁǺǰǹǺǯǺǼDZDzǴǸǬ ǶǺǯǰǬǸǺȅǹǺǽǾȈǽǹDZǽǿȅǴȁǮǴǹǾǺǮ ǻDZǼDZǰǬDZǾǽȋǹǬǾȋǹǿȅǴDZǩǾǺǾǼDZDzǴǸ ǰDZǵǽǾǮǴǾDZǷȈǹǺǹDZǭȇǷǴdzǿȃDZǹǚȃDZǹȈ ǽǷǺDzǹȇǸǻǼDZǰǽǾǬǮǷȋǷǺǽȈǽǺdzǰǬǹǴDZ ǽǴǷǺǮǺǵǿǽǾǬǹǺǮǶǴǴǾǼǬǹǽǸǴǽǽǴǴ ǺǭȅDZǵǸǺȅǹǺǽǾȈȊǺǶǺǷǺ Ƿ ǽǽǺǽǾǺȋȅDZǵǴdzǰǮǿȁǰǮǴǯǬǾDZǷDZǵ ǼǬdzǹDZǽDZǹǹȇȁǹǬǸDZǾǼǬǴǽǮȋdzǬǹǹȇȁ ǸDZDzǰǿǽǺǭǺǵǽǴǹȁǼǺǹǴdzǬȂǴǺǹǹȇǸ ǮǬǷǺǸǶǺǾǺǼǬȋǽǻǺǽǺǭǹǬǻDZǼDZǰǬǮǬǾȈ ǸǺȅǹǺǽǾȈǹǬǰǮǬǹDZǽǿȅǴȁǴǰǮǬǾȋǹǿȅǴȁ ǮǴǹǾǬǔǹǬǶǺǹDZȂǽǬǸǺǵǽǷǺDzǹǺǵ ǻǼDZǰǽǾǬǮǷȋǷǬǽȈdzǬǰǬȃǬǽǺdzǰǬǹǴȋ ǹDZǽǿȅǴȁǮǴǹǾǺǮǽǻǺǽǺǭǹȇȁǼǬǭǺǾǬǾȈ ǹǬǽǶǺǼǺǽǾǴǮȇȄDZǶǸȃǬǽǶǺǯǰǬǹǬ ǶǺǹȂǬȁǹǬǽǾǿǻǬȊȅǴȁǷǺǻǬǽǾDZǵǽǶǺǼǺǽǾȈ ǻǼDZǮȇȄǬDZǾdzǮǿǶǺǮǿȊª ǍǬǼȄDZǮǽǶǴǵǎ Ǎ ǎǴǹǾǺǶǼȇǷǖǬ (1) Левая мотогондола, несущий и тянущий винты Ка-22 (2) Главный редуктор Р-1М Постановление Совета Министров СССР №1171-515 о создании двухдвигательного винтокрыла Ка-22 последовало 11 июня 1954 года, в тот же день, что и Постановление о разработке вертолета В-6. Вертолетная модификация двигателя получила название ТВ-2ВК («вертолетный», «камовский»). Максимальная мощность составляла 5 900 л. с. Двигатель был одновальным с уникальным одноступенчатым планетарным редуктором для привода тяговых и подъемных винтов и муфтой свободного хода. Между собой двигатели были соединены синхронизирующим валом. Редуктор двигателя имел сложную конструкцию, мощность от двигателя передавалась на оба винта: тянущий и подъемный. При этом первоначальная компоновка вертолета предполагала толкающие винты, но в ходе проектирования вместо толкающих тяговых винтов были установлены тянущие, соответственно были переделаны мотогондолы, воздухозаборники, системы выхлопа и редукторы. Каждая винтомоторная группа включала в себя главный двухступенчатый планетарный редуктор несущего винта Р-1М доработки ОКБ Ивченко, четырехлопастный несущий винт диаметром 22.5 м с автоматом перекоса и четырехлопастный винт изменяемого шага. Силовая установка была оборудована автоматической системой управления. Для доводки силовой установки при участии специалистов Центрального института авиационного моторостроения был построен специальный натурный стенд с системой автоматического регулирования. 107 (3) (3) Натурный стенд НС-22 для отработки силовой установки Ка-22
108 ЧАСТЬ 2. Турбовальные двигатели Двигатели вертолётов России 109 (1) ДМИТРИЙ КОНСТАНТИНОВИЧ ЕФРЕМОВ Летчик-испытатель, шеф-пилот ОКБ Камова. Участник Великой Отечественной войны. Всего освоил 29 типов ЛА. Поднял в небо Ка-15, Ка-18, Ка-22, Ка-25. Участвовал в испытаниях Ка-10. Погиб при перелете на Ка-22М. Несмотря на то, что грузовая кабина камовского винтокрыла была на четверть больше грузового отсека вертолета В-6, в Ка-22 могло разместиться аналогичное количество людей или вооружения: до 60 десантников или 45 раненых на носилках или различная техника массой до 6 т. В варианте взлета по-самолетному – с разбегом – масса груза могла быть увеличена до 12 т. (2) В марте 1959 года завершилась программа испытаний, предусматривавшая отработку несущей системы, силовой установки, управления и других систем. И через 6.5 лет опытно-конструкторских работ, 17 июня 1959 года, винтокрыл Ка22 под управлением летчика-испытателя Д. К. Ефремова впервые оторвался от земли без привязи, а 15 августа был совершен первый свободный полет. Испытания шли с большим объемом доводочных работ, в том числе и по причине несовершенства силовой установки. 13 августа 1960 года винтокрыл был показан Председателю Президиума Верховного Совета СССР Л. И. Брежневу и заместителю Председателя Совета Министров Д. Ф. Устинову. В 1961 году было решено показать его на воздушном параде, а 23 мая 1961 года Ефремов выполнил полет на скорости 250 км/час. Судьба запорожского двигателя ТВ2ВК сложилась аналогично судьбе его пермского «собрата» ТВ-2ВМ. В процессе летных испытаний и доводки винтокрыла Ка-22 двигатели из-за низкой газодинамической устойчивости были заменены на более перспективные Д-25ВК (см. главу «Д-25В. Двигатель для «русских гигантов»). (1), (2) Многоцелевой транспортный винтокрыл Ка-22 Мировые рекорды КА-22 с ТВ-2ВК ȉǶdzDZǸǻǷȋǼǮǴǹǾǺǶǼȇǷǬǻǺǰǯǺǾǺǮǴǷǴ ǶǼDZǶǺǼǰǹȇǸǻǺǷDZǾǬǸǎȉǾǺǸǯǺǰǿ ǽǺǮDZǾǽǶǴDZǮDZǼǾǺǷDZǾȇǻǺǽǾǬǮǴǷǴ ǸǴǼǺǮȇȁǼDZǶǺǼǰǺǮǴdzǶǺǾǺǼȇȁ ǭȇǷǴǹǬǽȃDZǾǿǖǬǮǾǺǸȃǴǽǷDZ ǼDZǶǺǼǰȇǽǶǺǼǺǽǾǴ²ǶǸȃǬǽǴ ǸǬǶǽǴǸǬǷȈǹǺǵǸǬǽǽȇǯǼǿdzǬǻǺǰǹȋǾǺǯǺǹǬ ǮȇǽǺǾǿǸ²ǶǯǜDZǶǺǼǰǹȇDZ ǽǶǺǼǺǽǾǹȇDZǻǺǷDZǾȇǻǼǺǴdzǮǺǰǴǷǴǽȈ ǹǬǮȇǽǺǾDZǸǮdzǷDZǾǹǬȋ ǸǬǽǽǬǮDZǼǾǺǷDZǾǬǽǺǽǾǬǮǷȋǷǬ ǶǯǸǺȅǹǺǽǾȈǰǮǴǯǬǾDZǷDZǵǮǻǺǷDZǾDZǹDZ ǭȇǷǬǻǺǷǹǺǽǾȈȊǴǽǻǺǷȈdzǺǮǬǹǬǩǾǴ ǰǺǽǾǴDzDZǹǴȋǭȇǷǴdzǬǼDZǯǴǽǾǼǴǼǺǮǬǹȇ )$,ǶǬǶǬǭǽǺǷȊǾǹȇDZǸǴǼǺǮȇDZǼDZǶǺǼǰȇ ǮǶǷǬǽǽDZǑǐǺǹǬǽǾǺȋȅDZǯǺǮǼDZǸDZǹǴ ȉǾǴǼDZdzǿǷȈǾǬǾȇǹDZǻǼDZǮdzǺǵǰDZǹȇǎǽǶǺǼDZ ǹǬȃǬǷǬǽȈǻǺǰǯǺǾǺǮǶǬǶǿǽǾǬǹǺǮǷDZǹǴȊ ǹǺǮǺǯǺǼDZǶǺǼǰǬǽǶǺǼǺǽǾǴǻǺǷDZǾǬǻǺ ǶǴǷǺǸDZǾǼǺǮǺǸǿdzǬǸǶǹǿǾǺǸǿ ǸǬǼȄǼǿǾǿǔǺǶǾȋǭǼȋǯǺǰǬ ȃǬǽǚǰǹǬǶǺȉǾǺǾǼDZǶǺǼǰǖǬǭȇǷ dzǬǼDZǯǴǽǾǼǴǼǺǮǬǹǾǺǷȈǶǺǶǬǶǮǽDZǽǺȊdzǹȇǵ ǜDZǶǺǼǰǹȇDZǻǺǷDZǾȇǮǴǹǾǺǶǼȇǷǬǖǬ ǻǺǶǬdzǬǷǴȃǾǺǺǹǴǸDZDZǾǭǺǷȈȄǺǵ ǼDZdzDZǼǮǸǺȅǹǺǽǾǴǴǸǺDzDZǾǷDZǾǬǾȈ ǽǺdzǹǬȃǴǾDZǷȈǹǺǭǺǷȈȄDZǵǮdzǷDZǾǹǺǵ ǸǬǽǽǺǵǻǺȉǾǺǸǿǹǬȃǬǷǬǽȈǻǺǰǯǺǾǺǮǶǬǶ ǿǽǾǬǹǺǮǷDZǹǴȊǸǴǼǺǮȇȁǼDZǶǺǼǰǺǮǮȇǽǺǾȇ ǴǯǼǿdzǺǻǺǰȆDZǸǹǺǽǾǴǎǾǼDZǹǴǼǺǮǺȃǹȇȁ ǻǺǷDZǾǬȁȉǶǴǻǬDzǐ ǖ ǑȀǼDZǸǺǮǬǻǺǰǹǴǸǬǷ ǮǴǹǾǺǶǼȇǷǮdzǷDZǾǹǺǵǸǬǽǽǺǵǺǾ ǰǺǻǼDZǰDZǷȈǹǺǵǶǯǎǻǺǷDZǾDZ ǹǺȋǭǼȋǯǺǰǬǯǼǿdzǸǬǽǽǺǵ ǶǯǭȇǷǻǺǰǹȋǾǹǬǮȇǽǺǾǿǶǯǩǾǺ ǻǺdzǮǺǷǴǷǺdzǬǼDZǯǴǽǾǼǴǼǺǮǬǾȈǽDZǸȈ ǸǴǼǺǮȇȁǼDZǶǺǼǰǺǮǮȇǽǺǾȇǻǺǷDZǾǬ ǸǭDZdzǯǼǿdzǬǴǽǯǼǿdzǺǸ ǴǶǯǴǻǺǰȆDZǸǬ ǸǬǶǽǴǸǬǷȈǹǺǯǺǯǼǿdzǬǶǯǹǬ ǮȇǽǺǾǿǸǽǾǬǮȄǴȁǬǭǽǺǷȊǾǹȇǸǴ ǸǴǼǺǮȇǸǴǼDZǶǺǼǰǬǸǴǮǻǺǰǶǷǬǽǽDZǑ ǰǷȋǮǴǹǾǺǶǼȇǷǬǴǹDZǻǼDZǮdzǺǵǰDZǹǹȇȁǰǺ ǹǬǽǾǺȋȅDZǯǺǮǼDZǸDZǹǴ ǛǺǸǬǾDZǼǴǬǷǬǸǽǾǬǾȈǴǜǿDzǴȂǶǺǯǺǑǔ ©ǔǽǾǺǼǴȋǮDZǼǾǺǷDZǾǹȇȁǼDZǶǺǼǰǺǮª Несмотря на то, что двигатели ТВ2-ВМ и ТВ-2ВК так и не дошли до серийного производства, их по праву можно считать прототипами первых советских турбовальных двигателей. Эти двигатели заложили научную и практическую базу для дальнейших разработок отечественных ОКБ в Перми, Запорожье, Омске и Ленинграде.
110 ЧАСТЬ 2. Турбовальные двигатели Двигатели вертолётов России Двигатель для «русских гигантов» Д-25В от базового двигателя Д-20П со степенью повышения давления на взлетном режиме 4.95. Этот вариант двигателя имел обозначение Д-25В I серии. Габаритные размеры были следующими: длина с трансмиссией 5482 мм, ширина 1086 мм, высота 1113 мм. Масса с агрегатами – 1308 кг. Вскоре проект двигателя доработали, добавив в компрессоре еще одну ступень. ʽˁʻʽʦʻˏʫʪʤʻʻˏʫ (1) Советские и иностранные специалисты у двигателя Д-20П (2) Турбореактивный двухконторный двигатель Д-20П в музее АО «ОДКПермские моторы» Д-25В Степень повышения давления 5.6 Расхода воздуха, кг/сек 26 Максимальная температура газов перед турбиной, К 1240 Частота вращения ротора ТК, об/ мин 10530 Частота вращения ротора СТ, об/мин 8300 Длина с трансмиссией (без трансмиссии) х ширина х высота, мм Эта модификация получила обозначение Д-25В II серии. В дальнейшем, когда этот вариант стал приоритетным, номер серии в названии двигателя не употреблялся. При этом были достигнуты высокие КПД узловпринципы работы турбовального двигателя: компрессора – 83%, турбины компрессора – 88%, свободной турбины – 89%. 111 5537 (2737) х 1086 х 1158 Масса сухая, кг 1275 Год разработки 1959 Д-25В Взлётный: - мощность, л. с. - удельный расход топлива, г/л. с. час 5500 290 (1) Боевой: - мощность, л. с. - удельный расход топлива, г/л. с. час 5200 295 Номинальный: и ТВ-2ВК на двигатели Д-25В стало очередным важным шагом в истории советского вертолетостроения, а пермское ОКБ Соловьева стало законодателем мод при разработке большеразмерных газотурбинных двигателей различного назначения. В 1955 году в ОКБ-19 под руководством Главного конструктора Павла Александровича Соловьева началась разработка двухконтурного турбореактивного двигателя Д-20П, спустя пять лет успешно завершившего Государственные испытания. Этот двигатель стал первым советским серийным ТРДД, существенно опередившем по своим параметрам западные аналоги. Успех Д-20П позволил пермякам в небывало короткий срок создать на основе его газогенератора турбовальный двигатель Д-25В для замены двигателя ТВ2-ВМ на вертолете В-6. Двигатель Д-25В был разработан в 1958–1959 годах и запущен в серийное производство на Пермском моторостроительном заводе им. Сталина еще до окончания ГСИ двигателя-прототипа! Такой короткий срок разработки был обусловлен высокой унификаций – порядка 65% узлов – с Д-20П, с которого был «снят» наружный контур, а вместо привода вентилятора установили привод свободной турбины. Изначально проект двигателя Д-25В предусматривал применение 8-ступенчатого компрессора - мощность, л. с. - удельный расход топлива, г/л. с. час 4700 305 Крейсерский I: - мощность, л. с. - удельный расход топлива, г/л. с. час 4000 317 Крейсерский II: - мощность, л. с. - удельный расход топлива, г/л. с. час 3100 346 Ресурсы, час: - первоначальный - назначенный 50 6000 (2)
112 ЧАСТЬ 2. Турбовальные двигатели Двигатели вертолётов России 113 (3) (1) Вот так объяснял П. А. Соловьев специалистам ОКБ Миля принцип работы нового двигателя Д-25В: ©ǞǿǼǭǴǹǬǶǺǾǺǼǬȋǼǬǭǺǾǬǷǬǹǬ ǶǺǸǻǼDZǽǽǺǼ ²ȉǾǺǺǰǴǹǮǬǷǬ ǮǾǺǼǬȋ ǾǿǼǭǴǹǬǶǺǾǺǼǬȋǼǬǹȈȄDZǼǬǭǺǾǬǷǬ ǹǬǮDZǹǾǴǷȋǾǺǼǾDZǻDZǼȈǹǬǰǼǿǯǺǵ ǮDZǹǾǴǷȋǾǺǼǼǬǭǺǾǬDZǾǔǸȇǼǬdzǯǺǹȋDZǸ ǾǺǷȈǶǺǮǹǿǾǼDZǹǹȊȊȃǬǽǾȈǣǾǺǮ ȉǾǺ ǮǼDZǸȋǻǼǺǴǽȁǺǰǴǾǽ ǮǴǹǾǺǸǶǺǾǺǼȇǵ ǻǼǴǮǺǰǴǾǮǺǮǼǬȅDZǹǴDZǹDZǽǿȅǴǵǼǺǾǺǼ" ǚǹ ǻǺǽǾDZǻDZǹǹǺǹǬǭǴǼǬDZǾǮǺdzǰǿȁǿ ǻǺǭǺǷȈȄDZǻǺǯǺǼȋȃDZDZǴ ǾǺǾǷDZǹǴǮǺǻǺȄDZǷ ǻǺȄDZǷǬ ǻǺǾǺǸǼǬǽǶǼǿȃǴǮǬDZǾǽȋ ²Ǵ ǮǽȌ ǔ ǯǷǬǮǹǺDZǻǼǴǾǺǵDzDZǸǺȅǹǺǽǾǴȃǾǺ Ǵ ǞǎǎǘǹǬȄǺǭǷǬǰǬDZǾǸDZǹȈȄDZǵǰǷǴǹǺǵ Ǵ ǸǬǽǽǺǵª ǝǴǷǴǹǬ Ǟ ǔ ǛǺǰȆDZǸǹǬȋ ǽǴǷǬ (4) (3), (4) Вид Д-25В слева и справа (1) Двигатель Д-25В (2) Рисунок ТВаД Д-25В с вырезанной ¼ Мощность Д-25В на взлетном режиме была аналогичной этому параметру двигателя ТВ-2ВМ – 5500 л. с. Зато новый двигатель стал экономичнее – расход топлива на взлетном режиме уменьшился до 290 г/л. с. час. Также значительно уменьшилась сухая масса двигателя – до 1275 кг (масса вместе с агрегатами –1325 кг). Благодаря этому существенно улучшились летно-технические характеристики вертолета (например, грузоподъемность выросла на 1 т). Мощность на крейсерском режиме на высоте 1000 м при скорости полета 250 км/час составляла 4000 л. с. Габаритные размеры двигателя по сравнению с двигателем I серии немного увеличились: длина с трансмиссией 5537 мм, ширина 1086 мм, высота 1158 мм. Конструкция двухвального двигателя Д-25В включала следующие основные узлы и системы: - входной корпус компрессора с коробками приводов агрегатов. На верхней коробке приводов устанавливались: стартер-генератор, основной топливный насос-регулятор, подкачивающий топливный насос, центробежный регулятор, воздушный компрессор, датчик счетчика оборотов и центробежный суфлер. На нижней коробке приводов устанавливались: основной маслонасос, масляный (2) фильтр, центробежный воздухоотделитель, кран слива масла, магнитная пробка и дренажный бачок; - 9-ступенчатый осевой компрессор, выполнен с барабанно-дисковым ротором и неподвижным ВНА. Перепуск воздуха осуществлялся автоматически через отверстия, прикрываемые лентами перепуска после III и IV ступеней компрессора. Передние кромки лопаток ВНА обогревались горячим воздухом для защиты от обледенения. В сварном корпусе компрессора было установлено восемь НА (с I-й по VIII-ю ступень) и семь рабочих колец, расположенных вокруг рабочих колес с II-й по VIII-ю ступень. Сзади к корпусу компрессора крепились рабочее кольцо и НА IX-й ступени. Ротор компрессора состоял из девяти рабочих колес с лопатками, установленными в замки типа «ласточкин хвост», вала ротора, промежуточных колец и деталей крепления; - трубчато-кольцевая камера сгорания, полностью заимствованная с Д-20П и не претерпевшая в многолетнем серийном производстве серьезных изменений, так как за время эксплуатации по этому узлу дефектов почти не было. Камера сгорания состояла из 12 жаровых труб, которые были оснащены 12-ю центробежными двухконтурными двухсопловыми форсунками. Воздух из компрессора поступал в камеру сгорания через кольцевой диффузор; - трехступенчатая турбина, состоявшая из осевых реактивных одноступенчатой турбины компрессора и двухступенчатой свободной турбины. Роторы обеих турбин состояли из рабочих дисков с лопатками, статорные части – из сопловых аппаратов. Лопатки были закреплены в замках «елочного» типа. Применение двух ступеней в свободной турбине позволило уменьшить частоту вращения соединенного с ней выводного вала трансмиссии. На корпусе свободной турбины устанавливался маслонасос откачки, приводимый во вращение от вала свободной турбины через систему зубчатых колес и шлицевой валик; - выхлопная труба, сварная, имевшая внутренний тоннель, через который проходила трансмиссия. На выхлопной трубе устанавливался специальный кожух со спиральными каналами, с помощью которых направлялся поток воздуха для её охлаждения; - трансмиссия, передававшая крутящий момент от свободной турбины на главный редуктор; - система топливопитания и автоматического управления двигателем. Питание двигателей топливом осуществлялось в автоматическом режиме. При этом была предусмотрена возможность включения и выключения вручную любого топливного насоса; - система автономного запуска со стартером-генератором. Силовая установка вертолета имела две масляных системы: маслосистему компрессоров двигателей (состоявшей из двух баков, двух радиаторов и трубопроводов) и маслосистему главного редуктора, свободных турбин и трансмиссий двигателей (состоявшей из двух радиаторов с клапанами перепуска и трубопроводов). Двигательные и редукторный отсек были оборудованы автоматической системой пожаротушения при получении сигнала о возгорании от специальных термодатчиков. Воздухозаборники двигателей имели электрическую антиобледенительную систему.
114 ЧАСТЬ 2. Турбовальные двигатели Двигатели вертолётов России (1) 115 (3) (2) (4) (1) Сопловой аппарат и первая ступень турбины компрессора Д-25В [2] Свободная турбина Д-25В [3] ТВаД Д-25В в учебном классе кафедры конструкции двигателей МАИ [4] Разрез передней опоры ТВаД Д-25В [5] Разрез камеры сгорания (5)
116 ЧАСТЬ 2. Турбовальные двигатели Главный редуктор Р-7 Двигатели Д-25В крепились к фюзеляжу кронштейнами и регулируемыми стойками с резиновой амортизацией. Двигатели (правый и левый) были взаимозаменяемы. Оба двигателя работали независимо Двигатели вертолётов России друг от друга, что позволяло, при отказе одного из них, продолжить полет на втором работающем двигателе. Двигатель Д-25В имел иное направление вращения ротора (против часовой стрелки), нежели ТВ-2ВМ, поэтому редуктор Р-6 пришлось заменить на Р-7, попутно доработав систему маслопитания. Главный редуктор Р-7 был также разработан в ОКБ Соловьева. В новом редукторе впервые в мире применили оригинальные конструкторские решения: механизм для равномерного распределения мощности между двумя ведущими спиральными коническими шестернями; спиральная коническая пара, работающая с большими нагрузками при окружных скоростях порядка 70 м/сек; замкнутая планетарная передача с двумя ступенями, составлявшая верхнюю часть редуктора. Первый вертолет с новой силовой установкой был построен весной 1959 года и передан на заводские летные испытания. Было решено, не дожидаясь окончания его заводских испытаний, начать Государственные испытания на вертолете с двигателями ТВ-2ВМ. Полеты начались летом 1959 года, позже к программе испытаний подключили второй вертолет – с Д-25В, а первый – вернули для переоснащения новой силовой установкой. Государственные совместные испытания продлились до декабря 1962 года. Вертолету официально было присвоено серийное обозначение Ми-6, и в следую- щем году он был принят на вооружение. В Заключении Государственной комиссии НИИ ВВС отмечалось: «Опытный десантно-транспортный вертолет Ми-6 с двумя ТВД Д-25В является самым большим вертолетом в мире и первым отечественным вертолетом с ТВД. По своим летно-техническим данным он превосходит все отечественные вертолеты и, главным образом, по десантной нагрузке, размерам грузовой кабины, количеству перевозимых десантников и боевой техники». (Михеев В. Р. МВЗ имени М. Л. Миля – 50 лет). Его производство было решено наладить сразу на двух заводах – №23 в Москве и №168 в Ростове-на-Дону – ещё на этапе Госиспытаний. Московским заводом с 1960 по 1962 год было построено 50 вертолетов, дальше изготовлением Ми-6 занимался только ростовский завод, на которым изготовили до 1980 года 874 машины. Вертолет Ми-6 имел множество военных и гражданских модификаций. Сейчас это уже трудно представить: вертолет Ми-6 в ходе испытаний совершил посадку даже на тяжелый авианесущий крейсер «Новороссийск». Вертолет широко поставлялся на экспорт: в Индию, Вьетнам, Египет, Польщу, Сирию, Перу, Китай, Ирак, Эфиопию… При освоении производства двигателя многие технологии приходилось изобретать с нуля. Чрезвычайно сложным узлом Продольный разрез двигателя Д-25В 117 (1) ©ǎȂDZǷǺǸǘǴǮnjǷDzǴǼDZ dzǬǼDZǶǺǸDZǹǰǺǮǬǷǴǽDZǭȋǺȃDZǹȈȁǺǼǺȄǺ ǝDZǼȈDZdzǹȇȁǺǾǶǬdzǺǮǹDZǭȇǷǺǻǼǴǾǺǸ ȃǾǺǸǬȄǴǹȇȉǶǽǻǷǿǬǾǴǼǺǮǬǷǴǽȈǺȃDZǹȈ ǴǹǾDZǹǽǴǮǹǺ²ǹǺǼǸǬǷȈǹȇǵǯǺǰǺǮǺǵǹǬǷDZǾ ǰǺȁǺǰǴǷǰǺȃǬǽǺǮǗDZǾǬǷǴǮDzǬǼǿ ǰǺǽǾǴǯǬǮȄǿȊǮǾDZǹǴƒǝǻǼǴǽǴǷȈǹǺǸ ǮDZǾǼDZǽǮǺǵǺǾǻDZȃǬǾǺǶǹǬǶǷǬǰȇǮǬǷ Ǵ ǮDZdzǰDZǽǿȅǴǵǻDZǽǺǶǡǺǾȋǹǬǰǺǽǶǬdzǬǾȈ ȃǾǺ ǮȇǽǺǶǺǼǬǽǻǺǷǺDzDZǹǹȇDZǐǎ ǽǾǼǬǰǬǷǴǺǾǹDZǯǺǹDZǺȃDZǹȈǽǴǷȈǹǺǴǭDZdz ǻǼǺǭǷDZǸǮȇǼǬǭǬǾȇǮǬǷǴǺǾǮDZǰDZǹǹȇǵǴǸ ǼDZǽǿǼǽǮȃǬǽǺǮǾǺǯǰǬǶǬǶǽǶǬDzDZǸ ǰǮǴǯǬǾDZǷǴǘǴǹDZǮȇǰDZǼDzǴǮǬǷǴ Ǵ  ȃǬǽǺǮǛǼǴǸDZǼǹǺǼǬdzǮǰǮǬǯǺǰǬ ǘǴǻǺǺȃDZǼDZǰǹǺǻDZǼDZǯǺǹȋǷǴǽȈǮǖǺǹǺǾǺǻ ǹǬǶǬǻǼDZǸǺǹǾǶǺǾǺǼȇǵǻǼǺǮǺǰǴǷǽȋ ǻǼǴǸDZǼǹǺdzǬǰǮǬǸDZǽȋȂǬǓǬȉǾǺǮǼDZǸȋ ǹǬǮDZǼǾǺǷDZǾǬȁdzǬǸDZǹȋǷǺǽȈǮǽDZȃǾǺǾǺǷȈǶǺ ǸǺDzǹǺǭȇǷǺdzǬǸDZǹǴǾȈǛǺǽǿǾǴǮǽǾǼǺǵ ǮǺdzǮǼǬȅǬǷǽȋǾǺǷȈǶǺȀȊdzDZǷȋDzǺǭȆDZǸ ǼǬǭǺǾǹǬǶǺǾǺǼǺǸǭȇǷǮDZǽȈǸǬǹDZǮDZǷǴǶ ǮDZǰȈǶǺǼǼǺdzǴǴǮǻǿǽǾȇǹDZǹDZǭȇǮǬDZǾ ǙǬȄǴǽǻDZȂǴǬǷǴǽǾȇǹǬȁǺǰǴǷǴǽȈǮnjǷDzǴǼDZ ǴǷDZǾǬǷǴǹǬǘǴǰǺǹǬȃǬǷǬȁǯǯǻǺǶǬ ǴdzdzǬǻǺǷǴǾǴȃDZǽǶǴȁǺǽǷǺDzǹDZǹǴǵǮǽDZǺǹǴ ǹDZǻǺǶǴǹǿǷǴȉǾǿǽǾǼǬǹǿª ǘǴȁDZDZǮǎ ǜ ǜǿǽǽǶǴǵǼǬdzǸDZǼ неожиданно оказалась выхлопная труба, изготавливавшаяся из тонкостенного листового материала. Первые патрубки приходилось делать вручную, без оснастки. Надо отметить, что выхлопные патруб- (2) (1) Вертолеты Ми-6 ки турбовальных двигателей, имеющие сложную форму, и по сей день являются одними из самых сложных деталей в производстве. В начале серийной эксплуатации силовая установка вызывала много нареканий, двигатели были склонны к помпажу, но с этой проблемой пермские конструкторы справились достаточно быстро. И впоследствии двигатель Д-25В отличался высокой газодинамической устойчивостью к внешним воздействиям. Режимы работы двигателя сохранялась до высоты 3000 м и на земле до температуры окружающего воздуха +40°С. (2) Заход МИ-6 на посадку на палубу авианесущего крейсера «Новороссийск». 1982 А вот другая проблема преследовала двигатель Д-25В долго – раскрутка свободной турбины, которая происходила при проскальзывании муфты свободного хода главного редуктора. Энергия газов не передавалась на несущий винт, а уходила на раскрутку турбины. При этом этот процесс происходил стремительно, раскаленные лопатки и турбинные диски с высокой скоростью разлетались во все стороны, разрушая все на своем пути. Все случаи разрушения турбин происходили во время полета и приводили к катастрофам, а так как в то время магнитные самописцы ещё отсутствовали, то причины происшествий
118 ЧАСТЬ 2. Турбовальные двигатели Вертолет Ми-6 Двигатели вертолётов России 119
120 ЧАСТЬ 2. Турбовальные двигатели оставались невыясненными. Но в апреле 1974 года аналогичный инцидент произошел на земле при рулежке вертолета. В грузовой кабине находились солдаты, одному из них осколок лопатки насквозь прошил голову, а второму – вылетевшим диском отрезало ногу. Этот случай поспособствовал выяснению причины разрушения свободной турбины, и в конструкцию двигателя была внедрена система защита турбины винта (СЗТВ). Эта система измеряла скорость вращения вала свободной турбины и при превышении допустимой величины в автоматическом режиме выключала аварийный двигатель, не давая турбине раскрутиться до критической скорости, при которой происходит разрушение. Однако поначалу система работала далеко не лучшим образом, стали происходить массовые несанкционированные выключения двигателей, в том числе и в полете. Пришлось провести доработку самой СЗТВ, после чего отключения прекратились. Но причину проскальзывания муфты свободного хода так и не удалось ни устранить, ни установить. По одной из версий, ею могла быть повышенная вибрация двигателя. Увеличение уровня вибраций могло быть предвестником опасных отказов двигателя, поэтому во второй половине 1970-х годов вертолет Ми-6 оборудовали системой измерения вибраций, датчики которой измеряли параметры вибрации компрессора и трансмиссии и передавали эту информацию на приборные доски пилота и борттехника. В случае превышения допустимого уровня вибрации экипаж должен был сбросить обороты двигателя и, если вибрация не уменьшится, выключить его и произвести экстренную посадку на одном двигателе. Именно такой случай произошел зимой 1984 года, когда экипажу пришлось рисковать в сложных метеоусловиях и сажать вертолет на неизвестную местность, посадка прошла успешно. Опыт эксплуатации двигателей Д-25В не прошел даром. Начиная с этого двигате- Двигатели вертолётов России 121 (1) (3) Мировые рекорды Ми-6 с Д-25В (2) (1) Пассажирский вертолет Ми-6П на авиасалоне в Ле-Бурже (2) Ми-6 на показе в аэрпорту Осаки. 1966 ля, все отечественные турбовальные двигатели оснащаются автоматической защитой от раскрутки свободной турбины (АЗСТ). При увеличении выпуска двигателей Д-25В и редукторов Р-7 в серийной летной эксплуатации начали проявляться дефекты, не выявленные на стадии опытно-конструкторских работ. По двигателю это были: трещины на лопатках компрессора; разрушение шарикоподшипника ротора компрессора и свободной турбины; трещины на корпусах свободной турбины и выхлопной трубы и другие. На редукторе имелись случаи, кроме проскальзывания муфты свободного хода, поломки зубьев центральной шестерни по причине резонанса крутильных колебаний в системе спарки двигателей и главного редуктора; выкрашивания на зубьях колокольной шестерни; вырыв шпилек привода вентилятора и другие дефекты. Вот эти «болезни» и должны были совместно победить инженеры опытного и серийного заводов. Во многом дефекты были залогом отсутствия на тот момент в Перми необходимой производственной и испытательной базы. В течение нескольких лет ОКБ и серийный завод были оснащены всем необходимым, в конструкции двигателя и редуктора были внедрены мероприятия, и дефекты постепенно в течение 1960–1970-х годов были устранены. Надежность силовой установки была повышена, увеличение ресурса двигателя в серийном производстве происходило следующими темпами: ǙǬǮDZǼǾǺǷDZǾDZǘǴǽ ǰǮǴǯǬǾDZǷȋǸǴǞǎǎǘ ǭȇǷǺǿǽǾǬǹǺǮǷDZǹǺǸǴǼǺǮȇȁǼDZǶǺǼǰǺǮ ǛǺǽǷDZdzǬǸDZǹȇǰǮǴǯǬǾDZǷDZǵǹǬ ǐǎǹǬ ǮDZǼǾǺǷDZǾDZǭȇǷǴǻǺǭǴǾȇDZȅDZǼDZǶǺǼǰǺǮ ǎȇǰǬȊȅDZǯǺǽȋǼDZdzǿǷȈǾǬǾǬǰǺǭǴǷǽȋdzǬǮǺǰǽǶǺǵ ȉǶǴǻǬDzǘǴǮǺdzǯǷǬǮǷȋDZǸȇǵǙ ǎ ǗDZȄǴǹȇǸ ǮǾǺǼǺǵǻǴǷǺǾǎ Ǜ ǖǺǷǺȄDZǹǶǺ ǭǺǼǾǴǹDzDZǹDZǼǠ ǔ ǙǺǮǴǶǺǮ  ǽDZǹǾȋǭǼȋ  ǯǺǰǬǙǬ ǸDZǼǹǺǵǭǬdzDZ ǶǸ ǭȇǷǬǰǺǽǾǴǯǹǿǾǬǽǶǺǼǺǽǾȈ ǶǸȃǬǽ ǿǾǮDZǼDzǰDZǹǹǬȋ)$,ǮǶǬȃDZǽǾǮDZǸǴǼǺǮǺǯǺ ǼDZǶǺǼǰǬǎ ǽDZǹǾȋǭǼDZ ǯǺǰǬdzǬǻȋǾȈ ǰǹDZǵǭȇǷǴǿǽǾǬǹǺǮǷDZǹȇ ǼDZǶǺǼǰǺǮ ǽǶǺǼǺǽǾǴǴ ǻǺǰȆDZǸǬǸǬǶǽǴǸǬǷȈǹǺǯǺǯǼǿdzǬ  ǽDZǹǾȋǭǼȋ ȉǶǴǻǬDzDZǸǻǺǰǼǿǶǺǮǺǰǽǾǮǺǸ ǎ Ǜ ǖǺǷǺȄDZǹǶǺǴ Ǐ ǜ ǖǬǼǬǻDZǾȋǹǬ  ǽǶǺǼǺǽǾǴǻǺǷDZǾǬǻǺdzǬǸǶǹǿǾǺǸǿ ǶǸǸǬǼȄǼǿǾǿǽ ǯǼǿdzǺǸ Ƕǯ Ƕǯ Ǵ Ƕǯ ² ǶǸȃǬǽǽǶǺǼǺǽǾǴ ǻǺǷDZǾǬǻǺ ǸǬǼȄǼǿǾǿ ǶǸ² ǶǸȃǬǽ  ǽDZǹǾȋǭǼȋ ȉǶǴǻǬDzDZǸǻǺǰǼǿǶǺǮǺǰǽǾǮǺǸ ǜ ǔ ǖǬǻǼȉǷȋǹǬǴ ǝ ǔ ǍǿǯǬDZǹǶǺ ǮȇǽǺǾȇ ǻǺǷDZǾǬǽ ǯǼǿdzǺǸǶǯǴ Ƕǯ ²  ǸǴ ǻǺǰȆDZǸǬǸǬǶǽǴǸǬǷȈǹǺǯǺǯǼǿdzǬ  ǶǯǹǬǮȇǽǺǾǿ Ǹ ǽDZǹǾȋǭǼȋ ȉǶǴǻǬDzDZǸǻǺǰǼǿǶǺǮǺǰǽǾǮǺǸǍ ǖ ǏǬǷǴȂǶǺǯǺ Ǵ ǎ ǖǺdzȇǼDZǮǬ ǽǶǺǼǺǽǾǴǻǺǷDZǾǬǻǺ dzǬǸǶǹǿǾǺǸǿǶǸǸǬǼȄǼǿǾǿǽ ǯǼǿdzǺǸ Ǵ Ƕǯ ² ǶǸȃǬǽ ǻǺǶǸǸǬǼȄǼǿǾǿ ² ǶǸȃǬǽ ǛǺǽǷDZǰǹǴǵ ǸǴǼǺǮǺǵǼDZǶǺǼǰǿǽǾǬǹǺǮǴǷ ȉǶǴǻǬDzǍ ǖ ǏǬǷǴȂǶǺǯǺ ǬǮǯǿǽǾǬǯǺǰǬ ǰǺǽǾǴǯȄǴǵǽǶǺǼǺǽǾǴǻǺǷDZǾǬ ǶǸȃǬǽ ǻǺdzǬǸǶǹǿǾǺǸǿǸǬǼȄǼǿǾǿǻǼǺǾȋDzDZǹǹǺǽǾȈȊ  ǶǸ ǛǺǸǬǾDZǼǴǬǷǬǸǽǾǬǾȈǴǜǿDzǴȂǶǺǯǺǑǔ ©ǔǽǾǺǼǴȋǮDZǼǾǺǷDZǾǹȇȁǼDZǶǺǼǰǺǮª 1959 год – 50 часов, 1960 год – 100 часов, 1961 год – 150 часов, 1962 год – 200 часов, 1963 год – 300 часов, 1964 год – 400 часов. В конце концов, назначенный ресурс был доведен до 6000 часов. Парижский авиасалон в Ле-Бурже 1965 года запомнился посетителям тем, что главной выставочной площадкой стала советская экспозиция, над которой возвышался вертолет Ми-6. «Русский гигант», «Исполин из Москвы», «Король РАФАИЛ ИВАНОВИЧ КАПРЭЛЯН Герой Советского Союза. Заслуженный летчик-испытатель СССР. Участник Великой Отечественной войны. Поднял в небо и провел испытания Ми-4ВМ, Ми-6, Ми-10, Ми-10К, участвовал в испытаниях Ми-2, Ми-4, Ми-8. Установил 8 мировых рекордов. вертолетов» – такие титулы присвоила машине западноевропейская пресса. Всего в серийном производстве с 1959 по 1981 год было изготовлено 4746 двигателей Д-25В всех модификаций и ок. 2500 главных редукторов Р-7. Эксплуатация последних вертолетов Ми-6 завершилась в июле 2002 года. В 1966 году за успехи в развитии авиационного моторостроения П. А. Соловьеву одновременно с М. Л. Милем было присвоено звание Героя Социалистического Труда. А через два года за создание силовой установки вертолетов Ми-6 Главный конструктор П. А. Соловьев, заместитель Главного конструктора И. П. Эвич и ведущий конструктор Г. П. Калашников были удостоены звания лауреатов Государственной премии СССР. (3) Михаил Леонтьевич Миль (4) Транспортировка вертолетом Ми-6 макета головного обтекателя космического корабля «Восток» (4)
122 ЧАСТЬ 2. Турбовальные двигатели (1) Двигатели вертолётов России Вертолет Ми-6 послужил базой еще для одной винтокрылой машины Миля. 20 февраля 1958 года вышло Постановление Совета Министров СССР о начале работ по вертолету В-10 с двумя двигателями Д-25В. Основной задачей В-10 было переброска крупногабаритных грузов под фюзеляжем. Техническое задание предусматривало грузоподъёмность 12 т при дальности 250 км и максимальную (при перевозке на короткие расстояния) – 15 т. В ходе проектирования задание было дополнено требованием Министерства Обороны по транспортировке крылатых и баллистических ракет. Силовая установка была полностью заимствована с Ми-6. Фюзеляж стал более узким и низким, в который тем не менее вписался отсек длиной почти 16 м для 123 Вертолет Ми-10К (2) (1), (2) Вертолет Ми-10 перевозки грузов или 28 пассажиров; во время перегонов в него можно было устанавливать дополнительные топливные баки. Новый вертолет отличался вынесенными высокими стойками шасси, которые образовывали минимальный клиренс в 3.75 м. Для транспортировки грузов под фюзеляжем было предусмотрено два способа: с помощью специальных гидрозахватов или на грузовой платформе, монтировавшейся между стойками шасси. Перевозку грузов также можно было осуществлять обычным способом – внутри фюзеляжа или на внешней подвеске. Первый полет «летающего крана» осуществил экипаж Р. И. Капрэляна 15 июня 1960 года. Летные испытания шли достаточно успешно, уже в четвертом полете В-10 преодолел расстояние 3000 км с промежуточными посадками. Но в мае 1961 года испытания непредвиденно прервались – первый летный образец сгорел на земле из-за поломки привода маслонасоса главного редуктора. Второй экземпляр В-10 был готов к летным испытания к июлю 1961 года, и 23 сентября на нём был поставлен рекорд грузоподъемности в 15 103 кг на высоте 2200 метров. А в декабре он был предъявлен на Государственные совместные испытания, но допущен к ним не был. Министерство Обороны потребовало провести ряд доработок, в том числе установить двигатели и главный редуктор с повышенным ресурсом. Госиспытания, все же начавшиеся через год, закончились в 1964 году. Судьба же вертолета оставалась неопределенной. Несмотря на то, что еще в 1961 году было принято решение о серийном производстве вертолета под обозначением Ми-10, его запуск постоянно откладывался. В связи с изменением военной доктрины страны основной заказчик «летающего крана» – Министерство Обороны – больше не нуждалось в вертолете-транспортировщике ракет, поэтому ОКБ Миля пришлось искать другое применение для Ми-10. Были разработаны несколько опытных модификаций для различных военных целей и модификация Ми-10Р («рекордный») с укороченным трехопорным шасси, на котором был поставлен очередной аб- солютный рекорд грузоподъемности: груз массой 25 105 кг был поднят на высоту 2840 м. Всего на вертолетах типа Ми-10 было поставлено 8 мировых рекордов. Серийное производство этих вертолетов было организовано на ростовском заводе № 168 в 1964 году, продолжавшееся 5 лет. Широкого применения «летающие краны» в народном хозяйстве не нашли, они, в основном, привлекались для выполнения разовых задач по транспортировке большеформатных грузов. За это время было выпущено 24 машины. В связи сэтим ОКБ Миля в 1964–1975 годах была разработана «коротконогая» модификация Ми-10К для выполнения монтажно-строительных и погрузо-разгрузочных работ. Для удобства управления монтажными работами к фюзеляжу снизу была «подвешена» вторая кабина. Первый полет вертолета-крана был выполнен экипажем Р. И. Капрэляна 6 января 1966 года. В 1967 году этот «кран» произвел фурор на авиасалоне в Париже. Всего в 1975–1976 годах было изготовлено 17 вертолетов Ми-10К и ещё четыре переделано из «длинноногих» Ми-10.
124 12 ЧАСТЬ ЧА АСТ С Ь 2. Ту Турбо рб вал льны ьн е двиг д иггате ател ли Двигатели вертолётов России 12 25 Вертолет Ми-10
126 ЧАСТЬ 2. Турбовальные двигатели Двигатели вертолётов России М О Д И Ф И К А Ц И И Одновременно с базовым двигателем Д-25В конструкторы ОКБ Соловьева разработали модификацию Д-25ВК («вертолетный», «камовский») для замены двигателей ТВ-2ВК на винтокрыле Ка-22. 23 февраля 1960 года было принято Постановление Совета Министров СССР о постройке первой серийной – установочной – серии из трех винтокрылов Ка-22 на заводе №84 в Ташкенте. Винтокрыл получил новые двигатели Д-25ВК мощностью 5500 л. с. и название – Ка-22М. Причиной замены двигателей послужила низкая газодинамическая устойчивость ТВ-2ВК, а также внедрение Д-25В Полет Ка-22М на тянущих винтах Опробование Ка-22М в Ташкенте перед полетом в Москву в серийное производство для вертолета Ми-6. Но эта ремоторизация привела к резкому снижению грузоподъемности и взлетной массы винтокрыла, – суммарная мощность новой силовой установки была на 800 л. с. меньше, чем у ТВ-2ВК. В то же время тяга несущих винтов также была недостаточна, ожидался дальнейший рост массы конструкции в связи с необходимостью ее усиления и других различных доработок, которые были проведены в процессе постройки первых серийных машин. Конструктивно двигатель Д-25ВК был выполнен аналогично схеме ТВ-2ВК. ЮРИЙ АЛЕКСАНДРОВИЧ ГАРНАЕВ Герой Советского Союза. Заслуженный летчик-испытатель СССР. Участник советско-японской войны. Освоил более 120 типов ЛА, среди которых 9 вертолетов Миля, Камова, Яковлева и 4 иностранного производства. При катастрофе Ка-22 остался жив. Погиб на Ми-6ПЖ при тушении лесных пожаров в горах Франции. Сын – Александр Юрьевич Гарнаев – Герой России, заслуженный летчик-испытатель РФ. Головной винтокрыл установочной серии Ка-22М был облетан летчиком ЛИИ Ю. А. Гарнаевым 20 сентября 1961 года. На машине был выполнен этап «А» по программе Государственных совместных испытаний, после чего она была передана на этап «Б» в НИИ ВВС (аэродром Чкаловский, Московская обл.), куда винтокрыл должен был перелететь своим ходом. В конце августа 1962 года при выполнении перелета в Москву Ка-22М потерпел крушение, перед посадкой начал кабрировать, затем стал разворачиваться влево и с переворотом на спину, перешел в крутое пикирование, врезался в землю, разрушился и загорелся. Весь экипаж во главе с командиром Д. К. Ефремовым погиб. Расследование установило, что причиной катастрофы был внезапный отказ системы поперечного управления из-за рассоединения тандера троса управления общим шагом правого несущего винта. Второй экземпляр серийного винтокрыла строился для проведения ресурсных испытаний. Третий – также предназначался для участия в ГСИ. Но после катастрофы первого серийного винтокрыла третья машина была серьезно доработана. Было даже опробовано изменение направления вращения несущих винтов, которое предлагалось еще на этапе ОКР. Но вопреки ожиданиям устойчивость не улучшилась, а многие параметры даже ухудшились – управление, шум, вибрации, взлетные характеристики. Вероятно, сказалась, отсутствие опыта в доводке таких летательных аппаратов, а также то, что доводка осуществлялась в условиях серийного, а не опытного завода, который к тому же находился от ОКБ Камова на расстоянии трех тысяч километров. Третий серийный Ка-22М все же был передан весной 1964 года на заводские летные испытания. В августе при облете летчиками ВВС и ГВФ этот винтокрыл также потерпел крушение, погибли трое из шести летчиков, которым была дана команда покинуть аппарат в воздухе. По результатам проведенного расследования тема винтокрыла Ка-22М была закрыта. Главным недостатком Ка-22М были признаны «большие потери мощности на приводе тянущих винтов и большие потери тяги от обдувки крыла потоком от несущих винтов». К тому же в эксплуа- Вертолет В-12 тацию Военно-Воздушных Сил и Гражданского Воздушного Флота СССР уже начал поступать вертолет Ми-6 классической схемы, обладавший высокими показателями грузоподъемности и скорости полета. В 1959 году Михаил Леонтьевич Миль заинтересовался созданием винтокрылого супертяжелоголетательного аппарата. Были исследованы различные конструкции вертолетов: одновинтовой класси- 127 Компоновочная схема вертолета Ми-12 ческой схемы с четырьмя двигателями Д-25В, двухвинтовой продольной схемы, двухвинтовой поперечной схемы и другие. Остановились на винтокрыле двухвинтовой поперечной схемы с использованием двух силовых установок от Ми-6, которые решено было существенно доработать. Новый вертолет-гигант получил отраслевое название В-12.
128 ЧАСТЬ 2. Турбовальные двигатели Двигатели вертолётов России 129 Силовая установка вертолета В-12 с двигателями Д-25ВФ
130 ЧАСТЬ 2. Турбовальные двигатели Двигатели вертолётов России 131 (1) Двигатель Д-25ВФ (1) (2) Двигатель Д-25В для вертолета В-12 на стенде (3) Двигатель Д-25В на крыле вертолета В-12 ВАСИЛИЙ ПЕТРОВИЧ КОЛОШЕНКО Герой Советского Союза. Заслуженный летчик-испытатель СССР. Работал в ОКБ Миля. Участник испытаний всех вертолетов от Ми-1 до В-12. Установил 15 мировых рекордов В ОКБ Соловьева была создана модификация двигателя Д-25ВФ («вертолетный», «форсированный») с 10-ступенчатым компрессором и увеличенной мощностью до 6500 л. с. на взлетном режиме. Две спарки двигателей передавали крутящий момент через два главных редуктора Р-12 на несущие пятилопастные винты диаметром 35 метров. Для доводки несущей системы, силовой установ- (2) ки и трансмиссии был построен натурный испытательный стенд. Каждая винтомоторная установка, имевшая значительный вес, была расположена на конце крыла обратного сужения, из-за чего возникли проблемы самовозбуждающихся колебаний крыльев, высоких переменных напряжений и вибраций, а также воздушного резонанса несущего винта. Поэтому под крыльями были установлены легкие и прочные консольные фермы, исключившие динамическую неустойчивость конструкции. Для исключения схлестывания лопастей, которые должны были заходить друг за друга на 1.5 метра, необходимо было добиться абсолютной синхронности их вращения. С этой целью был сконструирован специальный трансмиссионный вал, соединявший редукторы Р-12. В месте (3) (4) Сборка силовой установки В-12 на вертолётах по грузоподъёмности, скорости и высоте полета. Стал прототипом художественного фильма «Если хочешь быть счастливым». стыковки крыльев был установлен промежуточный редуктор. Трансмиссионный вал синхронизировал вращение несущих винтов, передавал мощность от одного редуктора к другому при управлении по крену, а также при отказе одного двигателя или даже спарки двигателей. Оригинальной была конструкция мотогондол. Откидные капоты позволяли обслуживать двигатели без дополнительных наземных стремянок – можно было вылезти из кабины, по крылу дойти до силовой установки и, встав на открытые капоты, заняться двигателями. В 1961 году Госкомитет СССР по авиационной технике выдал задание на проектирование вертолета грузоподъемностью 20-25 т, а в мае 1962 года вышло соответствующее Постановление Совета Министров СССР. Эта уникальная винтокрылая машина проектировалась для транспортировки компонентов межконтинентальных баллистических ракет с целью обеспечения мобильного базирования частей РВСН. При этом в ее фюзеляже могло уместиться почти 200 солдат или полторы сотни раненных. Первый взлет В-12 с двигателями Д-25ВФ был осуществлен 27 июня 1967 года экипажем летчика-испытателя (4) В. П. Колошенко, а первый полет состоялся только через год – 10 июля 1968 года. Вертолету потребовались конструктивные доработки. Зато вся программа заводских летных испытаний была выполнена в течение одного месяца, чему способствовала тщательная теоретическая и экспериментальная проработка проекта. С осени 1968 года по 1970 год первый летный экземпляр винтокрыла В-12 проходил этап «А» Государственных совместных испытаний, по результатам которых Госкомиссия рекомендовала начать серийное производство вертолета В-12 с двигателями Д-25ВФ (официально этот вертолет так и не получил серийное обозначение Ми-12). Годом позже В-12 стал «звездой» парижского авиасалона в Ле-Бурже, произведя там настоящую сенсацию. Из отзывов специалистов, присутствовавших в 1971 году на авиасалоне в Ле-Бурже: ©«ǓǼDZǷǴȅDZǮDZǼǾǺǷDZǾǬǘǴ ǮDZǷǴȃDZǽǾǮDZǹǹǺǻǷȇǮǿȅDZǯǺǹǬǰǗDZǍǿǼDzDZ ǻǼǴǿǰǴǮǴǾDZǷȈǹǺǹǴdzǶǺǸǿǼǺǮǹDZȄǿǸǬ ǹDZǽǸǺǾǼȋǹǬǽǮǺȊǸǺȅǹǺǽǾȈǷ ǽ dzǬǻǼȋǾǬǹǹǿȊǮǰǮǴǯǬǾDZǷȈǹȇDZǯǺǹǰǺǷȇ dzǬǽǾǬǮǷȋȊǾdzǬǰǿǸǬǾȈǽȋǹDZǿDzDZǷǴǻǺȃǾǴǮǽDZ ǮDZǼǾǺǷDZǾǺǽǾǼǺDZǹǴDZȄǷǺǻǺǹDZǻǼǬǮǴǷȈǹǺǸǿ ǻǿǾǴǺǶǺǷǺǰǮǿȁǰDZǽȋǾǴǷDZǾǴǵª ©«ǚǰǴǹǴdzǻǼDZǰǽǾǬǮǴǾDZǷDZǵȀǴǼǸȇ ©ǝǴǶǺǼǽǶǴǵªǻǺǼǬDzDZǹǹȇǵǮDZǽǺǸǮDZǼǾǺǷDZǾǬ dzǬȋǮǴǷȃǾǺǼǬdzǼǬǭǺǾǶǬǾǬǶǺǵǸǬȄǴǹȇ Ǯ ǝǤnjǽǾǺǴǷǬǭȇǸǴǷǷǴǺǹǺǮǰǺǷǷǬǼǺǮ ȃǾǺǹDZǸȇǽǷǴǸǺª ǚǭdzǺǼǘǴ²ZZZVROGDWSUR
1 2 13 ЧАСТЬ ЧА АСТ ТЬ 2. 2 Турбо Тур рбо б вал ва ьны ые дви вигате тели ли Двигатели вертолётов России 13 33 Вертолет В-12
134 ЧАСТЬ 2. Турбовальные двигатели Двигатели вертолётов России Когда вертолет В-12 начал летать, на вопрос, чем отличается этот гигант Миля от винтокрыла Ка-22, Камов ответил: «В-12 взлетает как самолет, а летит как вертолет. У Ка-22 все наоборот!». Савинский Ю. Э. «Камов» В 1972 году был почти готов второй опытный экземпляр В-12, доработанный с учетом результатов этапа «А» Госиспытаний. Окончательная сборка откладывалась только из-за задержки поставки форсированных двигателей Д-25ВФ. Этот вертолет поднялся в воздух в марте следующего года, был успешно облетан экипажем летчика-испытеля Г. В. Алферова. И все же к этапу «Б» Госиспытаний вертолет допущен не был. В 1974 году заказчик дал указание прекратить все опытно-конструкторские работы по В-12. Мировые рекорды В-12 с Д-25ВФ ǎǭȇǷǺǿǽǾǬǹǺǮǷDZǹǺǬǭǽǺǷȊǾǹȇȁ ǸǴǼǺǮȇȁǼDZǶǺǼǰǺǮȀDZǮǼǬǷȋ ǯǺǰǬȉǶǴǻǬDzǮDZǼǾǺǷDZǾǬǎ ǶǺǸǬǹǰǴǼ ǎ Ǜ ǖǺǷǺȄDZǹǶǺ ǿǽǾǬǹǺǮǴǷǮǺǰǹǺǸǻǺǷDZǾDZ ǽǼǬdzǿǻȋǾȈǸǴǼǺǮȇȁǼDZǶǺǼǰǺǮǮȇǽǺǾȇ ǻǺǷDZǾǬǽǯǼǿdzǺǸǴǾ² Ǹ ǻǺǰȆDZǸǬǸǬǶǽǴǸǬǷȈǹǺǯǺǯǼǿdzǬǶǯ ǹǬǮȇǽǺǾǿǸǐǬǷȈǹDZǵȄǴDZǴǽǻȇǾǬǹǴȋ ǻǺǶǬdzǬǷǴȃǾǺǴȉǾǬǯǼǿdzǺǻǺǰȆDZǸǹǺǽǾȈǹDZ ȋǮǷȋDZǾǽȋǻǼDZǰDZǷȈǹǺǵǬǮǯǿǽǾǬ ǯǺǰǬ ȉǶǴǻǬDzǎ Ǜ ǖǺǷǺȄDZǹǶǺǻǺǰǹȋǷǯǼǿdz  ǶǯǹǬǮȇǽǺǾǿǸǿǽǾǬǹǺǮǴǮ ǹǺǮȇǵǸǴǼǺǮǺǵǼDZǶǺǼǰǶǺǾǺǼȇǵǰǺǽǴȁǻǺǼ ǹDZǻDZǼDZǶǼȇǾǍȇǷǴǿǽǾǬǹǺǮǷDZǹȇǾǬǶDzDZǰǮǬ ǼDZǶǺǼǰǬǮȇǽǺǾȇǻǺǷDZǾǬǽǯǼǿdzǺǸǴǾ² ǸǩǾǴǰǺǽǾǴDzDZǹǴȋǽǾǬǷǴǬǭǽǺǷȊǾǹȇǸǴ ǼDZǶǺǼǰǬǸǴǰǷȋǮDZǼǾǺǷDZǾǺǮ АНАТОЛИЙ ДЕМЬЯНОВИЧ ГРИЩЕНКО Герой России. Заслуженный летчик-испытатель СССР. Работал в ЛИИ. Испытывал Ми-1, Ми-2, Ми-4, Ми-6, Ми-8, Ка-26. На Ми-26 отрабатывал транспортировку грузов на внешней подвеске двумя вертолетами. Суммарный налет – более 5000 часов. Участник ликвидации последствий аварии на Чернобыльской АЭС, в результате чего получил дозы радиации, несовместимые с жизнью. Главная причина заключалась в том, что к середине 70-х годов обеспечение мобильности базирования баллистических ракет потеряла свою актуальность. Оба построенных вертолета В-12 сейчас выполняют важную функцию свидетелей той эпохи – первый остался на летно-испытательной станции в Панках, и в нем организован музей Михаила Леонтьевича Миля, а второй – передан в музей ВВС в Монино. 135 (2) План развития вертолетостроения в СССР предусматривал постройку сверхтяжелого винтокрылого аппарата В-16 грузоподъемностью 40-50 т. Первоначальный проект ОКБ Миля предусматривал вертолет с трехвинтовой схемой и шестью двигателями Д-25ВФ. Затем в 1966 году появился проект модернизации вертолета В-12, получивший название В-12М, где четыре двигателя Д-25ВФ планировалось заменить на два двигателя Соловьева Д-30В мощностью по 20 000 л. с. каждый. Этот двигатель планировалось разработать на базе турбовентиляторного двигателя Д-30 пассажирского самолета Ту-134. Но этим вертолетам суждено было остаться только в задумках. В 1969–1970 годах двигатели Д-25ВФ проходили летные испытания на опытных вертолетах Ми-6 и Ми-10 с усиленными трансмиссиями, в серийную эксплуатацию эти машины не пошли. В конце 50-х годов ОКБ Яковлева вернулось к разработке вертолетов продольной схемы. В развитие «летающего вагона» Як-24 на основании Постановления Совета Министров СССР от февраля 1958 года был спроектирован тяжелый военно-транспортный вертолет Як-60. На вертолете должны были использоваться сразу две силовые установки, заимствованные от вертолета В-12 – четыре двигателя Д-25ВФ и два главных редуктора Р-12. (1) Проект тяжелого вертолёта ОКБ А. С. Яковлева с четырьмя двигателями Д25В ǛǺǸǬǾDZǼǴǬǷǬǸǽǾǬǾȈǴ ǜǿDzǴȂǶǺǯǺ Ǒǔ ©ǔǽǾǺǼǴȋǮDZǼǾǺǷDZǾǹȇȁ ǼDZǶǺǼǰǺǮª (1) (2) Вертолёт Ми-6 с двигателями Д-25В В соответствии с проектом взлетная масса Як-60 должна была составить около 100 т, максимальная грузоподъемность – 42 т, что позволило бы перевозить на внешней подвеске даже танки, включая Т-64. Но, в отличие от В-12, вертолет Як-60 ни разу не поднялся в воздух, было изготовлено лишь несколько макетов. Результаты работ ОКБ-19 по созданию новой авиационной техники в 1959– 1965 годах, в том числе двигателей Д-25В и его модификаций получили самую высокую правительственную оценку. Указом Президиума Верховного Совета СССР от 22 июля 1966 года Павлу Александровичу Соловьеву было присвоено звание Героя Социалистического Труда с вручением Золотой Звезды Героя и ордена Ленина. Государственными наградами были отмечены многие сотрудники ОКБ. На протяжении нескольких десятилетий двигатель Д-25В оставался самым мощным турбовальным двигателем в мире. Благодаря этому двигателю были построены такие гигантские винтокрылые машины, как Ми-6, Ми-10, В-12, Ка-22М, Як-60, многие характеристики из которых до сих пор остались не превзойденными.
136 ЧАСТЬ 2. Турбовальные двигатели Двигатели вертолётов России Долгий путь в серию (1) (2) ГТД-3 (3) ʽˁʻʽʦʻˏʫʪʤʻʻˏʫ ГТД-3Ф Степень повышения давления 6.5 Расхода воздуха, кг/сек 4.65 Максимальная температура газов перед турбиной, К 1142 Частота вращения ротора ТК, об/мин 26 000 Частота вращения ротора СТ, об/мин 19 000 Длина х ширина х высота, мм 2295 х 900 х 580 Масса сухая, кг 240 Год разработки 1965 ʻʤʰʺʫʻʽʦʤʻʰʫˀʫʮʰʺʽʦ ГТД-3Ф Взлётный: - мощность, л. с. - удельный расход топлива, г/л. с. час 900 300 Крейсерский: - мощность, л. с. - удельный расход топлива, г/л. с. час 479 378 ГТД-3 должен был стать первым отечественным малоразмерным газотурбинным двигателем и первым двигателем, разработанным специально под требования эксплуатации вертолета. Но из-за затянувшейся доводки ему пришлось уступить эти лавры другому двигателю. Как известно, Николай Ильич Камов, в отличие от своего ученика Михаила Леонтьевича Миля, был приверженцем соосной схемы винтокрылых машин. Такая схема делала вертолеты более компактными и простыми в управлении. При прямолинейном движении на большой скорости достигается лучшая устойчивость вследствие уменьшения вибраций, а на режиме висения – обеспечивается лучшая тяговооруженность. Весной 1955 года адмирал флота Советского Союза С. Г. Горшков, совершив облет Севастопольской бухты на опытном легком вертолете Ка-15, убедился в необходимости создания среднего вертолета палубного базирования. При этом он был убежден, что соосный вертолет лучше походит флоту, чем одновинтовой. Началась предпроектная работа, которая завершилась в середине 1958 года утверждением совместных тактико-технических требований ВМФ–ВВС к созданию противолодочного корабельного вертолета «изделие Д» с двумя турбовальными двигателями АИ-16В. А в конце года судостроительная промышленность получила заказ на постройку 12 авианесущих противолодочных крейсеров проекта «Кондор» (в итоге было построено лишь два: «Москва» и «Ленинград»), основным оружием которых и должен был стать новый вертолет Камова. 137 Первоначально предполагалось, что силовой установкой займется запорожское ОКБ Ивченко. Однако это ОКБ получило другое срочное задание, и разработка двигателей была передана на Омский моторостроительный завод, который с 1954 года занимался производством поршневых моторов Соловьева, в том числе для вертолета Ми-4. В связи с этим в 1955 году в Омске было организовано серийное конструкторское бюро – филиал пермского ОКБ-19. Руководителем СКБ был назначен заместитель Главного конструктора Соловьева Валентин Андреевич Глушенков, а уже в следующем году филиал ОКБ-19 стал самостоятельным ОКБ-29. Новому моторостроительному ОКБ было поручено осваивать проектирование газотурбинной техники. Одной из первых разработок стала силовая установка для вертолета «Д», получившая заводское обозначение «изделие 3». Она состояла из двух двигателей ГТД-3 мощностью 750 л. с. каждый и главного редуктора РВ-3. Соответствующее Постановление Совета Министров СССР и ЦК КПСС №207100 было выпущено 20 февраля 1956 года. Следом вышел приказ МАП. В организационных документах говорилось, что за разработку силовой установки отвечает Главный конструктор В. А. Глушенков, а методическое руководство оставлено за Главным конструктором А. Г. Ивченко. Фактически же Александр Георгиевич (1) Н. И. Камов (2) С. Г. Горшков (3) В. А. Глушенков участия в ходе работ не принимал. Омичам пришлось «отдуваться» самостоятельно. Г. А. Лужанский, военный представитель при ОКБ-29, позже вспоминал: «Когда я приступил к службе при МКБ, то работа над этим двигателем (ГТД-3 – Автор) велась полным ходом, но в основном только по турбокомпрессорной части и только по двигателю из всей силовой установки. Это объясняли как недостатком конструкторских сил, так и отсутствием производственных мощностей. В это ǙǴǶǺǷǬǵǔǷȈǴȃǺǭǼǬǾǴǷǽȋǶǯǷǬǮǹǺǸǿ ǶǺǹǽǾǼǿǶǾǺǼǿnjǷDZǶǽǬǹǰǼǿǔǮȃDZǹǶǺǽ ǻǼǺǽȈǭǺǵǻǺǽǾǼǺǴǾȈǯǬdzǺǾǿǼǭǴǹǹȇǵ ǰǮǴǯǬǾDZǷȈǸǺȅǹǺǽǾȈȊǮǽDZǯǺǮǹDZǽǶǺǷȈǶǺ ǽǺǾǷǺȄǬǰǴǹȇȁǽǴǷ ² ǛǺȃDZǸǿǙǴǶǺǷǬǵǔǷȈǴȃǾȇȁǺȃDZȄȈ ǴǸDZǹǹǺǹDZǭǺǷȈȄǺǵǸǺǾǺǼ" ²ǽǻǼǺǽǴǷ ǔǮȃDZǹǶǺ ² njȃǾǺǭȇǺǹǭȇǷǻǺǷDZǯȃDZǞȇDzDZ dzǹǬDZȄȈǶǬǶǴDZǿǹǬǽǽǷǺDzǹǺǽǾǴǽ ǮDZǽǺǸ ǹǬǮǽDZǸǻǼǴȁǺǰǴǾǽȋȉǶǺǹǺǸǴǾȈ ²ǺǾǮDZǾǴǷ ǖǬǸǺǮ nj ǻǼǺǽDZǭȋǻǺǰǿǸǬǷ©ǞǺǷȈǶǺǽǰDZǷǬǵ ȉǾǺǾǬ ǻǺǾǺǸǭDZdzǿǮDZǷǴȃDZǹǴȋǮDZǽǬDZǯǺ ǸǺDzǹǺȀǺǼǽǴǼǺǮǬǾȈǴ Ǯ ǼDZdzǿǷȈǾǬǾDZ ǽȉǶǺǹǺǸǴǾȈǽǺǾǹȊǰǼǿǯǿȊǶǴǷǺǯǼǬǸǸǺǮª ǖǬǸǺǮǿǺȃDZǹȈȁǺǾDZǷǺǽȈȃǾǺǭȇǴǸDZǹǹǺ ǔǮȃDZǹǶǺǼǬǭǺǾǬǷǹǬǰǰǮǴǯǬǾDZǷDZǸǰǷȋ ǹǺǮǺǯǺǮDZǼǾǺǷDZǾǬǙǺnjǷDZǶǽǬǹǰǼǿ ǏDZǺǼǯǴDZǮǴȃǿǰǬǷǴǭǺǷDZDZǽǼǺȃǹǺDZ dzǬǰǬǹǴDZǾǮǺǼȃDZǽǶǺDZǽǺǰǼǿDzDZǽǾǮǺ ǹǬȉǾǺǾǼǬdzǹDZǽǺǽǾǺȋǷǺǽȈǓǬǹȋǾȇǸ ǺǶǬdzǬǷǽȋǴǯDZǹDZǼǬǷȈǹȇǵǶǺǹǽǾǼǿǶǾǺǼ ǙǴǶǺǷǬǵǐǸǴǾǼǴDZǮǴȃǖǿdzǹDZȂǺǮǴ ǰǼǿǯǴDZ ©ǸǺǾǺǼǴǽǾȇªǛǼǺDZǶǾǴǼǺǮǬǹǴDZǮDZǼǾǺǷDZǾǬ ȄǷǺǻǺǷǹȇǸȁǺǰǺǸǬǰǮǴǯǬǾDZǷȋǮǽDZ ǹDZǭȇǷǺǖǬǸǺǮǻǼǴǯǷǬǽǴǷǹǬȃǬǷȈǹǴǶǬ ǭǼǴǯǬǰȇǽǴǷǺǮǺǵǿǽǾǬǹǺǮǶǴǏǼǴǯǺǼǴȋ ǔǺȀȀDZ ² ǛǺDZȁǬǷǴǮ ǸǴǹǴǽǾDZǼǽǾǮǺ©ǮȇǭǴǮǬǾȈª ǰǮǴǯǬǾDZǷȈ ǖǺǯǰǬǺǹǴǻǺǰǹǴǸǬǷǴǽȈǻǺȄǴǼǺǶǺǵ ǸǼǬǸǺǼǹǺǵǷDZǽǾǹǴȂDZǹǬǾǼDZǾǴǵȉǾǬDz ǹǬǮǽǾǼDZȃǿǴǸǮȇȄDZǷǹǬȃǬǷȈǹǴǶǯǷǬǮǶǬ ² ǘǴȁǬǴǷǙǴǶǺǷǬDZǮǴȃǝǾDZǻǴǹ ǙǴǶǺǷǬǵǔǷȈǴȃǺǽǾǬǹǺǮǴǷDZǯǺ ² ǟ ǹǬǽǰǺǽǴȁǻǺǼǹDZǾ©ǰǮǴDzǶǬªǭǿǰǿ DzǬǷǺǮǬǾȈǽȋǮǢǖ ² ǙDZǹǬǰǺDzǬǷǺǮǬǾȈǽȋǎǻǼǴDZǸǹǺǵ ǿ ǸǴǹǴǽǾǼǬǽǴǰǴǾǎǬǷDZǹǾǴǹnjǹǰǼDZDZǮǴȃ ǏǷǿȄDZǹǶǺǮǺǭǼǬǾǴǾDZǽȈǶǹDZǸǿ ² njǶǾǺǺǹ" ² ǑǯǺǾǺǷȈǶǺȃǾǺǹǬdzǹǬȃǴǷǴǯǷǬǮǹȇǸ ǶǺǹǽǾǼǿǶǾǺǼǺǸǖǍǰǮǴǯǬǾDZǷDZǵ ǖǬǸǺǮǽǾǼDZǸǴǾDZǷȈǹǺǹǬǻǼǬǮǴǷǽȋ Ǯ ǻǼǴDZǸǹǿȊǟǮǴǰDZǮǾǬǸǹDZdzǹǬǶǺǸǺǯǺ ȃDZǷǺǮDZǶǬǽǼDZǰǹǴȁǷDZǾǽǼǬdzǿ©ǮȇȃǴǽǷǴǷª DZǯǺ ² ǘǹDZǽǶǬdzǬǷǴȃǾǺǮȇǏǷǿȄDZǹǶǺǮ ǴǸǺDzDZǾDZǽǶǺǹǽǾǼǿǴǼǺǮǬǾȈǰǷȋǹǬǽ ǯǬdzǺǾǿǼǭǴǹǹȇǵǰǮǴǯǬǾDZǷȈ ²ǝǺǯǷǬǽDZǹǹǺǰǷȋȉǾǺǯǺǹǿDzDZǹǻǼǴǶǬdz ǸǴǹǴǽǾǼǬ ² ǩǾǺǹDZǻǼǺǭǷDZǸǬǝDZǵȃǬǽ ǽǺǽǾǬǮǷȊǻǼǺDZǶǾǴ ǻǺǻǼǺȄǿǺǾǻDZȃǬǾǬǾȈ Ǯ ǸǬȄǭȊǼǺ ǣDZǼDZdzǻǺǷȃǬǽǬǖǬǸǺǮǮȇȄDZǷǺǾ ǸǴǹǴǽǾǼǬǽ ǻǺǰǻǴǽǬǹǹȇǸǻǼǴǶǬdzǺǸ Ǯ ǼǿǶǬȁǍǺǷȈȄǴDZǾǿǼǭǺǼDZǬǶǾǴǮǹȇDZ ǰǮǴǯǬǾDZǷǴǿ ǹǬǽǮ ǽǾǼǬǹDZǿDzDZ ǻǼǺǴdzǮǺǰǴǷǴǽȈǑȅDZǮ ǸǬǼǾDZ ǯǺǰǬ njǼȁǴǻǗȊǷȈǶǬǻǺǽǾǼǺǴǷǻDZǼǮȇǵ ǺǾDZȃDZǽǾǮDZǹǹȇǵǞǜǐnj ǽǼDZǰǹǴǵ ǻǺ ǸǺȅǹǺǽǾǴǯǬdzǺǾǿǼǭǴǹǹȇǵǰǮǴDzǺǶ Ǵ ǼDZǰǿǶǾǺǼǶǹDZǸǿǻǼDZǰǽǾǺȋǷǺǴdzǯǺǾǺǮǴǾȈ ǮǻDZǼǮȇDZǑǽǾDZǽǾǮDZǹǹǺǺǹǴǰǺǽǾǬǮǴǷǴ ǸǹǺǯǺdzǬǭǺǾǴȁǷǺǻǺǾǏǷǿȄDZǹǶǺǮǿ Ǵ ǖǬǸǺǮǿ ǖǿdzȈǸǴǹǬǗǘ ©ǙDZǴdzǮDZǽǾǹȇǵǖǬǸǺǮ ǯDZǹǴǵǮDZǼǾǴǶǬǷȈǹǺǯǺǮdzǷDZǾǬª
138 ЧАСТЬ 2. Турбовальные двигатели время считали, что, возможно, министерство передаст разработку и изготовление вертолётного редуктора и трансмиссии другому ОКБ и предприятию. Но этого не случилось, и постепенно конструкторский отдел и производство подключилось к работам по редуктору и трансмиссии». (Лужанский Г. А. Служба-2). Задача, которая стояла перед омичами была гораздо сложнее, чем у пермяков при разработке ТВ-2ВМ и Д-25В. Им предстояло впервые в СССР спроектировать малоразмерный авиационный газотурбинный двигатель, при этом, имея за плечами всего лишь единственный опыт создания вспомогательного танкового газотурбинного двигателя ГТД-1 мощностью 300 л. с. и частотой вращения ротора, равнявшейся фантастическим по тем временам 45 000 об/мин. Проектирование малоразмерных двигателей связано с трудностью получения высоких КПД узлов, так как при уменьшении размера ГТД происходит и уменьшение КПД и удельной мощности. При этом удельный расход топлива возрастает, а аэродинамические параметры компрессора и турбины снижаются. Малоразмерные двигатели отличаются небольшими геометрическими размерами лопаток компрессора и турбины. Это создает сложности в их производстве и эксплуатации. Тонкие миниатюрные лопатки компрессора очень чувствительны к эрозионному износу от пыли. Лопатки быстро истончаются, ресурс двигателя значительно падает. В производстве же при сборке требуется обеспечивать очень маленькие уровни дисбалансов ротора. Динамическая балансировка ротора вертолетного двигателя – это настоящие «высокие технологии». Маленькие размеры лопаток турбины накладывают серьезные ограничения на литье охлаждаемых лопаток и тем самым на достижимый уровень температуры газа перед турбиной, а вместе с ней и на экономичность двигателя. Несмотря на скудную конструкторско-производственную базу, инженеры ОКБ Глушенкова с энтузиазмом принялись Двигатели вертолётов России за проектирование двигателя. Они предложили внедрить в конструкцию двигателя оригинальные решения, неиспользовавшиеся до этого в отечественном двигателестроении: осецентробежный компрессор, вращающаяся форсунка, стартер-генератор с обтекателем на входе в компрессор и другие. Эти новшества впоследствии стали «визитной карточкой» ОКБ-29. Конструктивно двухвальный двигатель ГТД-3 включал в себя следующие основные узлы и системы: - лобовой картер, являвшийся первой опорой компрессора. Лобовой картер и установленные на нем спереди маслобак и обтекатель стартера-генератора образовывали кольцевой канал для входа воздуха в компрессор. Внутри лобового картера размещались ВНА компрессора и центральный привод, передававший вращение от компрессора к стартеру-генератору, а также на две коробки приводов. Снаружи картера монтировались приводы для установки агрегатов: маслонасоса, центробежного суфлера, основного топливного насоса, датчика тахометра. В верхней части корпуса был предусмотрен фильтр тонкой очистки масла; - 7-ступенчатый осецентробежный компрессор, имевший шесть осевых и одну центробежную ступень. Ротор компрессора барабанно-дисковой конструкции устанавливался на двух опорах. Ротор состоял из переднего вала с диском I ступени, пяти рабочих колес с рабочими лопатками (устанавливавшихся в диски с помощью замков «ласточкин хвост»), пяти промежуточных колец, переднего кольца, стяжного болта, сферического кольца, вращающегося направляющего аппарата и крыльчатки центробежной ступени. Был предусмотрен перепуск воздуха за компрессором через перепускной клапан, установленный на силовом корпусе камеры сгорания; - кольцевая полупетлевая камера сгорания, состоявшая из силового корпуса, наружного и внутреннего кожухов. На силовом корпусе были установлены два запальных устройства, включавших вращающуюся центробежную топливную форсунку открытого типа и свечу; - двухступенчатая турбина компрессора, состоявшая из ротора, сопловых аппаратов I и II ступеней, корпуса турбины и корпуса подшипника. Ротор устанавливался на двух опорах и включал в себя диски I и II ступеней с лопатками, устанавливавшимися с помощью пятизубых замков «елочного» типа, промежуточного диска, дефлектора, переднего и заднего валов, соединенных между собой шестью стяжными болтами. Крутящий момент от дисков к валу передавался призонными втулками. Для снижения температуры замковое соединение лопаток с дисками продувалось вторичным воздухом, поступавшим из камеры сгорания; - одноступенчатая свободная турбина, состоявшая из ротора, соплового аппарата, корпуса турбины и корпуса подшипника. Ротор состоял из диска с лопатками и вала, соединенных между собой шестью стяжными болтами, и вращался на двух подшипниках. Для охлаждения ротора, подшипников и других деталей свободной турбины на конце вала ротора был установлен центробежный вентилятор, который забирал атмосферный воздух с задней части двигателя и подавал его в кольцевую полость между корпусом подшипников и корпусом турбины. Дальше воздух выходил в проточную часть через отверстия в стойках и зазор между фланцем вала и лабиринтом. Крутящий момент передавался посредством муфты с эвольвентными внутренними шлицами, устанавливавшейся на шлицевом конце вала ротора турбины. Сборка левого и правого двигателя обеспечивалась поворотом узла свободной турбины на 180о; - топливная система, обеспечивавшая запуск и регулирование работы режимов двигателя в автоматическом режиме; - система запуска при помощи стартера-генератора обеспечивала последовательный запуск любого из двух двигателей от бортовых аккумуляторов, а также от аэродромных источников питания; 139 (1) (2) [1] Осецентробежный компрессор и камера сгорания с вращающейся форсункой двигателя ГТД-3Ф [2] Стартёр-генератор и маслобак ТВаД ГТД-3Ф. Вид со стороны входа в двигатель ГТД-3Ф
140 ЧАСТЬ 2. Турбовальные двигатели Двигатели вертолётов России (1) - автономная система смазки; - комбинированная противообледенительная система, функции которой заключались в обогреве маслобака во входной части двигателя горячим маслом; обогреве поверхности и стоек обтекателя старте(2) ра-генератора электрическими нагревательными элементами; обогреве полых лопаток ВНА горячим воздухом. Кроме этого на ГТД-3 впервые в мире была применена система автоматического регулирования (САР), которая обеспечива- ла синхронность работы двух двигателей и поддержание заданной частоты вращения несущих винтов. Основное преимущество САР заключалось в значительном упрощении управлением вертолетом по сравнению с поршневыми машинами, оборудованных только системой «шаг-газ». Теперь управление происходило в автоматическом режиме (но возможность управлять в ручном режиме сохранялась), то есть управление вертолетом сводилось к отклонению пилотом соответствующих рычагов для задания режимов полета, а САР осуществляла автоматическую подачу топлива в двигатели. Еще одним новшеством стало применение указателя режимов работы двигателей, облегчавшим пилоту удерживание установленных ограничений. В ОКБ Глушенкова также был спроектирован четырехступенчатый главный редуктор РВ-3 с двумя высокооборотными входами от присоединенных к нему двигателей по 19 000 об/мин и передачей мощности на соосные несущие винты противоположного вращения с частотой вращения 237 об/мин каждый. Особенностью этого редуктора был выход на два вертикальных вала несущих винтов, вращающихся синхронно в противоположных направлениях, а также отсутствие привода трансмиссии к хвостовому винту. Соосные вертолеты имеют бόльшую высоту, чем одновинтовые машины, за счет длинного вала редуктора. Конструкторами ОКБ Камова оригинально была решена задача по транспортировке вертолета «Д» на самолетах. Двигатели, главный редуктор, вентилятор, маслорадиаторы и гидроагрегаты системы управления были собраны в единый модуль, который при необходимости отстыковывался от фюзеляжа за пару часов. Первые полноразмерные испытания двигателя ГТД-3 состоялись в 1960 году спустя четыре года после начала опытно-конструкторских работ. Надо отметить, что суммарная масса двигателя и редуктора оказалась в два раза выше, указанной в технических требованиях, которые почти до конца ОКР оставались несогласованными по этому параметру. Но, учитывая в каких условиях – отсутствия необходимой производственно-испытательной базы и кадрового голода, – создавалась силовая установка для вертолета «Д», это был настоящий трудовой подвиг, на который были способны советские люди поколения победителей в Великой Отечественной войне. Двигатель успешно прошел 50-часовое стендовое испытание, которое позволяло начать летные испытания вертолета. К апрелю следующего года были построены сразу два опытных образца вертолета «Д», один из которых предназначался для ресурсных испытаний, второй – для летных. Проект в ходе ОКР был разделен на два вертолета: противолодочный «ДБ» и целеуказания «ДЦ». Оба варианта имели практически идентичную конструкцию и отличались бортовой аппаратурой. На первом вертолете 26 апреля 1961 года летчиком-испытателем Д. К. Ефремовым были выполнены несколько подлетов на высоту 2-3 м, после чего машина была переведена на специальную огражденную площадку для проведения ресурсных испытаний на привязи. (Такой способ проведения испытаний не требовал постройки дорогостоящего полноразмерного стенда для всей силовой установки с несущей системой и всем необходимым стендовым оборудованием). Второй вертолет «Д» был подготовлен к первому полету к 21 маю 1961 года. Но день с самого утра не задался. Прямо на глазах высокопоставленных гостей из министерств и ведомств, которые приехали на первый вылет вертолета, разрушилась ресурсная машина. И только сетка ограждения спасла чиновников 141 И. А. Эрлих от разлетевшихся лопастей несущего винта. Но Камов, уверенный в успехе, менять планы не стал, и управляемый Ефремовым вертолет совершил свой первый полет по кругу и успешно приземлился. Доводка вертолета в целом и силовой установки в частности шла с большим отставанием от графика. Одной из основных технических проблем, с которой пришлось долго бороться конструкторам, был так называемый «земной резонанс», возникавший на некоторых режимах работы винтомоторной группы при касании земли, отрыве, на рулежке, разбеге, когда частота вращения несущего винта совпадала с частотой собственных колебаний вертолета, стоявшего на шасси. Результат – лопасти несущего винта и стойки шасси мгновенно разлетались в разные стороны. Первым звонком «земного резонанса» в проекте «Д» стало разрушение ресурсного вертолета. Впоследствии это явление еще несколько раз проявлялось в ходе летных испытаний. Победить его удалось спустя длительное время, изменяя конструкцию элементов шасси, фюзеляжа и несущей системы, и то лишь с помощью перешедшего из ОКБ Яковлева конструктора И. А. Эрлиха, который справился с этой проблемой на Як-24. В дальнейшем Эрлих непосредственно руководил всеми работами по разработке и внедрению вертолета в серийную эксплуатацию. [1] Турбина компрессора ТВаД ГТД-3Ф [2] Компрессор ТВаД ГТД-3Ф. Хорошо видны опоры ротора компрессора
142 ЧАСТЬ 2. Турбовальные двигатели ЕВГЕНИЙ ИВАНОВИЧ ЛАРЮШИН Герой Советского Союза. Заслуженный летчик-испытатель СССР. Работал в ОКБ Камова. Поднял в небо и испытал Ка-25К, Ка-29, а также принимал участие в испытаниях Ка-25, Ка-26, Ка-27, Ка-32, Ка-50. Погиб при выполнении сложного маневрирования на В-80 (Ка-50). Глушенков решил официально предъявить двигатель ГТД-3 на чистовые ресурсные испытания. Но на тот момент не было ни утверждённых тактико-технических требований на двигатель, ни программы Государственных испытаний, ни окон- ǴȊǷȋǯǺǰǬǮDZǼǾǺǷDZǾǮ ǮǬǼǴǬǹǾDZ ©ǐǍªǭȇǷǻǼǺǰDZǸǺǹǽǾǼǴǼǺǮǬǹ ǹǬǮǺdzǰǿȄǹǺǸǻǬǼǬǰDZǮǞǿȄǴǹǺ ǛǴǷǺǾǴǼǺǮǬǷǮDZǼǾǺǷDZǾǷDZǾȃǴǶǴǽǻȇǾǬǾDZǷȈ ǚǖǍǖǬǸǺǮǬǑ ǔ ǗǬǼȊȄǴǹǩǾǺǾ ǻǺǶǬdzdzǬǻǺǸǹǴǷǽȋǶǿǼȈDZdzǹȇǸǽǷǿȃǬDZǸ ǻǼǺǴdzǺȄDZǰȄǴǸǽǹǺǮDZǵȄǴǸǶǬǸǺǮǽǶǴǸ ǮDZǼǾǺǷDZǾǺǸǐǷȋǭǺǷȈȄDZǯǺdzǬǻǿǯǴǮǬǹǴȋ ǹǬȄǴȁdzǬǻǬǰǹȇȁ©ǻǬǼǾǹDZǼǺǮªǹǬǮDZǼǾǺǷDZǾ ǭȇǷǴǹǬǮDZȄDZǹȇǭǿǾǬȀǺǼǽǶǴDZǼǬǶDZǾȇ ǹDZDZǽǾDZǽǾǮDZǹǹǺǭǺǷȈȄǴȁǼǬdzǸDZǼǺǮǝǬǸ ǮDZǼǾǺǷDZǾ©ǐǍªǹǬǮǺDZǹǹȇȁǴǹǺǽǾǼǬǹǹȇȁ ȉǶǽǻDZǼǾǺǮǻǼǺǴdzǮDZǷǹDZǴdzǯǷǬǰǴǸǺDZ ǮǻDZȃǬǾǷDZǹǴDZǽǺǺǽǹȇǵǮDZǼǾǺǷDZǾǾǬǶǺǯǺ ǶǷǬǽǽǬDZȅDZǹǴǶǺǸǿǮǸǴǼDZǹDZǿǰǬǮǬǷǺǽȈ ǻǺǽǾǼǺǴǾȈnjǮǺǾǾǺǻǺǼǹǺǽǰDZǷǬǹǹȇDZ ǸǬǶDZǾȇǼǬǶDZǾǭȇǷǴǺǽǸDZȋǹȇdzǬǻǬǰǹȇǸǴ DzǿǼǹǬǷǴǽǾǬǸǴǛǼǴȉǾǺǸǻDZǼDZǰǻǼǺȁǺǰǺǸ ǯǼǿǻǻȇǶǬǸǺǮǽǶǴȁǸǬȄǴǹǰǴǶǾǺǼ ǺǭȆȋǮǴǷȃǾǺǷDZǾȋǾǖǬ©ǹǺǮȇǵ ǸǺǼǽǶǺǵǮDZǼǾǺǷDZǾªǴǮǴǹǾǺǶǼȇǷǖǬ ǛǺ ǷǺǯǴǶDZǻǺǷǿȃǬǷǺǽȈȃǾǺǮǾǺǼǺǵǮDZǼǾǺǷDZǾ ǰǺǷDzDZǹǭȇǷǹǬdzȇǮǬǾȈǽȋǖǬǩǾǺ ©ǽǼDZǰǹDZǬǼǴȀǸDZǾǴȃDZǽǶǺDZªǴǸȋǺǶǬdzǬǷǺǽȈ DzǴǮǿȃǴǸǴǰǺǽǴȁǻǺǼDZǯǺǸǺDzǹǺ ǮǽǾǼDZǾǴǾȈǮdzǬǻǬǰǹȇȁǴǺǾDZȃDZǽǾǮDZǹǹȇȁ ǻǿǭǷǴǶǬȂǴȋȁ Двигатели вертолётов России чательно согласованной массы силовой установки. В виду отсутствия программы ГСИ не был выполнен большой объем экспериментальных исследований: по определению предельного температурного состояния элементов конструкции, по определению вибрационной прочности лопаток компрессора и турбин, по уровню вибраций корпусов и агрегатов двигателя, по проверке эффективности антиобледенительной системы и много других. Военное представительство при ОКБ-29 отклонило предъявление двигателя. ǚǰǹǬǶǺȉǾǺǾǻǺǷDZǾǮDZǼǾǺǷDZǾǬ©ǐǍª ǸǺǯǴǹDZǽǺǽǾǺȋǾȈǽȋǔdzǮǺǽǻǺǸǴǹǬǹǴǵ Ǐ nj ǗǿDzǬǹǽǶǺǯǺ©ǓǬǹDZǽǶǺǷȈǶǺǰǹDZǵǰǺ ǻǼǬdzǰǹDZǽǾǮǻǼǴǽǾDZǹǰǺǮȇȁǴǽǻȇǾǬǹǴȋȁ ǰǮǴǯǬǾDZǷȋǏǞǐǻǼǺǴdzǺȄȌǷǬǮǬǼǴǵǹȇǵ ǰDZȀDZǶǾ²ǻǺǷǺǸǶǬǹDZǽǶǺǷȈǶǴȁǼǬǭǺȃǴȁ ǷǺǻǬǾǺǶǻDZǼǮǺǵǽǾǿǻDZǹǴǾǿǼǭǴǹȇ ǶǺǸǻǼDZǽǽǺǼǬǐDZȀDZǶǾǽDZǼȈȌdzǹȇǵ ǬǮǬǼǴǵǹȇǵǽǺǾǶǬdzǺǸǰǮǴǯǬǾDZǷȋǴ ǮǺdzǸǺDzǹȇǸǴǻǺǮǼDZDzǰDZǹǴȋǸǴǽǴǷǺǮǺǵ ǿǽǾǬǹǺǮǶǴǴǮDZǼǾǺǷȌǾǬǎǽǮȋdzǴǽȉǾǴǸ ǰDZȀDZǶǾǺǸǹDZǺǭȁǺǰǴǸǺǭȇǷǺǻǼǴǹǴǸǬǾȈ ǸDZǼȇǭDZdzǺǻǬǽǹǺǽǾǴǮDZǼǾǺǷȌǾǬ ǿȃǬǽǾǮǺǮǬǮȄDZǯǺǹǬǻǬǼǬǰDZǟǯǷǬǮǹǺǯǺ ǶǺǹǽǾǼǿǶǾǺǼǬǭȇǷǴǺǽǹǺǮǬǹǴȋǰǺǻǿǽǾǴǾȈ ǰǮǴǯǬǾDZǷȈǶǻǺǷȌǾǬǸǹǬǺǽǹǺǮǬǹǴǴ ȃǬǽǺǮȇȁ ǴǭǺǷDZDZ ǽǾDZǹǰǺǮȇȁ ǴǽǻȇǾǬǹǴǵǽǻǺǷǺDzǴǾDZǷȈǹȇǸǼDZdzǿǷȈǾǬǾǺǸ ǙǺǮǺdzǹǴǶȄǴǵǻǺdzDzDZǰDZȀDZǶǾdzǹǬȃǴǾDZǷȈǹǺ ǿǮDZǷǴȃǴǷǼǴǽǶǰǷȋǻǺǷȌǾǺǮ«!ǏǷǬǮǹȇǵ ǶǺǹǽǾǼǿǶǾǺǼ ǏǷǿȄDZǹǶǺǮ²njǮǾǺǼ ǻǼǴǹȋǷ ǹǬǽDZǭȋǼǴǽǶǹDZdzǬǻǼDZȅǬǾȈǻǺǷȌǾ ǮDZǼǾǺǷȌǾǬǹǬǻǬǼǬǰDZ«!ǛǼǴȃǴǹǿ ǻǺǷǺǸǶǴǷǺǻǬǾǺǶǾǿǼǭǴǹȇǭȇǽǾǼǺ ǿǽǾǬǹǺǮǴǷǴ²ǼDZdzǺǹǬǹǽǮǴǭǼǬȂǴǺǹǹȇȁ ǶǺǷDZǭǬǹǴǵǷǺǻǬǾǺǶǮǻǼDZǰDZǷǬȁǼǬǭǺȃǴȁ ǼDZDzǴǸǺǮǰǮǴǯǬǾDZǷȋǿǽǾǼǬǹǴǷǴ ǔdzǭǬǮǴǷǴǽȈǺǾǼDZdzǺǹǬǹǽǬǿǮDZǷǴȃDZǹǴDZǸ ǶǺǷǴȃDZǽǾǮǬǷǺǻǬǾǺǶǮǽǺǻǷǺǮǺǸǬǻǻǬǼǬǾDZ ǻDZǼǮǺǵǽǾǿǻDZǹǴǔǻǼǺǰǺǷDzǴǷǴǮǽDZǮǴǰȇ ǽǾDZǹǰǺǮȇȁǴǽǻȇǾǬǹǴǵǮǻDZǼǮǿȊǺȃDZǼDZǰȈ ǼDZǽǿǼǽǹȇDZǴǾǬǶǹǬdzȇǮǬDZǸȇDZ©ǯǺǼȋȃǴDZª ǶǺǾǺǼȇDZǻǼǺǮǺǰȋǾǽȋǻǼǴǸǬǶǽǴǸǬǷȈǹǺ ǮǺdzǸǺDzǹȇȁǮȉǶǽǻǷǿǬǾǬȂǴǴǾDZǸǻDZǼǬǾǿǼDZ ǯǬdzǬǴǸǬǶǽǴǸǬǷȈǹǺǮǺdzǸǺDzǹȇȁǺǭǺǼǺǾǬȁ ǼǺǾǺǼǺǮǰǮǴǯǬǾDZǷȋª ǗǿDzǬǹǽǶǴǵǏnj©ǝǷǿDzǭǬª Основная причина сложившейся ситуации – ОКБ Глушенкова не дополучала финансирование. Средств не хватало даже на изготовление необходимой матчасти. Все собранные двигатели и редукторы под давлением руководства отправляли на летные и наземные испытания вертолетов, не оставляя ничего для проведения собственных экспериментов и стендовых испытаний. А на ОКБ Камова наоборот – средств не жалели. Поэтому Николай Ильич старался хоть как-то помочь омичам. Так, упоминавшаяся система автоматического регулирования двигателями была разработана в сотрудничестве с ОКБ Камова. И только после отклонения предъявления двигателя ГТД-3 на чистовые испытания, ситуация сдвинулась. Приехала Госкомиссия, был составлен план работ, и работа завертелась с нужной скоростью. После повторного предъявления двигатель успешно прошел 100-часовые испытания и был допущен до Государственных испытаний. Чистовые испытания ГТД-3 проводили при ненастных погодных условиях. В середине испытаний началось ухудшение параметров двигателя, которые замеряли каждые 10 часов. Глушенков убедил военпредов не снимать двигатель со стенда, а после окончания 100-часовой программы выполнить промывку проточной части компрессора, что и было сделано. Была изготовлена специальная установка, с помощью которой на вход в двигатель под давлением подавалась струя авиационного керосина, а ротор компрессора прокручивался электростартером. Снятые после промывки характеристики двигателя совпали точка в точку с параметрами, замеренными перед испытаниями. Этот нехитрый метод восстановления параметров впоследствии оказался полезен при серийной эксплуатации вертолетов в морских условиях (промывка осуществлялась опресненной водой). Сложный вопрос увеличенной массы силовой установки разрешился на заклю- 143 (2) (1) (1) Противолодочный вертолет Ка-25ПЛ (2) Посисковоспасательный вертолёт Ка-25ПС (3) чительном этапе ОКР. ЦИАМ выдал заключение, что масса двигателя и редуктора обоснована и соответствуют действующим нормам прочности, требования заказчика выполнить не представляется возмож- ным. Надо отметить, что ЦИАМ в то время не только выпускал обязательные к применению методики проектирования ГТД, но и принимал очень деятельное и полезное практическое участие в разработках (3) Силовая установка и колонка несущей системы вертолёта Ка-25ПЛ всех моторостроительных ОКБ Советского Союза. В связи с тем, что альтернативы вертолету «Д» в начале 1960-х годов в ВМФ СССР не существовало, решение о его серийном производстве на авиазаводе №99 в Улан-Удэ было принято еще на стадии заводских испытаний. Вертолету было присвоено серийное обозначение Ка-25 (Ка-25ПЛ для противолодочного варианта и Ка-25Ц для вертолета целеуказания), и осенью 1961 года началась передача конструкторской и технологической документаций в Улан-Удэ.
144 14 4 ЧАСТЬ Ч ЧА ЧАСТ АСТЬ СТЬ 2. 2 Туурбо рбовал вальны ьны ые двиг вигате атели и Вертолеты Ка-25 на палубе ТАВКр «Киев» в одном из дальних походов Двигатели вертолётов России 145 14 5
146 ЧАСТЬ 2. Турбовальные двигатели Двигатели вертолётов России (1) 147 (2) (1) Монтаж модуля силовой установки на фюзеляж Ка-25 (2) Модуль силовой установки вертолета Ка-25 Несмотря на то, что ГТД-3 был первым авиационным двигателем ОКБ Глушенкова, он получился довольно удачным, без явных хронических «болезней». Для первых опытных образцов вертолета его заложенной мощности в 750 л. с. еще хватало, но по мере проведения летных испытаний и установки различного оборудования, которое утяжеляло вертолет, её недостаток сказывался все сильнее. Виноваты в этом, естественно, были не двигателисты, которые разрабатывали двигатель в соответствии с выданным им техническим заданием, а объектовщики и заказчики, неправильно определившие массу вертолета. Но исправлять сложившуюся ситуацию пришлось именно двигателистам. В 1960– 1963 годах ОКБ Глушенкова удалось форси- ровать двигателя до требуемых 900 л. с. на взлетном режиме. Увеличение мощности осуществили без особых изменений конструкции, подняв температуру газа перед турбиной и максимальные обороты турбокомпрессора. И в октябре 1963 года на вертолетах Ка-25ПЛ установочной серии уже стояли вполне доведенные двигатели ГТД-3Ф («форсированный»). В серийное производство на ОМЗ имени П. И. Баранова в 1965 году двигатель был запущен именно в таком варианте. ГТД-3Ф производился двумя (I и II) сериями, в каждую из которых вносились конструктивные улучшения. А вот дела с разработкой редуктора РВ-3 обстояли похуже. Из-за них вертолеты простаивали иногда месяцами: постоянно «летели» подшипники в трансмиссии двигатель-редуктор. При разрушении таких подшипников оба двигателя как бы «отрезаются» от винтов, и на высоте менее 150 м вертолет, не успевая выйти на режим авторотации, падает. Путем изменения технологий и материалов вероятность проявления такого дефекта была значительно снижена, но случаи разрушения РВ-3 в авиационных частях фиксировались до конца 1970-х годов. Кроме этого главный редуктор следовало модернизировать под увеличенную мощность двигателей. Модернизированный редуктор получил обозначение РВ-3Ф. Государственные испытания Ка-25ПЛ были закончены в 1968 году, и они стали поступать на флот, хотя официальное принятие на вооружение авиации ВМФ СССР состоялось лишь в 1972 году.
14 148 48 ЧАСТЬ ЧАСТ ЧА СТ С ТЬ 2. Турбо Т Туурбо р вал вальны вальны ьные двиг иггате ели л Ка-25ПЛ на палубе противолодочного крейсера «Москва» Двигатели вертолётов России 1 9 14
150 ЧАСТЬ 2. Турбовальные двигатели Двигатели вертолётов России М О Д И Ф И К А Ц И И Опыт эксплуатации вертолетов Ка-25 в морских условиях, то есть в среде с преобладанием воздуха, в котором в больших количествах присутствует водяная соленая взвесь, выявил повышенную коррозию лопаток компрессора ГТД-3Ф. К тому же при приводнении вертолета на поверхность моря с использованием надувных поплавков-баллонетов, выяснилось, что мощности двигателей для последующего отрыва от воды и взлета не хватает. В результате ОКБ Глушенкова в 1963– 1973 годах разработало модификацию двигателя ГТД-3М («морской»). Главное отличие этого двигателя от базового заключалось в применении лопаток компрессора из титанового сплава, который обладал повышенными антикоррозийными свойствами. Одновременно повысили мощность на взлетном режиме до 1100 л. с., а ресурс – Двигатель ГТД-3Ф в экспозиции музея В. Задорожного сначала до 300 часов, затем – до 500 часов. В связи с увеличением суммарной мощности силовой установки на 400 л. с. был доработан и главный редуктор, получивший обозначение РВ-3М. В конструкцию ГТД-3М по заданию Камова также была внедрена новая топливная аппаратура, которая обеспечивала защиту свободной турбины от раскрутки и, в случае отказа одного двигателя, – автоматический выход второго двигателя на повышенную мощность, которая поддерживалась на уровне 1400 л. с. в течение не менее 40 минут, что считалось достаточным для возврата вертолета на место базирования – палубу корабля. Двигатель, отработавший хотя бы часть этого времени, подлежал снятию и замене. Позднее конструкторы во всем мире станут закладывать в характеристики двигателей режим работы при одном неработающем двигателе (ОНД), названный чрезвычайным режимом. ©ǎǺǮǼDZǸȋǺǰǹǺǵǴdzȋǶǺǼǹȇȁǽǾǺȋǹǺǶ ȋ ǼDZȄǴǷǽǬǸǻǺǷDZǾǬǾȈǹǬǖǬ«ǚǻȇǾ ǻǼǴǺǭǼDZǾDZǹǹȇǵǹǬǘǴȁǺǼǺȄDZDZdzǹǬǹǴDZ ǸǬǾDZǼǴǬǷȈǹǺǵȃǬǽǾǴǴǴǹǽǾǼǿǶȂǴǴȉǶǴǻǬDzǿ ǮDZǼǾǺǷDZǾǬǖǬǰǬǮǬǷǴǿǮDZǼDZǹǹǺǽǾȈ Ǯ ǿǽǻDZȁDZ«ǞǺǷȈǶǺǾDZǻDZǼȈǻǺǷDZǾǬǮǹǬǖǬ ȋ ǻǺǷǹǺǽǾȈȊǺȂDZǹǴǷǷDZǯǶǺǽǾȈǻǺǽǷǿȄǹǺǽǾȈ Ǵ ǴdzǿǸǴǾDZǷȈǹǿȊǸǬǹDZǮǼDZǹǹǺǽǾȈȉǾǺǵ ǸǬȄǴǹȇǔǸDZǹǹǺǾǬǶǺǵǮDZǼǾǺǷDZǾǴ ǭȇǷ ǹǿDzDZǹǰǷȋǶǺǼǬǭǷDZǵǛǺȃǿǮǽǾǮǺǮǬǷ ȋ Ǵ ǽǷǺDzǹǺǽǾȈǻǺǽǬǰǶǴǹǬǻǬǷǿǭǿǔdzǰǬǷDZǶǬ ǻǼǴdzǬȁǺǰDZǹǬǻǺǽǬǰǶǿǽǬǸǶǺǼǬǭǷȈǶǬdzǬǷǽȋ ǸǬǷDZǹȈǶǺǵǾDZǸǹǺǵǾǺȃǶǺǵǮ ǭDZdzǭǼDZDzǹǺǵ ǽǴǹDZǮDZǸǺǼȋǘǺDzǹǺǭȇǷǺǻǺǹȋǾȈǸȇǽǷǴ Ǵ ȃǿǮǽǾǮǬǷDZǾȃǴǶǬǴȄǾǿǼǸǬǹǬǶǺǯǰǬ ǶǺǼǬǭǷȈǿȁǺǰǴǾǴdzǻǼDZǰDZǷǺǮǮǴǰǴǸǺǽǾǴ ǎǺdzǹǴǶǬDZǾǺȅǿȅDZǹǴDZdzǬǾDZǼȋǹǹǺǽǾǴ Ǯ ǻǼǺǽǾǼǬǹǽǾǮDZǺǰǴǹǺȃDZǽǾǮǬ«ª ǎǺǼǺǹǺǮǎǔ©ǓǬǻǴǽǶǴǸǺǼǽǶǺǯǺǷDZǾȃǴǶǬª В 1973 году двигатель ГТД-3М заменил ГТД-3Ф в серийном производстве. Изготавливался на Омском моторостроительном заводе до 1985 года, когда было полностью прекращено производство двигателей семейства ГТД-3. Серийное же изготовление вертолетов Ка-25 прекратили на 10 лет раньше – в 1975 году (в связи с разработкой более современной машины Ка-27), а в течение 1972– 1974 годов находящиеся в строю вертолеты были модернизированы под более мощную силовую установку. Двигатели ГТД-3Ф возвращались из эксплуатации на завод по согласованному графику для замены лопаток на титановые. В разработке ОКБ Глушенкова находился еще один опытный вариант двигателя ГТД3БМ мощностью 990 л. с. Всего за 20 лет на ОМЗ имени П. И. Баранова было изготовлено порядка 1000 двигателей семейства ГТД-3 для 460 вертолетов различных морских и боевых модификаций, которых разработали 151 ǻǺǷǹǺDZǻǼDZǮǺǽȁǺǰǽǾǮǺǹǬǰǰǴdzDZǷȈǹȇǸǴ ǾǬǹǶǬǸǴǻǼǬǶǾǴȃDZǽǶǴǻǺǮǽDZǸȁǺǰǺǮȇǸ ȁǬǼǬǶǾDZǼǴǽǾǴǶǬǸǙǺǻǼǴȉǾǺǸǭȇǷǺȋǽǹǺ ȃǾǺǏǞǐǞǻǷǺȁǺǻǺǰȁǺǰǴǾǶ ǿǽǷǺǮǴȋǸ ȉǶǽǻǷǿǬǾǬȂǴǴǹǬǾǬǹǶDZǙǴDzǹDZǾǬǯǴǷȈǽǶǴDZ ǶǺǹǽǾǼǿǶǾǺǼȇǻǼǴȄǷǴǶ ǺȄǴǭǺȃǹǺǸǿ ǮȇǮǺǰǿǺǹDZȂDZǷDZǽǺǺǭǼǬdzǹǺǽǾǴ ǻǼǺǰǺǷDzDZǹǴȋǼǬǭǺǾǻǺǯǬdzǺǾǿǼǭǴǹǹǺǵ ǾDZǸǬǾǴǶDZǴ ǮDZǼǹǿǷǴǽȈǶ ǽǺdzǰǬǹǴȊǾǬǹǶǺǮ ǽ ǰǴdzDZǷȈǹȇǸǴǰǮǴǯǬǾDZǷȋǸǴ Вертолет Ка-25К почти два десятка. Ка-25 в 1960–1970-х годах стал основной винтокрылой машиной ВМФ СССР, Индии, Сирии и Югославии. Пытались даже приспособить вертолет для применения в народном хозяйстве, построив опытный вертолет-кран Ка-25К, который в 1967 году своим ходом преодолел расстояние из Москвы в Париж и обратно для участия в престижном авиасалоне. К настоящему времени в России вертолеты Ка-25 с вооружения сняты, однако их эксплуатация продолжается в Индии. Благодаря появлению двигателей семейства ГТД-3 вертолеты Ка-25 в большой степени способствовали расцвету корабельной авиации и авианесущего флота СССР в 1960-1970-х годах. Впоследствии Ка-25 стал прообразом целой линейки средних вертолетов ОКБ Камова: Ка-27, Ка-28, Ка-29, Ка-31 и Ка-32, но эта уже история другого двигателя. Неавиационное применение ГТД-3 ǎ ȁǯǺǰǬȁǚǖǍȱǮDZǼǹǿǷǺǽȈ Ƕ ǾǬǹǶǺǮǺǵǾDZǸǬǾǴǶDZǔǽǻǺǷȈdzǿȋǺǻȇǾ ǼǬdzǼǬǭǺǾǶǴǰǮǴǯǬǾDZǷȋǏǞǐǹǬǭǬdzDZ ǏǞǐ Ǡ ǭȇǷǴǽǻǼǺDZǶǾǴǼǺǮǬǹȇǹDZǽǶǺǷȈǶǺ ǺǻȇǾǹȇȁǸǺǰǴȀǴǶǬȂǴǵǰǮǴǯǬǾDZǷȋǰǷȋǾǬǹǶǬ ǏǞǐǞ  Ƿ ǽ ǏǞǐǞǟ ©ǿǼǬǷȈǽǶǴǵª  Ƿ ǽ ǏǞǐǞǗ ©ǷDZǹǴǹǯǼǬǰǽǶǴǵª  Ƿ ǽ ǡǺǰǺǮȇDZǴǽǻȇǾǬǹǴȋǰǮǴǯǬǾDZǷǴ ǻǼǺȁǺǰǴǷǴǹǬǬǰǬǻǾǴǼǺǮǬǹǹȇȁǻǺǰǏǞǐ ǾǬǹǶǬȁǾǴǻǬǞǞǴ ǞǞǜǬǭǺǾȇ ǻǼǺǮǺǰǴǷǴǽȈǮ ǙǴDzǹDZǸǞǬǯǴǷDZǴ ǗDZǹǴǹǯǼǬǰDZ ǹǬǺǻȇǾǹȇȁǸǬȄǴǹǬȁ©ǺǭȆDZǶǾǞª©ǺǭȆDZǶǾ ªǴ ǰǼǶǺǾǺǼȇDZǻǼǺǰDZǸǺǹǽǾǼǴǼǺǮǬǷǴ ГТД-3 ǎ ǹǬȃǬǷDZȁǯǺǰǺǮǮ ǝǝǝǜǮ ǼǬdzǯǬǼDZ ǻǼDZǭȇǮǬǷǬȉǻǺǻDZȋǽ ǺǽǮǺDZǹǴDZǸȂDZǷǴǹǹȇȁ dzDZǸDZǷȈǞDZǸǻȇǼǺǽǾǬǻǼǺǴdzǮǺǰǽǾǮǬdzDZǼǹǬ ǭȇǷǴǯǴǯǬǹǾǽǶǴǸǴǢDZǷǴǹǹȇDZȁǺdzȋǵǽǾǮǬ ǺǽǾǼǺǹǿDzǰǬǷǴǽȈǮ dzDZǼǹǺǽǿȄǴǷǶǬȁ ǻǺǾǺǸǿǶǬǶǺǯǼǺǸǹȇDZǯǺǼȇȁǷDZǭǬ ǭȇǽǾǼǺǻǼDZǮǼǬȅǬǷǴǽȈǮǯǹǴȊȅǿȊǸǬǽǽǿ ǎ ǾǺ ǮǼDZǸȋǶǬDzǰȇǵdzǬǮǺǰǼǬǭǺǾǬǮȄǴǵ ǹǬǎǛǖȃǬǽǾǴȃǹǺǰǺǷDzDZǹǭȇǷǼǬǭǺǾǬǾȈ Ǵ ǹǬǹǿDzǰȇǹǬǼǺǰǹǺǯǺȁǺdzȋǵǽǾǮǬǚǖǍ ǽǺdzǰǬǷǺǹǬǭǬdzDZǰǮǴǯǬǾDZǷȋǏǞǐǽǾǺǷȈ ǹDZǺǭȁǺǰǴǸǿȊdzDZǼǹǺǽǿȄǴǷǶǿǔǽǻȇǾǬǹǴȋ Ǯ ǝDZǮDZǼǹǺǸǖǬdzǬȁǽǾǬǹDZǻǺǰǾǮDZǼǰǴǷǴ DZDZǻǼǺǴdzǮǺǰǴǾDZǷȈǹǺǽǾȈǮ  ǾǺǹǹǮ ȃǬǽ ǑǰǴǹǽǾǮDZǹǹȇǵǺǭǼǬdzDZȂdzDZǼǹǺǽǿȄǴǷǶǴǴdz ǚǸǽǶǬǻǺǸǺǯǾǺǯǰǬǽǺȁǼǬǹǴǾȈǹDZǸǬǷǿȊ ȃǬǽǾȈȂDZǷǴǹǹǺǯǺǿǼǺDzǬȋǚǰǹǬǶǺǽDZǼǴǵǹǺ ǺǹǬǹDZǻǼǺǴdzǮǺǰǴǷǬǽȈ ²ǻǺȋǮǴǷǴǽȈ ȉǷDZǮǬǾǺǼȇ ǎ ȁǯǺǰǬȁǹǬǭǬdzDZǰǮǴǯǬǾDZǷȋǭȇǷǴ ǾǬǶDzDZǴdzǯǺǾǺǮǷDZǹȇǯǬdzǺǯDZǹDZǼǬǾǺǼǏǞǐǛ ǰǷȋǻǺǰǺǯǼDZǮǬǾǺǻǷǴǮǬǽǹDZǯǺǿǭǺǼȅǴǶǬ ǻǬǷǿǭȇǬǮǴǬǶǼDZǵǽDZǼǺǮǽǬǸǺǰDZǷȈǹǺǯǺ ǶǬǾDZǼǬǯDZǹDZǼǬǾǺǼǮǺdzǰǿȁǬǯǬdzǬǏǞǐǜ ǰǷȋǽǾDZǹǰǺǮǺǯǺǺǭǺǼǿǰǺǮǬǹǴȋ ǶǺǸǻǼDZǽǽǺǼǏǞǐǖǰǷȋǻǼǺǶǬȃǶǴǶǺǹǾǿǼǬ ǯǬdzǺǰǴǹǬǸǴȃDZǽǶǺǯǺǷǬdzDZǼǬ
152 ЧАСТЬ 2. Турбовальные двигатели Двигатели вертолётов России Первым делом вертолёты ГТД-350 В. Я. Климов ОКБ Владимира Яковлевича Климова начало заниматься газотурбинной техникой одним из первых в СССР – еще в 1945 году – и к 1960-м годам имело значительный опыт в проектировании ГТД. Как все советские ОКБ коллектив Климова специализировался на большеразмерных газотурбинных двигателях. Однако надо отметить, несмотря на гений Генерального конструктора, во второй половине 1950х годов ни одна разработка ленинград- Пальма первенства в создании первого специализированного турбовального отечественного двигателя была передана из Омска в Ленинград, где был разработан двигатель для легкого вертолета Ми-2. ʽˁʻʽʦʻˏʫʪʤʻʻˏʫ ʻʤʰʺʫʻʽʦʤʻʰʫˀʫʮʰʺʽʦ - мощность, л. с. - удельный расход топлива, г/л. с. час - мощность, л. с. - удельный расход топлива, г/л. с. час Степень повышения давления 6.0 6.05 Расхода воздуха, кг/сек 2.1 2.19 - мощность, л. с. - удельный расход топлива, г/л. с. час 1243 1263 Крейсерский II: Частота вращения ротора ТК, об/мин 45 000 45 000 - мощность, л. с. - удельный расход топлива, г/л. с. час Частота вращения ротора СТ, об/мин 24 000 24 000 Ресурсы, час/ц: 1350х522х680 Масса сухая, кг 135 135 Год разработки 1963 (1966) 1967 400 365 400 365 320 390 320 390 285 410 285 410 235 445 235 445 200 (500) 1000 1000 4000 750 1000 1000 4000 Номинальный: ГТД-350Б Длина х ширина х высота, мм ГТД-350Б Взлётный: ГТД-350(А) Максимальная температура газов перед турбиной, К ГТД-350(А) Крейсерский I: - первоначальный - до 1 капитального ремонта - межремонтный - назначенный ского ОКБ-117 по той или иной причине не дошла до серийного производства. В эти годы были разработаны и испытаны несколько двигателей оригинальных конструкций: первый советский турбовинтовой двигатель ВК-2 (1951), первый советский турбореактивный двухконтурный двигатель ВК-3 (1956), первый советский двигатель с охлаждаемыми лопатками турбины ВК-13. Но все они остались в разряде опытных. Десятилетнее доминирование ОКБ Климова в нише реактивных двигателей для боевых самолетов закончилось. Во многом, это и было основной причиной ухода Климова на пенсию в начале 1960 года. Главным конструктором и ответственным руководителем Государственного союзного машиностроительного завода №117 был назначен заместитель Климова Сергей Петрович Изотов, у которого был громадный опыт непосредственного руководства всеми проектами ОКБ с 1946 года. С. П. Изотов понимал, что в тематику ОКБ необходимо внести кардинальные изменения, иначе ситуация может дойти 153 до крайности вплоть до расформирования этого уникального коллектива. Изотов решил направить энергию своих конструкторов на разработку жидкостно-ракетных и турбовальных двигателей. Скорейшему переформатированию ленинградского ОКБ поспособствовало желание Михаила Леонтьевича Миля построить новый современный легкий вертолет с газотурбинным двигателем на замену поршневому Ми-1. Первые переговоры Миля с Изотовым состоялись еще в 1958–1959 годах. Никто из Генеральных и Главных конструкторов двигателестроительных ОКБ страны не хотел браться за столь «мелкий» двигатель. У всех на виду была длящаяся уже несколько лет эпопея с разработкой ГТД-3 в ОКБ Глушенкова, который на тот момент даже не был установлен на испытательный стенд. А новый двигатель должен был быть «слабее» омского почти в два раза. К тому же в отечественном двигателестроении того времени преобладала концепция наращивания мощности: чем больше и мощнее двигатель, тем больше почестей и наград полагалось ОКБ в случае успеха. Сергей Петрович Изотов взялся, у Миля тоже выбора не было. И оба не прогадали! Спарка этих двух величайших авиаконструкторов впоследствии дала миру самую многочисленную линейку вертолетов. С начала 1960 года ленинградцы, засучив рукава, занялись проектом вертолетной силовой установки. Времени было в обрез. Поэтому при разработке компоновки двигателя было принято решение взять за основу схему Allison Model 250, который в апреле 1959 года начал проходить стендовые испытания. Схема американского двигателя привлекла тем, что камера сгорания располагалась за турбиной, что, в свою очередь, значительно сокращало длину валов и общую длину двигателя. Проектировавшийся С. П. Изотов (в центре), Н. С. Хрущев и М. Л. Миль осматривают двигатель ГТД-350
154 ЧАСТЬ 2. Турбовальные двигатели Двигатели вертолётов России (1) (2) (1) В-2 в первом полете (2) Сельскохозяйственный вертолет В-2 (3) Ротор осецентробежного компрессора ТВаД ГТД-350 Двухвальный двигатель ГТД-350 был спроектирован со следующими основными узлами и системами: входное нерегулируемое устройство, имеющее отдельное от двигателя крепление на вертолете и соединенное с корпусом компрессора эластичным цилиндром со вставкой. Внешняя кольце- ТВаД должен был развивать мощность в 350 л. с. до высоты 1000 м. Двигателю присвоили официальное обозначение ГТД-350 (в ранних документах также встречается название ТВД-350) главному редуктору – ВР-2. По внутризаводской классификации силовая установка получила индекс «изделие Т». Впоследствии, в связи с тем, что количество двигателей в разработке в ОКБ Изотова каждый год росло с геометрической прогрессией, пришлось отойти от привычной заводской буквенной индексации изде- лий – букв стало просто не хватать – и перешли к цифровой двузначной, присвоив двигателю обозначение «изделие 81». Первоначально милевцы разработали несколько проектов глубокой модернизации Ми-1, вылившихся в проект вертолета В-5 с одним ГТД-350. Но в ходе проработки у конструкторов ОКБ Миля сформировалось мнение о необходимости использования установки из двух спаренных двигателей, что повышало безопасность, предоставляя возможность полета на одном двигателе. Проект легкого двухдвигательного вертолета получило официальное отраслевое обозначение В-2. Совместное Постановление Совета Министров СССР и ЦК КПСС №568-231 о создании вертолета В-2 с двумя двигателями ГТД-350 было принято 30 мая 1960 года (Приказ Госкомитета авиационной техники №235с вышел 17 июня 1960 года). Официальные документы предполагали разработку вертолета в сельскохозяйственном, пассажирском, транспортно-санитарном и учебном вариантах. (3) образная оболочка входного устройства используется в качестве маслобака; 8-ступенчатый осецентробежный компрессор, имеющий семь осевых и одну центробежную ступени. Компрессор включает ВНА, ротор с опорами, корпус с НА и улитку. Для исключения помпажа и улучшения пусковых характеристик на компрессоре был установлен клапан перепуска воздуха из-за VI-й ступени, а также клапан отбора воздуха в противообледенительную систему. Ротор компрессора состоит из семи рабочих колес осевой части, крыльчатки центробежной ступени, 155 стяжного болта и подшипников. Каждое рабочее колесо состоит из диска и комплекта лопаток, которые крепятся к диску посредством замкового соединения типа «ласточкин хвост» и фиксируются радиальными штифтами; трубчатая камера сгорания, состоящая из корпуса с улиткой, жаровой трубы, рабочей форсунки, распыляющей топливо, и пускового воспламенителя, обеспечивающего поджог распыленного рабочего топлива; одноступенчатая осевая реактивная турбина компрессора, передающая мощность на ротор компрессора и приводы агрегатов. В турбину входят: сопловой аппарат, промежуточный корпус, ротор с опорой. Рабочие лопатки закреплены на ободе диска ротора с помощью замкового соединения «елочного» типа и зафиксированы от осевого перемещения пластинчатыми контровками. Для уменьшения радиального зазора по рабочим лопаткам набран внешний контур проточной части из металлокерамических вставок. Опорами ротора турбины компрессора являются третья и шестая опоры двигателя. Вал турбины компрессора располагается внутри вала свободной турбины; двухступенчатая осевая реактивная свободная турбина, передающая мощность на редуктор двигателя и для привода агрегатов, расположенных на заднем корпусе редуктора двигателя. Турбина состоит из соплового аппарата I ступени с переходником, соплового аппарата II ступени, ротора с опорами. Ротор состоит из рабочих колес двух степеней, выполненных заодно с валом свободной турбины. Диски соединены между собой с помощью торцевых шлицев, выполненных на ободках дисков, и стянуты стяжными болтами. Лопатки крепятся замками «елочного» типа и фиксируются от осевого смещения разрезными кольцами. На наружных концах лопаток выполнены полки, которые образуют кольцевой бандаж, повышающий вибрационную прочность лопаток. Опорами ротора являются четвертая и пятая опоры двигателя;
156 ЧАСТЬ 2. Турбовальные двигатели (1) Двигатели вертолётов России 157 (3) (2) [1] Камера сгорания ГТД-350 [2] Входное устройство и передняя опора компрессора ГТД-350 [3] Свободная турбина, выходное устройство и встроенный редуктор ТВаД ГТД-350. Видны торцевые шлицы для передачи крутящего момента между дисками свободной турбины и опоры её ротора
158 ЧАСТЬ 2. Турбовальные двигатели (1) Двигатели вертолётов России (2) Главный редуктор ВР-1 Двигатель ГТД-350 в облике ГСИ: (3) (1) Вид спереди (2) Вид справа (3) Вид слева - промежуточный редуктор двигателя, изменяющий частоту вращения валов и передающий крутящий момент от вала свободной турбины к выводному валу редуктора, от которого крутящий момент передается к главному вертолетному редуктору ВР-2; нерегулируемое выходное устройство, предназначающееся для отвода отработавших газов в атмосферу. В состав входят газосборник, одновременно являющийся корпусом опор свободной турбины, выхлопные патрубки; автономная циркуляционная замкнутая система смазки под давлением. Внутренние масляные полости двигателя суфлируются в атмосферу через приводной центробежный суфлер; система топливопитания и регулирования, поддерживающая необходимое число оборотов турбокомпрессора, ограничивающая обороты свободной турбины и максимальный расход топлива, обеспечивающая включение перепуска воздуха, а также автоматическую работу противообледенительной системы. Ограничение максимальной температуры газов производится вручную; автономная система запуска, которая осуществляет пуск двигателя с помощью электрического стартера-генератора, питающегося от бортовой аккумуляторной батареи или аэродромного источника; противообледенительная система, обеспечивающая обогрев ВНА компрессора горячим воздухом, отбираемым за VIII-й ступенью компрессора; противопожарная система. Работы велись сумасшедшими темпами: в начале 1960 года были проведены необ- ходимые расчеты и выпущена конструкторская документация, которая полностью была передана в производство уже к маю; в августе был собран опытный образец двигателя («нулевой» вариант), и начаты его испытания; а к декабрю были изготовлены первые семь «номерных» двигателей. Эскизный проект главного редуктора ВР-2 был выполнен специалистами ОКБ Миля еще до выпуска решения о разработке всей силовой установки вертолета В-2 в ОКБ-117. Миль убедил Изотова взяться и за создание этого нового для завода агрегата. Для этого в ОКБ создали специальный конструкторский отдел по разработке вертолетных редукторов, и в дальнейшем всеми работами по ВР-2 занимались климовцы. По своей схеме редуктор ВР-2 состоял из трех ступеней передач – первой с коническими спиральными шестернями, второй и третьей с цилиндрическими шестернями. Входные обороты в 6000 об/мин уменьшались до 246 об/мин. Спарка ГТД-350 и ВР-2 159 С самого начала Изотов решил использовать метод поузловой доводки двигателя, для чего на заводе в ускоренном темпе построили новые стенды для автономных испытаний осевой и центробежных частей компрессора по отдельности, компрессора целиком, обеих турбин, камеры сгорания, редукторов, подшипников опор трансмиссии и другие. Автономные испытания были начаты уже в середине 1960 года. Был введен в строй стенд для испытаний полноразмерной силовой вертолетной установки вместе с трансмиссией. К исследованиям был подключен ЦИАМ, где также было построено несколько испытательных стендов. Первые же испытания выявили различия полученных данных от расчетных. Началась рутинная работа по доводке узлов и двигателя целиком. Сначала двигатель вообще не захотел запускаться. Анализ показал, что дело в неправильно спроектированном сопловом аппарате II ступени, из-за которого поток газа «запирался» в турбине, и мощность не выдавалась. Затем по причине резонансных явлений начал ломаться вал, проходивший через весь двигатель. Решение нашли простое и эффективное: вал разрезали на две части, впервые в отечественной практике применив в качестве соединения межвальный подшипник… В ходе ОКР конструкторами ОКБ Изотова были разработаны методики расчёта и проектирования малоразмерных лопаточных аппаратов, а также конструктивные мероприятия по демпфированию гибких высокооборотных роторов. Конструкторы ОКБ Миля не отставали от климовцев. В январе 1961 года Госкомиссия утвердила макет вертолета, а в августе была закончена постройка первого экземпляра В-2. Компоновка вертолета была типичной милевской. Силовая установка располагалась в высоком кабане над фюзеляжем, двигатели ГТД-350 устанавливались перед главным редуктором ВР-2, который приводил в действие трехлопастный несущий
160 (1) ЧАСТЬ 2. Турбовальные двигатели Двигатели вертолётов России (2) 161 [3], [4] Разрезной макет ТВаД ГТД-350 [1] Окно выхлопного патрубка ГТД-350 [2] Коллектор подвода воздуха в камеру сгорания ГТД-350 (3) (4)
162 ЧАСТЬ 2. Турбовальные двигатели ГЕРМАН ВИТАЛЬЕВИЧ АЛФЕРОВ Заслуженный летчик-испытатель СССР. Работал в ОКБ Миля. Поднял в небо и провел испытания Ми-1НХ, Ми-2, Ми-24. Принимал участие в испытаниях Ми-1, Ми-2, Ми-4, Ми-6, Ми-8, Ми-10К, В-12, Ми-26 и их модификаций. винт и двухлопастный рулевой винт. Новый вертолет при тех же габаритах, что и Ми-1, мог брать на борт вместо трех восемь пассажиров. Вертолет Ми-2 на ВДНХ. 1961 Двигатели вертолётов России НИКОЛАЙ МИХАЙЛОВИЧ ГРИГОРЬЕВ Летчик-испытатель Московского авиаремонтного завода и ГосНИИ ГА. Мастер спорта международного класса. Установил 3 мировых рекорда на Ми-2. Член сборной команды России по вертолётному спорту. БОРИС АНДРИАНОВИЧ АНОПОВ Герой Социалистического Труда. Заслуженный пилот СССР. Летчик-испытатель СССР. Провел Государственные испытания и установил мировой рекорд скорости на Ми-2. Всего освоил более 30 типов ЛА. 22 сентября 1961 года летчик-испытатель Г. В. Алферов выполнил первое висение у земли, а следом – 15-минутный полет на В-2. Уже в октябре вертолет поступил на Государственные испытания. И в который раз в отечественной практике в процессе ОКР возникла необходимость увеличить мощность двигателя – до 400 л. с. В первом квартале 1963 года двигатель ГТД-350 и редуктор ВР-2 успешно прошли Государственные стендовые испытания на ресурс 200 часов и были рекомендованы для серийного производства. Создание первого специализированного турбовального двигателя стало знаменательным событием в истории советского вертолетостроения, поскольку единственный эксплуатировавшийся на тот момент газотурбинный двигатель Д-25В являлся вариантом самолетного, а ГТД-3 еще не прошел Государственных испытаний. В процессе доводки конструкторам удалось получить высокие КПД узлов двигателя: компрессора 80%, турбины компрессора 84%, свободной турбины 84.5%. В ходе выполнения опытно-конструкторских работ на заводе №117 изготовили 56 «номерных» двигателей ГТД-350 и 14 главных редукторов ВР-2. Из них 16 двигателей и 5 редукторов были поставлены в ОКБ Миля для летных испытаний. Еще в сентябре 1962 года первый опытный экземпляр В-2 и двигатель ГТД-350 были показаны членам советского правительства во главе с Н. С. Хрущевым и представителям Польской Народной Республики. Новую авиатехнику представляли лично М. Л. Миль и С. П. Изотов. Сделано это было не случайно. Польской стороне было предложено наладить серийное производство и вертолета и силовой установки у себя в стране. А ровно через год – 20 сентября 1963 года – по результатам Государственных испытаний было принято окончательное решение о серийном выпуске вертолета В-2 под обозначением Ми-2 на Государственных авиационных заводах концерна WSK PZL в Польше: вертолеты – на заводе в городе Свидник, двигатели и редукторы – на заводе в городе Жешув. При этом впервые лицензия иностранному государству передавалась без освоения данной авиатехники в СССР. Мировые рекорды Ми-2 с ГТД-350 ǎǺǮǼDZǸȋǷȌǾǹȇȁǴǽǻȇǾǬǹǴǵ ǸǬȋ  ǯǺǰǬȉǶǴǻǬDzǷȌǾȃǴǶǬǴǽǻȇǾǬǾDZǷȋ ǏǺǽǙǔǔǏnjǍnj njǹǺǻǺǮǬǹǬǮǾǺǼǺǸ ǻǼǺǾǺǾǴǻDZǮDZǼǾǺǷDZǾǬǿǽǾǬǹǺǮǴǷǸǴǼǺǮǺǵ ǼDZǶǺǼǰǽǶǺǼǺǽǾǴǻǺǷDZǾǬǻǺdzǬǸǶǹǿǾǺǸǿ ǶǴǷǺǸDZǾǼǺǮǺǸǿǸǬǼȄǼǿǾǿǮ ǻǺǰǶǷǬǽǽDZ (,G ²ǶǸȃǬǽǛǺdzDzDZǮ  ǯǺǰǿ ǷȌǾȃǴȂǬǞ ǎ ǜǿǽǴȋǹǹǬǾǺǸDzDZǮDZǼǾǺǷDZǾDZ ǻǺǽǾǬǮǴǷǬǹǺǮȇǵǼDZǶǺǼǰ ²ǶǸȃǬǽ ǎ  ǯǺǰǿǹǬǘǺǽǶǺǮǽǶǺǸ ǬǮǴǬǼDZǸǺǹǾǹǺǸdzǬǮǺǰDZǭȇǷǻǺǰǯǺǾǺǮǷDZǹ ǼDZǶǺǼǰǹȇǵǮDZǼǾǺǷDZǾǘǴǓǬǮǺǰǽǶǺǵ ǷDZǾȃǴǶǴǽǻȇǾǬǾDZǷȈǙǘ ǏǼǴǯǺǼȈDZǮ ǿǽǾǬǹǺǮǴǷǹǬǹDZǸǸǴǼǺǮȇDZǼDZǶǺǼǰȇ dzǬǼDZǯǴǽǾǼǴǼǺǮǬǹǹȇDZ)$,Ǯ ǻǺǰǶǷǬǽǽDZ(,H ǎȇǽǺǾǬǻǺǷDZǾǬ Ǹǽ ǯǼǿdzǺǸ Ƕǯ ǭȇǷǬǰǺǽǾǴǯǹǿǾǬ ȋǹǮǬǼȋ ǯǺǰǬ ǜDZǶǺǼǰǮǼDZǸDZǹǴǹǬǭǺǼǬǮȇǽǺǾȇ Ǹ ǽ ǯǼǿdzǺǸǶǯ ²ǸǴǹǽDZǶǏǼǴǯǺǼȈDZǮ ǿǽǾǬǹǺǮǴǷ ȀDZǮǼǬǷȋǘǬǶǽǴǸǬǷȈǹȇǵ ǯǼǿdz ǶǯǭȇǷǻǺǰǹȋǾǹǬǮȇǽǺǾǿ Ǹ  ǸǬǼǾǬ ǛǺǸǬǾDZǼǴǬǷǬǸǽǾǬǾȈǴǜǿDzǴȂǶǺǯǺ Ǒǔ ©ǔǽǾǺǼǴȋǮDZǼǾǺǷDZǾǹȇȁǼDZǶǺǼǰǺǮª (2) 163 (1) (1) Санитарный вертолет Ми-2 в Польше (2) Партия двигателей ГТД-350, приготовленная для отправки в Польшу Документацию на производство вертолетов и силовой установки передали в Польшу в конце 1963 года. Началась подготовка производства. В соответствии с подписанным в январе 1964 года межправительственным договором о предоставлении лицензии ответственность за качество изготовления продукции возлагалась на польскую сторону, за конструкцию – на советскую. Кроме того Советский Союз гарантировал Польше закупку достаточного количества вертолетов, двигателей и запасных частей к ним. В СССР вертолет широко использовался для нужд Министерства Обороны и народного хозяйства. Вертолет Ми-2 прославился даже в кинематографе – в знаменитой комедии «Мимино». В Жешув для оказания помощи в налаживании производства направили группу ленинградских специалистов, которая проработала там около трех лет. Для первой опытной партии, состоявшей из 10 вертолетов, двигатели ГТД350 и редукторы ВР-2 изготавливались на Заводе имени В. Я. Климова (так по просьбе сотрудников стал называться
164 ЧАСТЬ 2. Турбовальные двигатели завод №117 с 1963 года). С 1964 года завод PZL Rzeszów начал самостоятельно выпускать силовую установку. 26 августа 1965 года в воздух поднялся первый серийный Ми-2, собранный из советских деталей, а 4 ноября – первая машина, полностью изготовленная на заводе PZL Swidnik. Неоднократно в Польшу выезжал Главный конструктор С. П. Изотов, а также Сергей Васильевич Люневич, который в ранге заместителя Главного конструктора непосредственно руководил всеми работами по разработке и внедрению в серийное производство вертолетных двигателей. Известен случай, когда Изотов сел в один из первых серийных вертолетов с двигателями польского изготовления под управлением местного заводского летчика и ушел с ним в испытательный полет, тем самым показав, что он уверен в качестве двигателей. За большой вклад в развитие советско-польских отношений С. П. Изотов был награжден командорским крестом ордена Возрождения Польши и удостоен звания Почетного гражданина города Жешув. Дальнейшая работа конструкторов Завода имени В. Я. Климова была направлена на увеличение ресурса силовой установки. Внедрение в серийное производство двигателя и редуктора с повышенным ресурсом происходило в несколько этапов. Уже в конце 1963 года один двигатель успешно прошел первое испытание в рамках программы по установлению 500-часового ресурса. Эти работы были полностью завершены в 1966 году, и польской стороне выдали рекомендацию на установление двигателям ГТД-350А и редукторам ВР-2А 500-часового ресурса. В 1967 году двигателю ГТД-350Б и редуктору ВР-2Б ресурс был увеличен до 750 часов, в 1969 году – до 1000 часов. Увеличение ресурса потребовало в основном усовершенствования конструкции компрессора, турбины и третьей опоры. (Индексы «А» и «Б» в названиях двигателя и редуктора использовались только в конструкторских документах, в эксплуатационных – не употреблялись). Двигатели вертолётов России (1) (1) Вертолет Ми-2 в сельскохозяйственном варианте ǎǻDZǼǮȇDZǶǺǸǬǹǰǬǝǺǮDZǾǽǶǺǯǺǝǺȊdzǬ ǿǽǻDZȄǹǺǮȇǽǾǿǻǴǷǬǹǬǮDZǼǾǺǷDZǾǬȁǘǴǹǬ ȃDZǸǻǴǺǹǬǾDZǸǴǼǬǻǺǮDZǼǾǺǷDZǾǹǺǸǿǽǻǺǼǾǿ ǮǎDZǷǴǶǺǭǼǴǾǬǹǴǴǮǯǺǰǿǙǬȃǴǹǬȋ ǽǯǺǰǬǽǺǮDZǾǽǶǴDZǴǼǺǽǽǴǵǽǶǴDZ ǽǻǺǼǾǽǸDZǹȇǿǮDZǼDZǹǹǺǻǺǭDZDzǰǬȊǾǹǬ ȃDZǸǻǴǺǹǬǾǬȁǸǴǼǬǎǯǺǰǿǴǸǴǭȇǷǬ ǺǰDZǼDzǬǹǬǶǺǸǬǹǰǹǬȋǻǺǭDZǰǬdzǬǮǺDZǮǬǹȇ ǸDZǰǬǷDZǵǮǾǺǸȃǴǽǷDZdzǺǷǺǾȇȁǮǺǾǰDZǷȈǹȇȁ ǮǴǰǬȁǹDZǽǸǺǾǼȋǹǬǾǺȃǾǺǮǽǺǼDZǮǹǺǮǬǹǴȋȁ ǻǼǴǹǴǸǬǷǴǿȃǬǽǾǴDZǭǺǷDZDZǽǺǮǼDZǸDZǹǹȇDZ ȃDZǸǘǴǮǴǹǾǺǶǼȇǷȇDZǸǬȄǴǹȇ (3) Ми-2 спортивный ДОСААФ К 1967 году польские специалисты полностью освоили производство двигателя, поэтому на заводе PZL Rzeszów оставался только представитель Главного конструктора. С 1974 года поляки взяли на себя всю ответственность за производство и эксплуатацию двигателей, а с 1978 года отказались и от представителя-консультанта. На Завод имени В. Я. Климова было воз- (3) Ми-2 в вертолетном спорте (2) Ми-2 ГАИ ǛǺǸǬǾDZǼǴǬǷǬǸǽǾǬǾȈǴǜǿDzǴȂǶǺǯǺǑǔ ©ǔǽǾǺǼǴȋǮDZǼǾǺǷDZǾǹȇȁǼDZǶǺǼǰǺǮª ложено только обслуживание двигателей в эксплуатации в районах СССР, запрещенных для посещения иностранцами. В 1967 году на авиасалоне в Ле-Бурже состоялась международная премьера Ми-2, причём представлял новый вертолёт не Советский Союз, а Польша. Он стал первым советским вертолетом, столь широко поставляемым на экспорт: его (2) 165 закупали Бирма, Болгария, Венгрия, ГДР, Египет, Ирак, КНДР, Куба, Лесото, Ливия, Никарагуа, Румыния, Сирия, Чехословакия, Югославия в десятках гражданских и военных модификаций. В 1978 году один Ми-2 в сельскохозяйственном варианте оказался даже в США. Позже благодаря реэкспорту Ми-2 появились и в других государствах: Джибути, Турции, Венесуэле... Вертолет Ми-2 является бессменным «болидом» советских и российских пилотов на чемпионатах мира по вертолетному спорту. В настоящее время вертолеты Ми-2 эксплуатируются более чем в 30 странах мира. Массовое производство Ми-2 завершилось в 1992 году. За 27 лет было построено свыше 5450 винтокрылых машин на заводе в Свиднике и около 18 000 двигателей ГТД-350 четырьмя производственными сериями (I-й, II-й, III-й и IV-й) и более 6000 редукторов ВР-2 в Жешуве. Среднегодовой выпуск составил небывалые 200 вертолетов и 660 двигателей в год. Назначенный ресурс постепенно был доведен до 4000 часов, межремонтный – до 1000 часов (при ремонте на заводе в Свиднике – до 1250 часов). Общая наработка двигателей на сегодняшний день составляет более 40 млн. часов.
166 ЧАСТЬ 2. Турбовальные двигатели Вертолет Ми-2 Двигатели вертолётов России 167
168 ЧАСТЬ 2. Турбовальные двигатели Двигатели вертолётов России М О Д И Ф И К А Ц И И Еще во время доводки вертолета В-2 в ОКБ Миля начали задумываться о дальнейшем его развитии. В 1964 году были изготовлены полноразмерные макеты двух вариантов вертолетов. Первому из них – В-20 – удлинили фюзеляж, вставив дополнительную секцию. Второму – Ми-3 – увеличили сечение фюзеляжа и сделали заднюю дверь со створками. Проведенные расчеты показали, что мощности двигателей ГТД-350 недостаточно для достижения на этих машинах высоких летно-технических показателей. Поэтому в ОКБ Миля начали рассматривать различные варианты для замены двигателей ГТД-350, в том числе и на новый двигатель Изотова ГТД-550В. Этот двигатель был построен в 1966–1967 годах и имел при меньшей, чем у ГТД-350, массе на 15 кг мощность 640 л. с., поэтому Изотов решил дальнейшим совершен(1) (2) (4) (3) ствованием двигателя ГТД-350 не заниматься (подробнее о ГТД-550В – см. главу «Нереализованные проекты»). В 1965 году Николай Ильич Камов также заинтересовался малоразмерным двигателем Изотова. В ОКБ Камова прорабатывались два проекта легких вертолетов с двигателем ГТД-350: Ка-24 с соосным несущим винтом и Ка-29 (первый с этим названием) классической одновинтовой схемы. Оба вертолета имели полозковые шасси. Эти вертолеты остались только в виде моделей. Позднее, когда встал вопрос о замене на вертолете Ка-26 поршневых двигателей на газотурбинные, на одном из министерских совещаний Камову слишком рьяно стали навязывать установить именно ГТД-350. Генеральный сгоряча назвал изотовские двигатели «грузилом». Отношения между двумя ОКБ были испорчены на несколько лет… В 1960 году одновременно с вертолетным двигателем в ОКБ Изотова приступили к разработке турбовинтовой модификации, которая в заводских документах называлась «ГТД-350 самолетный вариант». Двигатель предназначался для модернизированного самолета Ан14В. Планировалось, что во 2-3 квартале 1961 года начнутся летные испытания. Было изготовлено 6 номерных двигателей, но работы в 1962 году были полностью остановлены. Самолетчикам также не хватило мощности силовой установки, поэтому было решено пересмотреть тактико-техническое задание. В 1965 году антоновцы попытались вернуться к двигателю ГТД-350, под который разработали эскизный проект самолета Ан-30 (первый с этим названием). В 1968 году конструкторы завода в Свиднике предприняли первую самостоятельную попытку форсировать двигатель ГТД-350 – до мощности 450 л. с. Двигатель получил индекс GTD-350P. С ними в Жешуве были построены два опытных вертолета Mi-2M. Mi-2M1, кроме новой силовой установки, ничем не отличался от серийного вертолета. Второй образец – Mi-2M2 – имел фюзеляж с увеличенным миделем. Вместо одной распашной двери в грузопассажирской кабине были сделаны две сдвижные. Опытный вертолет Mi-2M2 совершил свой первый полет лишь 1 июля 1974 года. Эта машина в сельскохозяйственном варианте экспонировалась тем же летом на ВДНХ на выставке, посвященной 30-летию ПНР. Позже была построена еще одна машина в варианте Mi-2M2, однако из-за невысокой надежности форсированных двигателей затянувшуюся доводку вертолета решили прекратить. Поляки продолжали совершенствовать двигатель и после завершения массового серийного производства. В 1992 году на двигателе GTD-350W взлетный режим был увеличен до 425 л. с. с сохранением достигнутых ресурсных показателей. А в 2002 году на двигателе GTD-350W2 появилась возможность пятикратного включения 30-минутного чрезвычайного режима мощностью 435 л. с. в течение межремонтного ресурса. Эта модификация установлена на вертолет Mi-2plus. (1) Модель вертолета Ка-24 с двигателем ГТД-350 (3) Проект турбовинтового варианта ГТД-350 (2) Модель вертолета Ка-29 с двигателем ГТД-350 (4) Mi-2M. Экспонат в Польше 169 Двигатель ГТД-350, созданный всего за 4 года, не стал шедевром отечественного авиадвигателестроения, но тем не менее благодаря этой разработке ОКБ Изотова в странах социалистического лагеря появился свой легкий вертолет, который эксплуатируется и сегодня во многих странах мира. До сих пор в нашей стране не появился собственный двигатель в классе мощности 350-450 л. с. Неавиационное применение ГТД-350 ǎ ȁǯǺǰǬȁǴǹȀǺǼǸǬȂǴȋǺ ǰǮǴǯǬǾDZǷDZǏǞǐǼǬǽǻǼǺǽǾǼǬǹǴǷǬǽȈ ǮǰǼǿǯǴDZǺǾǼǬǽǷǴǻǼǺǸȇȄǷDZǹǹǺǽǾǴǽǾǼǬǹȇǚȃDZǹȈdzǬǴǹǾDZǼDZǽǺǮǬǷǽȋ ǿǽǾǬǹǺǮǶǺǵǰǮǴǯǬǾDZǷȋǹǬǾǬǹǶǏǷǬǮǹȇǵǶǺǹǽǾǼǿǶǾǺǼǝǻDZȂǴǬǷȈǹǺǯǺ ǖǍǖǴǼǺǮǽǶǺǯǺdzǬǮǺǰǬǒǺdzDZȀǫǶǺǮǷDZǮǴȃǖǺǾǴǹǎ ǾDZȃDZǹǴDZ ² ǯǺǰǺǮǹǬǓǬǮǺǰDZǴǸDZǹǴǎ ǫ ǖǷǴǸǺǮǬǮȇǻǺǷǹǴǷǴ ǭǺǷȈȄǺǵǺǭȆDZǸǺǻȇǾǹǺǶǺǹǽǾǼǿǶǾǺǼǽǶǴȁǼǬǭǺǾǶǺǾǺǼȇDZǰǺǶǬdzǬǷǴ DzǴdzǹDZǽǻǺǽǺǭǹǺǽǾȈǯǬdzǺǾǿǼǭǴǹǹȇȁǰǮǴǯǬǾDZǷDZǵǹǬǾǼǬǹǽǻǺǼǾǹȇȁ ǸǬȄǴǹǬȁǹǺǺǰǹǺǮǼDZǸDZǹǹǺǻǺǶǬdzǬǷǴǹDZǺǭȁǺǰǴǸǺǽǾȈǼǬdzǼǬǭǺǾǶǴ ǰǮǴǯǬǾDZǷȋȃǾǺǹǬdzȇǮǬDZǾǽȋ©ǽ ǺǽDZǮǺǵǷǴǹǴǴªǻǼǴǽǻǺǽǺǭǷDZǹǹǺǯǺǻǺǰ ǽǻDZȂǴȀǴȃDZǽǶǴDZǾǼDZǭǺǮǬǹǴȋȉǶǽǻǷǿǬǾǬȂǴǴǾǬǹǶǺǮǐǮǴǯǬǾDZǷǴǏǞǐǞ ©ǾǬǹǶǺǮȇǵª ǻǼǺȁǺǰǴǷǴȁǺǰǺǮȇDZǴǽǻȇǾǬǹǴȋǮ ǽǺǽǾǬǮDZǼǬdzǷǴȃǹȇȁ ȄǬǽǽǴǼǬdzǼǬǭǺǾǶǴǖǴǼǺǮǽǶǺǯǺdzǬǮǺǰǬǾǼǬǶǾǺǼǬǖǯǿǽDZǹǴȃǹǺǯǺ ǭǼǺǹDZǾǼǬǹǽǻǺǼǾDZǼǬǍǞǜǛǴȉǶǽǻDZǼǴǸDZǹǾǬǷȈǹǺǯǺǾǬǹǶǬ©ǺǭȆDZǶǾ ªǛǺǷǿȃDZǹǹȇDZǼDZdzǿǷȈǾǬǾȇǻǺǷǺDzǴǷǴǹǬȃǬǷǿǽǺdzǰǬǹǴȋǻDZǼǮǺǯǺ Ǯ ǸǴǼDZǽDZǼǴǵǹǺǯǺǾǬǹǶǺǮǺǯǺǰǮǴǯǬǾDZǷȋǏǞǐǞ ǐǮǴǯǬǾDZǷȈǏǞǐǽǾǬǷǺǽǹǺǮǺǵǽǴǷǺǮȇȁǿǽǾǬǹǺǮǺǶǹǬȂDZǷǺǸǼȋǰDZ ǬǻǻǬǼǬǾǺǮǼǬdzǷǴȃǹǺǯǺǹǬdzǹǬȃDZǹǴȋǾǿǼǭǺǮǬǯǺǹDZǙǔǔDzDZǷDZdzǹǺǰǺǼǺDzǹǺǯǺǾǼǬǹǽǻǺǼǾǬǽǿǰǹDZǹǬǮǺdzǰǿȄǹǺǵǻǺǰǿȄǶDZǏǺǼȈǶǺǮǽǶǺǯǺǬǮǾǺdzǬǮǺǰǬǏnjǓǍ ǽǻǺǼǾǴǮǹǺǸǯǺǹǺȃǹǺǸǬǮǾǺǸǺǭǴǷDZǡǬǼȈǶǺǮǽǶǺǯǺnjǮǾǺǰǺǼǺDzǹǺǯǺǔǹǽǾǴǾǿǾǬǡnjǐǔȉǶǽǻDZǼǴǸDZǹǾǬǷȈǹǺǸǾȋǯǬȃDZǍǼȋǹǽǶǺǯǺǬǮǾǺdzǬǮǺǰǬǍnjǓǩǏ ǾǼǬǶǾǺǼDZǖǴǼǺǮǽǶǺǯǺdzǬǮǺǰǬǗǝǡǔǗǖǓ©ǞǿǼǭǺªǔ Ǯ ǹǬȄDZǮǼDZǸȋǺǹ ǹDZǻǼDZǶǼǬȅǬDZǾǻǼǴǮǷDZǶǬǾȈǮǹǴǸǬǹǴDZǼǬdzǷǴȃǹȇȁǿǸDZǷȈȂDZǮǔdzǮDZǽǾǹȇǽǷǿȃǬǴ ǿǽǾǬǹǺǮǶǴDZǯǺǹǬȄǬǽǽǴǬǮǾǺǸǺǭǴǷȋǎnjǓǸǺǾǺȂǴǶǷǟǜnjǗǷǺǰǶǿǴ ǰǼ
170 ЧАСТЬ 2. Турбовальные двигатели Двигатели вертолётов России Двигатель для самого массового вертолета (1) 171 (2) ТВ2-117 (3) (1) Однодвигательный вертолет В-8 в полете (2) С. П. Изотов (3) С. П. Изотов, Н. С. Хрущев и М. Л. Миль. История разработки двигателя для вертолета Ми-8 – многовекторна. Она началась в Запорожье, имела продолжение в Москве, а завершилась в Ленинграде. ʽˁʻʽʦʻˏʫʪʤʻʻˏʫ Одновременно с разработкой легкого вертолета Ми-2 ОКБ М. Л. Миля приступило к работе над вертолетом средней грузоподъемности В-8, который должен был заменить поршневой вертолет Ми-4. Первоначально в проекте В-8 пред- ТВ2-117 ТВ2-117A/АГ ТВ2-117Ф Степень повышения давления 6.2 6.6 6.6 Расхода воздуха, кг/сек 8.2 8.0 8.0 1153 1153 1238 Частота вращения ротора ТК, об/мин 21 400 21 200 21 200 Частота вращения ротора СТ, об/мин 12 000 12 000 12 000 Максимальная температура газов перед турбиной, К Длина х ширина х высота, мм 2835 x 547 x 725 2843 x 556 x 748 2843 x 556 x 748 Масса сухая, кг 330 332 338 Год разработки 1964 1976/1986 1978 полагалась лишь модернизация Ми-4 путем установки вертолетного варианта турбовинтового двигателя АИ-24 конструкции А. Г. Ивченко. Соответствующее Постановление Совета Министров СССР было выпущено по инициативе Министерства Гражданской авиации 20 февраля 1958 года. Позднее вертолетом заинтересовалось и Министерство Обороны. Двигатель АИ-24В был разработан в запорожском ОКБ-478, имел 10-ступенчатый осевой компрессор, кольцевую камеру сгорания, двухступенчатую турбину компрессора и одноступенчатую свободную турбину, выхлоп отработанных газов осуществлялся в обе стороны. При мощности 1900 л. с. экономическая эффективность двигателя оставляла желать лучшего, как и слишком большая масса. Тем не менее, первый опытный экземпляр вертолета был построен именно с двигателем АИ-24В. ʻʤʰʺʫʻʽʦʤʻʰʫˀʫʮʰʺʽʦ ТВ2-117 ТВ2-117A/АГ ТВ2-117Ф - - 1700 1500 295 1500 275 1500 285 1200 310 1200 295 1200 300 1000 330 1000 310 1000 320 300 1500 1500 12 000 1500 1500 12 000 1500 2500 Максимальный чрезвычайный (2-5-мин при ОНД): - мощность, л. с. Взлётный: - мощность, л. с. - удельный расход топлива, г/л. с. час Номинальный (Максимальный одночасовой)*: - мощность, л. с. - удельный расход топлива, г/л. с. час Крейсерский (Максимальной продолжительности)*: - мощность, л. с. - удельный расход топлива, г/л. с. час Ресурсы, час: - первоначальный - до 1 капитального ремонта - межремонтный - назначенный Уже на начальном этапе ОКР Михаилом Леонтьевичем Милем было принято решение о переработке проекта В-8 в двухдвигательный вариант, осталось убедить в целесообразности перепроектирования руководство авиационной промышленности. Большую роль в судьбе В-8 сыграл Н. С. Хрущев, который аналогично президенту США захотел иметь современный безопасный комфортабельный вертолет-салон. А двухдвигательная силовая установка как раз и обеспечила бы необходимый уровень комфортности и безопасности. 30 мая 1960 года последовало Постановление Совета Министров СССР о постройке параллельно с однодвигательным В-8 двухдвигательного вертолета В-8А. Проектирование двигателя для В-8 мощностью 1250 л. с. было поручено ОКБ-300. В 1955 году произошла темная история с отстранением Александра Александровича Микулина, одного из основоположников советского двигателестроения, от руководства этого московского ОКБ и назначением на должность Главного конструктора его заместителя Сергея Константиновича Туманского. Коллектив ОКБ боготворил своего первого Главного, и уход Микулина стал для всех сильнейшим ударом. К тому же уже в следующем – 1956 – году Туманскому наряду с остальными руководителями ОКБ отрасли
172 ЧАСТЬ 2. Турбовальные двигатели Двигатели вертолётов России Испытания однодвигательного В-8 (второй справа – зам. главного конструктора ОКБ Изотова С. В. Люневич). 1961 Чертеж продольного разреза двигателя ТВ2-117 было присвоено звание Генерального конструктора. Туманский понимал, что ему надо скорейшим образом проявить себя на новом ответственном посту и согласился на разработку турбовального двигателя, получившего название ТВ-2-300 («турбовальный», «2-е поколение», «завод №300»). Но дело у Туманского не заладилось. ОКБ Миля уже выходило на постройку первого вертолета, а ясности с двигателем все не было. ЦИАМ вынужден был в конце 1960 года провести обсуждение по выбору схемы и параметров двигателя, после чего было решено разработку передать в ОКБ Изотова, которое в течение одного года смогло спроектировать и построить первые опытные образцы двигателя ГТД-350. Это решение было закреплено Постановлением Совета Министров СССР №3932рс от 31 декабря 1960 года и Приказом Государственного комитета авиационной техники №18сс от 18 января 1961 года. В марте 1961 года были оформлены Тактико-технические требования ВВС – ГВФ, которые уточнялись в 1963 году. В течение ноября-декабря 1960 года были получены чертежи от ОКБ-300, выполнены поверочные расчеты и компоновки, и началось рабочее проектирование нового двигателя ТВ-2-117 («турбовальный», «2-е поколение», «завод №117»), впоследствии первый дефис в названии двигателя убрали – ТВ2-117. Изначально силовой установке, включавшей также главный вертолетный редуктор ВР-8, был присвоен заводской индекс «изделие В», в дальнейшем замененный на «изделие 79». Пока двигателисты разбирались со своим организационным вопросом, в ОКБ Миля было решено не терять время и начать отработку систем вертолета на однодвигательном варианте. К лету 1961 года была завершена сборка первого опытного образца В-8 с двигателем АИ-24В. Для этого варианта вертолета не нужно было изготавливать новые элементы трансмиссии и несущей системы: главный редуктор, вал трансмиссии, несущий и рулевой винты, колонка были оставлены с Ми-4. И 24 июня 1961 года под управлением летчика-испытателя Б. В. Земскова вертолет В-8 впервые поднялся в воздух. Спустя две недели вертолет В-8 показали на традиционном воздушном параде в Тушино, после чего он экспонировался Вертолет В-8 с двигателем АИ-24 на ВДНХ СССР 173 на ВДНХ. Н. С. Хрущев был настолько доволен, что однажды провел в салоне В-8 прямо на ВДНХ выездное заседание Политбюро ЦК КПСС. Изотов у себя в ОКБ задал точно такой же бешеный темп, как и в случае с ГТД-350. Уже к апрелю 1961 года был выпущен и передан в производство комплект рабочей документации. В августе полностью закончена подготовка производства для изготовления деталей и узлов двигателя. Первый опытный экземпляр был собран 10 сентября – на 20 дней раньше графика, утвержденного ГКАТ. Второй номерной двигатель – в декабре 1961 года. На подходе был и третий двигатель. 15 сентября 1961 года состоялся первый запуск ТВ2-117, следом на стенд встал и второй мотор. Схему и характеристики двигателя выбрали с учетом современных условий эксплуатации вертолетов. К началу 60-х годов география применения вертолетов в народном хозяйстве и военной авиации значительно расширилась: от Антарктиды до Средней Азии и Сибири, над сухопутными и морскими просторами. В народном хозяйстве вертолеты стали широко использоваться при транспортировке грузов (в том числе на внешней подвеске), для пассажирских перевозок, особенно в недоступные для самолетов места, а часто и для транспортировки наземного транспорта. В сельском хозяйстве винтокрылые машины нашли применение при распылении удобрений и ядохимикатов. Вертолеты оказались незаменимыми в обслуживании нефтяных и газовых месторождений, геологической разведке, аэрофотосъемке, борьбе с лесными пожарами, проведении сложных монтажных работ и т.п. В военной авиации вертолеты стали незаменимы при транспортировке десанта, перевозке вооружения, проведении разведки и огневой поддержки с воздуха, эффективной борьбе с танками и подводными лодками, использовании в качестве штабных машин. При рабочем проектировании двигателя были рассмотрены как отечественные, так и зарубежные аналоги. Первоначально для ускорения работ расчетчики провели моделирование проточной части компрессора двигателя АИ-20 мощностью 4000 л. с. под требуемые характеристики. Первые пять двигателей были изготовлены именно с таким компрессором, два из которых даже испытали на вертолете. Но положительных результатов это не принесло, степень сжатия, расход воздуха, КПД, запасы ГДУ были значительно ниже расчетных. Поэтому компрессор был спроектирован заново и его начали устанавливать, начиная с шестого опытного экземпляра двигателя.
174 ЧАСТЬ 2. Турбовальные двигатели Двигатели вертолётов России (1) 175 (3) (2) [1] Средняя опора турбокомпрессора двигателя ТВ2-117 [2] Камера сгорания двигателя ТВ2-117 [3] Передняя опора турбокомпрессора двигателя ТВ2-117
176 ЧАСТЬ 2. Турбовальные двигатели В авиационной литературе распространена история, о том, что в ОКБ Изотова был доставлен поднятый из морских глубин новейший американский двигатель General Electric Т58, который «разобрали, а собрали уже ТВ2-117». Это всего лишь легенда, основанная на схожести конструктивных схем обоих двигателей. На самом деле, такая история имела место с другим американским двигателем – ТРД производства фирмы Teledyne типа J69/J100 для корабельной ракеты, – который действительно был выловлен в море и привезен в Ленинград для исследований. Он до сих пор хранится в АО «ОДК-Климов». Согласно техническим условиям ТВ2-117 должен был развивать мощность на взлетном режиме в 1250 л. с. и крат- Двигатели вертолётов России Двигатель ТВ2-117 Вид слева Двигатель ТВ2-117 Вид справа Схема двигателя ТВ2-117. Вид слева Схема двигателя ТВ2-117. Вид справа ковременном чрезвычайном режиме в 1500 л. с. Первые же эксперименты со вторым вариантом компрессора показали, что мощность в 1500 л. с. возможно использовать на взлетном режиме. Вероятно, и сам Изотов, будучи уже к тому времени опытным руководителем, проявил хитрость, с самого начала переразмерив двигатель, зная, что у объектовщиков «аппетит растет во время ужина». Главный конструктор оказался прав. В 1962 году Технические условия на двигатель были уточнены в сторону увеличения взлетной мощности до 1500 л. с. Дальше работы продолжились в соответствии с новым Постановлением ЦК КПСС и Совета Министров СССР №415186 от 3 мая 1962 года и Приказом ГКАТ №153сс от 18 мая 1962 года. Новые требования к двигателю ТВ2-117 определили окончательную его компоновку, включавшую следующие основные узлы и системы: 10-ступенчатый осевой компрессор. Состоит из корпуса, ВНА с поворотными лопатками, НА с поворотными лопатками первых трех ступеней, ротора с рабочими лопатками, спрямляющего аппарата, двух опор ротора и кока. Ротор компрессора выполнен в виде цельного барабана из титанового сплава вместо отдельных дисков, имеющего круговые замки крепления рабочих лопаток, что дало возможность увеличить его жесткость. На компрессоре установлены клапаны перепуска воздуха из полости за VI-й ступенью. Для нужд вертолета воздух отбирается за VIII-й ступенью; кольцевая камера сгорания с восемью горелками, крепится передней входной частью к спрямляющему аппарату компрессора, а задней частью к сопловому аппарату турбины компрес- сора. Состоит из наружного и внутреннего корпусов диффузора, кольцевой жаровой трубы с восемью завихрителями, корпуса камеры сгорания, восьми рабочих форсунок и двух пусковых воспламенителей; 177 двухступенчатая осевая турбина компрессора, предназначающаяся для привода компрессора и агрегатов двигателя, состоит из ротора, корпуса, двух сопловых аппаратов и опор. Ротор включает в себя два основных диска и один покрывающий диск. Вал компрессора имеет цельную жесткую конструкцию, точеную из титанового сплава. Крепление рабочих лопаток в диски – «елочного» типа; двухступенчатая осевая свободная турбина без охлаждения рабочих лопаток, состоящая из ротора, двух сопловых аппаратов и опор. Передача крутящего момента на главный редуктор осуществляется главным приводом, состоящим из корпуса привода, вала-рессоры, Компрессор ТВ2-117 с эрозионным покрытием на лопатках ротора и статора
178 ЧАСТЬ 2. Турбовальные двигатели коробки и шлицевой втулки привода регулятора оборотов. Лопатки выполнены аналогично лопаткам ТК; выхлопная труба, состоящая из выхлопного патрубка, кожуха и стяжной ленты. Выхлопной патрубок крепился к четвертой опоре двигателя (передняя опора свободной турбины); коробка приводов агрегатов, установленная в передней части двигателя. На коробке приводов крепятся агрегаты: стартер-генератор, топливный насос-регулятор, командный агрегат, плунжерный насос, датчик счетчика оборотов турбокомпрессора, верхний маслоагрегат с фильтром; масляная система двигателя, выполненная по открытой замкнутой схеме с принудительной циркуляцией масла под давлением. Включает в себя верхний и нижний масляные агрегаты, трубопроводы двигателя и магистральные трубопроводы, установленные на вертолете, воздушно-масляный радиатор, суфлерный бачок и маслобак; система суфлирования, обеспечивающая работу масляных уплотнений и воздушно-масляных лабиринтов с целью устранения выброса масла через уплотнения. Состоит из суфлирующих каналов, трубопроводов и приводного центробежного суфлера; топливная система, предназначающаяся для обеспечения питания двигателя топливом и регулирования режимов работы двигателя путем изменения подачи топлива в камеру сгорания. Включает следующие агрегаты: насос-регулятор, регулятор оборотов, синхронизатор мощности, исполнительный механизм ограничителя температуры газов, клапан постоянного давления системы запуска, блок дренажных клапанов, рабочие топливные форсунки, пусковые воспламенители и топливные магистрали; дренажная система, обеспечивающая слив топлива и масла из камеры сгорания, корпуса турбины и полостей четвертой опоры; слив топлива из маги- Двигатели вертолётов России стралей рабочих форсунок после остановки двигателя; капельный слив из агрегатов топливной и гидравлической систем; система регулирования и управления, обеспечивающая запуск двигателя на земле и в воздухе; управление на установившихся и переходных режимах (приемистость и сброс газа); ограничение максимальных оборотов ротора компрессора, расхода топлива, температуры газов перед турбиной и максимальной степени сжатия за компрессором; поддержание оборотов несущего винта в заданном пределе; выравнивание мощностей обоих двигателей, работающих совместно, а также автоматическое увеличение мощности одного из двигателей при отказе другого; система ограничения температуры газов, предназначающаяся для автоматического ограничения повышения температуры газов перед турбиной компрессора путем уменьшения подачи топлива к рабочим форсункам двигателя. Состоит из комплекта термопар, усилителя ограничителя температуры, исполнительного механизма с электромагнитом; гидравлическая система, выполняющая следующие функции: поворот лопаток НА компрессора I–III ступеней и лопаток ВНА по заданной программе в зависимости от оборотов двигателя и температуры воздуха на входе в двигатель; закрытие на заданных оборотах двигателя клапанов перепуска воздуха из компрессора; выдачу сигнального давления на механизм ограничителя температуры газов по физическим оборотам турбины компрессора и др. Состоит из плунжерного насоса, командного агрегата, двух гидромеханизмов, клапанов перепуска воздуха и клапана противообледенения; противообледенительная система для обогрева входной части двигателя горячим воздухом, отбирающимся из полости между кожухом и жаровой трубой камеры сгорания. Включает в себя трубу отбора горячего воздуха, клапан с электромагнитом, две трубы подвода горячего воздуха от клапана к корпусу первой опоры. Сигнализация обледенения, агрегаты автоматического и ручного включения, автоматика подачи горячего воздуха в систему устанавливаются на вертолете. На двигателе также применена воздушная система охлаждения горячих деталей и узлов двигателей, работающих в зоне высоких температур. Регулируемый направляющий аппарат был новинкой, улучшал условия запуска двигателя, позволял повысить запасы газодинамической устойчивости компрессора, настраиваемого в зависимости от режима работы двигателя и обеспечивающего бессрывное протекание потока. Впервые в отечественной практике также была применена конструкция турбинных лопаток с удлинённой ножкой хвостовика, позволившая снизить массу дисков турбин, снизить напряжения в них и улучшить охлаждение. Полки турбинных лопаток были изготовлены с лабиринтами, демпфировавшими переменные напряжения в лопатках и повышавшими КПД. Еще одним новшеством стала установка в турбине компрессора покрывающего диска, обеспечивающего охлаждение и демпфирование колебаний основного диска. При доводке двигателя были получены высокие значения КПД узлов: компрессора – 85%, турбины компрессора – 87%, свободной турбины – 91%. Запасы газодинамической устойчивости составили не менее 25%. Эти показатели были на уровне лучших образцов ГТД того времени. Как и в случае с ВР-2, эскизный проект главного редуктора ВР-8 был разработан еще в 1959 году в недрах ОКБ Миля, после чего выпуском рабочих чертежей занялись конструкторы ОКБ Изотова. Схема редуктора представляла трехступенчатую передачу от двух двигателей на несущий и рулевой винты. Двигатели и редуктор соединялись с помощью муфт свободного хода, допускавшей поочередной запуск двигателей и остановку одного из двигателей при работающем втором. 179 ǛDZǼǮǬȋǽǾǿǻDZǹȈǹǬǮȁǺǰDZǮ ǼDZǰǿǶǾǺǼ ǎǜǽǺǽǾǺȋǷǬǴdzǻǬǼȇȄDZǽǾDZǼDZǹ ǽ ȂǴǷǴǹǰǼǴȃDZǽǶǴǸdzǬȂDZǻǷDZǹǴDZǸǮǾǺǼǬȋ ǽǾǿǻDZǹȈ ²ǴdzǶǺǹǴȃDZǽǶǺǵǻǬǼȇǴ ǾǼDZǾȈȋ ǽǾǿǻDZǹȈ ²ǻǷǬǹDZǾǬǼǹǬȋ dzǬǸǶǹǿǾǬȋ ȂǴǷǴǹǰǼǴȃDZǽǶǬȋǰǴȀȀDZǼDZǹȂǴǬǷȈǹǬȋ  ǘǬǶǽǴǸǬǷȈǹǬȋǻDZǼDZǰǬǮǬDZǸǬȋǸǺȅǹǺǽǾȈ ǺǾǺǰǹǺǯǺǰǮǴǯǬǾDZǷȋǽǺǽǾǬǮǷȋǷǬ Ƿ ǽ ǺǾǰǮǿȁ ² Ƿ ǽǚǭǺǼǺǾȇǹǬǮȁǺǰDZ Ǯ ǼDZǰǿǶǾǺǼǭȇǷǴǹǬǿǼǺǮǹDZ  ǺǭǸǴǹ ǹǬ ǮȇȁǺǰDZ ² ǺǭǸǴǹ ©ǟǽǻDZȄǹǺǽǾȈǼǬǭǺǾȇǮDZǼǾǺǷDZǾǬǮǺ ǸǹǺǯǺǸ dzǬǮǴǽǴǾǺǾǶǬȃDZǽǾǮǬǶǺǹǽǾǼǿǶȂǴǴDZǯǺ ǼDZǰǿǶǾǺǼǬǩǾǺǴdzǰDZǷǴDZǺǻǼDZǰDZǷȋǷǺ ǴǾǺǯǺǮȇDZǶǬȃDZǽǾǮǬǸǬȄǴǹȇǔdzǺǾǺǮ ǻǺ ȉǾǺǸǿǻǺǮǺǰǿǮȇǼǬDzǬǷǽȋǺǰǹǺǵǴdzǽǮǺǴȁ ǷȊǭǴǸȇȁȄǿǾǺǶ©ǎDZǼǾǺǷDZǾ ²ȉǾǺǽǬǼǬǵ ǽǰǮDZǼȋǸǴǻǼǴȂDZǻǷDZǹǹȇǵǶ ǼDZǰǿǶǾǺǼǿ ǐǮǴǯǬǾDZǷDZǵǹǬǸǬȄǴǹDZǰǮǬǬ ǼDZǰǿǶǾǺǼ DZǰǴǹǽǾǮDZǹǹȇǵǎȇǵǰDZǾǴdzǽǾǼǺȋǺǰǴǹ ǰǮǴǯǬǾDZǷȈ ²ǻǺǷǭDZǰȇǚǾǶǬDzǿǾǺǭǬ ² ǹǴȃDZǯǺǽȋǰDZǾǹǬǬǮǾǺǼǺǾǬȂǴǴǙǺDZǽǷǴ ǽǷǺǸǬDZǾǽȋǼDZǰǿǶǾǺǼ ²ǶǼǬǹǾȇªǛǺȉǾǺǸǿ Ƕ ǹDZǸǿǻǼDZǰȆȋǮǷȋǷǴǽȈǺǽǺǭȇDZǾǼDZǭǺǮǬǹǴȋ ǻǺ ǹǬǰDZDzǹǺǽǾǴª ǝǿȁǬǹǺǮǽǶǴǵnj Ǡ ǔdzǺǾǺǮ  Редуктор ВР-8 1. Вал винта 2. Корпус вала винта 3. Суфлёр 4. Корпус редуктора 5. Поддон редуктора 6. От маслопомп в радиаторы 7. Приводы от двигателей 8. Узлы крепления редуктора (передние) 9. Привод вентилятора 1 9 2 3 8 7 4 5 6 1962–1963 годы были богаты на исследовательские работы по новой силовой установке. В течение года были проведены десятки длительных и специальных испытаний. Кроме того, в ЦИАМ были поставлены установка компрессора и полноразмерный двигатель для испытаний в термобарокамере. Проведенный в жестком ритме объем стендовых испытаний позволил приступить к началу летных. Первые двигатели Стендовые испытания силовой установки с двигателями ТВ2-117, редуктором ВР-8 и четырёхлопастным винтом от вертолёта МИ-4 ТВ2-117 и редуктор ВР-8 поступили в ОКБ Миля летом 1962 года. Расположение силовой установки на вертолете было аналогичное Ми-6 и Ми-2, спарка двигателей размещалась над кабиной, позади – главный редуктор.
180 ЧАСТЬ 2. Турбовальные двигатели Вертолет В-8А в первом полете 2 августа 1962 года вертолет В-8А с ТВ2-117 впервые оторвался от земли. Первый свободный полет был совершен 17 сентября 1962 года летчиком-испытателем Н. В. Лешиным. В полетах проявились высокие вибрации силовой установки и всего вертолета. Причина вибраций Мировые рекорды Ми-8 с ТВ2-117 ǬǻǼDZǷȋǯǺǰǬǷDZǾȃǴǶǴǽǻȇǾǬǾDZǷȈ ǎ Ǜ ǖǺǷǺȄDZǹǶǺǿǽǾǬǹǺǮǴǷǹǬǮDZǼǾǺǷDZǾDZ ǘǴǮǺǰǹǺǸǻǺǷDZǾDZǻǺdzǬǸǶǹǿǾǺǸǿ ǸǬǼȄǼǿǾǿǸǴǼǺǮȇDZǼDZǶǺǼǰȇǰǬǷȈǹǺǽǾǴ ² ǸǴǽǶǺǼǺǽǾǴǻǺǷDZǾǬ ²  ǶǸȃǬǽǙǴǺǰǴǹǮDZǼǾǺǷDZǾǮ ǸǴǼDZ DZȅDZǹDZǷDZǾǬǷǾǬǶǰǬǷDZǶǺǎ ǰǬǷȈǹDZǵȄDZǸ ǹǬǽǺǮDZǾǽǶǴȁǮDZǼǾǺǷDZǾǬȁǘǴǭȇǷǴ ǿǽǾǬǹǺǮǷDZǹȇDZȅDZǻȋǾȈǸǴǼǺǮȇȁǼDZǶǺǼǰǺǮ DzDZǹǽǶǴǸǴȉǶǴǻǬDzǬǸǴǷDZǾȃǴȂǔ nj ǖǺǻDZȂ Ǵ Ǘ Ǐ ǔǽǬDZǮǺǵ ǛǺǸǬǾDZǼǴǬǷǬǸǽǾǬǾȈǴǜǿDzǴȂǶǺǯǺǑǔ ©ǔǽǾǺǼǴȋǮDZǼǾǺǷDZǾǹȇȁǼDZǶǺǼǰǺǮª Двигатели вертолётов России была связана с применением четырехлопастного несущего винта, доставшегося от Ми-4. После внедрения в конструкцию вертолета нового пятилопастного винта, вибрации значительно уменьшились. Силовая установка обеспечила вертолету В-8А высокую энерговооруженность, достаточную в том числе для выполнения горизонтального полета без снижения при отказе одного из двигателей. Новый вертолет смог перевозить 28 пассажиров (или 32 десантника) или 12 носилок с ранеными или 4 т груза внутри кабины или 3 т груза на внешней подвеске. В сентябре 1962 года вертолет В-8А вместе с В-2 был представлен Н. С. Хрущеву и председателю Государственного комитета Совета министров СССР по авиационной технике П. В. Дементьеву. В апреле 1964 года были успешно проведены длительные 300-часовые испытания, и последний этап Государственных стендовых испытаний был завершен. Акт Госиспытаний был утвержден Главнокомандующим ВВС СССР Главным маршалом авиации К. А. Вершининым 30 июня 1964 года, двигатель был рекомендован к серийному производству. Всего в ходе опытно-конструкторских работ было изготовлено 46 номерных двигателей, из которых 14 было отправлено в ОКБ Миля. Начиная с №39, двигатели имели уже окончательную компоновку. За время доводки и длительных заводских испытаний общая наработка двигателей ТВ2-117 составила 8880 часов, из них более 150 часов в полете. Одновременно завершались работы и по редуктору ВР-8, который часть зачетных испытаний проходил в составе вертолета. Во время доводки редуктора произошло неординарное событие. Перед началом очередного испытания в него забыли залить масло, и редуктор отработал в таком режиме целых полчаса, после чего стал разрушаться. Этот инцидент мог бы всем участникам обойтись боком, обвинение могло быть более чем серьезное – преступная халатность. Из ситуации вышли следующим образом. Результаты данных испытаний представили как исследование работы редуктора в нештатных условиях и на критических режимах, из которых следовало, что масляное голодание в главном редукторе дает большой шанс продолжить полет до момента совершения вынужденной посадки. В ноябре 1964 года два вертолета В-8АТ и В-8АП завершили объем Государственных испытаний, после которых были рекомендованы в серийное производство под обозначениями Ми-8Т в десантно-транспортном и Ми-8П в пассажирском вариантах. В марте 1965 года были завершены испытания пассажирского вертолета при участии ГосНИИ ГА для Аэрофлота. В этом же месяце вертолет Ми-8 запустили в производство на заводе №387 в Казани, полностью вытеснив в 1969 году Ми-4. В 1970 году к выпуску Ми-8 подключили завод №99 в Улан-Удэ. Эта машина стала самой удачной и массовой за всю историю вертолетостроения. До середины 1990-х годов она была выпущена в десятках модификаций общим количеством около 8200 экземпляров. 181 Спарка из ТВ2-117ТГ (слева) и ТВ2-117АГ в музее АО «ОДК-Климов» В 1964 году серийным изготовителем силовой установки был определен Пермский моторостроительный завод, поменявший к тому времени в названии имя Сталина на Свердлова. Для курирования серийного производства там создали группу конструкторов во главе с представителем Главного конструктора Завода имени В. Я. Климова. Между двумя заводами завязались тесные и плодотворные связи. Для пермского завода Салон вертолета Ми-8П налаживание производства двигателя малой размерности стало новым делом, так как до этого предприятие специализировалось на выпуске больших двигателей. Специфика малоразмерности и высоких оборотов потребовала освоения новых технологических процессов в изготовлении деталей и балансировке, изменения используемого оборудования, создания дополнительных установок для испытаний компрессора, продувки сопловых аппаратов и т.д. Таким образом, разработка силовой установки Ми-8 с «осевой линии» заняла рекордные 3.5 года, в течение которых было изготовлено 50 опытных двигателей и 15 главных редукторов. На 38 двигателях и 8 редукторах была проведена доводка на стендах с общей наработкой более 8000 часов. 12 двигателей и 7 редукторов было поставлено в ОКБ Миля для проведения летно-конструкторских работ. Опытно-конструкторские работы были закончены, начиналась работа по устранению замечаний и увеличению ресурса. Вспоминает Р. Н. Демин, конструктор Завода имени В. Я. Климова: ©«DZǰǮǬǸȇǿǽǻDZǷǴǽǰǬǾȈǰǮǴǯǬǾDZǷȈ ǞǎǮǽDZǼǴȊǶǬǶǴdzǘnjǛǻǺǽǷDZǰǺǮǬǷ ǮǺǻǼǺǽ©ǛǺȃDZǸǿǬǹǬǷǺǯǴȃǹȇǵ ǬǸDZǼǴǶǬǹǽǶǴǵǰǮǴǯǬǾDZǷȈǴǸDZDZǾǾǬǶǿȊDzDZ ǸǺȅǹǺǽǾȈǹǺǮǰǮǺDZǸDZǹȈȄǴǵǮDZǽ"ªǝȁǺǰǿ ǸȇǺǾǮDZǾǴǾȈǹDZǽǸǺǯǷǴǹǺǔdzǺǾǺǮȃDZǼDZdz ǽǮǺǴǶǬǹǬǷȇǰǺǭȇǷȄǾǬǾǺǮǽǶǴDZǹǺǼǸȇ ǻǼǺȃǹǺǽǾǴǴǸȇǻǺǷǿȃǴǷǴǮǺdzǸǺDzǹǺǽǾȈ ǴdzǿȃǴǾȈǴȁǎǼDZdzǿǷȈǾǬǾDZǮȇȋǽǹǴǷǴȃǾǺǹǬȄǴ ǹǺǼǸȇǯǺǼǬdzǰǺDzDZǽǾȃDZǛǺȉǾǺǸǿǝDZǼǯDZǵ ǛDZǾǼǺǮǴȃǰǬǷǰǺǽǾǺǵǹȇǵǴDZǰǴǹǽǾǮDZǹǹǺ ǻǼǬǮǴǷȈǹȇǵǺǾǮDZǾ©ǔǹȀǺǼǸǬȂǴȋǴdz ǤǾǬǾǺǮ ²ȉǾǺǼDZǶǷǬǸǹȇǵǾǼȊǶǐǮǴǯǬǾDZǷȈ ǬǹǬǷǺǯǮnjǸDZǼǴǶDZǻǼǴǾǺǵDzDZǸǺȅǹǺǽǾǴȃǾǺ ǴǿǞǎǹDZǸǺDzDZǾǮDZǽǴǾȈǸDZǹȈȄDZªǙǬ ǾǺǸǮǽDZǴǿǽǻǺǶǺǴǷǴǽȈ ǝǿȁǬǹǺǮǽǶǴǵnjǠ©ǔdzǺǾǺǮª
182 ЧАСТЬ 2. Турбовальные двигатели Двигатели вертолётов России 183 Вертолет Ми-8
184 ЧАСТЬ 2. Турбовальные двигатели Двигатели вертолётов России 185 М О Д И Ф И К А Ц И И География применения Ми-8 быстро расширялась. Началась продажа вертолета за границу. В некоторых странах с жарким климатом и высокогорным расположением посадочных площадок стала проявляться нехватка мощности при взлете с полной загрузкой. В частности, из Ирака поступили просьбы о сохранении взлетной мощности двигателей до температуры окружающего воздуха +40˚С (при обычных условиях мощность поддерживалась до температуры +18-20˚С). В результате некоторого сокращения ресурса на взлетном режиме появилась возможность сохранения мощности в 1440 л. с. до температуры +40˚С. Широкий диапазон эксплуатации, в том числе и при экстремальных условиях, и большая летная наработка выявили дефекты, не проявившиеся при стендовой доводке и летных испытаниях: эрозия проточной части компрессора, разрушение кольцевых уплотнений, износ шлиц рессоры привода главного редуктора, самовыключение двигателя при работе в сложных атмосферных условиях и другие. Для исключения эрозии деталей компрессора, которая стала стихийным бедствием при эксплуатации ГТД в запыленных районах, мягкие покрытия статора компрессора заменили напылением на стальные детали. Эти работы по созданию первой модификации ТВ2-117А («модификация А») начались еще в 1965 году, а в серию она была запущена только в 1976 году. Дополнительно от попадания пыли на вертолете были установлены пылезащитные устройства (ПЗУ) циклонного типа. Коэффициент очистки у этих ПЗУ составлял 97-98%. Но, к сожалению, эти ПЗУ были слишком тяжелы – они весили около 70 кг – и имели слишком большие габариты. Их установка в носовой части вертолета изменило его центровку. Поэ- тому было разработано более легкое ПЗУ грибкового типа съемной конструкции. Степень очистки такого ПЗУ меньше – 70-75%. При этом сопротивление на входе в двигатель составляет потерю мощности в 100 л. с. Тем не менее, его применение позволило, в основном, избавиться от проблемы досрочного съема двигателей при эксплуатации в запыленных районах. В дальнейшем грибковое ПЗУ было распространено и на другие типы турбовальных двигателей. Вторая серийная модификация ТВ2-117АГ («модификация А», «графитовое уплотнение») была внедрена в производство в 1986 году. Применение кольцевых уплотнений второй опоры (по типу поршневых колец) приводило к их раннему износу и разрушению, и как следствие, к попаданию масла в воздушные полости и его возгоранию. Поэтому в конструкцию двигателя взамен кольцевых уплотнений были внедрены графитовые уплотнения, которые позднее были установлены и на других двигателях. Остальные дефекты также были успешны «побеждены» совместными усилиями инженеров Завода имени В. Я. Климова и Пермского моторного завода. Ресурс до 1-го капремонта и межремонтный ресурс были доведены до 1500 часов, назначенный ресурс – до 12 000 часов. Аналогичные работы были проведены и по главному редуктору, его модифицированная версия получила название ВР-8А. В советское время наработка двигателей семейства ТВ2-117 достигала 2.5 млн. часов в год, а за 55-летнюю эксплуатацию общая наработка составляет более 120 млн. часов. Вертолеты Ми-8 эксплуатируются в 80 странах мира. При изготовлении двигателей ТВ2-117 впервые стали использоваться такие прогрессивные технологические процессы, как электронно-лучевая сварка и холодная вальцовка лопаток компрессора. Молодым инженерам ОКБ Изотова, разработавшим метод холодной вальцовки, была присуждена премия Ленинского комсомола. Эти процессы перенесли в производство всех без исключения отечественных газотурбинных двигателей. 26 июня 1974 года вышло Постановление ЦК КПСС и Совета Министров СССР №533-186, которое было подкреплено в 1975 году совместным Решением МАП–МГА–ВВС о создании двигателя ТВ2-117Ф («форсированный»), по заводской классификации – «изделия 69». ОКБ Изотова требовалось решить следующие задачи: - установить ПЗУ, обеспечив при этом взлетную мощность 1500 л. с. (работы по ПЗУ поручались ОКБ Миля); - обеспечить гарантированную мощность 1440 л. с. с поддержанием ее до температуры +40˚С с ПЗУ; - ввести чрезвычайный режим мощностью 1700 л. с. и многократным использованием его в случае отказа одного из двигателей. В короткий срок двигатель удалось форсировать за счет увеличения частоты вращения ротора на 2.5%, повышением температуры газов на 85 К и внесением соответствующих конструктивных усовершенствований. Это, в свою очередь, потребовало применения более жаростойких материалов, а для обеспечения высотности и введения ЧР внесли изменения в топливорегулирующую аппаратуру и систему управления. Степень унификации с базовым двигателем составила 90%. Весь комплекс заводских испытаний закончили в декабре 1977 года с общей наработкой 8100 часов. 1 октября 1978 года двигатель успешно завершил Государственные совместные стендовые ТВаД ТВ2-117Ф, предъявленный на государственные испытания в НИИ ВВС испытания за ресурс 1500 часов, а в следующем году вертолет Ми-8ФТ с двумя двигателями ТВ2-118Ф – Государственные летные испытания. Наработка двигателей в составе вертолета в стандартных условиях и условиях горной местности составила 300 часов. Несмотря на достигнутые повышенные технические характеристики, в массовое производство двигатель ТВ2-117Ф запущен не был. Единственный вертолет Ми-8ПА с ТВ2-117Ф был продан в Японию. Для осуществления сделки потребовалось про- вести сертификацию двигателя по американским нормам летной годности FAR-33. Проведенная работа по внедрению повышенного режима не пропала даром. На штатных двигателях ТВ2-117 вертолетов Ми-8 «Салон» отдельного авиационного отряда гражданской авиации №235, который занимался перевозками высших должностных лиц Советского Союза и соцстран, был внедрен чрезвычайный режим. Режим мог быть использован на высотах до 1.5 км с продолжительностью одноразового использования в течение до 30 ми- нут. После использования ЧР двигатель подлежал капремонту. В 1983 году на Заводе имени В. Я. Климова совместно с ЦИАМ, ГосНИИ ГА, МВЗ имени М. Л. Миля, Пермским моторостроительным заводом, Пермским агрегатным конструкторским бюро начались работы по использованию природного газа в качестве топлива для двигателя ТВ2-117. Эти работы проводились в обеспечение выполнения Постановления ЦК КПСС и Совета Министров СССР «Об использовании газа на транспорте» 1981 года. Газ, который всегда сопутствует нефти при ее добыче, выбрасывается в атмосферу и сжигается без какой-либо пользы. Нефтяные месторождения обслуживаются большим числом вертолетов, поэтому перевод даже этого парка машин на газ дал бы большую экономическую выгоду и экономию дорогого топлива – керосина. После ознакомления с опытом разработок в этом направлении была принята схема с использованием сжиженного газа и его впрыском в камеру сгорания через форсунки. Для подачи топлива в форсунки и регулирования его расхода Пермское агрегатное КБ спроектировало специальную топливорегулирующую аппаратуру. Вертолет Ми-8ФТ
186 ЧАСТЬ 2. Турбовальные двигатели БОРИС ВЛАДИМИРОВИЧ ЗЕМСКОВ Заслуженный летчикиспытатель СССР. Участник Великой Отечественной войны. Работал на нескольких авиазаводах, в том числе в ОКБ Миля. Поднял в небо В-8. Провел испытания Ми-10. Участвовал в испытаниях Ми-1, Ми-2, Ми-4, Ми-6, Ми-8 и их модификаций. Установил 4 мировых рекорда. НИКОЛАЙ ВАСИЛЬЕВИЧ ЛЕШИН Летчик-испытатель 1 класса. Участник Великой Отечественной войны. Работал в ОКБ Миля. Поднял в небо и испытал В-8А, участвовал в испытаниях Ми-4 и Ми-6. Впервые выполнил аварийную посадку вертолета на воду с выключенными двигателями на режиме авторотации. Погиб при испытательном полете В-8А. Двигатели вертолётов России 23 марта 1984 года был оформлен межведомственный «Комплексный план работ по созданию экспериментального вертолета Ми-8ТГ», разработанный тремя министерствами – авиационной промышленности, гражданской авиации, нефтяной и газовой промышленности – и Госкомитетом по науке и технике. В 1985 году вышло соответствующее Постановление ГКНТ СССР № 500 о расширении работ в этом направлении. В 1984–1988 годах на Заводе имени В. Я. Климова изготовили девять экспериментальных изделий, на которых была отработана система подачи сжиженного газового топлива. Первые запуски двигателя ТВ2-117ТГ («транспортный», «газовый»), который получил внутризаводской индекс «изделие 13», провели уже в 1985 году. На двигателе была применена опытная двухконтурная гидромеханическая САУ конструкции Пермского агрегатного КБ. В ходе стендовых испытаний ТВ2-117ТГ без замечаний работал 12 видах топлива, в том числе: сжиженных пропан-бутановых газах, авиационном сконденсированном топливе (АСКТ), авиационных и автомобильных бензинах, керосинах, дизельных топливах. Двигатель имел хорошую приемистость и устойчивость работы. Температурное поле газа перед турбиной не изменилось. Испытания проводились как на стендах Завода имени В. Я. Климова, так и Пермского моторостроительного завода. Были проведены длительные эквивалентно-циклические испытания (ЭЦИ) за ресурс 100 часов на керосине РТ, за 1500 часов на дизельном топливе, за 100 часов на дизельном топливе, за ресурс 500 часов на сжиженном нормальном бутане. В 1987 году на полигоне МВЗ имени М. Л. Миля были начаты летные испытания экспериментального вертолета Ми-8ТГ (летчик-испытатель Г. Г. Агапов). На первом этапе на вертолет установили только один «газовый» двигатель. Сжиженный газ размещался в специальных баках, применявшихся в автомобильной промышленности. Второй двигатель был оставлен штатным – «керосиновым» – ТВ2-117А с той целью, чтобы, в случае отказа ТВ2-117ТГ вертолет мог бы благополучно завершить полет на одном двигателе. В действительности же произошло с точностью до наоборот: в одном из полетов в «керосиновый» двигатель попала птица, он заглох и пришлось продолжить полет на оставшемся «газовом» двигателе, который успешно справился с этой задачей. Всего выполнено 40 полетов (42 часа) на Ми-8ТГ. Эти испытания проводились на техническом бутане. Вертолет Ми-8ТГ на авиасалоне МАКС. 1993 «Газовый» двигатель отличался минимальными выбросами копоти и вредных веществ. На летных испытаниях отсутствие черной гари можно было увидеть невооруженным взглядом: борт со стороны «керосинового» двигателя был, как обычно, покрыт слоем сажи от выхлопов, а со стороны «газового» двигателя обшивка оставалась чистой. Механики даже шутили, что после перехода авиатехники на газ, они будут ходить в белых халатах. (Надо отметить, они не так были далеки от истины. В советское время войти в любой цех авиамоторного завода страны можно было исключительно в белом халате. И это правило соблюдалось всеми – от рабочего до Генерального конструктора и директора). Удельный расход топлива по сравнению с авиакеросином уменьшился на 6% за счет более высокой теплотворной способности газового топлива. Газовое топливо менее агрессивно по отношению к конструкционным и уплотнительным материалам, благодаря чему (а также отсутствию сажевых отложений) ресурс двигателей при работе на газе повышается на 15-25%. В 1990 году был изготовлен первый опытный образец ТВ2-117ТГ с новой электронно-гидромеханической САУ, разработанной в ПАКБ. Дальнейшее развитие работ в этом направлении привело к изготовлению предсерийного промышленного образца вертолета Ми-8ТГ с двумя политопливными двигателями ТВ2-117ТГ, способными работать как на керосине, так и на АСКТ, а также на их смесях в любых пропорциях. В 1991 году был закончен эскизный проект Ми-8ТГ, в 1992 году проведен этап макета. На авиасалоне МАКС-93 вертолет впервые продемонстрировали широкой публике на статической стоянке, а на МАКС-95 – в полете. В 1995–1997 годах провели первый этап наземных и летных испытаний газо-керосиновой топливной системы. Особую ценность «газовый» двигатель представляет при эксплуатации в труд- 187 Неавиационное применение ТВ2-117 ǖǬǶǴ ǻǼDZǰȇǰǿȅǴǵǾǿǼǭǺǮǬǷȈǹȇǵǰǮǴǯǬǾDZǷȈǚǖǍǔdzǺǾǺǮǬǏǞǐǞǎǻȇǾǬǷǴǽȈ ǴǽǻǺǷȈdzǺǮǬǾȈǮ ǼǬdzǹȇȁǺǾǼǬǽǷȋȁǹǬǼǺǰǹǺǯǺȁǺdzȋǵǽǾǮǬǙǬ ǘǴǹǽǶǺǸǬǮǾǺdzǬǮǺǰDZǽ ǭǬdzǺǮȇǸ ǰǮǴǯǬǾDZǷDZǸǞǎǽǺdzǰǬǷǴǺǻȇǾǹȇǵǬǮǾǺǻǺDZdzǰ©ǍDZǷnjǓǎªǯǼǿdzǺǻǺǰȆDZǸǹǺǽǾȈȊ Ǿ ǻǼǴǽǺǭǽǾǮDZǹǹǺǵǸǬǽǽDZǮ  ǾǬ Ǯ ǯǺǰǿǮ ǓDZǷDZǹǺǰǺǷȈǽǶǺǸǻǼǺDZǶǾǹǺǶǺǹǽǾǼǿǶǾǺǼǽǶǺǸǭȊǼǺ ǭȇǷǴdzǯǺǾǺǮǷDZǹǽǶǺǼǺǽǾǹǺǵǶǬǾDZǼǰDZǸǺǹǽǾǼǬǾǺǼǽ njǐǜ ǬȉǼǺǰǴǹǬǸǴȃDZǽǶǺǵǼǬdzǯǼǿdzǶǺǵ ǝǘ ©ǎDZǾDZǼªǽ ǰǮǿǸȋǼDZǬǶǾǴǮǹȇǸǴǰǮǴǯǬǾDZǷȋǸǴǞǜ нодоступных районах Сибири, Арктики, Антарктиды и других областях с экстремальными климатическими условиями, а также в условиях боевых действий, когда возможны дефицит и низкое качество авиационного топлива. К сожалению, работы по вертолету Ми-8ТГ с двигателями ТВ2-117ТГ были полностью свернуты – в стране во всю бушевало «смутное время 90-х». В начале 1960-х годов был разработан проект двигателя ТВ2-117С («самолетный») с выносным редуктором, а также проект спарки двигателей – ТВ2-117ДС («двухдвигательный вариант», «самолетный»), передающие мощность на общий выносной редуктор винта. Эквивалентная мощность каждого двигателя на взлетном режиме составляла 1600 л. с. В 1971 году Генеральный конструктор О. К. Антонов примерял двигатель ТВ2-117С на самолете Ан-3 – модернизированном варианте Ан-2. В 1965–1966 годах в ОКБ Изотова были проведены экспериментальные работы по двигателю ТР2-117 («реактивный»). На нем вместо свободной турбины было установлено реактивное сопло. Все работы проводились на переделанных серийных двигателях, полученных из Перми. На одном двигателе было проведено 100-часовое испытание, а четыре двигателя были поставлены в ОКБ Туполева для испытаний в составе беспилотного аппарата М0144. В 1971 году Главному конструктору С. П. Изотову по результатам работ при создании и внедрении в серийное производство турбовального двигателя ТВ2-117 была присуждена Государственная премия. Двигатель ГТД-350, созданный всего за 4 года, не стал шедевром отечественного авиадвигателестроения, но тем не менее благодаря этой разработке ОКБ Изотова в странах социалистического лагеря появился свой легкий вертолет, который эксплуатируется и сегодня во многих странах мира. До сих пор в нашей стране не появился собственный двигатель в классе мощности 350-450 л. с.
188 ЧАСТЬ 2. Турбовальные двигатели 189 Двигатели вертолётов России Надежность, экономичность, многофункциональность в различных метеоусловиях в любое время суток. Нижняя часть фюзеляжа В-14 была выполнена в виде лодки с боковыми поплавками остойчивости, надувавшимися при приводнении вертолета. С самого начала было ясно, что штатные двигатели ТВ2-117 мощностью по 1500 л. с. не обеспечат «гидровертолету» требуемой энерговооруженности, а выпустить новый правительственный организационный документ на разработку форсированного двигателя в тот момент не представлялось возможным. Поэтому Миль и Изотов «вступили в сговор». В ОКБ Изотова был выполнен расчет нового двигателя с взлетной мощностью 2200 л. с., и в сентябре 1966 года командованию ВМФ СССР ОКБ Миля предъявило два аванпроекта вертолета В-14. Один – с двигателями ТВ2-117, второй – с двигателями увеличенной мощности, к тому же имавших меньшие массо-габаритные размеры. По сравнению с первым вариантом суммарная мощность силовой установки второго варианта выросла более чем на 1000 л. с. Расчеты милевцев показывали, что новый двигатель позволит создать еди- ТВ3-117 В течение первого десятилетия активных разработок турбовальных двигателей – с 1955 по 1965 год – в СССР были созданы 4 типа двигателя в классе мощности 400, 1000, 1500 и 5500 л. с. – ГТД-350, ГТД-3, ТВ2-117 и Д-25В. В этой линейке не хватало двигателя в классе мощности 2000-2200 л. с., который смог появиться на свет благодаря проявленной хитрости и «сговору» Михаила Леонтьевича Миля и Сергея Петровича Изотова. * в скобках указаны параметры, измененные в процессе серийного производства В 1958 году Михаил Леонтьевич Миль задумался о создании вертолета-амфибии на базе разрабатываемой «восьмерки». Предварительное проектирование «гидровертолета» В-8Г началось в 1962 году, когда был определен окончательный облик базового вертолета В-8А с двумя двигателями ТВ2-117. Несколько лет ушло на согласование тактико-технических требований, и 30 апреля 1965 года было оформлено Постановление ЦК КПСС и Совета Мини- ʽˁʻʽʦʻˏʫʪʤʻʻˏʫ ТВ3-117 ТВ3-117М Степень повышения давления 9.55 Расхода воздуха, кг/сек 8.75 Максимальная температура газов перед турбиной, К ТВ3-117КМ 1233 Частота вращения ротора ТК, об/мин 19 500 (19 537.48)* Частота вращения ротора СТ, об/мин 15 000 Длина х ширина х высота, мм 2060 x 646 x 730 Масса сухая, кг 262.5 (265)* Год разработки 1972 стров СССР о создании противолодочного комплекса, состоявшего из двух вертолетов-амфибий, получивших новое название В-14, в поисковом и ударном вариантах. В задачу комплекса входило обнаружение и уничтожение атомных подводных лодок Опытный вертолет В-14 с двигателями ТВ2-117 на испытаниях ʻʤʰʺʫʻʽʦʤʻʰʫˀʫʮʰʺʽʦ ТВ3-117 ТВ3-117М ТВ3-117КМ - 2200 230 - 2200 230 2000 - 2200 230 1700 250 1700 250 1700 250 1500 270 1500 270 1500 270 1200 290 1200 290 1200 290 300 1000 300 1000 300 1000 Взлётный (при ОНД в полете)*: - мощность, л. с. - удельный расход топлива, г/л. с. час Взлётный (Ограниченный взлетный)*: - мощность, л. с. - удельный расход топлива, г/л. с. час Номинальный: - мощность, л. с. - удельный расход топлива, г/л. с. час Крейсерский I: - мощность, л. с. - удельный расход топлива, г/л. с. час Крейсерский II: - мощность, л. с. - удельный расход топлива, г/л. с. час Ресурсы, час: - первоначальный - назначенный * – На модификации ТВ3-117М взлет вертолета осуществляется на режиме «Ограниченный взлетный», режим «Взлетный» включается пилотом вручную при отказе одного двигателя в полете. ный поисково-ударный вертолет взамен аналогичного комплекса из двух машин. Кроме этого, улучшились аэродинамика вертолета (благодаря применению убирающегося шасси) и поперечная остойчивость вертолета на поверхности воды (благодаря боковым поплавкам с увеличенным объемом). При этом использова- ние новой силовой установки не требовало существенных доработок в фюзеляже вертолета. Второй вариант В-14 был более предпочтителен, позволял вдвое сократить необходимый наряд вертолетов для выполнения одних и тех же задач. В октябре 1966 года проект вертолета В-14
190 ЧАСТЬ 2. Турбовальные двигатели Двигатели вертолётов России (1) 191 (3) Схема двигателя ТВ3-117 в разрезе (3) (4) Компрессор ТВ3-117 с эрозионным покрытием на лопатках ротора (1) С. В. Михеев (справа), в гостях у С. П. Изотова (второй справа) (2) Двигатель ТВ3-117 нулевой серии с двигателями увеличенной мощности был утвержден, и милевцы приступили к рабочему проектированию. Тем временем в ОКБ Изотова под непосредственном руководством заместителя Главного конструктора С. В. Люневича в течение 1966 года новый двигатель был спроектирован на первоначальный 300-часовой ресурс, были полностью выпущены все чертежи – детальные, узловые и сборочные. К концу года уже был собран первый опытный образец двигателя, получившего официальное наименование ТВ3-117 («турбовальный», «3-е поколение», «завод №117») и внутри(2) заводское – «изделие 78». Одновременно начались работы по новому главному редуктору ВР-14. По степени совершенства ТВ3-117 относится к третьему поколению турбовальных двигателей (хотя нередко его причисляют, незаслуженно, ко второму поколению). Основные данные двигателя ТВ3-117 в Техническом задании на проектирование задавались следующими: мощность на взлетном режиме 2200 л. с., удельный расход топлива на взлетном режиме 220 г/л. с. час, масса 220 кг. Конструкторы шутили, что все ТЗ крутится вокруг числа «220». Схема нового двухвального двигателя была выбрана аналогичная ТВ2-117, хорошо зарекомендовавшей себя в эксплуатации. Газогенератор двигателя включал 12-ступенчатый осевой компрессор, кольцевую камеру сгорания и двухступенчатую турбину. Свободная турбина также состояла из двух ступеней. Первоначально двигатель предназначался только для военного применения, поэтому проектировался по соответствующим нормам прочности. При его разработке были применены рациональные приемы конструирования, новые технологические процессы, большое внимание уделялось уменьшению металлоемкости. Важнейшими новшествами, внедренными при создании ТВ3-117, стали: - применение регулируемых ВНА и НА первых четырех ступеней и входного направляющего аппарата, что позволило хорошо согласовать работу отдельных ступеней и получить высокий КПД компрессора; - изготовление рабочих лопаток компрессора методом холодного вальцевания, а лопаток НА – методом протягивания. Метод вальцевания лопаток позволил отказаться от трудоемкого фрезерования профильной части, применявшегося ранее в двигателестроении. Метод фрезерования не позволял изготавливать тонкие профили, поэтому приходилось искусственно увеличивать их толщину, а, следовательно, увеличивать хорду, что приводило к ухудшению параметров и увеличению длины компрессора. С внедрением метода вальцевания допуск на изготовление лопатки уменьшился более чем вдвое, значительно повысилась стабильность параметров компрессора. Так, если для двигателей второго поколения разброс в КПД компрессоров составлял 5-6%, то у ТВ3-117 он снизился до 2.5-3%; (4)
192 ЧАСТЬ 2. Турбовальные двигатели Двигатели вертолётов России 193 2 (1) (2) 1 5 4 3 2 3 4 5 1 6 11 12 7 8 14 10 9 (3) (1) Корпус компрессора (вид справа) (3) Общий вид камеры сгорания 1. Фланец для осмотра лопаток седьмой и восьмой ступеней ротора компрессора 2. Резервный фланец 3. Фланец для установки клапана перепуска 4. Фланец для отбора воздуха на охлаждение свободной турбины и надува III опоры 5. Фланец для отбора воздуха на нужды вертолёта 1,6. Фланец для установки свечи зажигания 2. Штуцер отбора воздуха к насосу-регулятору НР-3В 3. Фланец подвески жаровой трубы 4,8,11. Фланец подвески топливного коллектора 5. Штуцер отбора воздуха к измерителю режимов ИР-117 12. Фланец отбора воздуха на противообледенительную систему (2) Жаровая труба - применение бандажированных рабочих лопаток турбин с лабиринтными гребешками на полках и металлокерамическими вставками, что обеспечило высокие КПД турбины компрессора и свободной турбины; - использование в креплении рабочих лопаток турбин двухзубого замка вместо обычно применявшихся трех- и четырехзубых, что позволило отказаться от крепежных фланцев и деталей, повысить жесткость конструкции и уменьшить ее массу; - применение в турбинах цельнолитых сопловых аппаратов, что обеспечило высокую жесткость конструкции, высокий коэффициент использования металла и минимальную массу, сократившуюся по сравнению с разборной конструкцией почти на 25%; - применение четырех покрывающих дисков турбины компрессора, которые устанавливаются спереди и сзади основных дисков, что обеспечило необходимое их охлаждение, а также демпфирование; - внедрение камеры сгорания кольцевого типа, по теплонапряженности превышающей рекомендуемые значения, что позволило сократить ее длину и всего двигателя. Размещение топливного коллектора внутри камеры сгорания. Эта конструкция дала выигрыш в массе по сравнению с конструкцией камеры сгорания двигателя ТВ2-117 почти на 40%; - применение контактных графитовых уплотнений, сокративших утечки воздуха почти вдвое; - широкое использование титана, из которого выполнено около 50% деталей и узлов (корпус и барабан компрессора, корпуса турбин, корпус и диффузор камеры сгорания, передняя опора компрессора, кронштейны и др.), а также применение электроннолучевой и автоматической сварки значительно снизило массу двигателя, обеспечив высокую жесткость конструкции и надежность соединений; - внедрение точного (прецизионного) литья, обеспечившего существенный выигрыш в коэффициенте использования металла. Кроме этого, одним из прогрессивных новшеств стало введение электронной аналоговой системы управления, разработанной Пермским агрегатным КБ. Применявшаяся до этого гидравлическая система управления обеспечивала точность поддержания мощности в пределах ±10%. Для того, чтобы обеспечить гарантированную мощность 2200 л. с., следовало производить регулировку двигателя на мощность 2400 л. с., при этом на отдельных двигателях мощность могла достигать 2600 л. с. Следовательно, прочностные расчеты и испытания должны были проводиться на максимальную мощность (2600 л. с.), а номинальной в эксплуатации продолжала считаться только гарантированная мощность (2200 л. с.). Все это вело к неоправданному перетяжелению двигателя. Электронная система регулирования значительно повысила точность поддержания параметров. Для получения гарантированной мощности двигатель стали регулировать на 2300 л. с., при этом максимальная мощность была на уровне 2400 л. с. В системе управления ТВ3-117 применена электроника с неполной ответственностью, она дублируется гидравлической системой. Это было вызвано недостаточно высоким по тому времени уровнем развития производственной элементной базы. При отказе электронной системы (включая чрезвычайный режим) управление переводилось на гидравлическую систему, которая настраивалась на бóльшие значения параметров, чем электронная. Рабочий проект ТВ3-117 был выпущен в апреле 1966 года, а в декабре уже изготовили первый образец двигателя. Впервые в отечественной практике двигателестроения масса первого экземпляра ǓǬǺǽǹǺǮǿǶǺǹǽǾǼǿǶȂǴǴǯǷǬǮǹǺǯǺ ǼDZǰǿǶǾǺǼǬǎǜǭȇǷǮdzȋǾǼDZǰǿǶǾǺǼǎǜ ǘǴǹǴǽǾǼǺǸǬǮǴǬȂǴǺǹǹǺǵǻǼǺǸȇȄǷDZǹǹǺǽǾǴ Ǜ ǎ ǐDZǸDZǹǾȈDZǮȇǸǭȇǷǬǻǺǽǾǬǮǷDZǹǬ dzǬǰǬȃǬǸǬǶǽǴǸǬǷȈǹǺǿǹǴȀǴȂǴǼǺǮǬǾȈǹǺǮȇǵ ǼDZǰǿǶǾǺǼǽǿDzDZdzǬǻǿȅDZǹǹȇǸǮ ǽDZǼǴǵǹǺDZ ǻǼǺǴdzǮǺǰǽǾǮǺǼDZǰǿǶǾǺǼǺǸǘǴǎ ǴǾǺǯDZ ǽǾDZǻDZǹȈǻǼDZDZǸǽǾǮDZǹǹǺǽǾǴǽǺǽǾǬǮǴǷǬǭǺǷDZDZ ǚǭǺǼǺǾȇǹǬǮȁǺǰDZǮ ǼDZǰǿǶǾǺǼǎǜ ǽǺǽǾǬǮǴǷǴ  ǺǭǸǴǹǹǬǮȇȁǺǰDZ ²  ǺǭǸǴǹǔdzdzǬǻǺǽǾǬǮǷDZǹǹǺǵǽǮDZǼȁǿ dzǬǰǬȃǴǺǸǬǶǽǴǸǬǷȈǹǺǵǿǹǴȀǴǶǬȂǴǴǎǜ ǽ ǎǜǹǺǮȇǵǼDZǰǿǶǾǺǼǸǺǯǻDZǼDZǰǬǾȈǷǴȄȈ ǻǺ Ƿ ǽǻǼǴǼǬǭǺǾDZǺǾǰǮǿȁǰǮǴǯǬǾDZǷDZǵ Ǵ  Ƿ ǽǻǼǴǼǬǭǺǾDZǺǾǺǰǹǺǯǺǞǬǶǴǸ ǺǭǼǬdzǺǸǮǺǽǻǼǴǹǴǸǬDZǸǬȋǸǺȅǹǺǽǾȈǺǾ ǰǮǿȁǰǮǴǯǬǾDZǷDZǵǮǺdzǼǺǽǷǬǹǬǶǼǿǾȋȅǴǵ ǸǺǸDZǹǾǹǬǮȁǺǰDZ ²ǹǬ ǹǬǮȇȁǺǰDZ ² ǹǬǚǾǷǴȃǴǾDZǷȈǹǺǵǺǽǺǭDZǹǹǺǽǾȈȊ ǎǜǽǾǬǷǴǮǹDZǰǼDZǹǹȇDZǸDZǼǺǻǼǴȋǾǴȋ ǺǭǿǽǷǺǮǷDZǹǹȇDZȉǶǽǻǷǿǬǾǬȂǴDZǵǮ ǸǺǼǽǶǴȁ ǿǽǷǺǮǴȋȁǯDZǼǸDZǾǴdzǬȂǴȋǺǾǮDZǼǽǾǴǵ Ǵ ǻǺǶǼȇǾǴDZǽǻDZȂǶǼǬǽǶǺǵǶǺǼǻǿǽǺǮ ǼDZǰǿǶǾǺǼǬ ǐǮǴǯǬǾDZǷȈǞǎǶǬǶǴǮǽDZǴdzǰDZǷǴȋ ǚǖǍǖǷǴǸǺǮǬ²ǔdzǺǾǺǮǬǽǺdzǰǬǮǬǷǽȋ ǻǺǶǺǹȂDZǻȂǴǴǸǴǹǴǸǬǷȈǹǺǵǸǬǽǽȇ ǎǺǾDZȃDZǽǾǮDZǹǹǺǸǰǮǴǯǬǾDZǷDZǽǾǼǺDZǹǴǴ ǽǿȅDZǽǾǮǿDZǾǰǮDZǶǺǹȂDZǻȂǴǴǼǬdzǼǬǭǺǾǶǴ ǰǮǴǯǬǾDZǷDZǵ©ǶǷǴǸǺǮǽǶǬȋªǴ©ǸǴǶǿǷǴǹǽǶǬȋª ǛǼǴǻǼǺDZǶǾǴǼǺǮǬǹǴǴǻǺǶǺǹȂDZǻȂǴǴ ǻǼǴǹȋǾǺǵǎ ǫ ǖǷǴǸǺǮȇǸdzǬǶǷǬǰȇǮǬȊǾǽȋ ǸǴǹǴǸǬǷȈǹȇDZdzǬǻǬǽȇǻǼǺȃǹǺǽǾǴ Ǵ ǸǬǶǽǴǸǬǷȈǹǺǮǺdzǸǺDzǹȇDZdzǹǬȃDZǹǴȋ ǻǬǼǬǸDZǾǼǺǮǬ ǻǼǴǰǺǮǺǰǶDZǽǷǬǭȇDZǸDZǽǾǬ ǿǽǴǷǴǮǬȊǾǽȋǎ ǶǺǹȂDZǻȂǴǴnj nj ǘǴǶǿǷǴǹǬ ² ǹǬǺǭǺǼǺǾ©ǖǷǴǸǺǮǽǶǬȋªǶǺǹȂDZǻȂǴȋǾǼDZǭǿDZǾ ǭǺǷȈȄDZǯǺǮǼDZǸDZǹǴǹǬǰǺǮǺǰǺȃǹȇDZǼǬǭǺǾȇ ǴȉǶǽǻDZǼǴǸDZǹǾȇǭǺǷȈȄDZǻDZǼDZǰDZǷǺǶ ǹǺ ǺǭDZǽǻDZȃǴǮǬDZǾǻǺǷǿȃDZǹǴDZǸǴǹǴǸǬǷȈǹǺǵ ǸǬǽǽȇǹǬǰǺǷǯǴDZǯǺǰȇȉǶǽǻǷǿǬǾǬȂǴǴ двигателя соответствовала запроектированной – при взвешивании стрелка весов остановилась на 216 кг! К лету 1967 году на Казанском вертолетном заводе построили первый опытный экземпляр В-14. Двигатели ТВ3-117 не были еще готовы к установке на вертолет, поэтому было принято решение проводить этап «А» Государственных испытаний вертолета В-14 в компоновке с двигателями ТВ2- 117. Это позволило значительно сократить общие сроки ОКР по вертолету и начать летно-морские испытания с надежной отработанной силовой установкой. 1 августа 1967 года летчик-испытатель Ю. С. Швачко выполнил на В-14 первый подъем в воздух. В дальнейшем были построены еще два опытных вертолета с двигателями ТВ2-117, летные и морские испытания проводились в Южном порту Москвы, в Подмосковье и Феодосии. Три вертолета В-14 совершили к 1971 году свыше 650 полетов и налетали почти 700 часов, отработав весь комплекс испытаний этапа «А». Создаваемый в ОКБ Изотова двигатель ТВ3-117 позволил М. Л. Милю вернуться к разработке боевого вертолета, который задумывался им как воздушная «боевая машина пехоты», обладавшая к тому же серьезным ракетно-пушечным вооружением. В соответствии с полученным в марте 1967 года заданием в ОКБ Миля были построены три различных макета боевого вертолета, в котором помещалось отделение солдат. Первый вариант имел взлетную массу 7 т и один двигатель ТВ3-117, у второго – взлетная масса была 10.5 т и два двигателя ТВ3-117. Были также построены пять различных вариантов кабины пилотов. За основу взяли кабину с «автомобильным» расположением пилотов. В самый разгар опытно-конструкторских работ по вертолету В-14, 6 мая 1968 года, вышло Постановление ЦК КПСС и Совета Министров СССР №0309-119, предусматривавшее создание армейского транспортно-боевого вертолета В-24 с двумя двигателями ТВ3-117 и главным редуктором ВР-24. Сроки установили более жесткие, чем для разработки В-14. Новое постановление сослужило плохую службу для вертолета В-14, так как теперь основные усилия ОКБ Миля и Изотова следовало направить именно на создание вертолета В-24 и его силовой установки. Тактико-технические требования ВВС на двигатель были оформлены 9 июня 1969 года.
194 ЧАСТЬ 2. Турбовальные двигатели Двигатели вертолётов России Редуктор ВР-14 вертолёта Ми-17 Тем не менее, в октябре 1968 года первые два двигателя ТВ3-117 и редуктор ВР-14 были отправлены для установки на вертолет В-14. Но первый летный экземпляр вертолета с новой силовой установкой был собран в Казани лишь через год – в конце 1969 года. Этап «Б» Госиспытаний В-14 длился с 1970 по 1974 год. Начало этого этапа совпало с трагедией, которая постигла Московский вертолетный завод, – 31 января 1970 года скоропостижно скончался Генеральный конструктор Михаил Леонтьевич Миль. Коллектив возглавил Марат Николаевич Тищенко. Позднее Московский вертолетный завод получил имя своего основателя. В течение 1967–1971 годов в ОКБ Изотова велась трудоемкая доводка двигателя ТВ3-117 и двух модификаций редукторов. В 1967 году были собраны пять двигателей и два редуктора ВР-14, в 1968 году – 10 двигателей и один редуктор ВР-24, в 1969 году – 12 двигателей и 4 редуктора ВР-24… В 1969 году четыре двигателя ТВ3-117 и два редуктора ВР-24 отправили на МВЗ имени М. Л. Миля для испытаний в составе вертолета В-24. ǙǬǮDZǼǾǺǷDZǾDZǎǽǞǎǭȇǷǺ ǻǼǴǸDZǹDZǹǺDZȅDZǺǰǹǺǹǺǮȄDZǽǾǮǺ ² ǮǽǻǺǸǺǯǬǾDZǷȈǹȇǵǯǬdzǺǾǿǼǭǴǹǹȇǵ ǰǮǴǯǬǾDZǷȈnjǔǎǽȉǷDZǶǾǼǺǯDZǹDZǼǬǾǺǼǺǸ ǸǺȅǹǺǽǾȈȊǶǎǾǜǬdzǼǬǭǺǾǬǹǮ ǚǖǍ nj Ǐ ǔǮȃDZǹǶǺǝǻǺǸǺȅȈȊnjǔǎ ǿǻǼǺȅǬDZǾǽȋdzǬǻǿǽǶǸǬǼȄDZǮȇȁǰǮǴǯǬǾDZǷDZǵ ǼǬǹDZDZǺǹ ǺǽǿȅDZǽǾǮǷȋǷǽȋǺǾǭǺǼǾǺǮȇȁ ǬǶǶǿǸǿǷȋǾǺǼǺǮ ǎǺdzǰǿȄǹȇǵǻǺǾǺǶǺǾnjǔǎ ǹǬǻǼǬǮǷȋDZǾǽȋǮ ǮǺdzǰǿȄǹȇǵǽǾǬǼǾDZǼǶǺǾǺǼȇǵ ǼǬǽǶǼǿȃǴǮǬDZǾǼǺǾǺǼǾǿǼǭǺǶǺǸǻǼDZǽǽǺǼǬ ǎǻǺǽǷDZǰǽǾǮǴǴnjǔǎǭȇǷǮǹDZǰǼDZǹǹǬǮǽDZ ǾǴǻȇǽǼDZǰǹǴȁǮDZǼǾǺǷDZǾǺǮ©ǘǴªǴ©ǖǬª ǘǬǽǽǺǮǺDZǻǼǺǴdzǮǺǰǽǾǮǺǹǬǷǬDzDZǹǺǹǬ ǓǬǻǺǼǺDzǽǶǺǸǸǺǾǺǼǺǽǾǼǺǴǾDZǷȈǹǺǸdzǬǮǺǰDZ 195 (1) (2) (!) Вертолет В-24 (2) Вспомогательная силовая установка АИ-9В для вертолета В-14
196 ЧАСТЬ 2. Турбовальные двигатели Двигатели вертолётов России (1) ǛDZǼǮȇǵǭǺDZǮǺǵǺǻȇǾȉǶǽǻǷǿǬǾǬȂǴǴǘǴ njǽǻǺǽǺǭǽǾǮǺǮǬǷǰǬǷȈǹDZǵȄDZǵǰǺǮǺǰǶDZ ǮDZǼǾǺǷDZǾǬǴǽǴǷǺǮǺǵǿǽǾǬǹǺǮǶǴǙǬȃǴǹǬȋǽ ǮǬǼǴǬǹǾǬǘǴǐǶǬǭǴǹǬǷDZǾȃǴǶǺǮǽǾǬǷǬ ©ǾǬǹǰDZǸǹǺǵªǸDZǽǾǺǻǴǷǺǾǬǭȇǷǺǺǾǰDZǷDZǹǺ ǺǾǸDZǽǾǬǷDZǾȃǴǶǬǺǻDZǼǬǾǺǼǬǴǻǼǴǻǺǰǹȋǾǺ ȃǾǺǿǷǿȃȄǴǷǺǺǭdzǺǼǜǿǷDZǮǺǵǮǴǹǾǴdz ǾǺǷǶǬȊȅDZǯǺǭȇǷǻDZǼDZǰDZǷǬǹǮǾȋǹǿȅǴǵDZǯǺ ǾȋǯǬdzǹǬȃǴǾDZǷȈǹǺǿǮDZǷǴȃǴǷǬǽȈ Летные испытания В-24 были начаты 15 сентября 1969 года с подъемов на привязи, а 19 сентября летчик-испытатель Г. В. Алферов выполнил первый свободный полет. Вскоре была построена вторая опытная машина и заложена установочная серия из 10 вертолетов – по пять на МВЗ и арсеньевском машиностроительном заводе «Прогресс», который был определен серийным изготовителем В-24. Государственные испытания начались в июне 1970 года, а в 1971 году предсерийные вертолеты начали поступать в войска. В следующем (2) (1) Вертолет Ми-24А с двигателями ТВ3-117 (3) Подписание акта ГСИ по двигателю ТВ3-117. 1972 (2) Вертолет Ми-24В с пылезащитными и экранно-выхлопными устройствами двигателей в Афганистане году Госиспытания успешно завершились, и вертолет был официально принят на вооружение под обозначением Ми-24А. ǙǬǭǬdzDZǘǴǽǺdzǰǬǷǴǸǹǺǯǺȃǴǽǷDZǹǹǺDZ ǽDZǸDZǵǽǾǮǺǭǺDZǮȇȁǮDZǼǾǺǷDZǾǺǮǮǶǷȊȃǬȊȅDZDZ ǼǬdzǹǺǺǭǼǬdzǹȇDZȄǾǿǼǸǺǮȇDZǾǼǬǹǽǻǺǼǾǹȇDZ ǼǬdzǮDZǰȇǮǬǾDZǷȈǹȇDZǸǬȄǴǹȇǛǼDZǰǽǾǬǮǷȋȊǾ ǴǹǾDZǼDZǽǺǻȇǾǹǬȋǸǺǰǴȀǴǶǬȂǴȋǘǴǽ ǼǿǷDZǮȇǸǮǴǹǾǺǸǾǴǻǬȀDZǹDZǽǾǼǺǹ©ǼDZǶǺǼǰǹȇǵª ǮDZǼǾǺǷDZǾnjǴǰǼǎȉǶǽǻǺǼǾǹǺǸǴǽǻǺǷǹDZǹǴǴ ǮDZǼǾǺǷDZǾȇǻǺǷǿȃǴǷǴǭǬdzǺǮȇDZǺǭǺdzǹǬȃDZǹǴȋ ǘǴǴǘǴǓǬǯǺǰȇǽDZǼǴǵǹǺǵǻǺǽǾǼǺǵǶǴ njǼǽDZǹȈDZǮǽǶǴǸǴǜǺǽǾǺǮǽǶǴǸǮDZǼǾǺǷDZǾǹȇǸǴ dzǬǮǺǰǬǸǴǭȇǷǺǴdzǯǺǾǺǮǷDZǹǺǺǶǺǷǺ ǮDZǼǾǺǷDZǾǺǮǽDZǸDZǵǽǾǮǬǘǴ ǎDZǼǾǺǷDZǾȇǘǴȄǴǼǺǶǺǻǼǴǸDZǹȋǷǴǽȈ Ǯ ǝǺǮDZǾǽǶǺǵnjǼǸǴǴǴǻǺǽǾǬǮǷȋǷǴǽȈǹǬȉǶǽǻǺǼǾ ǚǹǴǭȇǷǴǻǼǺǰǬǹȇǮǽǾǼǬǹǸǴǼǬǩǾǺǾ ǮDZǼǾǺǷDZǾǽǾǬǷǽǬǸȇǸǮǺȊȅǴǸǹǬǓDZǸǷDZ ǛǼǬǶǾǴȃDZǽǶǴǹǴǺǰǴǹǮǺǺǼǿDzDZǹǹȇǵǶǺǹȀǷǴǶǾ ǮǑǮǼǺǻDZnjdzǴǴnjȀǼǴǶDZǪDzǹǺǵnjǸDZǼǴǶDZ ǹǬȃǴǹǬȋǽǯǺǰǬǹDZǺǭȁǺǰǴǷǽȋǭDZdz ǻǼǴǸDZǹDZǹǴȋǘǴ ǩǾǺǸǿǮDZǼǾǺǷDZǾǿǻǼǴǹǬǰǷDZDzǴǾǮȇǰǬȊȅDZDZǽȋ ǰǺǽǾǴDzDZǹǴDZǘǴǾǼǴDzǰȇǮȇȁǺǰǴǷ ǻǺǭDZǰǴǾDZǷDZǸǮǽȁǮǬǾǶǬȁǽǼDZǬǶǾǴǮǹȇǸǴ ǴǽǾǼDZǭǴǾDZǷȋǸǴǛDZǼǮȇǵǽǷǿȃǬǵǻǼǺǴdzǺȄDZǷǮǺ ǮǼDZǸȋǬǼǬǭǺǴdzǼǬǴǷȈǽǶǺǵǮǺǵǹȇǮǯǺǰǿ ǝǴǼǴǵǽǶǴǵǷDZǾȃǴǶǬǽǹǬǘǴǎǺǽǿȅDZǽǾǮǴǷ dzǬǷǻǴdzǹDZǽǶǺǷȈǶǴȁǼǬǶDZǾ©ǮǺdzǰǿȁǮǺdzǰǿȁªǽǭǴǮ ǺǰǹǺǮǼDZǸDZǹǹǺǰǮǬǴdzǼǬǴǷȈǽǶǴȁǴǽǾǼDZǭǴǾDZǷȋ ǾǴǻǬ)3KDQWRPǩǾǬǻǺǭDZǰǬǽǾǬǷǬǻDZǼǮȇǸ ǮǺdzǰǿȄǹȇǸǽǾǺǷǶǹǺǮDZǹǴDZǸǮǴǽǾǺǼǴǴ ǬǮǴǬȂǴǴǶǺǯǰǬǭǺDZǮǺǵǿǰǬǼǹȇǵǮDZǼǾǺǷDZǾ ǽǸǺǯǺǰǺǷDZǾȈǽǼǬdzǿǰǮǬǽǮDZǼȁdzǮǿǶǺǮȇȁ ǴǽǾǼDZǭǴǾDZǷȋǎǾǺǼǬȋǻǺǭDZǰǬǭȇǷǬǺǰDZǼDzǬǹǬ ǮǴǼǬǹǺǴǼǬǶǽǶǺǸǶǺǹȀǷǴǶǾDZǶǺǯǰǬǮ ǯǺǰǿǮDZǼǾǺǷDZǾǘǴǐǴǼǬǶǽǶǴȁ ǎǎǝǮȇǻǿȅDZǹǹȇǸǴǹDZǿǻǼǬǮǷȋDZǸȇǸǴ ǼǬǶDZǾǬǸǴǽǭǴǷǾDZǻDZǼȈǿDzDZǴǼǬǹǽǶǴǵ) njǮǯǺǰǿǮȁǺǰDZǮǺDZǹǹǺǵǺǻDZǼǬȂǴǴ ǮnjǭȁǬdzǴǴǿDzDZǼǺǽǽǴǵǽǶǺǸǿǘǴǎǛ ǿǰǬǷǺǽȈǻǺǼǬdzǴǾȈǼǬǶDZǾǺǵǻǼǺǾǴǮǺǾǬǹǶǺǮǺǯǺ ǶǺǸǻǷDZǶǽǬ©ǤǾǿǼǸªǯǼǿdzǴǹǽǶǴǵȄǾǿǼǸǺǮǴǶ ǝǿǶǺǾǺǼȇǵǹDZǽǸǺǾǼȋǹǬǽDZǼȈDZdzǹȇǵ ǿǼǺǮDZǹȈǭǼǺǹǴǼǺǮǬǹǴȋǹDZǽǸǺǯǮȇǰDZǼDzǬǾȈ ǻǺǻǬǰǬǹǴȋǻǼǺǾǴǮǺǾǬǹǶǺǮǺǵǼǬǶDZǾȇ Для достижения высоких параметров двигателя ТВ3-117 потребовался большой объем исследовательских работ, создание специальных установок, проведение многочисленных экспериментов. Наибольшие трудности встретились при доводке основных узлов – компрессора, турбин и камеры сгорания, хотя немало проблем возникло при доводке масляной системы, уплотнений, уменьшении уровня общих вибраций и др. В процессе стендовых испытаний даже были случаи разрушения диска турбины, который вылетал из двигателя. В результате доводочных работ были получены параметры компрессора и турбин, превысившие расчетные: КПД компрессора 85.8% (расчетный 85%), запас устойчивости компрессора более 25% (не менее 22 %), КПД турбины компрессора 91% (90%), КПД силовой турбины 93.4 % (90%). Эти данные были получены при меньшей степени сжатия 9.35 (вместо расчетной 9.8) и расходе воздуха 8.98 кг/сек (вместо 9.17 кг/сек). Испытания двигателя проводились как на заводе, так и в ЦИАМ. В процессе доводки было проведено десять 300-часовых стендовых испытаний на девяти двигателях. Кстати, история с выловленным двигателем (см. главу «ТВ2-117. Двигатель для самового массового вертолета») проецировалась «знатоками» от авиации и на ТВ3-117. В действительности, схожесть конструктивных схем разных двигателестроительных фирм свидетельствует о том, что советская и западная наука в то время шли параллельными курсами. В декабре 1970 года ТВ3-117 был предъявлен на Государственные стендовые испытания с ресурсом 300 часов. В ходе этих испытаний произошло ложное срабатывание автомата защиты силовой турбины от раскрутки, которое привело к остановке двигателя. Кроме этого, за время испытаний были зафиксированы 12 случаев незапуска и несколько конструктивных дефектов. В марте 1971 года двигатель был снят с испытаний. По выявленным недостаткам были срочно проведены не- 197 (3) обходимые мероприятия, для проверки их эффективности испытаниям подверглись еще пять двигателей. После этого ТВ3-117 был повторно предъявлен на 300-часовые Государственные испытания, которые успешно завершились в марте 1972 года. Акт ГСИ был утвержден заместителем Главнокомандующего ВВС СССР 8 августа 1972 года. Всего в ходе доводочных и Государственных испытаний проведено 19 длительных 300-часовых «гонок» 16 двигателей. Их суммарная стендовая наработка составила почти 16 000 часов, а общая летная наработка в составе вертолетов В-14 и В-24 – около 3000 часов. Массовое производство ТВ3-117 потребовало внедрение новейших технологий, поэтому Приказом Министра авиационной промышленности № 277с от 9 сентября 1969 года серийным изготовителем было определено одно из лучших предприятий отрасли – Запорожский моторостроительный завод (с 1974 года – Запорожское производственное объединение «Моторостроитель»). Подготовка производства на заводе велась под личным руководством директора (с 1974 года – генерального директора) Василия Ивановича Омельченко, который увидел макет двигателя на одной из выставок и загорелся наладить его изготовление у себя на заводе. Для наблюдения за серийным производством на запорожском заводе было организовано представительство Главного конструктора. ©ǎǯǺǰǿǰǮǴǯǬǾDZǷȈ Ǟǎ²njǮǾǺǼ  ǭȇǷǻǼǴǹȋǾǶǽDZǼǴǵǹǺǸǿǻǼǺǴdzǮǺǰǽǾǮǿǹǬ ©ǘǺǾǺǼǺǽǾǼǺǴǾDZǷDZªǔǽǾǺǼǴǺǯǼǬȀȇdzǬǮǺǰǬ ǻǴȄǿǾ©ǻǺǴǹǴȂǴǬǾǴǮDZǯDZǹDZǼǬǷȈǹǺǯǺ ǰǴǼDZǶǾǺǼǬǎ ǔ ǚǸDZǷȈȃDZǹǶǺªǴǹDZ ǼǬǽǶǼȇǮǬȊǾǴǷǴǹDZdzǹǬȊǾǺDZDZǽǺǰDZǼDzǬǹǴǴ ǖǬǶǻǼǬǮǴǷǺǎǬǽǴǷǴǵǔǮǬǹǺǮǴȃǻǼǴǹǴǸǬǷ ǺǶǺǹȃǬǾDZǷȈǹǺDZǻǼǴǹȂǴǻǴǬǷȈǹǺDZǼDZȄDZǹǴDZ Ǯ ǺǰǴǹǺȃǶǿ²DZǯǺȉǹȂǴǶǷǺǻDZǰǴȃDZǽǶǴDZ dzǹǬǹǴȋǴǯǼǺǸǬǰǹȇǵǻǼǺǴdzǮǺǰǽǾǮDZǹǹȇǵ ǺǻȇǾǯǬǼǬǹǾǴǼǺǮǬǷǴǿǽǻDZȁǷȊǭǺǯǺ ǹǬȃǴǹǬǹǴȋǞǿǾDzDZǽǷǿȃǴǷǺǽȈǴǹǺDZǐǮǴǯǬǾDZǷȈ Ǯ ǻǼǺǴdzǮǺǰǽǾǮDZǹǹǺǸǻǷǬǹDZǺǶǬdzǬǷǽȋǺȃDZǹȈ ǽǷǺDzǹȇǸǴǎǬǽǴǷǴǵǔǮǬǹǺǮǴȃǽǺǮDZǾǿDZǾǽȋ ǽǺǮǽDZǸǴǽǮǺǴǸǴǯǷǬǮǹȇǸǴǽǻDZȂǴǬǷǴǽǾǬǸǴ ©ǚǽǴǷǴǸǷǴ"ªǖǬǶǸǹDZǶǬDzDZǾǽȋǯDZǹDZǼǬǷȈǹȇǵ ǰǴǼDZǶǾǺǼǻǺȄDZǷǹǬȉǾǺǾ©ǻǷDZǭǴǽȂǴǾªǴDZȅDZǻǺ ǺǰǹǺǵǻǼǴȃǴǹDZǚǹǻǼǺǮǴǰȃDZǽǶǴȃǿǮǽǾǮǺǮǬǷ ǽǶǼȇǾȇǵǺǯǼǺǸǹȇǵǻǺǾDZǹȂǴǬǷǽǻǼǺǽǬǹǬ ȉǾǺǾ ǰǮǴǯǬǾDZǷȈǴDZǯǺǭǿǰǿȅǴDZǸǺǰǴȀǴǶǬȂǴǴǞǿǾ ǼǴǽǶǺǮǬǾȈǹDZǷȈdzȋǼDZȄDZǹǴDZǰǺǷDzǹǺǭȇǾȈ ǺǭȅǴǸǴDZǰǴǹǺǰǿȄǹȇǸǎǽDZǭȇǷǴ©dzǬª ǘǬǷǴǹǺǮnj ǎ ǙDZǰDZǷǴǸǺDZǹDZǭǺǍǺǯǿǽǷǬDZǮǬ
198 ЧАСТЬ 2. Турбовальные двигатели Двигатели вертолётов России (1) (1) ЮРИЙ СЕРАФИМОВИЧ ШВАЧКО Летчик-испытатель 1 класса. Работал в ОКБ Миля. Поднял в небо и провел испытания Ми-14. Погиб при катастрофе Ми-6 (2) (3) (4) (5) (2) (3) (4) (5) ВЛАДИМИР АЛЕКСАНДРОВИЧ ЛАВРОВ Заслуженный летчик-испытатель РФ. В ГК НИИ ВВС провел Госиспытания Ка-31, участвовал в испытаниях Ми-14ПЛ и Ми-14ПС. Шеф-пилот ОКБ Камова. Поднял в небо и провел испытания Ка-226 и Ка-60, испытывал Ка-27ПС, Ка-29, Ка-50. Погиб при выполнении полета на Ка-26 НИКОЛАЙ АНАТОЛЬЕВИЧ ЖЕН Заслуженный летчикиспытатель СССР. Работал на КВЗ. Совершил 13756 полетов, без поломок и аварий провел в небе 4812 часов. Дал путевку в небо Ми-14ПЛ, Ми-8ФТ, Ми19Р и многим другим модификациям Ми-8 ГАЛИНА ВИКТОРОВНА РАСТОРГУЕВА Летчик-испытатель 1 класса. Установила 8 абсолютных мировых вертолетных рекордов. Участница рекордного перелета Москва – Анадырь – Аляска – Канада – Майами на Ми-24А ТАТЬЯНА ИВАНОВНА ЗУЕВА и НАДЕЖДА ИВАНОВНА ЕРЕМИНА Летчицы-спортсменки Егорьевского аэроклуба. Совместно установили 3 мировых рекорда на Ка-26 и 7 – на Ка-32. Еремина трагически погибла, управляя Ми-2 (6) (7) (8) (9) (10) (6) (7) (8) (9) (10) НИКОЛАЙ ПАВЛОВИЧ БЕЗДЕТНОВ Герой Советского Союза. Заслуженный летчик-испытатель СССР. Работал в ОКБ Камова. Поднял в небо В-80 (Ка-50), принял участие в испытаниях Ка-15, Ка-25, Ка-27. Всего освоил 11 типов вертолетов Камова и Миля. Участник ликвидации последствий аварии на Чернобыльской АЭС ГУРГЕН РУБЕНОВИЧ КАРАПЕТЯН Герой Советского Союза. Заслуженный летчик-испытатель СССР. Шеф-пилот ОКБ Миля. Поднял в небо и провел испытания Ми-26 и Ми-28. Принял участие в испытаниях всех вертолетов Миля, начиная с Ми-2, и в 10 рекордных полетах. Всего освоил 39 типов ЛА, с учетом модификаций – более 100. Общий налет более 5500 часов. Участник ликвидации последствий аварии на Чернобыльской АЭС ПАВЕЛ НИКОЛАЕВИЧ АККУРАТОВ Заслуженный летчик-испытатель РФ. Участник войны в Афганистане. Совершил 400 боевых вылетов на Ми-24. Работает в ОКБ Миля. Поднял в небо Ми-17-1В с ВК-2500, провел уникальные испытания этого вертолета в Тибете. Участвовал в испытаниях всех средних вертолетов Миля, начиная с Ми-8 СЕРГЕЙ ВЛАДИМИРОВИЧ МАСЛОВ Герой России. Заслуженный летчик-испытатель РФ. Участник войны в Афганистане. Совершил 210 боевых вылетов на вертолете Ми-24. Во время службы в ГЛИЦе провел полный цикл Госиспытаний Ми-28Н в ночных условиях. Освоил около 50 типов летательных аппаратов, общий налет составляет около 4000 часов, из них 1000 – на испытаниях АЛЕКСАНДР МИХАЙЛОВИЧ КЛИМОВ Герой России. Заслуженный летчик-испытатель РФ. Участник войны в Афганистане. На счету – почти 1000 боевых вылетов. Шеф-пилот ГК НИИ ВВС, затем – шефпилот ОКБ Миля. Освоил все типы вертолетов Миля. Общий налет более 5000 часов. Один из пионеров в освоении высшего пилотажа Ми-34 и Ми-28. Мировые рекорды Ми-24 с ТВ3-117 ǻǺǰǯǺǾǺǮǷDZǹǹǺǸǮDZǼǾǺǷDZǾDZǘǴnj ǽ ǰǮǴǯǬǾDZǷȋǸǴǞǎ,,ǽDZǼǴǴ²nj ² ǷDZǾȃǴȂǬǏ ǎ ǜǬǽǾǺǼǯǿDZǮǬǮǸDZǽǾDZǽǺ ȄǾǿǼǸǬǹǺǸǗ nj ǛǺǷȋǹǽǶǺǵǿǽǾǬǹǺǮǴǷǬ  DzDZǹǽǶǴȁǸǴǼǺǮȇȁǼDZǶǺǼǰǺǮǽǼDZǰǴ ǶǺǾǺǼȇȁȃDZǾȇǼDZǼDZǶǺǼǰǬǽǶǺǼǺǽǾǴǻǺǷDZǾǬ ǹǬǭǬdzDZ ǶǸ ²ǶǸȃǬǽ ǹǬdzǬǸǶǹǿǾǺǸǶǸǸǬǼȄǼǿǾDZ ²  ǶǸȃǬǽǹǬdzǬǸǶǹǿǾǺǸǶǸ ǸǬǼȄǼǿǾDZ ²ǶǸȃǬǽǹǬdzǬǸǶǹǿǾǺǸ ǶǸǸǬǼȄǼǿǾDZ ² ǶǸȃǬǽ ǐǮǬǻǺǽǷDZǰǹǴȁǼDZǶǺǼǰǬȋǮǷȋǷǴǽȈǹDZ ǾǺǷȈǶǺDzDZǹǽǶǴǸǴǹǺǴǬǭǽǺǷȊǾǹȇǸǴ ǚǽǺǭDZǹǹǺǽǾȈȊȉǾǴȁǻǺǷDZǾǺǮǹǬnj ǭȇǷǺǸǬǶǽǴǸǬǷȈǹǺDZǴǽǻǺǷȈdzǺǮǬǹǴDZ ǮdzǷDZǾǹǺǯǺǼDZDzǴǸǬǰǮǴǯǬǾDZǷDZǵǰǷȋ ǰǺǽǾǴDzDZǹǴȋǸǬǶǽǴǸǬǷȈǹȇȁǽǶǺǼǺǽǾDZǵ ǞǬǶǮǻǺǷDZǾǬȁǹǬǸǬǼȄǼǿǾǬȁǴ  ǶǸǮȇǻǺǷǹȋǷǴǽȈǻǺǻǺǽǬǰǺǶǻǼǴ ǴǽǻǺǷȈdzǺǮǬǹǴǴǮdzǷDZǾǹǺǯǺǼDZDzǴǸǬǮǾDZȃDZǹǴDZ ǸǴǹǿǾ ǻǼǴǼǬdzǼDZȄDZǹǹȇȁǸǴǹǿǾǬȁ  ǻǼǴȉǾǺǸǹDZǺǰǹǺǶǼǬǾǹǺdzǬǯǺǼǬǷǴǽȈ ǶǼǬǽǹȇDZǷǬǸǻǺȃǶǴǽǴǯǹǬǷǴdzǴǼǺǮǬǮȄǴDZ ǺǭǺǻǬǽǹǺǸǻǺǮȇȄDZǹǴǴǾDZǸǻDZǼǬǾǿǼȇ ǰǮǴǯǬǾDZǷDZǵǹǺǶǬǶǺǾǸDZȃǬǷǴǽǬǸǴǷDZǾȃǴȂȇ ǽǴǾǿǬȂǴȋǺǽǾǬǮǬǷǬǽȈǻǺǰǶǺǹǾǼǺǷDZǸ Ǵ ǻǺǷDZǾǻǼǺǰǺǷDzǬǷǽȋǎǬǮǯǿǽǾDZ ǯǺǰǬ ǭȇǷǴǿǽǾǬǹǺǮǷDZǹȇDZȅDZǰǮǬǼDZǶǺǼǰǬ ǽǶǺǼǺǻǺǰȆDZǸǹǺǽǾǴǸdzǬǸǴǹ ǽDZǶ Ǵ  ǸdzǬ ǸǴǹ ǽDZǶǎ ǻǺǽǷDZǰǹDZǸ ǻǺǷDZǾDZǹDZǽǸǺǯǷǬǿȃǬǽǾǮǺǮǬǾȈȄǾǿǼǸǬǹ ǛǺǷȋǹǽǶǬȋǴǜǬǽǾǺǼǯǿDZǮǬǽǺǮDZǼȄǴǷǬ DZǯǺǺǰǹǬ ǽDZǹǾȋǭǼȋǯǺǰǬǷDZǾȃǴǶ ǴǽǻȇǾǬǾDZǷȈǏ ǜ ǖǬǼǬǻDZǾȋǹǹǬȉǾǺǸDzDZ ǮDZǼǾǺǷDZǾDZnjǿǷǿȃȄǴǷǸǴǼǺǮǺǵǼDZǶǺǼǰ ǽǶǺǼǺǽǾǴǻǺǷDZǾǬǹǬǭǬdzDZǶǸ ²  ǶǸȃǬǽ ǎ  ǯǺǰǿȉǶǴǻǬDzǮǽǺǽǾǬǮDZ Ǐ ǎ ǜǬǽǾǺǼǯǿDZǮǺǵǗ nj ǛǺǷȋǹǽǶǺǵ Ǵ Ǐ ǎ ǖǺȄǶǴǹǺǵǹǬǮDZǼǾǺǷDZǾDZǘǴnj ǽǺǮDZǼȄǴǷǴǼDZǶǺǼǰǹȇǵǻDZǼDZǷDZǾ ǻǼǴǿǼǺȃDZǹǹȇǵǶǷDZǾǴȊǺǾǶǼȇǾǴȋ njǸDZǼǴǶǴǻǺǸǬǼȄǼǿǾǿǘǺǽǶǮǬ ²njǹǬǰȇǼȈ ² njǷȋǽǶǬ ²ǖǬǹǬǰǬ ²ǘǬǵǬǸǴǑǯǺǺǭȅǬȋ ǻǼǺǾȋDzDZǹǹǺǽǾȈǽǺǽǾǬǮǴǷǬǻǺȃǾǴ ǶǸ ǽǼDZǰǹȋȋǽǶǺǼǺǽǾȈ ² ǶǸȃǬǽǮǼDZǸȋ ²  ȃǬǽ ǸǴǹ ǛǺǸǬǾDZǼǴǬǷǬǸǽǾǬǾȈǴǜǿDzǴȂǶǺǯǺǑǔ ©ǔǽǾǺǼǴȋǮDZǼǾǺǷDZǾǹȇȁǼDZǶǺǼǰǺǮª В условиях освоения серийного производства на запорожском заводе долго не получалось изготовить компрессор с заявленными данными. Омельченко доказывал, что ТВ3-117 непригоден к серийному выпуску и необходимо внести изменения в его конструкцию и технологию производства. Изотов же утверждал, что причина в неспособности серийного завода, привыкшего к большеразмерным двигателям, у которых отклонения от технологических допусков и размеров не так влияют на работоспособность как у малоразмерных, придерживаться разработанной технологии производства. Эта ситуация, переросшая в открытое противостояние, стала известна в МАП СССР. Министр Дементьев вызвал обоих руководителей к себе «на ковер» и, не став выслушивать их аргументы, дал указание под перспективой увольнения обоих разобраться в проблеме в двухнедельный срок. Для этой цели была создана министерская комиссия. Тогда Изотов проявил смекалку. На запорожском двигателе сняли компрессор, заменив его «климовским», двигатель выдал требуемые данные, что и требовалось доказать. Изотов оказался прав. Ситуация была разрешена, Омельченко пришлось добиваться у себя на заводе необходимого качества изготовления, и двигатели «заработали». Как 199 ни странно, но эта проблема не вбила клин между двумя талантливыми двигателистами, а, наоборот, они стали большими друзьями. По результатам анализа эксплуатации первых серийных двигателей ТВ3-117 был разработан ряд мероприятий, направленных на совершенствование конструкции двигателя и технологии его изготовления. Усовершенствованные двигатели ТВ3-117 I серии были выпущены Запорожским моторосторительным заводом тиражом около 200 единиц уже в том же 1972 году. Именно двигатель этой серии проходил повторные Госиспытания. По результатам эксплуатации двигателей I серии в конструкцию и технологию изготовления ТВ3-117 также внесли соответствующие изменения. Так появились двигатели II серии, которые были запущены в производство в 1973 году. В апреле 1976 года двигателям ТВ3-117 II серии был установлен ресурс 500 часов. Всего этих двигателей выпустили около 2000. Дефекты на первых порах шли серьезнейшие – вплоть до обрыва лопаток турбины компрессора и разрушение диска турбины. Из эксплуатации были отозваны свыше пятисот двигателей. ТВ3-117 II серии (ГСИ). Вид слева
200 ЧАСТЬ 2. Турбовальные двигатели Двигатели вертолётов России Редуктор ВР-24 1, 12, 14. Фланец крепления лапы подредукторной рамы 2. Заливная горловина 3. Масломерное стекло 4. Магнитные пробки 5. Фильтр масляный 6. Привод компрессора 7. Приводы гидронасосов 8. Датчик замера давления масла в редукторе 9. Фланец крепления гидроусилителей 10. Магнитная пробка 11. Фланец привода хвостового винта 13. Фланец привода вентилятора 15. Выход масла от редуктора к радиатору 16. Фланцы крепления двигателей 17. Суфлёр 18. Вал винта 9 12 1 11 8 ТВ3-117 II серии (ГСИ) 10 При эксплуатации ТВЗ-117 II серии (аналогично двигателям ТВ2-117) остро встала проблема уменьшения износа проточной части из-за попадания песка и пыли, а также устранения отложений пыли и солей в отдельных местах проточной части. Особенно сильная эрозия проточной части проявлялась в районах с сильной запыленностью, например, в Средней Азии. Как известно, вертолеты много времени эксплуатируются вблизи земли, совершают посадки на неподготовленные площадки, что сопряжено с повышенной опасностью попадания песка, пыли и мелких камней во входные устройства двигателей. Несущий винт, отбрасывая в сторону земли большие массы воздуха, способствует повышению запыленности. Последствия эрозии проявляются в потере устойчивости компрессора, поломке лопаток, ухудшении характеристик двигателя, сокращении срока его службы. Проблема защиты двигателей от попадания пыли и песка стала одной из наиболее актуальных для вертолетных двигателей. В ОКБ Изотова были развернуты широкомасштабные работы по теоретическому и экспериментальному исследованию эрозии проточной части. На испытательной станции был построен специальный «пылевой» стенд. Исследования велись в направлениях создания защитных покрытий (в этом направлении не удалось найти удовлетворительных решений) и разработки ПЗУ, обеспечившего весьма эффективную защиту от пыли. На заводе были проработаны различные типы ПЗУ: с отдельным фильтром циклонного типа, грибкового типа, моноциклона, встроенные и съемные ПЗУ. После проведенного сравнительного анализа удобства эксплуатации, массы, габаритов и степени очистки различных устройств было принято к применению съемное ПЗУ грибкового типа, разработанное совместно со специалистами Московского вертолетного завода. Такое ПЗУ обеспечило степень очистки 70-75%, что соответствовало увеличению ресурса двигателя при эксплуатации в запыленных условиях в 5-8 раз. ǜDZǰǿǶǾǺǼǎǜǻǼDZǰǽǾǬǮǷȋǷǽǺǭǺǵ ©ǿǽǴǷDZǹǹǿȊªǸǺǰǴȀǴǶǬȂǴȊǎǜ ǝǾDZǻDZǹȈǿǹǴȀǴǶǬȂǴǴǽǺǽǾǬǮǴǷǬ ǘǬǶǽǴǸǬǷȈǹǬȋǸǺȅǹǺǽǾȈǻDZǼDZǰǬǮǬDZǸǬȋ ȃDZǼDZdzǼDZǰǿǶǾǺǼǽǺǽǾǬǮǴǷǬǷ ǽǺǾ ǰǮǿȁǴǷ ǽǻǼǴǼǬǭǺǾDZǺǾǺǰǹǺǯǺ ǰǮǴǯǬǾDZǷȋǚǭǺǼǺǾȇǹǬǮȁǺǰDZǮǼDZǰǿǶǾǺǼ ǭȇǷǴǾǬǶǴǸǴDzDZǶǬǶǴǿǎǜ² ǺǭǸǴǹǬǹǬǮȇȁǺǰDZ ²ǮȇȄDZ²Ǻǭ ǸǴǹǙǬǯǼǿdzǶǴǻǺǶǼǿǾȋȅDZǸǿǸǺǸDZǹǾǿǻǺ ǺǾǹǺȄDZǹǴȊǶǎǜ ǹǬǮȁǺǰDZǿǮDZǷǴȃǴǷǴǽȈ ǹǬǬǹǬǮȇȁǺǰDZǿǸDZǹȈȄǴǷǴǽȈǹǬ ǝDZǼǴǵǹǺDZǻǼǺǴdzǮǺǰǽǾǮǺǎǜ ǭȇǷǺǻDZǼDZǰǬǹǺǹǬǗDZǹǴǹǯǼǬǰǽǶǴǵ dzǬǮǺǰ©ǖǼǬǽǹȇǵǚǶǾȋǭǼȈªǶǺǾǺǼȇǵ ǽǻDZȂǴǬǷǴdzǴǼǺǮǬǷǽȋǮǺǽǹǺǮǹǺǸ ǹǬ ǾDZǸǬǾǴǶDZǒǜǐǛǺȉǾǺǸǿǹǬdzǬǮǺǰDZ ǻǼǴȄǷǺǽȈǻDZǼDZǶǮǬǷǴȀǴȂǴǼǺǮǬǾȈ ǽǻDZȂǴǬǷǴǽǾǺǮǴǻǼǺǮDZǽǾǴ ǻDZǼDZǺǭǺǼǿǰǺǮǬǹǴDZȃǬǽǾǴǻǼǺǴdzǮǺǰǽǾǮǬ ǎ ǻDZǼǮȇǵǻDZǼǴǺǰǺǽǮǺDZǹǴȋǴǻǼǺǴdzǮǺǰǽǾǮǬ ǯǷǬǮǹȇȁǼDZǰǿǶǾǺǼǺǮǭǺǷȈȄǿȊǻǺǸǺȅȈ ©ǖǼǬǽǹǺǸǿǚǶǾȋǭǼȊªǺǶǬdzǬǷǴǴǹDzDZǹDZǼȇ ǚǖǍǔdzǺǾǺǮǬǎǻǬǸȋǾȈǺǭȉǾǺǵǼǬǭǺǾDZ ǹǬǾDZǼǼǴǾǺǼǴǴdzǬǮǺǰǬǹǬǮDZȃǹǿȊǽǾǺȋǹǶǿ ǿǽǾǬǹǺǮǷDZǹǮDZǼǾǺǷDZǾǘǴnj 7 18 13 17 14 2 6 16 3 5 4 15 201
202 ЧАСТЬ 2. Турбовальные двигатели В процессе опытно-конструкторских работ по двигателю ТВ3-117 для вертолета В-14 для защиты от воздействия морской воды были применены лопатки компрессора из титанового сплава и антикоррозийные покрытия деталей. Кроме этого, была внедрена обязательная промывка пресной водой и консервирование спецсоставом проточной части после каждого полетного дня. Эта модификация получила обозначение – ТВ3-117М («морской»). Мощность ТВ3-117М на так называемом ограниченном взлетном режиме (на котором вертолет и производил взлет) была уменьшена до 2000 л. с., что было вызвано желанием использовать ее запас в аварийных ситуациях или при эксплуатации вертолета в районах с жарким и влажным климатом. При выходе из строя одного из двигателей второй переключался на взлетный режим мощностью 2200 л. с. Этот режим выполнял функции чрезвычайного, но в отличие от него включался не автоматически, а пилотом. Запуск двигателя обеспечивался при нахождении вертолета на плаву при волнении моря до 3 баллов. Вертолет В-14 завершил Госиспытания в декабре 1974 года, двигатель ТВ3-117М – в июле 1975 года, редуктор ВР-14 – в декабре 1975 года. Серийное производство вертолета было освоено на Казанском вертолетном заводе, двигателя ТВ3-117М – на Запорожском моторостроительном заводе, редуктора ВР-14 – на Ленинградском заводе «Красный Октябрь», а по мере увеличения объемов – на Пермском моторостроительном заводе. Совместным Постановлением Совета Министров СССР и ЦК КПСС от 11 мая 1976 года противолодочный вертолет-амфибия был официально принят на вооружение ВМФ с присвоением ему серийного наименования Ми-14ПЛ. На базе этого вертолета были разработаны поисково-спасательный, грузопассажирский, противопожарный варианты, буксировщик минных тралов и другие модификации, в том числе экспортные, которые поставлялись во многие соцстраны. Всего Двигатели вертолётов России «Камовский» вариант двигателя отличался от «милевского» иным расположением некоторых трубопроводов. Государственные стендовые испытания ТВ3-117КМ были совмещены с ТВ3-117М, и одновременно с ним двигатель был запущен в серию. Главное отличие силовой установки Ка-252 от Ми-14 заключалось в применении нового редуктора ВР-252, который также был разработан в ОКБ Изотова. Вертолет Ми-14ПЛ. Посадка на воду. 1987 до 1986 года было изготовлено 273 машины. В настоящее время в эксплуатации остается относительно небольшое количество этих «гидровертолетов». После успеха, достигнутого на вертолетах М. Л. Миля, двигателями ТВ3-117 заинтересовался его «конкурент» – Н. И. Камов, в ОКБ которого с 1968 года приступили к проектированию нового более мощного палубного вертолета. Крупномасштабные учения Военно-Морского Флота СССР «Океан-70» подтвердили необходимость замены Ка-25. 3 апреля 1972 года Совет Министров СССР и ЦК КПСС приняли совместное постановление №231-86, в соответствии с которым ОКБ Камова поручалось разработать тяжелый корабельный противолодочный вертолет Ка-252 по Тактико-техническим требованиям ВВС – ВМФ от 28 октября 1971 года. Одним из важнейших требований к новому вертолету было сохранение габаритов предшественника, что обуславливалось размерами посадочных площадок и ангаров кораблей. Решение поставить на свой новый вертолет изотовские двигатели было для Камова непростым благодаря старому конфликту между ним и Изотовым, который невольно был спровоцирован самим Николаем Ильичем. На несколько лет отношения между двумя конструкторами были испорчены. Ценой невероятных усилий их удалось наладить, что и обеспечило создание великолепного вертолета, положившего начало целому семейству боевых и гражданских машин. Для Ка-252 конструкторы ОКБ Изотова адаптировали морскую модификацию двигателя ТВ3-117М. Новая модель получила отличительную букву «К» в названии – ТВ3-117КМ («камовский», «морской»), что свидетельствовало – все распри остались в прошлом. Но личному сотрудничеству Камова и Изотова не суждено было продлиться долго. 24 ноября 1973 года Николай Ильич Камов ушел из жизни. Ухтомский вертолетный завод, как официально называлось его ОКБ, возглавил его любимый ученик Сергей Викторович Михеев. При нем завод получил короткое и емкое наименование – фирма «Камов». Вспоминает Сергей Викторович Михеев, который находится на должности Главного/Генерального конструктора камовского ОКБ уже 46 лет: ©ǝǺǾǼǿǰǹǴȃDZǽǾǮǺǽǝDZǼǯDZDZǸǛDZǾǼǺǮǴȃDZǸ ǔdzǺǾǺǮȇǸ²ǽǮDZǾǷDZǵȄǬȋǻǺǷǺǽǬǮ DzǴdzǹǴ ǽǮȋdzǬǹǹǬȋǽǴǹǾDZǼDZǽǹǺǵǼǬǭǺǾǺǵ Ǵ ǺǭȅDZǹǴDZǸǽdzǬǸDZȃǬǾDZǷȈǹȇǸȃDZǷǺǮDZǶǺǸ ǐǷȋǸDZǹȋǔdzǺǾǺǮǽǾǬǷǺǰǹǴǸǴdzǸǺǴȁ dzǬǸDZȃǬǾDZǷȈǹȇȁǿȃǴǾDZǷDZǵǽǶǺǾǺǼȇȁ ȋ ǽǾǬǼǬǷǽȋǭǼǬǾȈǻǼǴǸDZǼ«!ǔǮǺǮǽDZǵ ǸǺDZǵDzǴdzǹǴǹDZǭȇǷǺǿǸDZǹȋǷǿȃȄDZǯǺ ǽǺǼǬǾǹǴǶǬǴǭǺǷDZDZǰǺǭǼǺǽǺǮDZǽǾǹǺǯǺ ǻǬǼǾǹDZǼǬȃDZǸǔdzǺǾǺǮǔǶǺǹDZȃǹǺDZǯǺ ǶǺǸǬǹǰǬª ǝǿȁǬǹǺǮǽǶǴǵnjǠ©ǔdzǺǾǺǮª ǛǺǶǴǹDZǸǬǾǴȃDZǽǶǺǵǽȁDZǸDZǼDZǰǿǶǾǺǼ ǎǜ ©ǴdzǰDZǷǴDZª ǺǾǷǴȃǬDZǾǽȋǺǾ ǻǼǴǸDZǹȋDZǸȇȁǹǬǸǴǷDZǮǽǶǴȁǮDZǼǾǺǷDZǾǬȁ ǾDZǸȃǾǺǺǭDZǽǻDZȃǴǮǬȊǾǮǼǬȅDZǹǴDZǰǮǿȁ ǽǺǺǽǹȇȁǮǴǹǾǺǮǮǻǼǺǾǴǮǺǻǺǷǺDzǹȇDZ ǽǾǺǼǺǹȇǽǺǰǴǹǬǶǺǮǺǵǿǯǷǺǮǺǵǽǶǺǼǺǽǾȈȊ ǩǾǺǾǼDZǰǿǶǾǺǼǴdzǹǬȃǬǷȈǹǺǻǼǺDZǶǾǴǼǺǮǬǷǽȋ ǹǬǭyǷȈȄǿȊǻDZǼDZǰǬǮǬDZǸǿȊǸǺȅǹǺǽǾȈ ²  Ƿ ǽǺǾǶǬDzǰǺǯǺǰǮǴǯǬǾDZǷȋǛǺ ǽȁDZǸDZ ²ǼDZǰǿǶǾǺǼǾǼDZȁǽǾǿǻDZǹȃǬǾȇǵ ǻDZǼǮǬȋǽǾǿǻDZǹȈȂǴǷǴǹǰǼǴȃDZǽǶǬȋ ǶǺǽǺdzǿǭǬȋǮǾǺǼǬȋ ²ǽǺ ǽǻǴǼǬǷȈǹȇǸǴ ǶǺǹǴȃDZǽǶǴǸǴȄDZǽǾDZǼǹȋǸǴǴ ǾǼDZǾȈȋǽǾǿǻDZǹȈ ȂǴǷǴǹǰǼǴȃDZǽǶǬȋǻǷǬǹDZǾǬǼǹǬȋǎȁǺǰǹȇDZ ǺǭǺǼǺǾȇ ²  ǺǭǸǴǹǮȇȁǺǰǹȇDZ ²  ǺǭǸǴǹǚǭȅǬȋǽǾDZǻDZǹȈǿǹǴȀǴǶǬȂǴǴ  ǽ ǎǜ ²ǹDZdzǹǬȃǴǾDZǷȈǹǬǹDZǭǺǷDZDZ ǏǷǬǮǹȇǸǺǭǼǬdzǺǸȉǾǺǶǬǽǬDZǾǽȋǸǿȀǾ ǽǮǺǭǺǰǹǺǯǺȁǺǰǬǛǼǴǰǺǮǺǰǶDZǼDZǰǿǶǾǺǼǬ ǎǜǹDZǮǺdzǹǴǶǷǺǺǽǺǭȇȁǾǼǿǰǹǺǽǾDZǵ ² ǽǶǬdzǬǷǽȋǺǻȇǾǻǺǷǿȃDZǹǹȇǵǻǼǴǽǺdzǰǬǹǴǴ ǻǼDZǰȇǰǿȅǴȁǼDZǰǿǶǾǺǼǺǮǎ ȉǾǺǸǼDZǰǿǶǾǺǼDZ ǻǼǴǸDZǹDZǹȇǾDZDzDZdzǬȅǴǾǹȇDZǻǺǶǼȇǾǴȋ ǴǸDZǼǺǻǼǴȋǾǴȋǰǷȋǸǺǼǽǶǴȁǿǽǷǺǮǴǵ ȉǶǽǻǷǿǬǾǬȂǴǴȃǾǺǴǮ ǎǜǏǝǔǭȇǷǴ ǿǽǻDZȄǹǺdzǬǮDZǼȄDZǹȇǮ  ǯǺǰǿǝDZǼǴǵǹǺDZ ǻǼǺǴdzǮǺǰǽǾǮǺǭȇǷǺǺǼǯǬǹǴdzǺǮǬǹǺǹǬdzǬǮǺǰDZ ©ǖǼǬǽǹȇǵǚǶǾȋǭǼȈªǶǺǾǺǼȇǵǮ  ǯǺǰǿ ǮǷǴǷǽȋǮ ǺǭǼǬdzǺǮǬǹǹǺDZǗDZǹǴǹǯǼǬǰǽǶǺDZ ǙǬǿȃǹǺǛǼǺǴdzǮǺǰǽǾǮDZǹǹǺDZǚǭȆDZǰǴǹDZǹǴDZ ǴǸDZǹǴǎ ǫ ǖǷǴǸǺǮǬ Опытный образец Ка-252 поднялся в небо 8 августа 1973 года (летчик-испытатель Е. И. Ларюшин), а 24 декабря выполнен первый полёт по кругу. Государственные совместные испытания длились с 1977 по 1978 год. Новая силовая установка повысила энерговооруженность вертолета по сравнению с Ка-25 почти в два раза. Благодаря этому на 30-40% 203 Вертолет Ка-27 Вертолёт Ка-27 на палубе улучшились летно-технические характеристики, а грузоподъемность возросла в два раза до 4 т. В ходе испытаний Ка-252 выполнил 2661 полет, налетав 1896 часов. В декабре 1977 года, ещё до окончания этапа «Б» ГСИ, было выдано заключение о запуске Ка-252 в серию на авиационном заводе в городе Кумертау. По разным причинам испытания и доводка вертолёта затянулись на 9 лет, и 14 апреля 1981 года он был официально принят на вооружение под обозначением Ка-27. В дальнейшем двигатели ТВ3-117КМ устанавливались на различных модификациях вертолета Ка-27, включая экспортные Ка-28, которые эксплуатируются над всеми акваториями Мирового океана. Всего в КуАПО было построено около 300 вертолетов семейства Ка-27. За создание силовых установок с двигателями ТВ3-117 шесть конструкторов Завода имени В. Я. Климова во главе с заместителем Главного конструктора С. В. Люневичем были удостоены Ленинской премии.
204 ЧАСТЬ 2. Турбовальные двигатели Двигатели вертолётов России Схема продольного разреза ТВ3-117 III серии (ГСИ) М О Д И Ф И К А Ц И И Серийный выпуск и применение двигателей ТВ3-117 ʺ̴̶̨̡̛̛̛̔̌́ ˃ʦϯͳϭϭϳ ТВ3-117 0 серии (60 дв.) ТВ3-117 I серии (200 дв.) Начало серийного производства Применение 1 кв. 1972 г. Ми-24А 1972 г. Ми-24А ТВ3-117 II серии (2000 дв.) 1 кв. 1973 г. Ми-24А ТВ3-117М 1 кв. 1976 г. Ми-14 ТВ3-117КМ 1 кв. 1976 г. Ка-27/Ка-28 ТВ3-117 III серии 3 кв. 1977 г. Ми-24 ТВ3-117М III серии 3 кв. 1977 г. Ми-14 ТВ3-117КМ III серии 1 кв. 1978 г. Ка-27/ Ка-28 ТВ3-117МТ III серии 1 кв. 1978 г. Ми-8МТ/Ми-17 ТВ3-117В 3 кв. 1980 г. Ми-24/Ми-25 ТВ3-117ВК 3 кв. 1985 г. Ка-27/Ка-28,Ка-29, Ка-32 ТВ3-117ВКР 3 кв. 1990 г. Ка-27/Ка-28 ТВ3-117ВМ 2 кв. 1987 г. Ми-8МТ\ (Ми-8АМТ/Ми-8МТВ), Ми-17 (Ми-171/Ми-172), Ми-28 ТВ3-117ВМА 4 кв. 1987 г. Ка-27/Ка-28, Ка-29, Ка-31, Ка-32, Ка-50, Ка-52, Ми-24/Ми-25, Ми-28А/Н ТВ3-117ВМ серии 02 1 кв. 1993 г. Ми-8МТ (Ми-8АМТ/Ми-8МТВ), Ми-17 (Ми-171/Ми-172) ТВ3-117ВМА серии 02 2 кв. 1993 г. Ка-32 ТВ3-117ВМАР 4 кв. 1998 г. Ка-27/Ка-28 В Акте ГСИ 1972 года было отмечено, что конструкция двигателя ТВ3117 допускает разработку следующих модификаций: - турбовального двигателя с форсированной мощностью на взлетном режиме до 3200-3500 л. с. (с внедрением нулевой ступени компрессора, охлаждением рабочих лопаток I ступени турбины, повышением температуры газов перед турбиной до 1300-1350 К, уменьшением удельного расхода топлива до 185-190 г/л. с. час); - турбореактивного двигателя с максимальной тягой 640-680 кгс (с установкой реактивного сопла вместо свободной турбины); - турбовинтового двигателя мощностью 2200 л. с. (с выводом вала вперед, проходящим через компрессор, на редуктор винта и применением реактивного сопла вместо выхлопного патрубка); - двухконтурного турбореактивного двигателя с максимальной тягой 11001200 кгс (с установкой вентилятора, обеспечивающего степень двухконтурности 3-3.5, и вала привода вентилятора от свободной турбины, наружного кожуха второго контура, двухконтурного реактивного сопла). Также в Акте ГСИ указывалось, что в конструкции двигателя заложен потенциал увеличения ресурса до 1500-2000 ча- 205 сов. Часть этого «плана» была реализована ленинградскими конструкторами в последующие годы. В мае-июне 1977 года в ЛНПО имени В. Я. Климова были проведены контрольные 500-часовые стендовые испытания двигателя ТВ3-117 III серии мощностью 2225 л. с., конструкция которого была серьезно доработана по результатам первых пяти лет летной эксплуатации: были перепрофилированы лопатки компрессора; введена модульная конструкция свободной турбины (что позволило менять ее при необходимости в условиях эксплуатации); взамен внутренней рессоры внедрен гибкий валик привода регулятора оборотов свободной турбины; установлен электронный регулятор предельных режимов; в вал свободной турбины и ротор турбокомпрессора встроены датчики оборотов; на опорах введены упругомасляные демпферы для снижения уровня вибра- ʽˁʻʽʦʻˏʫʪʤʻʻˏʫ Степень повышения давления Расхода воздуха, кг/сек Максимальная температура газов перед турбиной, К ТВ3-117 III серии ТВ3-117М III серии ТВ3-117КМ III серии ТВ3-117МТ III серии 9.45 8.85 (8.75)* 1263 Частота вращения ротора ТК, об/мин 19 500 (19 537.48)* Частота вращения ротора СТ, об/мин 15 000 Длина х ширина х высота, мм 2060 x 646 x 730 Масса сухая, кг 285 Год разработки 1977 * в скобках указаны параметры, измененные в процессе серийного производства ций. За счет этих мероприятий масса двигателя возросла на 23 кг. Серийный завод приступил к выпуску двигателей ТВ3-117 III серии уже в том же 1977 году. ʻʤʰʺʫʻʽʦʤʻʰʫˀʫʮʰʺʽʦ Модификация ТВ3-117 III серии стала родоначальником крупного «подсемейства» двигателей ТВ3-117. Новшества, которые были применены в ее конструкТВ3-117 III серии ТВ3-117М III серии ТВ3-117КМ III серии ТВ3-117МТ III серии - 2225 230 - 2225 230 2225 230 1950 240 2225 230 1950 240 1700 250 1700 250 1700 250 1700 250 1500 270 1500 270 1500 270 1500 270 1200 290 1200 290 1200 290 1200 290 500 1500 1500 4500 500 1500 1500 3000 500 1500 1500 3000 500 1500 1500 4500 Взлётный (при ОНД в полете)*: - мощность, л. с. - удельный расход топлива, г/л. с. час Взлётный (Ограниченный взлетный)*: - мощность, л. с. - удельный расход топлива, г/л. с. час Номинальный: - мощность, л. с. - удельный расход топлива, г/л. с. час Крейсерский I: - мощность, л. с. - удельный расход топлива, г/л. с. час Крейсерский II: - мощность, л. с. - удельный расход топлива, г/л. с. час Ресурсы, час: - первоначальный - до первого капитального ремонта - межремонтный - назначенный * – На модификациях ТВ3-117М ТВ3-117МТ взлет вертолета осуществляется на режиме «Ограниченный взлетный», режим «Взлетный» включается пилотом вручную при отказе одного двигателя в полете. ции, внедрили и на «морских» вариантах двигателя, получивших официальные названия ТВ3-117М III серии и ТВ3-117КМ III серии и выпускавшиеся с 1978 года. Успешная эксплуатация двигателей ТВ3-117 на Ми-14 и Ми-24 привела конструкторов МВЗ имени М. Л. Миля к идее «пересадки сердца» вертолету Ми-8. ТВ3-117 вдохнул новую жизнь в «восьмерку», успевшую стать настоящей «рабочей лошадкой» как в армии, так и в народном хозяйстве. Первые проработки модернизированного вертолета Ми-8М начались еще в 1964 году. В ноябре 1967 года вышло Постановление ЦК КПСС и Совета Министров СССР, в соответствии с которым вертолет должен был оснащаться двумя новыми двигателями ТВ3-117МТ III серии («модифицированный», «транспортный») и серийным редуктором ВР-14, вспомогательным ГТД АИ-9В, тянущим рулевым винтом и усиленной трансмиссией. Летные испытания нового вертолета, начатые 17 августа 1975 года, показали значительное улучшение летно-технических характеристик, особенно потолка и скороподъемности. Увеличилась и его грузоподъемность. После завершения Госиспытаний в 1977 году вертолет был
206 ЧАСТЬ 2. Турбовальные двигатели принят на вооружение под обозначением Ми-8МТ (экспортное обозначение Ми-17) и запущен в производство на Казанском вертолетном заводе – Ми-8МТВ (Ми-172), а позднее на заводе в Улан-Удэ – Ми-8АМТ (Ми-171). На обоих заводах построено более 3000 вертолетов Ми-8МТ/Ми-17 в десятках гражданских и военных модификаций. Эта машина стала поистине легендарной благодаря своим высоким эксплуатационным качествам. Вертолет прекрасно летает в условиях тропической жары и арктического холода, высокогорья и морского климата. В 1980 году, когда началась широкомасштабная армейская операция советских войск в Афганистане, первое же боевое применение Ми-24А в горных условиях подтвердило необходимость создания высотной модификации двигателя, разработка которой была задана Решением ВВС – МАП от 10 апреля 1979 года. Эту задачу надо было решить в кратчайшие сроки, поэтому работы по увеличению высотности двигателя проводились сразу в условиях серийного производства запорожского завода. Большой вклад в модернизацию двигателя внес серийно-конструкторский отдел предприятия во главе с Александром Сергеевичем Красниковым. В первую очередь на серийном заводе было ужесточено производство основных деталей двигателя, что привело к уменьшению радиальных зазоров в компрессоре, турбине и лабиринтах до значений, соответствующих двигателю Государственных испытаний. Было введено сотовое уплотнение в лабиринте за компрессором, а также были внесены изменения в топливную аппаратуру и агрегаты управления. Задача по поддержанию взлетной мощности до высоты 2200 м при температуре наружного воздуха +15°С и до +30°С при нулевой высоте была решена. Двигатель был испытан в термобарокамере ЦИАМ и в составе вертолета. Летом 1980 года успешно прошел контрольные 500-часовые испытания, Двигатели вертолётов России и во второй половине года начался его серийный выпуск под индексом ТВ3-117В («высотный»). Двигатели ТВ3-117В на вертолетах Ми-24 были оборудованы ПЗУ, что снизило взлетную мощность каждого двигателя до 2100 л. с., но значительно повысило их ресурс и надежность. В первое время ПЗУ в условиях Афганистана применяли с большим нежеланием, так как мощность силовой установки при взлете уменьшалась на 200 л. с. Поэтому был применен «старый дедовский» метод форсирования мощности впрыском воды, при котором происходит снижение температуры газов благодаря ее испарению. Это позволяет произвести добавочную подачу топлива до восстановления температуры газов. Максимальный прирост мощности получается, если при этом немного повысить обороты турбокомпрессора – повысить расход воздуха. Для осуществления впрыска рядом с двигателями был установлен бачок емкостью 10 л. Впрыск воды производился в течение 30 секунд через коллектор с двумя форсунками, установленный непосредственно на входе в двигатель. Этого времени было достаточно для отрыва вертолета от земли и набора скорости. Емкости бачка хватало на 8-10 впрысков. Добавочная мощность составляла до 400 л. с. на оба двигателя. Впервые на двигателях было применено эжекторно-выхлопное устройство (ЭВУ), которое значительно уменьшило тепловую заметность вертолетов. Это устройство способствовало защите вертолета от ракет с тепловой головкой наведения. Опыт эксплуатации вертолетов в Афганистане заставил пересмотреть некоторые концепции в конструировании турбовальных двигателей и в выборе и назначении режимов по мощности. Эти данные были использованы при разработке новых модификаций, которым положил начало двигатель ТВ3-117В. 207 (1) ©«ǑȅDZǭǺǷȈȄDZǽǾǼǬǰǬǷǴǰǮǴǯǬǾDZǷǴ Ǯ ǺǽǹǺǮǹǺǸǴdzdzǬǴǽǾǺȃDZǹǹȇȁǻDZǽǶǺǸ ǷǺǻǬǾǺǶǶǺǸǻǼDZǽǽǺǼǺǮǻǼǺǯǬǼǺǮǾǿǼǭǴǹ ǴǶǬǸDZǼǽǯǺǼǬǹǴȋǐǺǽǼǺȃǹǺǻǼǴȁǺǰǴǷǺǽȈ ǽǹǴǸǬǾȈǭǺǷDZDZǻǺǷǺǮǴǹȇǞǎǓǴdzǹǴȁ  ²ǻǺȉǼǺdzǴǴǷǺǻǬǾǺǶǴǻǺȃǾǴ ² ǻǺǻǺǸǻǬDzǿǬǻǼǴǺǽǸǺǾǼDZǹDZǾȋǹǿȅǴȁ ǰǮǴǯǬǾDZǷDZǵǾǺǴǰDZǷǺǺǭǹǬǼǿDzǴǮǬǷǴǽȈ ©ȅDZǼǭǬǾȇDZªǾǿǼǭǴǹȇ ǮǍǬǯǼǬǸDZǺǽDZǹȈȊ ǯǺǰǬǮǺǰǹǺǵǴdzǾǿǼǭǴǹǴdzǷǺǻǬǾǶǴ ǹDZǰǺǽȃǴǾǬǷǴǽȈ ǣDZǼǹǬȋǽǷǴdzȈǺǾ ǻǺǻǬǮȄDZǵǮǭǬǶǴǻȇǷǴǺǽDZǰǬǷǬǮȀǴǷȈǾǼǬȁ ǴǾǺǻǷǴǮǹȇȁǬǯǼDZǯǬǾǬȁǽǼȇǮǬȋdzǬǻǿǽǶ Ǵ ǽǬDzǬȋǰǮǴǯǬǾDZǷȈǮǮǺdzǰǿȁDZǹǬ©ǯǺǷǺǰǹȇǵ ǻǬDZǶª ǻǬǰDZǹǴDZǸǺȅǹǺǽǾǴǮǽǬǸȇǵ ǹDZǻǺǰȁǺǰȋȅǴǵǸǺǸDZǹǾdzǬǽǷǿDzǴǷǺǹǬdzǮǬǹǴDZ ©ǾǴȁǺǯǺǻǺǸǻǬDzǬª ª ǘǬǼǶǺǮǽǶǴǵǎ Ǫ ǒǬǼǶǺDZǹDZǭǺnjȀǯǬǹǴǽǾǬǹǬ ² Дальнейшее совершенствование вертолета Ка-27 в конце 1970-х – начале 1980-х годов и созданных на его основе транспортно-боевой модификации Ка-29 и гражданского многоцелевого вертолета Вертолёт Ка-29 Мировые рекорды Ка-32 с ТВ3-117 ǎǴǯǺǰǬȁǹǬǮDZǼǾǺǷDZǾǬȁǖǬ ǭȇǷǺǿǽǾǬǹǺǮǷDZǹǺǸǴǼǺǮȇȁDzDZǹǽǶǴȁ ǼDZǶǺǼǰǺǮǽǶǺǼǺǻǺǰȆDZǸǹǺǽǾǴǴǮȇǽǺǾȇ ǻǺǷDZǾǬǴǸǬȋǯǺǰǬǷDZǾȃǴȂȇ ǼDZǶǺǼǰǽǸDZǹǶǶǴǞ ǔ ǓǿDZǮǬǴǙ ǔ ǑǼDZǸǴǹǬ ǻǺǺȃDZǼDZǰǹǺdzǬǹǴǸǬȋǶǺǸǬǹǰǴǼǽǶǺDZǶǼDZǽǷǺ ǰǺǽǾǴǯǷǴǸǬǶǽǴǸǬǷȈǹǺǵǮȇǽǺǾȇǸǮ ǯǺǼǴdzǺǹǾǬǷȈǹǺǸǻǺǷDZǾDZǴǺǰǹǺǮǼDZǸDZǹǹǺ ǿǽǾǬǹǺǮǴǷǴǼDZǶǺǼǰǽǶǺǼǺǻǺǰȆDZǸǹǺǽǾǴ² ǸdzǬǸǴǹǽDZǶǮȇǽǺǾȇǸ dzǬǸǴǹǽDZǶȋǹǮǬǼȋǯǺǰȉǾǺǾ DzDZȉǶǴǻǬDzǰǺǽǾǴǯǮȇǽǺǾȇǸǽǯǼǿdzǺǸ ǶǯǮȇǽǺǾȇǽǯǼǿdzǺǸǶǯ ǮȇǽǺǾȇǮǯǺǼǴdzǺǹǾǬǷȈǹǺǸǻǺǷDZǾDZǴ ǸǬǶǽǴǸǬǷȈǹǺǵǮȇǽǺǾǬǻǺǰȆDZǸǬǸ ǞǬǶǺǵǮȇǽǺǾȇǹǬǮDZǼǾǺǷDZǾDZǹDZǰǺǽǾǴǯǬǷǬ DZȅDZǹǴǺǰǹǬǷDZǾȃǴȂǬǮǸǴǼDZǎȇǽǺǾǹȇDZ ȁǬǼǬǶǾDZǼǴǽǾǴǶǴǖǬǭȇǷǴDZȅDZǼǬdz ǻǺǰǾǮDZǼDzǰDZǹȇǮǯǺǰǿǶǺǯǰǬǮDZǼǾǺǷDZǾ ǽǺǮDZǼȄǴǷǻǺǽǬǰǶǿǹǬǮDZǼȄǴǹǿǩǷȈǭǼǿǽǬ² Ǹ Ка-32 было связано с установкой новых двигателей ТВ3-117ВК («высотный», «камовский»), по параметрам идентичных базовому ТВ3-117В. Экспортные вертолеты Ка-28 оснащались двигателями ТВ3-117ВКР («высотный», «камовский», «режимный»), отличавшимися повышенной мощностью на номинальном и крейсерском режимах и введенным чрезвычайным режимом в 2350 л. с., который мог поддерживаться до 90 минут. К началу 1970-х годов руководство ВВС сформулировало концепцию современно- (1) Вертолёт В-80 номер 011 на ГСИ (2) Вертолёт Ми-28 номер 012 на ГСИ го винтокрылого штурмовика, обладающего большой скоростью, высокой живучестью и маневренностью. На МВЗ имени М. Л. Миля к проработкам такого аппарата под обозначением Ми-28 приступили еще в 1968 году, вскоре после выхода постановления о создании В-24. Чуть позднее развернулось создание боевого вертолета В-80 и у камовцев. ǛǺǸǬǾDZǼǴǬǷǬǸǽǾǬǾȈǴǜǿDzǴȂǶǺǯǺǑǔ ©ǔǽǾǺǼǴȋǮDZǼǾǺǷDZǾǹȇȁǼDZǶǺǼǰǺǮª (2)
208 ЧАСТЬ 2. Турбовальные двигатели Двигатели вертолётов России 209 Компоновочная схема вертолёта Ка-32
210 ЧАСТЬ 2. Турбовальные двигатели Двигатели вертолётов России (1) 211 (1) Чертеж продольного разреза ТВ3-117ВМ/ВМА (2) (2) Продольный разрез ТВ3-117ВМ. 3D-модель ʽˁʻʽʦʻˏʫʪʤʻʻˏʫ ТВ3-117В ТВ3-117ВК ТВ3-117ВКР Степень повышения давления 9.04 9.4 9.4 Расхода воздуха, кг/сек 8.62 8.7 8.7 Максимальная температура газов перед турбиной, К 1263 1263 1263 Частота вращения ротора ТК, об/мин 19 500 (19 537.48)* 19537.48 19537.48 Частота вращения ротора СТ, об/мин 15 000 15 000 15 000 Длина х ширина х высота, мм 2050 x 650 x 728 Масса сухая, кг 285 285 290.7 Год разработки 1980 1985 1990 * в скобках указаны параметры, измененные в процессе серийного производства ʻʤʰʺʫʻʽʦʤʻʰʫˀʫʮʰʺʽʦ ТВ3-117В ТВ3-117ВК ТВ3-117ВКР - - 2350 - 2100 (с ПЗУ) 237 2200 230 2200 230 1700 251 1900 240 1900 240 1500 262 1500 253 1500 253 1200 - 1200 278 1200 278 500 1500 1500 4500 500 1500/1500 1500/1500 4500/4500 400 400 1200 Чрезвычайный (при ОНД): - мощность, л. с. - удельный расход топлива, г/л. с. час Взлётный: - мощность, л. с. - удельный расход топлива, г/л. с. час Номинальный: - мощность, л. с. - удельный расход топлива, г/л. с. час Крейсерский I: - мощность, л. с. - удельный расход топлива, г/л. с. час Крейсерский II: - мощность, л. с. - удельный расход топлива, г/л. с. час Ресурсы, час: - первоначальный - до первого капитального ремонта - межремонтный - назначенный И Ми-28, и В-80 проектировались под двигатели ТВ3-117. Постановление ЦК КПСС и Совета Министров СССР №1043-361 о разработке боевых вертолетов на конкурсной основе состоялось 16 декабря 1976 года. В 1980 году вышло единое Тактико-техническое задание Министерства Обороны на разработку этих вертолетов, в соответствии с которым ЛНПО имени В. Я. Климова было поручено создать для Ми-28 двигатели ТВ3-117ВМ («высотный», «модернизированный»), а для В-80 – ТВ3-117ВМА («модификация А»). Интересен тот факт, что двигателям первоначально были присвоены собственные внутризаводские индексы – «изделие 42» и «изделие 43» соответственно, – но впоследствии от них отказались и вернулись к «общесемейственному» «изделию 78». Схема обоих вертолетов подразумевала иное расположение двигателей, нежели у всех предыдущих машин «Ми» и «Ка». Двигатели были разнесены по бортам фюзеляжей. Это уменьшило высоту вертолетов и повысило их боевую живучесть, исключив одновременное поражение обоих двигателей. При этом сами двигатели явились дополнительной «броней», защищавшей главный редуктор и систему управления вертолетом. За разработку главного редуктора ВР-80 для камовского вертолета также взялось ЛНПО имени В. Я. Климова. Боковое расположение двигателей обусловило применение промежуточных редукторов ПВР-800 между ними и главным редуктором. ВР-80 по схеме идентичен ВР-252. Промежуточный редуктор представляет собой одноступенчатую передачу с цилиндрическими шестернями, снижение оборотов происходит с 15 000 до 6000 об/мин. МВЗ имени М. Л. Миля, в отличие от УВЗ имени Н. И. Камова, обладал хорошим оборудованным редукторным производством, высококвалифицированными специалистами и некоторый успешный опыт создания главных редукторов, поэтому они решили создавать редуктор ВР-28 для Ми-28 самостоятельно. Кинематическая связь между двигателем и главным редуктором осуществляется с помощью углового и промежуточного редукторов. В отличие от надежных редукторов разработки ОКБ Изотова, которые имеют тра- диционную «планетарную» конструкцию, ВР-28 решили создать по «многопоточной» схеме. Милевцы в погоне за снижением массы конструкции неоправданно ее облегчили, что сказалось на надежности и ресурсе редуктора. Забегая вперед, приходится констатировать, что редуктор ВР-28 «не получился», и в дальнейшем его пришлось значительно перерабатывать. При этом его масса стала сравнима с массой ВР-80. Двигатели ТВ3-117ВМ и ТВ3-117ВМА были продолжением серии ТВ3-117В. Оба двигателя выполнены в «морском» исполнении (применены мероприятия, аналогичные ТВ3-117М) и имеют идентичную конструкцию, отличаются друг от друга регулировкой настройки мощности на режимах. Заводские летные испытания были проведены на вертолете Ми-24В. Позднее двигатели ТВ3-117ВМ были установлены на опытный вертолет Ми-18, представлявший собой глубокую модернизацию «восьмерки». К сожалению, эту перспективную машину с удлиненным фюзеляжем и увеличенной грузоподъемностью, не удалось «довести» до серии. Разработка Ми-18 совпала с начавшейся перестройкой, правительство реформ поддержало альтернативный проект нового вертолета Ми-38, который реализовали только спустя 25 лет. В феврале 1985 года двигатели ТВ3117ВМ/ВМА успешно завершили контрольные 500-часовые стендовые испытания и в 1986 году поступили в серийное производство. Максимальное значение мощности – 2200 л. с. (без ПЗУ) – на чрезвычайном режиме у ТВ3-117ВМ и на взлетном режиме у ТВ3-117ВМА поддерживалось до 2200 м при +15°С и до температуры +30°С у земли. Выход на чрезвычайный режим у ТВ3-117ВМ был обеспечен в автоматическом режиме. В дальнейшем на ТВ3-117ВМА также был введен ЧР мощностью 2400 л. с. Одновременно были значительно расширены условия применения двигателей по температуре окружающей среды и высоте (до 6000 м). Это позволило увеличить эксплуатационные возможности вертолетов. Для повышения безопасности полетов в боевых условиях потребовалось обеспечить герметичность топливных баков
212 ЧАСТЬ 2. Турбовальные двигатели Серийные Вертолеты Ми-28 Двигатели вертолётов России 213
214 ЧАСТЬ 2. Турбовальные двигатели Двигатели вертолётов России Двигатель ТВ3-117ВМ/ВМА лопастей», которое привело к столкновению лопастей и падению машины. Летчик погиб. После этой катастрофы внесли изменение в конструкцию вала главного редуктора – он был удлинен почти на метр, что позволило в дальнейшем исключить схлестывание лопастей при выполнении любых маневров. По результатам сравнительных испытаний 14 декабря 1987 года вышло Постановление ЦК КПСС и Совета Министров СССР №1420-355, подводившее итоги конкурса. Из воспоминаний Генерального конструктора фирмы «Камов» С. В. Михеева о конкурсе «Ми-28 vs В-80»: вертолетов при их повреждении. С этой целью в баке было создано небольшое разряжение с помощью дополнительного подкачивающего насоса, способного работать при всех условиях полета. В интересах увеличения высотности и точности поддержания режимов была создана новая электронная и гидромеханическая топливорегулирующая аппаратура. Разработчики Ми-28 и В-80 придерживались абсолютно разных концепций реализации боевого применения вертолетов. Милевцы были приверженцами обычной для таких машин двухместной схемы, а камовцы пытались создать одноместную машину, в которой второго пилота должна была заменить автоматика. Работы над Ми-28 и В-80 шли «ноздря в ноздрю». Первый опытный образец В-80 выполнил висение 17 июня 1982 года (летчик-испытатель Н. П. Без- детнов), а 28 июня – первый полет по кругу. Ми-28 впервые поднялся в небо 10 ноября 1982 года (экипаж под командованием летчика-испытателя Г. Р. Карапетяна), а 19 декабря совершил первый полноценный полет. Сначала на вертолетах были установлены двигатели ТВ3-117В, через год замененные на ТВ3-117ВМ/ВМА. Заводские летные испытания обоих вертолетов были завершены в 1984 году, после чего они были переданы на сравнительные Государственные совместные испытания, которые проводились более 2.5 лет – с июня 1984 по сентябрь 1986 года. 3 апреля 1985 года произошла трагедия – при выполнении сложного маневра на вертолете В-80 у летчика-испытателя Е. И. Ларюшина произошло «дополнительное увеличение махового движения ©ǐǷȋǸDZǹȋȉǾǬǸǬȄǴǹǬǭȇǷǬǻDZǼǮǺǵ ǴǺȃDZǹȈǮǬDzǹǺǵǾDZǸǺǵǖǼǺǸDZǾǺǯǺǴǰȋ ǶǝDZǼǯDZȊǛDZǾǼǺǮǴȃǿ ǔdzǺǾǺǮǿ²ǛǼǴǸ njǮǾǺǼǬ ȋdzǹǬǷȃǾǺǮȀǴǼǸDZǘǴǷȋǿDzDZ ǽǻǼǺDZǶǾǴǼǺǮǬǹǼDZǰǿǶǾǺǼǴǸDZȊȅǴǵǭǺǷDZDZ ǷDZǯǶǴDZǮDZǽǺǮȇDZȁǬǼǬǶǾDZǼǴǽǾǴǶǴȃDZǸǾDZ ȃǾǺǸǹDZǻǺǽȃǴǾǬǷǴǿǔdzǺǾǺǮǬǫȃDZǽǾǹǺ ǻǺǰDZǷǴǷǽȋǽǹǴǸǽǮǺǴǸǴǽǺǸǹDZǹǴȋǸǴ Ǵ ǻDZǼDZDzǴǮǬǹǴȋǸǴǚǹǹDZǽǾǬǷǰǬǮǴǾȈǹǬ ǸDZǹȋǬǮǾǺǼǴǾDZǾǺǸǽǶǬdzǬǷǻǼǺǽǾǺǴǻǼȋǸǺ ©ǝDZǼDZǯǬǬǽǺǭǽǾǮDZǹǹǺǯǺǮǺǼȋȃǾǺǾȇ ȁǺȃDZȄȈ"ǞDZǭDZǹǿDzDZǹǼDZǰǿǶǾǺǼǽǼDZǽǿǼǽǺǸ ǮǾȇǽȋȃǿȃǬǽǺǮǴȃǾǺǭȇǮǽDZǼǬǭǺǾǬǷǺǶǬǶ ǹǬǰǺ"ǞǬǶǮǺǾǸȇǮǽǮǺDZǴdzǰDZǷǴDZǮdzȋǷǴǮDZǽȈ ǻǷǬǹDZǾǬǼǹȇǵǻDZǼDZǭǺǼǽǼDZǰǿǶǾǺǼǬǎǜ ǓǬȉǾǴǸ²ǻǼDZDZǸǽǾǮDZǹǹǺǽǾȈǶǬȃDZǽǾǮǺ ǹǬǼǬǭǺǾǶǴǭǬdzǬǺǻȇǾǬǴǿǮDZǼDZǹǹǺǽǾȈ Ǯ ǾǺǸȃǾǺǹǬȃǴǹǬDZȄȈǹDZǽǹǿǷȋǬǽǾǺǯǺ ȃDZǸǿǸǺDzǹǺǰǺǮDZǼȋǾȈǩǾǺǶǺǷǺǽǽǬǷȈǹȇǵ dzǬǰDZǷª«!ǛǺǸǹȊǴDZǯǺǽǷǺǮǬǽǶǬdzǬǹǹȇDZ ǻǿǭǷǴȃǹǺǮǻǼDZǰǰǮDZǼǴǴǶǺǹǶǿǼǽǬǹǬ ǽǺdzǰǬǹǴDZǿǰǬǼǹǺǯǺǮDZǼǾǺǷDZǾǬ©ǐǿǸǬDZǾDZǶǾǺ ǻǺǭDZǰǴǾ"ªǐǬǷDZDZǻǺǽǷDZǰǺǮǬǷǬȁǬǼǬǶǾDZǼǹǬȋ ǰǷȋǔdzǺǾǺǮǬȉȀȀDZǶǾǹǬȋǻǬǿdzǬǬdzǬǹDZǵ ©ǛǺǭDZǰǴǾǘǴȁDZDZǮǛǺǾǺǸǿȃǾǺǼDZǰǿǶǾǺǼDZǸǿ ǰDZǷǬȊȋªǫǭǷǬǯǺǰǬǼDZǹǝDZǼǯDZȊǛDZǾǼǺǮǴȃǿ dzǬǾǺȃǾǺǺǹǿǭDZǰǴǷǸDZǹȋǰǺǮDZǼǴǾȈǽȋ DZǯǺǺǻȇǾǿǴdzǺǾǺǮǽǶǴǵǼDZǰǿǶǾǺǼDzǴǮDZǾ Ǵ ǼǬǭǺǾǬDZǾǴǸDZȋǼDZǽǿǼǽǻǺǼȋǰǶǬǾǼDZȁǾȇǽȋȃ ȃǬǽǺǮǴǻǼǺȋǮǷȋDZǾǽDZǭȋǾǺǷȈǶǺǽȁǺǼǺȄDZǵ ǽǾǺǼǺǹȇª ǝǿȁǬǹǺǮǽǶǴǵnjǠ©ǔdzǺǾǺǮª Милевцам было предписано проводить дальнейшее совершенствование вертолета и разработать модернизированную «дневную» модификацию Ми-28А и «ночной» вариант Ми-28Н, способный вести боевые действия в сложных метеоусловиях в любое время суток. На эти образцы вертолета был установлены более мощные «камовские» двигатели ТВ3117ВМА. А для Ми-28Н был разработан новый главный редуктор ВР-29 (который до конца также не избавился от «детских» болезней). В декабре 1987 года было принято постановление о начале серийного производства вертолетов типа Ми-28 на Ростовском вертолетном заводе, к которому приступили лишь в 1994 году. 215 (1) ǏǷǬǮǹȇǵǼDZǰǿǶǾǺǼǎǜȋǮǷȋDZǾǽȋ ǰǺǼǬǭǺǾǬǹǹǺǵǸǺǰǴȀǴǶǬȂǴDZǵ ǺǾǶǼǺǮDZǹǹǺǹDZǿǰǬȃǹǺǯǺǼDZǰǿǶǾǺǼǬǎǜ ǜDZǰǿǶǾǺǼǻDZǼDZǰǬDZǾǹǬǹDZǽǿȅǴǵǮǴǹǾ ǶǼǿǾȋȅǴǵǸǺǸDZǹǾǽȃǬǽǾǺǾǺǵǮǼǬȅDZǹǴȋ  ǺǭǸǴǹǛǼǴ ǰǺǼǬǭǺǾǶDZǼDZǰǿǶǾǺǼǬ DZǯǺǸǬǽǽǬǮǺdzǼǺǽǷǬǰǺ ǶǯǴ ǽǾǬǷǬ ǽǺǻǺǽǾǬǮǴǸǬǽ ǸǬǽǽǺǵǯǷǬǮǹǺǯǺǼDZǰǿǶǾǺǼǬ ǎǜ ² ǶǯǙǬdzǹǬȃDZǹǹȇǵǼDZǽǿǼǽǎǜ ǻǺǶǬǮǰǮǬǼǬdzǬǸDZǹȈȄDZȃDZǸǿǎǜ Ǵ Ǯ ǹǬǽǾǺȋȅDZDZǮǼDZǸȋǰǺǮDZǰDZǹǷǴȄȈ ǰǺ  ȃǬǽǺǮǽǻǼǺǸDZDzǿǾǺȃǹȇǵǼDZǸǺǹǾǺǸ ǹǬȃǬǽǬȁ (1) Спарка ТВ3-117 и ВР-80 с ПВР-800 (2) Двигатели ТВ3-117ВМА и ВР-80 в цехе ОКБ имени Камова (2)
216 ЧАСТЬ 2. Турбовальные двигатели Вертолет Ми-28Н Двигатели вертолётов России 217
218 ЧАСТЬ 2. Турбовальные двигатели Двигатели вертолётов России 219 Вертолёты Ка-52 и Ми-28 Сравнительные цены двигателей ТВ2-117 и ТВ3-117 в 1987 году Камовский вертолет был передан на следующий этап Госиспытаний (1990–1993 годы). Поручением ВПК №1624 в 1990 году была заложена установочная серия из 12 машин. После успешных завершений ГСИ Указом Президента России от 18 августа 1995 года вертолет В-80 был принят на вооружение Российской Армии. Приказом министра обороны от 10 декабря 1995 года вертолету было присвоено серийное обозначение Ка-50, а благодаря своей раскраске и абрису вертолет получил прозвище «Черная акула». Производство было передано на Арсеньевский завод «Прогресс». Редуктор ВР-80 к концу 1991 года выполнил все требования Государственных испытаний, в мае 1992 года был оформлен Акт ГСИ, и был передан для серийного производства на ленинградский завод «Красный Октябрь». Стоит отметить, что первые 18 редукторов, которые использовались для стендовых испытаний, опытной летной эксплуатации и на первом этапе серийной летной эксплуатации, были изготовлены на Заводе имени В. Я. Климова. В 1996 году за создание вертолета Ка-50 «Черная акула» с двигателями ТВ3-117ВМА группа разработчиков, включая Главного конструктора Завода имени Двигатель ТВ3-117 на вертолете Ка-50 В. Я. Климова П. С. Изотова, была удостоена Государственной премии РФ. Улучшение летно-технических и боевых характеристик Ка-50 привело к созданию ночного вертолета Ка-50Ш и двухместного варианта Ка-52 «Аллигатор», первый полет которого был совершен летчиком-испытателем А. К. Смирновым 25 июня 1997 года. Для участия в тендере ВВС Турции была разработана двухместная «тандемная» модификация Ка-50-2 «Еrdohan». ТВ2-117А ТВ2-117А (ВМФ) ТВ3-117 II серии ТВ3-117КМ (ВМФ) ТВ3-117М III серии (ВМФ) 37 408 US$ 35 237 US$ 65 791 US$ 61 976 US$ 65 791 US$ После начала серийного выпуска двигателей ТВ3-117ВМ/ВМА оба отечественных вертолетных ОКБ стали постепенно переводить под них свои машины. С помощью ТВ3-117ВМ были модернизированы вертолеты Ми-8МТ (Ми-8АМТ/ Ми-171, Ми-8МТВ/Ми-172), а ТВ3-117ВМА были установлены на военные вертолеты Ка-27, Ка-29, Ка-31 (вертолете радиолокационной разведки на базе Ка-27), Ми-24, Ми-35 и гражданский Ка-32. Вертолеты Ка-28 поставлялась на экспорт с двига- телями ТВ3-117ВМАР («высотный», «модернизированный», «модификация А», «режимный»), имевшими номинальный и крейсерский режимы, аналогичные ТВ3-117ВКР. В начале 1990-х годов для применения двигателей в гражданской авиации была проведена работа по сертификации модификаций ТВ3-117ВМ, ТВ3-117ВМ серии 02 для вертолетов типа Ми-8МТ/Ми-17 и ТВ3-117ВМА, ТВ3-117ВМА серии 02 для вертолетов типа Ка-32. С целью выполнения требований сертификационного органа – Авиационного Регистра Межгосударственного Авиационного Комитета (АР МАК) – были разработаны специальные нормы летной годности СНЛГ-32.33, а в технические характеристики всех четырех модификаций были введены чрезвычайные режимы 2200 и 2400 л. с. соответственно. В конструкцию двигателей был внесен ряд усовершенствований. В связи с тем, что двигатель ТВ3-117 изначально проектировался по военным нормам прочности, для сертификации в АР МАКе необходимо было провести ряд дополнительных испытаний: разгонные испытания роторов, обрыв лопаток турбин, заброс мелких и средних птиц, снега, льда, воды и града, для чего была изготовлена специальная пневматическая пушка. Кроме этого была подготовлена доказательная сертификационная документация. Одновременно двигатель проходил ресурсные испытания, результаты которых были зачтены при сертификации. При этом в соответствии с Авиационными правилами ресурс назначается не только в часах, но и в циклах. 24 июня 1993 года Заводу имени В. Я. Климова был выдан Сертификат типа №34-Д. Для коллектива это было настоящим событием: военный двигатель, проектировавшийся на ресурс 300 часов, успешно прошел гораздо более сложные «гражданские» испытания на ресурс 3000 часов. В 1999 году назначенный ресурс двигателей серии ТВ3-117ВМ/ВМА был доведен до 7500 часов, ресурс до 1-го капитального ремонта – до 2000 часов, межремонтный – до 1500 часов. Запасы газодинамической устойчивости компрессора ТВ3-117, который до сих пор считается лучшим в России, позволили коллективам завода-разработчика и серийного завода модернизировать двигатель как в направлении повышения технических характеристик и совершенствования технологии производства, так и в направлении увеличения ресурса. Вертолеты типа Ми-17 и Ка-32 с двигателями ТВ3-117ВМ/ВМА оказалась чрезвычайно эффективны как при грузопассажирских перевозках, так и при специальных работах – трелевке леса, тушении пожаров, монтаже высотных конструкций и т.п. Безусловно, эти вертолеты по обобщенному параметру технико-экономической эффективности стали лидерами в мировой коммерческой эксплуатации машин аналогичного класса.
220 ЧАСТЬ 2. Турбовальные двигатели Двигатели вертолётов России 221 Серийный вертолет Ка-52
222 ЧАСТЬ 2. Турбовальные двигатели ʽˁʻʽʦʻˏʫʪʤʻʻˏʫ Двигатели вертолётов России ТВ3-117ВМ ТВ3-117ВМА ТВ3-117ВМ ТВ3-117ВМА ТВ3серии 02 серии 02 117ВМАР Степень повышения давления 9.4 9.4 9.4 9.4 9.4 Расхода воздуха, кг/сек 8.7 8.7 8.7 8.7 8.7 1263 1263 1263 1263 1263 Частота вращения ротора ТК, об/мин 19 537.48 19 537.48 19 537.48 19 537.48 19 537.48 Частота вращения ротора СТ, об/мин 15 000 15 000 15 000 15 000 15 000 293.76 293.76 293.76 1993 1993 1998 Максимальная температура газов перед турбиной, К Длина х ширина х высота, мм Масса сухая, кг Год разработки 2055 x 660 x 728 285 (293.76)* 285 (293.76)* 1987 1987 * в скобках указаны параметры, измененные в процессе серийного производства ʻʤʰʺʫʻʽʦʤʻʰʫˀʫʮʰʺʽʦ ТВ3-117ВМ ТВ3-117ВМА ТВ3-117ВМ ТВ3-117ВМА ТВ3-117ВМАР серии 02 серии 02 Чрезвычайный (2.5-мин при ОНД): - мощность, л. с. - удельный расход топлива, г/л. с. час 2200 230 2400 - 2200 210 2400 - 2400 - - 2200* 230 2000 236 2200 230 (210)** - 2000 236 2200 230 2000 236 2200 230 (210)** 2200 230 - 1700* 248 1700 248 1700 248 - 1700 248 1700 248 1700 248 1700 248 1900 240 1500 258 1500 258 1500 258 1500 258 1600 253 1200 278 1200 278 1200 278 1200 278 1200 278 1500 2000/2000 1500/1500 7500/7500 1500 2000/2000 1500/1500 7500/7500 1500+1500 2000/2000 1500/1500 7500/7500 1500+1500 2000/2000 1500/1500 7500/7500 400 1000/1000 1000/1000 4500/4500 Чрезвычайный (30-мин при ОНД): - мощность, л. с. - удельный расход топлива, г/л. с. час Взлётный: - мощность, л. с. - удельный расход топлива, г/л. с. час Продолжительной мощности при ОНД: - мощность, л. с. - удельный расход топлива, г/л. с. час Номинальный: - мощность, л. с. - удельный расход топлива, г/л. с. час Крейсерский I: - мощность, л. с. - удельный расход топлива, г/л. с. час Крейсерский II: - мощность, л. с. - удельный расход топлива, г/л. с. час Ресурсы, час: - первоначальный - до первого капитального ремонта - межремонтный - назначенный *- Только для гражданской авиации **- В скобках указаны параметры, измененные в процессе серийного производства. Вертолеты «Ми» и «Ка», во многом благодаря надежной работе мощных силовых установок, получали все более широкое распространение, в том числе и в самых густонаселенных странах планеты – Индии и Китае. В 1994 году двигатели ТВ3-117ВМ (серии 02) для вертолета Ми-17 прошли сертификацию в Индии, в 1997 году – в Китае. В 1998 году двигатели ТВ3-117ВМА (серии 02) для вертолета Ка-32 получили Сертификат типа Транспорта Канады, страны, являющейся, во-первых, одним из мировых лидеров авиационной промышленности и, во-вторых, членом блока НАТО. Далее – Тайвань, Испания, Бразилия, Южная Корея, Чили, Индонезия… Наличие этих сертификатов весьма упрощает продажу российской гражданской вертолетной техники на мировом рынке. За долгую историю семейства ТВ3-117 конструкторы Завода имени В. Я. Климова создали также множество различных опытных модификаций: ТВ3-117МВ, ТВ3-117Ф, ТВ3-117ВМ/ВМА серии 03, ТВ3-117МА-Ф, ТВ3-117Д, ТВ3-117ВИ, ТВ3-117ВМГ («газовый») и другие. Разработка некоторых из них была закончена на стадии рабочего проектирования, а часть двигателей была даже доведена до серийного производства. Почти все эти проекты кардинальным образом затрагивали конструкцию основных узлов, в связи с этим их производство признавалось не рациональным. Работы по ТВ3-117Д для гражданского вертолета Ми-38 были прекращены в декабре 1985 года в связи с началом разработкой более мощного двигателя ТВ7-117В. Двигатель ТВ3-117Ф («изделие 68») – самая кардинальная переработка базового двигателя с целью поддержания взлетной мощности до высоты не менее 4000 м и до температуры воздуха не менее +35°С при нулевой высоте и установленном ПЗУ. Двигатель должен был иметь чрезвычайный режим. Необходимость разработки ТВ3-117Ф была вызвана тем, что взлетный вес 223 Вертолёт Ка-32 в Арктике ǎǯǺǰǿǽǻǺǸǺȅȈȊǮDZǼǾǺǷDZǾǬ ǖǬǽ ǰǮǴǯǬǾDZǷȋǸǴǞǎǎǖǮǻDZǼǮȇDZ ǮǴǽǾǺǼǴǴǺǽǮǺDZǹǴȋnjǼǶǾǴǶǴǮǿǽǷǺǮǴȋȁ ǻǺǷȋǼǹǺǵǹǺȃǴǭȇǷǬǺǽǿȅDZǽǾǮǷDZǹǬǻǼǺǮǺǰǶǬ ǬǾǺǸǹǺǯǺǷDZǰǺǶǺǷǬ©ǝǴǭǴǼȈªǽ ǶǬǼǬǮǬǹǺǸ ǽǿǰǺǮ ©«ǎǺȄDZǷǮǬȁǾDZǹǹȇǵǸǬǾǼǺǽ ²ǎǾǼǴǰȂǬǾǴǸǴǷȋȁǺǾǹǬǽ²ǷDZǰǺǶǺǷ ©njǼǶǾǴǶǬªǾǬǸǿȁǿǰȄǴǷǬǽȈǷDZǰǺǮǬȋ ǺǭǽǾǬǹǺǮǶǬǖǬǻǴǾǬǹǻǼǺǽǴǷǻǺǸǺȃȈ ǔǽǹǺǮǬǮDZǼǾǺǷDZǾȃǴǶǴǹǬǻǼǺǰǿǮǬDZǸǺǵ ǮǽDZǸǴǬǼǶǾǴȃDZǽǶǴǸǴǮDZǾǼǬǸǴǻǬǷǿǭDZ ǻǬǷȈȂȇǻǼǴǷǴǻǬȊǾǶȁǺǷǺǰǹǺǸǿǸDZǾǬǷǷǿ ǙǺȃDZǼDZdzǹDZǽǶǺǷȈǶǺǸǴǹǿǾǮǯǼǺȁǺǾDZ ǸǺȅǹȇȁǰǮǴǯǬǾDZǷDZǵǸǬȄǴǹǬǺǾǼȇǮǬDZǾǽȋǺǾ ǮdzǷDZǾǹǺǵǻǷǺȅǬǰǶǴǷDZǰǺǶǺǷǬǓǬȄǾǿǼǮǬǷǺǸ ³ǺǻȇǾǹȇǵǻǴǷǺǾǯǼǬDzǰǬǹǽǶǺǵǬǮǴǬȂǴǴ ǎǬǷDZǹǾǴǹnjǹǰǼDZDZǮǴȄǾǿǼǸǬǹnjǷDZǶǽǬǹǰǼ ǢǺǻǴǹ ǔdzǰǴǹǬǸǴǶǬǰǺǹDZǽǽȋǯǺǷǺǽǻǺǽǷDZǰǹDZǯǺ ³©ǝǴǭǴǼȈªȋ³ǵǛǼǺȄǿǶǺǺǼǰǴǹǬǾȇ ǽǾǬǼǾǬ ǜǬdzǮDZǼǹǿǮȄǴǽȈǮǷǿȃǬȁǽǿǰǺǮȇȁ ǻǼǺDzDZǶǾǺǼǺǮǮDZǼǾǺǷDZǾǿȄDZǷǮǻǺǷȋǼǹǿȊ ǹǺȃȈ«ǘǹǺǯǺǼǬdzǮǾDZȃDZǹǴDZǽǿǾǺǶ ǻǺǰǹǴǸǬǷǽȋǮDZǼǾǺǷDZǾǮǾDZǸǹǺDZǹDZǭǺ njǼǶǾǴǶǴǙǬǷDZǾdzǬǽǿǾǶǴǽǺǽǾǬǮǷȋǷǹDZ ǸDZǹDZDZǽDZǸǴǮǺǽȈǸǴȃǬǽǺǮǖǼǺǸDZȄǹǬȋ ǾDZǸǹǺǾǬǸǺǼǺdzǻǿǼǯǬdzǬǽǾǬǮǷȋǷǴǭȇǾȈ ǮǽDZǯǰǬǻǼDZǰDZǷȈǹǺǽǺǽǼDZǰǺǾǺȃDZǹǹȇǸ ǯǺǾǺǮȇǸǶǷȊǭȇǸǹDZǺDzǴǰǬǹǹǺǽǾȋǸǝǷǺDzǹǺ ǺǼǴDZǹǾǴǼǺǮǬǾȈǽȋǽǼDZǰǴǹDZǺǭǺdzǼǴǸȇȁǭDZǷȇȁ ǽǹDZǯǺǮǷȈǰǬǴǾǺǼǺǽǺǮǎǴdzǿǬǷȈǹǬȋǽǮȋdzȈ ǽǻǺǮDZǼȁǹǺǽǾȈȊǴǷDZǰǺǶǺǷǺǸǹǬǸǬǷǺǵ ǮȇǽǺǾDZȃǬǽǾǺǾDZǼȋDZǾǽȋǴǹDZǺǻȇǾǹȇǵǷDZǾȃǴǶ ǺǻǿǽǶǬDZǾǽȋǹǴDzDZȃǾǺǭȇǿǮǴǰDZǾȈǷȈǰȇnjȉǾǺ ǺȃDZǹȈǺǻǬǽǹǺǙǬǰǺǻǼǴǮȇǶǹǿǾȈǷDZǾǬǾȈǻǺ ǻǼǴǭǺǼǬǸǛǺǷȋǼǹȇDZǷDZǾȃǴǶǴǽǻǼǬǮDZǰǷǴǮǺ ǯǺǮǺǼȋǾ©ǎnjǼǶǾǴǶDZǮǬDzǹǺǹǬǷDZǾǬǾȈǻDZǼǮȇDZ ǰDZǽȋǾȈȃǬǽǺǮǬǻǺǾǺǸǿDzDZǹDZǽǾǼǬȄǹǺª ǖǿdzȈǸǴǹǬǗǘ©ǙDZǴdzǮDZǽǾǹȇǵǖǬǸǺǮ ǯDZǹǴǵǮDZǼǾǴǶǬǷȈǹǺǯǺǮdzǷDZǾǬª вертолета Ми-24 был превышен при доводке на 800 кг, в основном, за счет вооружения. В условиях Афганистана это привело к потере статического потолка, затруднению взлета по вертолетному (без разбега) и вынудило ввести ограничения по полезному грузу при эксплуатации Вертолет Ка-32 на палубе ледокола в горах и жаркую погоду. Это положение частично было исправлено применением модификации ТВ3-117В. По проведенным расчетам было установлено, что для обеспечения указанных требований необходимо форсировать двигатель ТВ3-117 по температуре на 220 градусов. Были рассмотрены два варианта переделки двигателя. Первый вариант предусматривал повышение степени сжатия компрессора до оптимального значения для форсированной температуры. При этом изменению подлежал практически весь двигатель – компрессор, камера сгорания, обе турбины. При втором варианте форсирование предполагалось только по температуре, благодаря чему изменениям затрагивались конструкции камеры сгорания и турбин. Этот вариант был существенно хуже по экономичности из-за неоптимального соотношения степени сжатия и температуры цикла. Но был проще и быстрее по практическому осуществлению, а самое главное, сохранялась взаимозаменяемость с базовым двигателем ТВ3-117 на вертолете. С. П. Изотов принял решение разрабатывать второй вариант, хотя ЦИАМ был против. Повышение температуры до 1450 К потребовало переделки камеры сгорания, введения охлаждаемой первой ступени турбины компрессора и улучшения охлаждения сопловых аппаратов турбины. Лопатки турбин были перепрофилированы, материал изменен на более жаропрочный. Для обеспечения поддержания высотности режимов была внедрена электронная система регулирования с полной ответственностью, разработанная ранее для опытного двигателя ТВ3-117МВ («изделие 67»). В процессе ОКР был выполнен необходимый объем стендовых испытаний, расчетные данные были получены, конструкторская документация была передана серийному заводу для проработки. Но запуск в серийное производство не состоялся по двум причинам. Из-за отрицательного отношения вертолетчиков – ухудшение экономичности потребовало бы увеличения веса топли-
224 ЧАСТЬ 2. Турбовальные двигатели Двигатели вертолётов России 225 Вертолет Ка-32
226 ЧАСТЬ 2. Турбовальные двигатели Двигатели вертолётов России (1) ǐǮǴǯǬǾDZǷȈǞǎǠǼǬǽǽǸǬǾǼǴǮǬǷǽȋ ǾǬǶDzDZǰǷȋǺǰǹǺǯǺǴdzǮǬǼǴǬǹǾǺǮǮDZǼǾǺǷDZǾǬ ǚǖǍǘǴǷȋ©ǴdzǰDZǷǴȋª²ǭǿǰǿȅDZǯǺ ǘǴǛǼǴǻǼǺDZǶǾǴǼǺǮǬǹǴǴǽǶǺǼǺǽǾǹǺǯǺ ǮȇǽǺǶǺǸǬǹDZǮǼDZǹǹǺǯǺǻDZǼǽǻDZǶǾǴǮǹǺǯǺ ǭǺDZǮǺǯǺǮDZǼǾǺǷDZǾǬǶǺǹǽǾǼǿǶǾǺǼȇ ǼǬǽǽǸǺǾǼDZǷǴǮǺdzǸǺDzǹǺǽǾȈǴǽǻǺǷȈdzǺǮǬǹǴȋ ǹDZǾǺǷȈǶǺǶǷǬǽǽǴȃDZǽǶǺǵǶǺǸǻǺǹǺǮǶǴǹǺ ǴǻǼǺǼǬǭǬǾȇǮǬǷǴǮǬǼǴǬǹǾǰǮǿȁǮǴǹǾǺǮǺǯǺ ǮDZǼǾǺǷDZǾǬǻǺǻDZǼDZȃǹǺǵǽȁDZǸȇǖǺǹǽǾǼǿǶȂǴȋ ǮǴǹǾǺǶǼȇǷǬǻǼǴǮǷDZǶǬǷǬǾDZǸȃǾǺǻǺǰ ǶǼȇǷȈȋǸǴǸǺDzǹǺǭȇǷǺǼǬdzǸDZǽǾǴǾȈǷȊǭǺDZ ǹDZǺǭȁǺǰǴǸǺDZǮǺǺǼǿDzDZǹǴDZǬǻǺǰȆDZǸǹǬȋ ǽǴǷǬǶǼȇǷȈDZǮǺǭǷDZǯȃǬǷǬǭȇǮdzǷDZǾ ǻDZǼDZǯǼǿDzDZǹǹǺǵǸǬȄǴǹȇǻǺǽǬǸǺǷDZǾǹǺǸǿ ǽǼǬdzǭDZǯǺǸǐǮDZǮǴǹǾǺǸǺǾǺǼǹȇDZǯǼǿǻǻȇ ǼǬǽǻǺǷǺDzDZǹǹȇDZǹǬǶǺǹȂǬȁǶǼȇǷȈDZǮ Ǵ ǾǺǷǶǬȊȅǴǵǻǼǺǻDZǷǷDZǼǺǭDZǽǻDZȃǴǮǬǷǴ ǼǬǽȃDZǾǹǿȊǽǶǺǼǺǽǾȈǶǸȃǬǽ ва, что, в свою очередь, увеличило бы общий вес вертолета. Новая электронная система управления не была принята в серийное производство из-за отсутствия в то время у промышленности необходимой базы. В 1970-х годах на базе ТВ3-117 во исполнение постановления Совета Министров СССР от 30 августа 1968 года был создан реактивный вариант ТР3117 («изделие 74») тягой 590 кгс для беспилотного самолета-разведчика Ту-143 «Рейс». Для получения задан- (2) (1) Двигатель ТР3-117 Неавиационное применение ТВ3-117 (2) Тактический БПЛА-разведчик Ту-143 «Рейс» ǜȇǹǺȃǹȇDZǺǾǹǺȄDZǹǴȋǶǺǾǺǼȇDZdzǬǽǾǬǷǴ ǽǾǼǬǹǿǮǼǬǽǻǷǺȁǮȁǯǺǰǬȁdzǬǽǾǬǮǴǷǴ ǶǺǷǷDZǶǾǴǮǓǬǮǺǰǬǴǸDZǹǴǎ ǫ ǖǷǴǸǺǮǬ ǴǽǶǬǾȈǬǷȈǾDZǼǹǬǾǴǮǹǺDZ©ǹDZǬǮǴǬȂǴǺǹǹǺDZª ǻǼǴǸDZǹDZǹǴDZǽǮǺǴǸǯǬdzǺǾǿǼǭǴǹǹȇǸ ǰǮǴǯǬǾDZǷȋǸǸǺǰǴȀǴȂǴǼǺǮǬǹǹȇDZǰǮǴǯǬǾDZǷǴ ǞǎǾDZǻDZǼȈǽǷǿDzǬǾǴǮȉǹDZǼǯDZǾǴǶǴ ǮǶǬȃDZǽǾǮDZǻǼǴǮǺǰǺǮȉǷDZǶǾǼǴȃDZǽǶǴȁ ǯDZǹDZǼǬǾǺǼǺǮǮȇǽǺǶǺǹǬǻǺǼǹȇȁ ǯǴǰǼǬǮǷǴȃDZǽǶǴȁǹǬǽǺǽǺǮǶǺǸǻǼDZǽǽǺǼǺǮ ǴǰǼǿǯǴȁǻǼǴǮǺǰǹȇȁǿǽǾǼǺǵǽǾǮǟǽǾǬǹǺǮǶǴ ǽȉǾǴǸǴǻǼǴǮǺǰǬǸǴǹǬȁǺǰȋǾǽȋǮ ǻǼǺǸȇȄǷDZǹǹǺǵȉǶǽǻǷǿǬǾǬȂǴǴǽǯǺǰǬ ǹǬǼǬǭǺǾǬǮǭDZdzǶǬǻǼDZǸǺǹǾǬǰDZǽȋǾǶǴǾȇǽȋȃ ȃǬǽǺǮǚǰǹǬǴdzǾǬǶǴȁȉǷDZǶǾǼǺǽǾǬǹȂǴǵ ǼǬǭǺǾǬDZǾǹǬǰǴdzDZǷȈǹǺǸǾǺǻǷǴǮDZǓǬ ǯǼǬǹǴȂDZǵǴdzǮDZǽǾǹȇǽǷǿȃǬǴǽǺǮDZǼȄDZǹǹǺ ȀǬǹǾǬǽǾǴȃDZǽǶǺǯǺǻǼǴǸDZǹDZǹǴȋǞǎǹǬ ©ǽǻǺǼǾǴǮǹȇȁªǾǼǬǶǾǺǼǬȁǴǮǺǰǹȇȁǽǶǿǾDZǼǬȁ ных параметров температура газов была увеличена на 45 градусов, обороты турбокомпрессора – на 2%, степень сжатия – до 10.2, расход воздуха до 9.42. Для модернизированного беспилотника Ту-243 «Рейс-Д» была создана модификация ТР3-117А (640 кгс). Двигатели производились серийно на Запорожском заводе «Моторостроитель». В 1990-х годах благодаря связки двух руководителей – Генерального конструктора Завода имени В. Я. Климова А. А. Саркисова и Генерального директора завода «Мотор Сич» В. А. Богуслаева – на свет появилось несколько интересных модификаций двигателя ТВ3-117ВМА. В 1992–1993 годах была начата проработка возможности применения двигателя 227 (3) Сборка двигателя в АО «ОДК-Камов» ǖǿdzȈǸǴǹǬǗǘ©ǙDZǴdzǮDZǽǾǹȇǵǖǬǸǺǮ ǯDZǹǴǵǮDZǼǾǴǶǬǷȈǹǺǯǺǮdzǷDZǾǬª в турбовинтовом варианте для двухдвигательного самолета местных воздушных линий Ан-140. Первоначальная взлетная мощность двигателя ТВ3-117ВМА-СБ2 («Саркисов», «Богуслаев», «2-я серия») была определена в 1850 л. с., поэтому с целью максимального использования узлов и деталей базового двигателя и сокращения сроков его создания была выбрана схема с внешним валом винта и задним выносным редуктором, являющимся одновременно коробкой самолетных агрегатов. Два экземпляра этого двигателя в апреле 1997 года начали одновременно стендовые испытания в Петербурге и Запорожье. А уже в сентябре 1997 года опытный самолет Ан-140 совершил первый испытательный полет. В дальнейшем в связи с увеличением числа пассажиров с 44 до 52 пришлось увеличить мощность двигателя до 2500 л. с. По взаимной договоренности доводкой этого двигателя, получившего новое обозначение ТВ3-117ВМА-СБМ1 (3) («Саркисов», «Богуслаев», «Муравченко», «1-й двигатель»), занялся коллектив Запорожского моторостроительного КБ «Прогресс» под руководством Генерального конструктора Ф. М. Муравченко. На двигателе была полностью сохранена схема предшественника. «Прогресс» успешно справился с поставленной задачей, и в апреле 2000 года ТВ3-117ВМАСБМ1 получил Сертификат типа АР МАК. Двигатель передан в серийное производство на завод «Мотор Сич». С 1972 года было произведено более 25 000 двигателей ТВ3-117 семнадцати серийных модификаций. Их общая наработка в эксплуатации – более 50 млн. часов. В советское время были периоды, когда Запорожский завод «Моторо- строитель» выпускал 1640 двигателей в год. В настоящее время среднегодовая потребность составляет 100-150 двигателей. С 2018 года полноценное производство двигателей типа ТВ3-117ВМ/ВМА из российских комплектующих освоено в санкт-петербургском АО «ОДК-Климов» в широкой кооперации с предприятиями отрасли. Продолжением линейки двигателей ТВ3-117 стал более мощный двигатель, созданный в последние дни ХХ века. Эстафетная палочка в ХХI век была передана двигателю ВК-2500.
228 ЧАСТЬ 2. Турбовальные двигатели Двигатели вертолётов России Поколение «3+» или Новые возможности вертолетов ʻʤʰʺʫʻʽʦʤʻʰʫˀʫʮʰʺʽʦ 229 ВК-2500-01 ВК-2500-02 ВК-2500-03 Чрезвычайный (2.5-мин ОНД): - мощность, л. с. 2700 2700 2700 2700 2700 2700 2400 210 2200 214 2000 220 1900 1700 1700 1750 1500 1500 1200 1200 1200 2000 2000 6000 2000 2000 6000 2000 2000 6000 Чрезвычайный (30-мин ОНД): - мощность, л. с. Взлётный: ВК-2500 - мощность, л. с. - удельный расход топлива, г/л. с. час Максимальный продолжительный: - мощность, л. с. Крейсерский I: - мощность, л. с. Крейсерский II: - мощность, л. с. А. А. Саркисов В. А. Богуслаев Ресурсы, час: - до первого капитального ремонта - межремонтный - назначенный ʽˁʻʽʦʻˏʫʪʤʻʻˏʫ Степень повышения давления Расхода воздуха, кг/сек Двигатель ВК-2500 – это глубокая модернизация двигателя ТВ3-117ВМА, которая позволила вертолетам летать выше, дальше и с большей нагрузкой. Двигатель относится к поколению «3+», хотя его параметры не уступают двигателям 4-го поколения. Максимальная температура газов перед турбиной, К ВК-2500 9.7 8.9 1293 Частота вращения ротора ТК, об/мин 19 537 Частота вращения ротора СТ, об/мин 15 000 Длина х ширина х высота, мм 2055 x 660 x 728 Масса сухая, кг 300 Год разработки 2000 Заложенный в 1960-х годах высокий потенциал конструкции двигателя ТВ3-117 постоянно побуждал специалистов Завода имени В. Я. Климова работать над повышением его мощностных характеристик. В начале 1994 года Генеральный конструктор Завода имени В. Я. Климова Александр Александрович Саркисов вышел с предложением о форсировании двигателя ТВ3117ВМА на взлетном режиме до мощности 2500 л. с. и на чрезвычайном режиме – до 2800 л. с. Это позволило бы резко улучшить летно-технические характеристики, как существующих вертолетов, так и вновь создаваемых. Толчком для разработки форсированной модификации ТВ3-117ВМА послужило начало совместных с запорожским заводом «Мотор Сич» работ по созданию в 1992-1994 годах турбовинтового двигателя ТВ3-117ВМА-СБ2 и сертифицирование гражданских версий ТВ3-117ВМ/ВМА и ТВ3-117ВМ/ВМА серии 02. Инициативу Саркисова поддержал генеральный директор «Мотор Сича» Вячеслав Александрович Богуслаев. Двигатель получил название ТВ3-117ВМА-СБ3 («Саркисов», «Богуслаев», «3-я серия»). Поддержка была получена и у вертолетчи- ков – 10 октября 1994 года в АО «МВЗ имени М. Л. Миля» и АО «Камов» утвердили «Техническое задание на разработку форсированной модификации двигателя ТВ3-117ВМА, редакция 1». Ранее на заводе началась разработка двигателя ТВ3117ВМ/ВМА серии 03, на котором отрабатывалась новая система автоматического управления САУ-92 разработки АО «СТАР». По сути, этот двигатель стал первым этапом при разработке ТВ3-117ВМА-СБ3 с улучшенной САУ-93. Постсоветское время середины 1990-х годов было очень сложным для предприятий военно-промышленного комплекса. Бюджетные средства на новые разработки почти не выделялись. Госзаказ отсутствовал. Зарплата не выплачивалась по многу месяцев. Каждый завод выживал, как мог. Особенно трудная доля пришлась на опытные, не имевших серийного производства, заводы. Именно в этот тяжелейший момент Саркисов и Богуслаев решают выпустить на рынок очередной совместный новый продукт, при этом все работы планировалось провести за счет средств двух предприятий. Непосредственное руковод- ство по созданию ТВ3-117ВМА-СБ3 было поручено Главному конструктору вертолетных двигателей Петру Сергеевичу Изотову, сыну С. П. Изотова. Одновременно конструкторы Завода имени В. Я. Климова предложили проекты модернизации главных редукторов ВР-141 и ВР-241, так как базовые редукторы ВР-14 и ВР-24 не могли пропускать, заложенные в новом двигателе повышенные мощности. Но отсутствие средств не позволило осуществить эти планы. В течение 1998–1999 годов концепция двигателя претерпела кардинальные изменения. К этому времени на Заводе имени В. Я. Климова было организовано новое КБ по разработке современных электронных цифровых блоков автоматического управления и контроля. Первой его продукцией стал блок БАРК-78, обеспечивающий оптимизацию эксплуатационных характеристик двигателя и вертолета, и счетчик наработки и контроля СНК-78 для применения на двигателях типа ТВ3-117. Тем самым впервые в стране разработчик двигателей стал независим от разработчиков электронных агрегатов САУ.
230 ЧАСТЬ 2. Турбовальные двигатели Двигатели вертолётов России 231 (1) Схема двигателя ВК-2500 (2) В связи с этим в 1999 году было оформлено дополнение к ТЗ на двигатель (редакция 2), которое предусматривало применение новой САУ, мощность была уменьшена на 100 л. с. на взлетном и чрезвычайном режимах. Проект двигателя разрабатывался с таким намерением, чтобы ремоторизация вертолетов «Ми» и «Ка», оснащенных ТВ3-117, могла бы пройти без значительных доработок. При этом было учтены различия в эксплуатационных характеристиках вертолетов – в двигателе предусмотрены три настройки по взлетной мощности от 2000 до 2400 л. с. Фактически это был «старый добрый» ТВ3-117, но с абсолютно новыми эксплуатационными параметрами. В это же время Саркисов решил восстановить традицию ОКБ, и все новые двигатели, которые разрабатывались в то время, стали обозначать инициалами его основателя Владимира Климова – «ВК». Двигатель ТВ3-117ВМА-СБ3 стал ВК-2500 («класс мощности 2500 л. с.»). В один день с дополнением к ТЗ, 23 декабря 1999 года, ВВС и Росавиакосмос, выпустили совместное Решение №78-26-99 о производстве лидерной серии двигателей ВК-2500 и проведении ЛКИ модернизированных вертолетов. Для обеспечения надежной работы форсированного двигателя были внедрены следующие мероприятия: - рабочие лопатки I ступени турбины компрессора и диск II ступени турбины компрессора изготовлены из более жаропрочных материалов, что позволило увеличить температуру газа на 30 градусов; - усилен диск I ступени компрессора; - устранены концентраторы напряжений на основных и покрывающих дисках турбины компрессора; - установлен новый маслоагрегат повышенной надежности; - заменены термопары и перенесен пояс термопар из сечения перед турбиной компрессора в сечение за турбиной компрессора. Необходимый объем специальных и ресурсных испытаний двигателя ВК-2500 был выполнен на стендах как опытного Завода имени В. Я. Климова, так и серийного завода «Мотор Сич». При этом двигатель сразу разрабатывался как для гражданской авиации (необходимо было подтвердить типовую конструкцию двигателя на соответствие специальным нормам летной годности СНЛГ-32.33), так и для Государственной авиации. Летно-конструкторские испытания были проведены на базе Ростовского вертолетного завода на вертолете Ми-24В. Первый полет был совершен 28 мая 2000 года, а 30 мая состоялась официальная презентация модифицированного вертолета (летчик-испытатель МВЗ имени М. Л. Миля В. М. Калашников). Большая заслуга в осуществлении этого полета принадлежала генеральному директору «Роствертола» Михаилу Васильевичу Нагибину, не дожившему до этого события ровно два месяца, и его преемнику Борису Николаевичу Слюсарю. (1) Вертолёт Ми-24В с двигателями ВК-2500 (2) Первый вылет вертолета Ми-24 с двигателями ВК-2500 (3) Лётчик-испытатель МВЗ имени Миля В. М. Калашников (в центре), главный конструктор двигателя ВК-2500 П. С. Изотов (справа), начальник отдела маркетинга Д. П. Изотов (слева) (3)
232 ЧАСТЬ 2. Турбовальные двигатели Вертолет Ми-24В Двигатели вертолётов России 233
234 ЧАСТЬ 2. Турбовальные двигатели ВАЛЕРИЙ МИХАЙЛОВИЧ КАЛАШНИКОВ Заслуженный летчик-испытатель РФ. Участник войны в Афганистане. Совершил 210 боевых вылетов на Ми-24. Работает в ОКБ Миля. Поднял в небо Ми-24В с ВК-2500, Ми-2М. Участвовал в испытаниях многих модификаций вертолетов Миля. Первая партия двигателей ВК-2500 для КНР Двигатели вертолётов России После выполнения программы, предусмотренной сертификационным базисом, 29 декабря 2000 г., в самый канун 21-го века, Авиационный регистр Межгосударственного авиационного комитета выдал на двигатель ВК-2500 Сертификат типа №СТ197-АМД. При этом контрольные 150-часовые сертификационные испытания были перенесены на окончание Государственных стендовых испытаний и были с ними совмещены. Это был первый случай в новейшей российской практике проведения чистовых испытаний ГСИ по гражданской программе испытаний. В процессе ГСИ был проведен ряд работ, в том числе одно эквивалентно-циклическое испытание за ресурс 3000 часов и одно длительное 2200-часовое испытание. Двигатель для контрольного испытания ГСИ был изготовлен 235 на «Мотор Сиче» и поставлен на Завод имени В. Я. Климова в начале 2001 года. В апреле-мае было проведено 150-часовое испытание, которое завершило разработку двигателя ВК-2500 для Госавиации. Акт ГСИ был утвержден в июле, и двигатель ВК-2500 получил рекомендацию к снабжению армейской и морской авиации. Благодаря ВК-2500 у вертолетов появилась возможность подниматься на 1 км выше при нагрузке, большей на 1-2 т (в зависимости от типа вертолета). При этом поддержание режимов двигателей происходит до температуры окружающего воздуха +40°С. Эти качества придают вертолетам принципиально новые возможности при эксплуатации в высокогорных районах и районах с жарким климатом. Увеличивается скорость и улучшается маневренность вертолетов. Вторым вертолетом, который оснастили двигателями ВК-2500, стал Ми-8МТВ-1. Ремоторизация была проведена на Казанском вертолетном заводе. Кроме новых двигателей на вертолет установили ВСУ чешского производства Safir 5K/G. Первый полет модернизированного Ми-8МТВ-1 выполнил экипаж под управлением летчика-испытателя МВЗ имени М. Л. Миля П. Н. Аккуратова в Казани 18 июля 2001 года Для продвижения двигателя ВК-2500 на мировой рынок вертолет Ми-17-1В (экспортное название Ми-8МТВ-1) подготовили для участия в уникальном эксперименте в Китае. В сентябре-октябре 2001 года были проведены летные испытания в условиях высокогорья Тибета. Рабочие площадки располагались на высотах 3540 м, 3670 м, 4500 м и 5370 м. Испытания подтвердили уверенные запуски двигателей ВК-2500 на высотах до 6300 м, установлен практический потолок вертолета 7950 м и полет без снижения на высоте 4000 м при отказе одного двигателя с максимальной взлетной массой вертолета. Следующим вертолетом, модернизированным под ВК-2500, стал Ка-50, первый полет которого был выполнен летчиком-испытателем фирмы «Камов» Установка двигателей ВК-2500 на вертолет Ми-8МТВ-1 А. К. Смирновым 22 апреля 2003 года. Но вскоре Министерство Обороны России решило все-таки отказаться от одноместного вертолета Ка-50, произведшего в 1990-х годах фурор в вертолетостроении, в пользу его двухместного варианта Ка-52. Так завершилась двадцатипятилетняя полемика по вопросу применения одноместного вертолета в армейской штурмовой авиации.
236 ЧАСТЬ 2. Турбовальные двигатели Двигатели вертолётов России (1) (1) (2) (3) (4) Первый полет вертолета Ка-50 с двигателями ВК-2500 (2) В дальнейшем двигатель ВК-2500 был установлен на вертолеты, которые в настоящее время массово поставляются с разработчиком, а также на самом Заводе имени В. Я. Климова была налажена сборка двигателей из моторокомплектов запорожского изготовления. Под впечатлением полученных результатов испытаний Ми-17-1В в Тибете первым крупным заказчиком двигателей ВК-2500 стал, естественно, Китай, куда Завод имени В. Я. Климова совместно с «Мотор Сичем» в 2002–2003 годах поставили более ста двигателей. Сейчас эта страна – один из самых постоянных покупателей этих двигателей, а общее количество изготовленных ВК-2500 перевалило уже за 4500. Для упрощения эксплуатации двигателей в регионах Юго-Восточной Азии и Северной Африки в Китае и Египте были организованы линии капитального ремонта. С 2005 года в России предпринимались попытки ухода от зависимости от иностранного поставщика (завод «Мотор Сич», как известно, находится на Украине) вертолетных двигателей типа ВК-2500/ТВ3-117. 10 декабря 2008 года был выпущен Приказ Минпромторга №403, в котором были опре- в Вооруженные Силы России и широко экспортируются в страны Юго-Восточной и Центральной Азии, Южной Америки, Северной Африки: - ВК-2500-01 в составе Ка-52 и Ка-52К («Прогресс»); - ВК-2500-02 в составе Ми-28Н и Ми-35 («Роствертол»); - ВК-2500-03 в составе Ми-8МТВ-5 (КВЗ) и Ми-8АМТШ-В (У-УАЗ). Во многом благодаря этим винтокрылым машинам наступил перелом в активной фазе боевой операции в Сирии в 2015–2018 годах. В трасмиссиях модернизированных вертолетов «Ми» и «Ка» применяются штатные главные редукторы, что значительно упростило их серийное производство и эксплуатацию. К сожалению, приходится констатировать, что двигатель ВК-2500 пока нашел свое применение только на военно-транспортных и ударных машинах, и до сих пор не установлен ни на один серийный вертолет гражданского назначения. Серийное производство двигателей ВК-2500 было освоено на заводе «Мотор Сич» по лицензионному соглашению (4) (3) Двигатель ВК-2500 с герметичным металлическим контейнером для транспортировки делены конкретные сроки по освоению производства двигателей на территории Российской Федерации. Эту задачу АО «ОДК-Климов» выполняло в несколько этапов. Сначала был освоен ремонтно-групповой комплект (2011 г.), затем – полноразмерное производство двигателей ВК-2500 (2015 г.) и ТВ3-117ВМ/ВМА (2018 г.). Серийное изготовление осуществляется АО «ОДК-Климов» в широкой кооперации с предприятиями Объединенной двигателестроительной корпорации и малыми предприятиями России. В соответствии с Постановлением Правительства РФ №1283 от 28 ноября 2015 года функции сертификации авиационной техники в России были переданы от Межгосударственного Авиационного Комитета в Федеральное агентство воздушного транспорта. В связи с этим двигатель ВК-2500 в 2018 году прошел необходимые процедуры по валидации Сертификата типа в Росавиации. В марте 2019 года двигатель завершил процедуру валидации Сертификата типа в Китае. АЛЕКСАНДР КОНСТАНТИНОВИЧ СМИРНОВ Заслуженный летчикиспытатель РФ. Служил в ГК НИИ ВВС и ГЛИЦ. Шеф-пилот ОКБ Камова. Поднял в небо и провел испытания Ка50 с ВК-2500, Ка-52, Ка60, Ка-60У. Всего освоил 22 типа вертолета Камова и Миля 237 и один иностранный, 8 типов пассажирских самолетов. Общий налет 6500 часов, в том числе 2500 часов во время испытаний. Во время испытательного полета Ка-60У потерпел аварию, сумел отвести вертолет от жилых домов, получил серьезные травмы.
238 ЧАСТЬ 2. Турбовальные двигатели Вертолеты Ми-24П и К-50 Двигатели вертолётов России 239
240 ЧАСТЬ 2. Турбовальные двигатели Двигатели вертолётов России М О Д И Ф И К А Ц И И В 2009 году Минобороны России выдало задание МВЗ имени М. Л. Миля на модернизацию боевого вертолета Ми-28Н. Новый вертолет Ми-28НМ необходимо было оснастить новейшими комплексами авионики, управления огнем, вооружением, а также силовой установкой, которая включала два модернизированных двигателя типа ВК-2500, модернизированный главный редуктор ВР-29, новейшую ВСУ ТА-14. Из-за расположения двигателей на вертолетах типа Ми-28 в непосредственной близости от бортового вооружения, существуют некоторые ограничения по его применению. Это связано с тем, что пороховые газы при выстреле на скоростях, близким к нулевым, попадают в двигатель, и происходит его помпаж. Именно из-за помпажа двигателей после пуска неуправляемой авиационной ракеты в режиме зависания была связана авария Ми-28Н, произошедшая 19 июня 2009 года. Двигатель ВК-2500П В следующем году ВВС выдало АО «ОДК-Климов» Техническое задание на разработку двигателя ВК-2500П («противопомпажная система»), заводской индекс – «изделие 7П». Первые же проработки двигателя с противопомпажной системой на заводе относятся еще к 1990м годам. В 2005 году было утверждено конструктивное лицо двигателя ВК-2500П. Основные отличия ВК-2500П по параметрам и конструкции от базового двигателя заключаются в следующем: повышение мощности на взлетном режиме до 2400 л. с.; внедрение новой электронной системы автоматического управления с полной ответственностью типа FADEC БАРК-6В-7П, которая позволит обеспечить предварительное повышение газодинамической устойчивости двигателя при применении бортового оружия и восстановление работы режимов двигателя при заглохании и помпаже (противопомпажная система); внедрение измерителя крутящего момента; Первый двигатель ВК-2500ПС-03 на стенде исключение из конструкции механического привода регулятора оборотов свободной турбины и передача этих функций в САУ; внедрение модернизированных агрегатов (насоса-регулятора, подкачивающего насоса и др.) и датчиков. Позднее Техническое задание было дополнено требованиями заказчика увеличить взлетную мощность до 2500 л. с. и на чрезвычайном режиме до 2800 л. с., предусмотреть установку ВК-2500П на Ка-52 и другие типы вертолетов «Ми» и «Ка». Двигатель ВК-2500П, аналогично базовому двигателю, в зависимости от применения на разных типах вертолетов имеет три настройки по мощности. В 2010–2015 годах в АО «ОДК-Климов», ЦИАМ и АО«МВЗ имени М. Л. Миля» был проведен необходимый объем стендовых испытаний и наземных испытаний в составе вертолета двигателей ВК2500П-01 и автономных испытаний новых агрегатов, достаточный для выполнения первого вылета летающей лаборатории на базе Ми-28Н, который состоялся 12 октября 2015 года. В следующем году начались работы на первом опытном Ǟnj²ǽDZǸDZǵǽǾǮǺǽǺǮǼDZǸDZǹǹȇȁ ǮǽǻǺǸǺǯǬǾDZǷȈǹȇȁǯǬdzǺǾǿǼǭǴǹǹȇȁ ǰǮǴǯǬǾDZǷDZǵǸǺȅǹǺǽǾȈȊ  ǶǎǾǼǬdzǼǬǭǺǾǬǹǹȇȁǚnjǚ©ǙǛǛ ©njȉǼǺǽǴǷǬªǚǭDZǽǻDZȃǴǮǬDZǾǮǺdzǰǿȄǹȇǵ dzǬǻǿǽǶǸǬǼȄDZǮȇȁǰǮǴǯǬǾDZǷDZǵǗnj ȉǷDZǶǾǼǺǻǴǾǬǹǴDZǭǺǼǾǺǮȇȁǻǺǾǼDZǭǴǾDZǷDZǵ ǻDZǼDZǸDZǹǹȇǸǾǺǶǺǸǬǾǬǶDzDZǻǺǰǬȃǿ ǮǺdzǰǿȁǬǮǽǴǽǾDZǸǿǶǺǹǰǴȂǴǺǹǴǼǺǮǬǹǴȋ ǶǬǭǴǹȇǴ ǽǬǷǺǹǺǮǟǽǾǬǹǬǮǷǴǮǬDZǾǽȋǹǬ ǽǺǮǼDZǸDZǹǹȇȁǴ ǸǺǰDZǼǹǴdzǴǼǺǮǬǹǹȇȁ ǼǺǽǽǴǵǽǶǴȁǮDZǼǾǺǷDZǾǬȁ©ǘǴªǴ ©ǖǬªǮdzǬǸDZǹ njǔǎ образце Ми-28НМ ОП-1. Первое висение было выполнено 29 июля 2016 года, а полноценный полет – 26 сентября. В настоящее время двигатель ВК-2500П и вертолет Ми-28НМ находятся на заключительном этапе Государственных испытаний. В 2011 году между АО «ОДК-Климов» и АО «МВЗ имени М. Л. Миля» с АО «Улан-Удэнский авиационный завод» было заключено соглашение о разработке двигателя ВК-2500ПС-03 («противопомпажная система», «сертифицированный», «3-я модель») для вертолета Ми-171А2, представляющего собой глубокую модернизацию вертолета Ми-171. Новый вертолет оснастили несущими лопастями из композитных материалов и рулевым Х-образным винтом, аналогичным Ми-28Н. Двигатель представляет собой «гражданскую» версию двигателя ВК-2500П-03, ничем не отличается от него по конструкции. Отличие заключается в применении другой модели САУ – БАРК-6В-7С, которая имеет иные настройки по режимам. Заводской индекс двигателя – «изделие 7С». Двигатели ВК-2500ПС-03 на вертолете Ми-171А2 оборудованы новым пылезащитным устройством, которое представляет собой мультициклонную, самоочищающуюся систему, обеспечи- вающую непрерывную защиту двигателя от повреждения посторонними предметами. При использовании этого ПЗУ потери мощности двигателя – минимальны, благодаря равномерному распределению ʻʤʰʺʫʻʽʦʤʻʰʫˀʫʮʰʺʽʦ входного потока и отсутствию необходимости забора воздуха от компрессора. В 2011–2016 годах ВК-2500ПС-03 прошел весь комплекс работ в соответствии с сертификационным базисом на соответствие нормам летной годности СНЛГ 32.33. В течение ОКР были выполнены полеты на трех вертолетах. 8 июля 2014 года совершил первый полет летающая лаборатория Ми171, а 14 ноября 2014 года – Ми-171А2 ОП-1 (летчик-испытатель С. Н. Садриев). В ноябре 2016 года сертификация ВК-2500ПС-03 успешно завершилась 150-часовым контрольным испытанием. В следующем году завершил испытания вертолет Ми-171А2, который сертифицирован по категории «А», предусматривающей выполнение самых жестких требований безопасности полетов, предъявляемых к гражданским вертолетам. В частности, одним из требований является возможность продолжать взлет с максимальной взлетной массой при отказе одного двигателя. ВК-2500П-01 ВК-2500П-02 ВК-2500П-03 ВК-2500ПС-03 2800 2800 2800 2700 2750 2750 2750 2400 2500 210 2200 214 2000 220 2000 220 2500 2200 2000 1900 1900 1700 1700 1700 1750 1500 1500 1500 1200 1200 1200 1200 Чрезвычайный (2.5-мин ОНД): - мощность, л. с. Чрезвычайный (30-мин ОНД): - мощность, л. с. Взлётный: - мощность, л. с. - удельный расход топлива, г/л. с. час Максимальной продолжительности при ОНД: - мощность, л. с. Максимальный продолжительный: - мощность, л. с. Крейсерский I: - мощность, л. с. Крейсерский II: - мощность, л. с. Ресурсы, час/ц:: - до первого капитального ремонта - межремонтный - назначенный 241 3000/3000 3000/3000 6000/6000 3000 3000 9000
242 ЧАСТЬ 2. Турбовальные двигатели Двигатели вертолётов России (1) 243 (2) САЛАВАТ НУРИСЛАМОВИЧ САДРИЕВ Заслуженный летчикиспытатель РФ. Участник войны в Афганистане. Выполнил на Ми-8 около 600 боевых вылетов. После службы в ГЛИЦ работает в ОКБ Миля. Участвовал в сертификационных испытаниях Ми-38 и Ми-171А2. Освоил все типы вертолетов Миля, а также Ка-32 и Ка-52. Провел демонстрационный тур Ми-171А2 по странам Юго-Восточной Азии. Установил рекорд грузоподъемности и участвовал в рекордных полетах на Ми-38. (1) (2) Ми-171А2 в Малайзии ГЕННАДИЙ АЛЕКСАНДРОВИЧ АНАНЬЕВ Заслуженный летчик-испытатель РФ. Участник войны в Афганистане. Работает в ОКБ Миля. Участник уникального демонстрационного перелета вертолета Ми-171А2 по ЮгоВосточной Азии. В ноябре-декабре 2018 года головным холдингом отрасли АО «Вертолеты России» был проведен беспрецедентный демонстрационный тур по странам Юго-Восточной Азии. Два новейших российских вертолета Ми-171А2 и «Ансат», облетев Китай, Вьетнам, Камбоджу, Тайланд и Малайзию, показали свои технические возможности. Вертолет Ми-171А2 пилотировал на протяжении всего тура экипаж из летчиков-испытателей С. Н. Садриева и Г. А. Ананьева. Вертолетам пришлось проделать путь протяжностью почти 5000 км. Самый длинный перелет (более 1000 км с промежуточной посадкой) состоялся в самом начале демотура из Чжухая в Ханой. Каждый отрезок пути машины находились в воздухе 2.53 часа. Кроме техников Ми-171А2 транс- Ми-171А2 в полёте портировал необходимое для «Ансата» наземное оборудование – аэродромный источник питания, гидроустановку и пр. В общей сложности между точками демонстрационных полетов машины совершили 10 остановок для дозаправки, обслуживания техники и отдыха экипажей. 12 февраля 2019 года стартовала коммерческая эксплуатация вертолета Ми-171А2 в России. Первый рейс авиакомпании «ЮТэйр» с пассажирами на борту ©ǙǬȄǴǸǺǾǺǼȇǺǾǼǬǭǺǾǬǷǴǹǺǼǸǬǷȈǹǺ ǖǺǯǰǬǮǽDZȁǺǼǺȄǺǾǺǺǹǴȁǹDZǮǽǻǺǸǴǹǬȊǾ ǎǺǻǼǺǽǺǮǴǹDZǭȇǷǺǐǺǮȇǷDZǾǺǮ ǻǼǺǮǺǰǴǷǬǽȈȄǾǬǾǹǬȋǻǼDZǰǻǺǷDZǾǹǬȋ ǻǺǰǯǺǾǺǮǶǬǻǺǽǷDZ²ǮǴdzǿǬǷȈǹȇǵǺǽǸǺǾǼ ǹǬǹǬǷǴȃǴDZǾDZȃǴǸǬǽǷǬǴǾǺǻǷǴǮǬ ǺǾǽǿǾǽǾǮǴDZǻǺǮǼDZDzǰDZǹǴȋǷǺǻǬǾǺǶ Ǯ ǽǺǺǾǮDZǾǽǾǮǴǴǽǼǿǶǺǮǺǰǽǾǮǺǷDZǾǹǺǵ ȉǶǽǻǷǿǬǾǬȂǴǴǩǾǴǸdzǬǹǴǸǬǷǴǽȈǾDZȁǹǴǶǴ ȉǶǽǻǷǿǬǾǴǼǿȊȅDZǵǺǼǯǬǹǴdzǬȂǴǴǬǸȇ ǹǬȁǺǰǴǷǴǽȈǹǬǻǺǰǽǾǼǬȁǺǮǶDZǓǬǻǬǽǹǺǵ ǰǮǴǯǬǾDZǷǴǮǶǬȃDZǽǾǮDZ©ǬǻǾDZȃǶǴªǹDZ ǭǼǬǷǴȉǾǺȃDZǼDZǽȃǿǼǸȇǿǮDZǼDZǹȇ Ǯ ǽǮǺǴȁǸǺǾǺǼǬȁǙǬǭǺǼǓǔǛǬ dzǬǻǬǽǹȇȁ ǴǹǽǾǼǿǸDZǹǾǺǮǴǻǼǴǹǬǰǷDZDzǹǺǽǾDZǵ  ǻDZǼDZǰǹǬȃǬǷǺǸǾǿǼǬǽǺǭǼǬǷǴȃǿǾȈǭǺǷDZDZ ǻǺǷǺDzDZǹǹǺǯǺǾǶǺǾǮDZǾǽǾǮDZǹǹǺǽǾȈǭȇǷǬ ǺȃDZǹȈǭǺǷȈȄǬȋǺǾǹǬǽǾǼDZǭǺǮǬǷǺǽȈ ǺǭDZǽǻDZȃǴǾȈǭDZǽǻDZǼDZǭǺǵǹǺǽǾȈǼǬǭǺǾȇ ǰǮǴǯǬǾDZǷDZǵǹǬǻǼǺǾȋDzDZǹǴǴǮǽDZǯǺ ǰǷǴǾDZǷȈǹǺǯǺǻǿǾDZȄDZǽǾǮǴȋǏǼǬȀǴǶǹǿDzǹǺ ǭȇǷǺǮȇǰDZǼDzǴǮǬǾȈǺǭȋdzǬǾDZǷȈǹǺȃǾǺǭȇ ǹDZ ǮȇǷDZǾDZǾȈǴdzǷDZǾǹǺǵǻǼǺǯǼǬǸǸȇǴ ǹǴǶǺǯǺ ǹDZǻǺǰǮDZǽǾǴª ǔdzǴǹǾDZǼǮȈȊǮDZǰǿȅDZǯǺǴǹDzDZǹDZǼǬǻǺǷDZǾǹȇǸ ǴǽǻȇǾǬǹǴȋǸnjǚ©ǚǐǖǖǷǴǸǺǮªǜǬǶǺǮǬnjǎ ǛDZǾDZǼǭǿǼǯǽǶǴDZǸǺǾǺǼȇȱ был совершен из тюменского аэропорта Плеханово на Усть-Тегусское нефтяное месторождение. Беспосадочный перелет составил около 530 км. Дальнейшее развитие двигателей семейства ВК-2500 связано с модернизацией имеющихся и созданием новых средних вертолетов. Двигатели ВК-2500 используются также для проведения различных исследовательских программ, например, при разработке перспективного скоростного вертолета. В 2015 году на МВЗ имени М. Л. Миля была построена летающая лаборатория ПСВ на базе вертолета Ми-35. Экспериментальный вертолет оснастили силовой установкой с двигателями ВК-2500, и 29 декабря 2015 года приступили к летным испытаниям для изучения высоких скоростей полета. Недавно в АО «Камов» была начата работа по модернизированному вертолету Ка-32М с двигателем ВК-2500ПС-02, являющимся гражданской версией ВК-2500П-02. Созданный почти 20 лет назад двигатель ВК-2500 не исчерпал всех своих возможностей. Его новейшие модификации ВК-2500П/ПС только-только «встают на крыло». Можно с уверенностью утверждать, что эти двигатели будут востребованы, по крайней мере, до середины 21-го столетия.
244 ЧАСТЬ 2. Турбовальные двигатели Двигатели вертолётов России Самый мощный Д-136 Главный конструктор Ф. М. Муравченко В декабре 1971 года Научно-технический совет МАП СССР утвердил аванпроект тяжелого вертолета нового поколения, который был представлен МВЗ имени М. Л. Миля. В соответствии с Постановлением ЦК КПСС и Совета Министров СССР от 28 ноября 1967 года конструкторы под руководством Генерального конструктора М. Н. Тищенко провели большой объем работ по исследованию развития вертолета Ми-6 в сторону увеличения грузоподъемности до 11-20 т и дальности полета до 500-1200 км. Три раза запорожским конструкторам не везло с разработкой турбовальных двигателей. Сначала с ТВ-2ВК для Ка-22, затем с АИ-16В для Ка-25 и АИ-24В для В-8. Но история с Д-136 стала иной – этот двигатель стал большим успехом для ЗМКБ «Прогресс». ʽˁʻʽʦʻˏʫʪʤʻʻˏʫ Степень повышения давления Расхода воздуха, кг/сек Максимальная температура газов перед турбиной, К Д-136 18,3 36 1516 Частота вращения ротора КНД, об/мин 10 950 Частота вращения ротора КВД, об/мин 14 170 Частота вращения ротора СТ, об/мин Длина х ширина х высота, мм 8300 3962 x 1670 x 1160 Масса сухая, кг 1077 Год разработки 1978 ʻʤʰʺʫʻʽʦʤʻʰʫˀʫʮʰʺʽʦ Д-136 Максимальный взлетный: - мощность, л. с. - удельный расход топлива, г/л. с. час 11 400 194 Взлётный: - мощность, л. с. - удельный расход топлива, г/л. с. час 10 000 198 Максимальный продолжительный: - мощность, л. с. - удельный расход топлива, г/л. с. час 8500 206 Крейсерский I: - мощность, л. с. - удельный расход топлива, г/л. с. час 6100 230 Ресурсы, час: - первоначальный - до первого капитального ремонта - межремонтный - назначенный 400/500 1000/1250 1000/1250 6000/7500 Анализ применения форсированных двигателей Д-25ВФ по 6500 л. с. каждый на модернизированном вертолете Ми-6М позволило бы увеличить коммерческую нагрузку только до 13-14 т. Поэтому было принято решение проектировать новый вертолет с силовой установкой суммарной мощностью 20 000-24 000 л. с. Ситуация усложнялась тем, что опыта разработки систем и узлов для такого вертолета-гиганта ни у кого в мире не было. Абсолютно все приходилось изобретать с нуля. К 1974 году облик нового вертолета-гиганта, получившего название Ми-26, был сформирован: классическая схема несущей системы и трансмиссии, восьмилопастный несущий винт диаметром 32 м, грузоподъемность 20 т при максимальной взлетной массе 56 т, количество перевозимых пассажиров – 82. Самый удачный вариант двигателя взлетной мощностью 10 000 л.с предложило ЗМКБ «Прогресс», которое возглавлял Главный конструктор Владимир Алексеевич Лотарев. В 1972 году в запорожском ОКБ приступили к рабочему проектированию турбовального двигателя, получившему название Д-136. Все работы шли под руководством заместителя Главного 245 О том, как зародилась идея создания Д-136, позже вспоминал Ф. М. Муравченко: ©ǛǺǹǬȃǬǷǿǬǮǴǬȂǴǺǹǹȇǵǰǮǴǯǬǾDZǷȈǐǮ ǮDZǰǺǸǽǾǮǬȁǘǺǽǶǮȇ©dzǬǼǿǭǴǷǴªǝǺǮDZȅǬǹǴDZ ǹǬǶǺǾǺǼǺǸǻǼǴǽǿǾǽǾǮǺǮǬǷǴǏDZǹDZǼǬǷȈǹȇǵ ǶǺǹǽǾǼǿǶǾǺǼǎnj ǗǺǾǬǼDZǮǴ ǏDZǹDZǼǬǷȈǹȇǵ ǶǺǹǽǾǼǿǶǾǺǼǮDZǼǾǺǷDZǾǹǺǯǺǖǍǘ Ǚ ǞǴȅDZǹǶǺ ǿǰǬǷǴǷǺǽȈǹǬǻDZǼDZǼȇǮǖ ǹǬǸǻǺǰǺȄDZǷ ǘǬǼǬǾǙǴǶǺǷǬDZǮǴȃǴǻǼDZǰǷǺDzǴǷǹǬǭǬdzDZ ȉǾǺǯǺǰǮǴǯǬǾDZǷȋǻǼDZǰǹǬdzǹǬȃDZǹǹǺǯǺǰǷȋ ǽǬǸǺǷDZǾǬǽǰDZǷǬǾȈǹǺǮȇǵǮDZǼǾǺǷDZǾǹȇǵª ǖǺǼǹǴDZǹǶǺǚ©ǎȇǽǺǾǬǶǺǹǽǾǼǿǶǾǺǼǬª конструктора Федора Михайловича Муравченко. Схема Д-136 имеет большие отличия от созданных в те годы двигателей ТВ2-117 и ТВ3-117. За основу был взят газогенератор двухконтурного турбореактивного двигателя Д-36, разрабатываемого в то время в ОКБ Лотарева для самолета Як-42. Конструкция двигателя Д-136 выполнена по трехвальной схеме и включает в себя следующие основные узлы и системы: - 13-ступенчатый осевой двухкаскадный компрессор, состоящий из 6-ступенчатого КНД и 7-ступенчатого КВД. Каждый каскад состоит из ВНА, ротора, статора и клапанов перепуска воздуха. Оба ротора имеют барабанно-дисковую конструкцию. Лопатки соединяются с дисками замками типа «ласточкин хвост». Каждый каскад соединен валом со своей турбиной. Вал турбины КНД проходит внутри полого вала турбины КВД. Роторы каскадов имеют разную частоту вращения, что обеспечило их оптимальную работу. Каждый из роторов имеет под две опоры подшипников; - промежуточный корпус с коробкой приводов агрегатов и центральным приводом, располагается между КНД и КВД; Вертолет Ми-26
246 ЧАСТЬ 2. Турбовальные двигатели Двигатели вертолётов России Турбовальный двигатель Д-136. Расположение окон осмотра. Вид слева - кольцевая камера сгорания, состоящая из наружного и внутреннего корпусов с лопатками спрямляющего аппарата КВД, жаровой трубы с рассекателем и завихрителями, двух пусковых воспламенителей, топливного коллектора с 24 форсунками; - двухступенчатая осевая реактивная турбина компрессора, включающая одноступенчатые ТНД и ТВД. Привод двигательных агрегатов осуществляется от ТВД; - двухступенчатая осевая реактивная свободная турбина с валом привода главного редуктора; - выхлопной патрубок; Кольцевая камера сгорания ТВаД Д-136 - топливная система двигателя, которая обеспечивает автоматическую подачу топлива к рабочим форсункам в количестве, определяемом положением рычагов управления основным топливным регулятором, регулятором частоты вращения свободной турбины, загрузкой выходного вала двигателя и условиями полета; - система электрического управления, которая включает в себя агрегаты, обеспечивающие работу воздушного стартера, агрегаты зажигания и подачи топлива, агрегаты управления и сигнализации защиты свободной турбины от раскрутки, превышения допустимой температуры выходящих газов и помпажа; - самостоятельная замкнутая масляная система, которая состоит из маслосистемы, расположенной на двигателе, и внешней маслосистемы, расположенной на вертолете; - противообледенительная система, которая предотвращает обледенение входной части воздушного тракта двигателя, лопаток КНД, ПЗУ с помощью обогрева их горячим воздухом, отбираемым за КВД; - ПЗУ грибкового типа, в котором воздух из атмосферы вместе с частицами пыли попадает в кольцевой канал между обтекателем и воздухозаборником, где под действием центробежных сил частицы пыли отбрасываются к внешней поверхности обтекателя и в раструб сепаратора, а очищенный воздух поступает в двигатель по воздушному каналу между воздухозаборником и сепаратором; - система воздушного запуска, которая обеспечивает запуск двигателя с помощью сжатого воздуха от бортового вспомогательного ГТД ТА-8В, второго работающего двигателя (в этом случае воздух отбирается за IV-й ступенью КВД) или аэродромной установки воздушного давления; - противопожарная система, расположенная в каждой мотогондоле. Двигательные отсеки оборудованы датчиками противопожарной сигнализации и автома- тической и ручной системами распыления огнегасящего состава. Комплекс мероприятий – регулируемые ВНА, перепуск воздуха, два каскада компрессора – в сочетании с созданием наиболее благоприятных условий в проточной части компрессора позволил получить высокое значение степени повышения давления – более 18. Применение двухкаскадной схемы обеспечило расширение границы газодинамической устойчивости, а также использование для запуска КВД пускового устройства малой мощности и получение высоких показателей экономичной эффективности. Конструкция двигателя Д-136 была выполнена по модульной схеме. Двигатель разделен на 9 основных модулей (из которых 5 идентичны соответствующим модулям базового двигателя): КНД, промежуточный корпус с КВД, камера сгорания, ротор ТНД, корпус опор турбин, ротор ТВД, свободная турбина, выхлопная труба, ведущий вал. Каждый модуль является законченным конструктивно-технологическим узлом и может быть (кроме второго модуля) демонтирован и заменен на двигателе без разборки соседних модулей. Впервые примененная на отечественных турбовальных двигателях модульная конструкция вкупе с широким применением датчиков раннего обнаружения неисправностей существенно повысила работоспособность и облегчило обслуживание двигателей, а также обеспечило быстрое восстановление летной годности в условиях эксплуатации. Вертолет оборудован синхронизатором мощности двигателей, который при отказе одного из них обеспечивает автоматический выход другого на максимальный взлетный режим. В этом случае мощности в 11 400 л. с. одного Д-136 хватает для полета с набором высоты и дает возможность зависнуть у земли, при условии, что масса вертолета не будет превышать 40 т. Главный редуктор ВР-26 247
248 ЧАСТЬ 2. Турбовальные двигатели ǛǼǴǼǬdzǼǬǭǺǾǶDZǘǴǺǰǹǺǵǴdz ǺǽǹǺǮǹȇȁǻǼǺǭǷDZǸǭȇǷǬǻDZǼDZǰǬȃǬ ǺǯǼǺǸǹǺǵǸǺȅǹǺǽǾǴǺǾǰǮǿȁǐ Ƕ ǹDZǽǿȅDZǸǿǮǴǹǾǿǮDZǼǾǺǷDZǾǬǴǸDZǮȄDZǯǺ ȃǬǽǾǺǾǿǮǼǬȅDZǹǴȋ ǺǭǸǴǹǩǾǬdzǬǰǬȃǬ ǭȇǷǬǿǽǻDZȄǹǺǼDZȄDZǹǬǻǼǴǽǺdzǰǬǹǴǴ ǯǷǬǮǹǺǯǺǼDZǰǿǶǾǺǼǬǎǜǶǺǾǺǼȇǵ ǻǼDZǼǮǬǷǸǹǺǯǺǷDZǾǹȊȊǾǼǬǰǴȂǴȊǼDZǰǿǶǾǺǼ ǭȇǷǼǬdzǼǬǭǺǾǬǹǹDZǰǮǴǯǬǾDZǷǴǽǾǬǸǴ ǶǬǶȉǾǺǭȇǷǺǼǬǹȈȄDZǬ ǽǬǸǴǸǴ ǮDZǼǾǺǷDZǾȃǴǶǬǸǴǖǺǹǽǾǼǿǶǾǺǼǬǸǴǘǎǓ ǴǸDZǹǴǘ Ǘ ǘǴǷȋǭȇǷǴǼǬǽǽǸǺǾǼDZǹȇǰǮDZ ǶǴǹDZǸǬǾǴȃDZǽǶǴDZǽȁDZǸȇǾǼǬǰǴȂǴǺǹǹǬȋ ǻǷǬǹDZǾǬǼǹǬȋǴ ǻǼǴǹȂǴǻǴǬǷȈǹǺǹǺǮǬȋ ǸǹǺǯǺǻǺǾǺȃǹǬȋǼǬǹDZDZǮ ǺǾDZȃDZǽǾǮDZǹǹǺǸ ǮDZǼǾǺǷDZǾǺǽǾǼǺDZǹǴǴǹDZǻǼǴǸDZǹȋǮȄǬȋǽȋ ǔǽǽǷDZǰǺǮǬǹǴȋǻǺǶǬdzǬǷǴȃǾǺǹǺǮǬȋ ǽȁDZǸǬǰǬǽǾdzǹǬȃǴǾDZǷȈǹȇǵǮȇǴǯǼȇȄ Ǯ ǸǬǽǽDZǎ ǼDZdzǿǷȈǾǬǾDZǾǼDZȁǽǾǿǻDZǹȃǬǾȇǵ ǯǷǬǮǹȇǵǼDZǰǿǶǾǺǼǎǜǻǼDZǮǺǽȁǺǰȋȅǴǵ ǴǽǻǺǷȈdzǿDZǸȇǵǹǬǘǴǼDZǰǿǶǾǺǼǜ ǻǺ ǻDZǼDZǰǬǮǬDZǸǺǵǸǺȅǹǺǽǾǴǻǺȃǾǴǮ ǰǮǬ ǼǬdzǬǬ ǻǺǮȇȁǺǰǹǺǸǿǶǼǿǾȋȅDZǸǿǸǺǸDZǹǾǿ ² ǭǺǷDZDZȃDZǸǮ ǻǺǷǾǺǼǬǼǬdzǬǻǺǷǿȃǴǷǽȋ ǾȋDzDZǷDZDZǻǼDZǰȄDZǽǾǮDZǹǹǴǶǬǮǽDZǯǺǹǬ ǚǽǺǭDZǹǹǺǽǾȈȊǎǜȋǮǷȋDZǾǽȋǺǭDZǽǻDZȃDZǹǴDZ ǼǬǮǹǺǸDZǼǹǺǯǺǼǬǽǻǼDZǰDZǷDZǹǴȋǸǺȅǹǺǽǾǴ ǻǺǻǺǾǺǶǬǸdzǬǽȃDZǾȄǷǴȂDZǮȇȁǮǬǷǺǮ ǼDZǽǽǺǼ ǽ ǸǬǷǺǵǶǼǿǾǴǷȈǹǺǵDzDZǽǾǶǺǽǾȈȊ ǐDZǷDZǹǴDZǸǺȅǹǺǽǾǴǮ ǻǺǽǷDZǰǹDZǵǽǾǿǻDZǹǴ ǼDZǰǿǶȂǴǴǺǭDZǽǻDZȃǴǮǬDZǾǽȋǭǷǬǯǺǰǬǼȋ ǻǼǺǾǴǮǺǻǺǷǺDzǹǺǸǿǻǺǹǬǻǼǬǮǷDZǹǴȊ ǹǬǶǷǺǹǿdzǿǭȈDZǮǮ ǮDZǼȁǹDZǸǴ ǹǴDzǹDZǸ ǼȋǰǬȁdzǿǭȃǬǾȇȁǶǺǷDZǽǐDZǷDZǹǴDZǸǺȅǹǺǽǾǴ Ǯ ǻDZǼǮǺǵǴ ǮǾǺǼǺǵǽǾǿǻDZǹǴǼDZǰǿǶȂǴǴ ǺǽǿȅDZǽǾǮǷȋDZǾǽȋdzǬǽȃDZǾǸǬǷǺǵǶǼǿǾǴǷȈǹǺǵ DzDZǽǾǶǺǽǾǴǼDZǽǽǺǼǯǷǬǮǹȇǸǺǭǼǬdzǺǸǼDZǽǽǺǼ ǻǺǽǷDZǰǹDZǵǽǾǿǻDZǹǴǼDZǰǿǶȂǴǴǎ ǶǺǹǽǾǼǿǶȂǴǴ ǽǺǭǷȊǰǬDZǾǽȋǼǬǮDZǹǽǾǮǺǶǼǿǾǴǷȈǹǺǵ Ǽ Ǽǿ DzDZ DZǽǾǶǺǽǾǴǮ ǻǬǼǬǷǷDZǷȈǹȇȁǻǺǾǺǶǬȁ Двигатели вертолётов России (1) В связи с тем, что газогенератор Д-136 была отработан в составе двигателя Д-36, доводка двигателя проходила без особых проблем. В 1977 году спарка двигателей Д-36 была отправлена на МВЗ имени М. Л. Миля, где в октябре сборочный цех изготовил первый опытный экземпляр вертолета Ми-26. Спустя полтора месяца наземных отработок 14 декабря 1977 года Ми-26 впервые поднялся в воздух для трехминутного опробования. Машиной управлял экипаж во главе с ведущим летчиком-испытателем ОКБ Г. Р. Карапетяном. В 1978-1979 годах вертолет полностью выполнил программу заводских летных испытаний. Мировые рекорды Ми-26 с Д-136 ǎȇǽǺǶǴDZǷDZǾǹȇDZȁǬǼǬǶǾDZǼǴǽǾǴǶǴ ǮDZǼǾǺǷDZǾǬǘǴǭȇǷǺǼDZȄDZǹǺǻǺǰǾǮDZǼǰǴǾȈ ǿǽǾǬǹǺǮǷDZǹǴDZǸǹǬǹDZǸǹǺǮȇȁǸǴǼǺǮȇȁ ǼDZǶǺǼǰǺǮǎ ǻDZǼǴǺǰǽǺǻǺ ȀDZǮǼǬǷȋ  ǯǺǰǬǹǬǘǴǭȇǷǺǿǽǾǬǹǺǮǷDZǹǺ ǻȋǾȈǬǭǽǺǷȊǾǹȇȁǸǴǼǺǮȇȁǼDZǶǺǼǰǺǮ ǚǾǽȃDZǾǴǸǹǬȃǬǷǷDZǾȃǴǶǴǽǻȇǾǬǾDZǷȈ Ǐǜ ǖǬǼǬǻDZǾȋǹ ȀDZǮǼǬǷȋǺǹǰǺǽǾǴǯ ǮȇǽǺǾȇ Ǹǽ ǯǼǿdzǺǸ Ǿ ȀDZǮǼǬǷȋ ǷDZǾȃǴǶǴǽǻȇǾǬǾDZǷȈǏǎ njǷȀDZǼǺǮǴǮǾǺǼǺǵ ǻǴǷǺǾǗnj ǔǹǰDZDZǮǰǺǽǾǴǯǷǴǹǬǮDZǼǾǺǷDZǾDZ ǼDZǶǺǼǰǬǸǬǶǽǴǸǬǷȈǹǺǵǻǺǷDZǾǹǺǵǸǬǽǽȇ ǮDZǼǾǺǷDZǾǬǻǺǰǹȋǮȄDZǯǺǽȋǹǬǮȇǽǺǾǿ  Ǹ ² ǶǯǬǾǬǶDzDZǮȇǽǺǾȇ ǻǺǷDZǾǬ Ǹǽ ǯǼǿdzǺǸ Ǿǎ ȉǾǺǸǻǺǷDZǾDZ ǭȇǷǴdzǬȀǴǶǽǴǼǺǮǬǹȇDZȅDZ ǸǴǼǺǮȇȁ ǼDZǶǺǼǰǬǮȇǽǺǾȇǻǺǷDZǾǬǽ ǯǼǿdzǺǸǴ  Ǿ ǹǺǴȁǼDZȄDZǹǺǭȇǷǺǹDZǻǼDZǰǽǾǬǮǷȋǾȈ Ƕ ǼDZǯǴǽǾǼǬȂǴǴǙǬ ǽǷDZǰǿȊȅǴǵǰDZǹȈ  ȀDZǮǼǬǷȋǴȁǻǺǭǴǷǴȉǶǴǻǬDzǴǮǺDZǹǹȇȁ ǷDZǾȃǴǶǺǮǴǽǻȇǾǬǾDZǷDZǵǏǖǙǔǔǎǎǝǻǺǰ ǼǿǶǺǮǺǰǽǾǮǺǸnjǛ ǡǺǷǿǻǺǮǬǴǝǎ ǛDZǾǼǺǮǬ ǭȇǷǴdzǬǼDZǯǴǽǾǼǴǼǺǮǬǹȇǼDZǶǺǼǰȇǮȇǽǺǾȇ ǻǺǷDZǾǬ ǶǸǽ ǯǼǿdzǺǸ ǾǴ ǶǸ ǽ ǯǼǿdzǺǸ Ǿ ǽǺǺǾǮDZǾǽǾǮDZǹǹǺ ǩǽǾǬȀDZǾǿ ǸǴǼǺǮȇȁǼDZǶǺǼǰǺǮǹǬǮDZǼǾǺǷDZǾDZǘǴ ǻǺǰȁǮǬǾǴǷȉǶǴǻǬDzǽǺǮDZǾǽǶǴȁǷDZǾȃǴȂǮǺǯǷǬǮDZ ǽ ǔǼǴǹǺǵǖǬǻDZȂǿǽǾǬǹǺǮǴǮȄǴǵǮ  ǯǺǰǿ  ǸǴǼǺǮȇȁDzDZǹǽǶǴȁǼDZǶǺǼǰǺǮǮȇǽǺǾȇ ǻǺǷDZǾǬǴǯǼǿdzǺǻǺǰȆDZǸǹǺǽǾǴ ǛǺǸǬǾDZǼǴǬǷǬǸǽǾǬǾȈǴǜǿDzǴȂǶǺǯǺǑǔ ©ǔǽǾǺǼǴȋǮDZǼǾǺǷDZǾǹȇȁǼDZǶǺǼǰǺǮª (2) (1) Спарка Д-136 на вертолете Ми-26 (2) Двигатели Д-136 на вертолете Ми-26 249 Тем временем в Запорожье 30 ноября 1978 года самый мощный в мире двигатель Д-136 успешно завершил Государственные стендовые испытания. Двигатель получился весьма удачный и обладал не только большой мощностью, но и малым удельным расходом топлива, что в сочетании с очень хорошей аэродинамической формой самого вертолета позволило достичь рекордно низкого расхода топлива на перевозку одной тонны груза. Женский экипаж Ми-26 АЛЕКСАНДР ПЕТРОВИЧ ХОЛУПОВ Заслуженный летчикиспытатель СССР. В качестве летчикаиспытателя ГК НИИ ВВС провел Госиспытания вертолета Ми-26 и принял участие в Госиспытаниях Ка-25, Ка-26, Ка-27, Ка-29, Ка-32 и Ми-8МТ. На Ми-26 установил мировой рекорд грузоподъемности. ИННА АНДРЕЕВНА КОПЕЦ Пилот 1 класса, мастер спорта международного класса. Единственная в мире женщина, налетавшая на вертолетах 11000 часов. Установила 15 женских мировых рекордов на Ми-1, Ми-8, Ми-26. Для прохождения Госиспытаний в НИИ ВВС, которые длились с мая 1979 года по август 1980 год, был построен еще один вертолет Ми-26. Обе машины за время ГСИ выполнили 150 полетов ЛЮДМИЛА ГРИГОРЬЕВНА ИСАЕВА Летчица-спортсменка и инструктор Центрального авиаклуба. Участник многих рекордных полетов на Ми-4, Ми-8 и Ми-26. общей продолжительностью 104 часа. Испытания обошлись без происшествий, и в итоге Ми-26 был принят на вооружение Советской Армии. А уже 4 октября 1980 года из сборочного цеха Ростовского завода вы-
250 ЧАСТЬ 2. Турбовальные двигатели Двигатели вертолётов России (1) Ми-26 в Чернобыле ǎDZǼǾǺǷDZǾǘǴ²ǮǺǴǽǾǴǹǿǿǹǴǶǬǷȈǹǬȋ ǸǬȄǴǹǬǚǰǹǬǶǺǮǺDZǹǹǺǾǼǬǹǽǻǺǼǾǹǺDZ ǻǼDZǰǹǬdzǹǬȃDZǹǴDZǽǺǮDZǾǽǶǺǯǺǴǽǻǺǷǴǹǬ ǺǶǬdzǬǷǺǽȈǺǽǺǭDZǹǹǺǹǿDzǹȇǸǾǺǯǰǬǶǺǯǰǬDZǯǺ ǽǺǮǽDZǸǹDZDzǰǬǷǴnjǮǬǼǴȋǹǬǣDZǼǹǺǭȇǷȈǽǶǺǵ njǩǝ©ǻǺǰǶǴǹǿǷǬªǰǷȋǘǴǽǬǸǺǵ ǹǬǽǾǺȋȅDZǵǸǿDzǽǶǺǵǼǬǭǺǾȇǏǬdzǺǾǿǼǭǴǹǹȇDZ ǰǮǴǯǬǾDZǷǴǯǴǯǬǹǾȇǐǹDZǺǰǹǿǽǺǾǹȊ ǼǬdzǻǺǰǹǴǸǬǷǴǽǻDZȂǴǬǷȈǹȇǵǼDZǬǯDZǹǾ ǽǹǴDzǬȊȅǴǵǰǺǷȊǴdzǷǿȃDZǹǴȋǺǾǸDZǽǾǬ ǮdzǼȇǮǬǹǬǣnjǩǝǔǸDZǹǹǺǮȃDZǼǹǺǭȇǷȈǽǶǿȊ ©ǶǬǸǻǬǹǴȊªǮȇȋǮǴǷǴǽȈǮǽDZǻǺǷǺDzǴǾDZǷȈǹȇDZ ǶǬȃDZǽǾǮǬǽǺǮDZǾǽǶǺǯǺǮǺdzǰǿȄǹǺǯǺǾȋǯǬȃǬ ǯǼǿdzǺǻǺǰȆDZǸǹǺǽǾȈǴǮǸDZǽǾǴǸǺǽǾȈǝȃDZǽǾȈȊ ǮȇǻǺǷǹǴǮǻǺǽǾǬǮǷDZǹǹȇDZdzǬǰǬȃǴǘǴ ǮǸDZǽǾDZǽǾDZǸǻǺǶǬdzǬǷȃǾǺǹDZǾǺǷȈǶǺǰǷȋ ǷǴǶǮǴǰǬȂǴǵǬǮǬǼǴǵǸǺDzǹǺǭȇǷǺǻǼǴǸDZǹǴǾȈ ǿǹǴǶǬǷȈǹǿȊǸǬȄǴǹǿǎǣDZǼǹǺǭȇǷDZǽ ǻǺǸǺȅȈȊǘǴǭȇǷǺǮȇǻǺǷǹDZǹǺǹDZǽǶǺǷȈǶǺ ǽǷǺDzǹȇȁǺǻDZǼǬȂǴǵǞǬǶǶǬǶǽǾǼǺDZǮȇDZ ǮDZǼǾǺǷDZǾȃǴǶǴDZȅDZǹDZǴǸDZǷǴǹDZǺǭȁǺǰǴǸǺǯǺ ǺǻȇǾǬǾǬǶǴDZdzǬǰǬȃǴǻǺǼǿȃǬǷǴǽȈȉǶǴǻǬDzǬǸ ǮǺdzǯǷǬǮǷȋDZǸȇǸǷDZǾȃǴǶǬǸǴǴǽǻȇǾǬǾDZǷȋǸǴ Ǐ ǜ ǖǬǼǬǻDZǾȋǹǺǸǴnj ǐ ǏǼǴȅDZǹǶǺ ǺǭǷǬǰǬǮȄǴǸǴǹǬǮȇǶǬǸǴǻDZǼDZǮǺdzǶǴ ǯǼǿdzǺǮǹǬǹDZǽǾǬǹǰǬǼǾǹǺǰǷǴǹǹǺǵǮǹDZȄǹDZǵ ǻǺǰǮDZǽǶDZ (1) Китайский сертификат двигателя Д-136 (2) ǝǬǸȇǵǭǺǷȈȄǺǵǮǸǴǼDZǮDZǼǾǺǷDZǾ² ZZZPDVWHURNOLYHMRXUQDOFRP катили первый серийный Ми-26. Позднее было разработано полтора десятка модификаций вертолета военного и гражданского назначения. Всего изготовлено более 380 вертолетов, из которых около 50 эксплуатируются в 20 странах мира. Первый показ вертолета широкой публике состоялся в июне 1981 года на авиасалоне в Ле Бурже, где Ми-26 стал его «гвоздем». На выставку Ми-26 вместе с Ми-17 добирался своим ходом. По мнению иностранных специалистов, «… вертолет Ми-26 как по абсолютной величине перевозимого груза, так и по экономической эффективности значительно опередил западное вертолетостроение и явился наиболее выдающимся экспонатом салона». (Ружицкий Е. И. История вертолетных рекордов). А. Г. Ивченко Сертификат типа №54-Д на двигатель Д-136, а в следующем году был сертифицирован вертолет Ми-26ТС. В дальнейшем двигатель был сертифицирован в Китае. Правительство СССР очень высоко оценило вклад конструкторов в создание крупнейшего в мире вертолета Ми-26. Генеральный конструктор МВЗ имени М. Л. Миля был удостоен звания Героя Социалистического труда, а в 1984 году группу конструкторов наградили Государственной премией СССР. В числе награжденных был и Федор Михайлович Муравченко, который к тому времени уже стал Главным конструктором и первым заместителем руководителя ЗМКБ «Прогресс». С 1982 года выпуск Д-136 развернули на Запорожском ПО «Моторостроитель», ВР-26 – на Пермском ПО «Моторостроитель» имени Я. М. Свердлова. До настоящего времени построено почти 800 двигателей и более 380 редукторов. Д-136 и его модификация Д-136 серии 1 и сегодня Ми-26 в небе над Чернобылем остаются самыми мощными турбовальными двигателями в мире. 5 апреля 1994 года Авиационный Регистр МАК выдал ЗМКБ «Прогресс» имени (2) Ми-26 в небе над Чернобылем 251 В связи с тем, что после распада Советского Союза разработчик и производитель шедевра советского двигателестроения Д-136 оказались в другом государстве, дальнейшее совершенствование двигателя велось силами украинских конструкторов и производственников. В России в 2015 году стартовала программа по разработке собственного перспективного большеразмерного двигателя ПД-12В.
252 ЧАСТЬ 2. Турбовальные двигатели Вертолет Ми-26 Двигатели вертолётов России 253
254 ЧАСТЬ 2. Турбовальные двигатели Двигатели вертолётов России Чужой среди своих  ȀDZǮǼǬǷȋ ǯǺǰǬǮ ǚǸǽǶǺǸǘǖǍ ǏǷǬǮǹǺǯǺǶǺǹǽǾǼǿǶǾǺǼǬǎ nj ǏǷǿȄDZǹǶǺǮǬ ǭȇǷǴǿǽǻDZȄǹǺdzǬǶǺǹȃDZǹȇǴǽǻȇǾǬǹǴȋ ǭǬdzǺǮǺǯǺǾǿǼǭǺǮǴǹǾǺǮǺǯǺǰǮǴǯǬǾDZǷȋǞǎǐ ©ǴdzǰDZǷǴDZ ª ǸǺȅǹǺǽǾȈȊ Ƿ ǽ ǶǺǾǺǼȇǵǼǬdzǼǬǭǬǾȇǮǬǷǽȋǮǽǺǺǾǮDZǾǽǾǮǴǴ ǽ ǛǼǴǶǬdzǺǸǘnjǛǝǝǝǜȱ ǺǾ ǴȊǹȋ  ǯǺǰǬǰǷȋǽǬǸǺǷDZǾǬǍDZǙǺ Ǯ ǽDZǼǴǵǹǺDZǻǼǺǴdzǮǺǰǽǾǮǺǰǮǴǯǬǾDZǷȈǭȇǷ dzǬǻǿȅDZǹǮ ©ǸǺǼǽǶǺǸªǮǬǼǴǬǹǾDZǞǎǐǘ ǰǷȋǻǺǴǽǶǺǮǺǽǻǬǽǬǾDZǷȈǹȇȁǴǰDZǽǬǹǾǹǺ ȄǾǿǼǸǺǮȇȁǶǬǾDZǼǺǮǹǬǮǺdzǰǿȄǹǺǵ ǻǺǰǿȄǶDZǻǼǺDZǶǾǬ©ǝǶǬǾªǎ  ǯǺǰǿ ȀǺǼǽǴǼǺǮǬǹǹǬȋǸǺǰǴȀǴǶǬȂǴȋǞǎǐǍ  Ƿ ǽ dzǬǮDZǼȄǴǷǬǏǝǔǴ ǭȇǷǬ ǽDZǼǾǴȀǴȂǴǼǺǮǬǹǬǰǷȋǽǬǸǺǷDZǾǬnjǹ PZL-10W В 1960–1970-х годах ОКБ М. Л. Миля несколько раз предпринимало попытки серьезно модернизировать вертолет Ми-2. Свои предложения по созданию более мощного вертолета и его силовой установки выдвигали и польские инженеры заводов PZL в Свиднике и Жешуве, которые в 1972 году прибыли на Московский вертолетный завод. В результате совместной работы советских и польских специалистов в течение 1972–1973 годов был оформлен «Протокол согласования тактико-технических требований на легкий многоцелевой вертолет W-3 (В-3), турбовинтовой двигатель TW-10 ʻʤʰʺʫʻʽʦʤʻʰʫˀʫʮʰʺʽʦ PZL-10W Чрезвычайный режим (2.5-мин ОНД): - мощность, л. с. 1 декабря 1971 года между правительствами Советского Союза и Польской Народной Республикой было заключено соглашение «О техническом сотрудничестве в области создания и организации производства в ПНР новых изделий авиационной техники». Двигатель PZL-10W стал плодом этого соглашения. PZL-10W Степень повышения давления Расхода воздуха, кг/сек Максимальная температура газов перед турбиной, К - мощность, л. с. 4,5 Взлётный: 1140 31 486 Частота вращения ротора СТ, об/мин 22 490 1875 х (740...765) х 595 Масса сухая, кг 141 Год разработки 1985 1150 Чрезвычайный режим (30-мин ОНД): 7,3 Частота вращения ротора ТК, об/мин Длина х ширина х высота, мм 255 - мощность, л. с. - удельный расход топлива, г/л. с. час 1000 900 268 Продолжительный: - мощность, л. с. 780 Ресурсы, час/ц: - 1 и 2 серии - 3 серия 1500/2250 3000/4500 (ГТД-10) и главный редуктор WR-3 (ВР-3), предоставленных заказчиками в сентябре 1973 года». Протокол был утвержден заместителем министра МАП СССР А. Ф. Аксеновым и начальником вооружения – заместителем главкома ВВС по вооружению М. Н. Мишуком в мае 1974 года. За основу нового турбовального двигателя было решено взять недавно разработанный двигатель ОКБ В. А. Глушенкова ТВД-10. К концу 1975 года смешанная группа конструкторов выпустила эскизный проект вертолета. Руководство эскизным проектированием было возложено на польскую сторону: Главного конструктора вертолета (1) Двигатель ТВД-10Б (2) Вертолет W-3 и руководителя программы С. Каминского, Главного конструктора двигателя Х. Новака, Главного конструктора редукторов С. Буша, Главного конструктора гидросистемы и рулевых приводов А. Хагера. Главные конструкторы (2)М. Н. Тищенко и В. А. Глушенков (позднее его преемники – Л. Я. Ушеренко и В. С. Пащенко) были назначены главными консультантами от советской стороны по вертолету и силовой установке соответственно.
256 ЧАСТЬ 2. Турбовальные двигатели Вертолет W-3 Двигатели вертолётов России 257
258 ЧАСТЬ 2. Турбовальные двигатели Двигатели вертолётов России Ротор компрессора 1. Рабочее колесо 2. Рабочее колесо II ступени 3. Рабочее колесо III...VI ступеней 4. Промежуточное кольцо 5. Заборник центробежной ступени 6. Крыльчатка 7, 27. Винты 8, 9, 13, 14, 21, 22 Лабиринты 10. Роликоподшипник 11. Вращающаяся форсунка 12, 18, 24. Гайка 15. Гайка осевой фиксации роторов компрессора и турбины Конструкция двухвального двигателя, имевшего несколько названий – первоначальные советское ГТД-10 и польское TW-10,затем серийное польское PZL10W, – была аналогична базовому двигателю и включала следующие основные узлы: 7-ступенчатый осецентробежный компрессор, имевший шесть осевых и одну центробежную ступени. На входе в двигатель расположены три радиальные стойки, ВНА и стартер, который защищен от обледенения воздухом, подаваемым из камеры сгорания; Схема двигателя PZL-10W - камера сгорания кольцевого типа с центробежной (вращающейся) главной форсункой и двумя свечами; - двухступенчатая турбина компрессора с охлаждаемыми лопатками СА; - одноступенчатая свободная турбина с выводом вала отбора мощности назад. Запуск двигателя осуществлялся с помощью стартера через одностороннюю муфту. Стартер располагался на оси впуска воздуха в компрессор – в коке двигателя. На входном устройстве двигателя располагался узел приводной коробки агрегатов – топливного насоса, маслонасоса и др. (1) МОДИФИК АЦИИ 16. Штифт 17. Шайба сферическая 19. Балансировочный грузик 20. Кольцо 23. Шарикоподшипник 25. Заглушка 26. Маслоотражатель а, б - места съема металла при балансировке ротора (1) Открытый капот W-3 Дальнейшие работы по вертолету и двигателю полностью велись на территории Польши. В 1976 году при участии советских специалистов был утвержден макет вертолета. Первый опытный образец двигателя PZL-10W был запущен на испытательном стенде 12 мая 1977 года, а к концу года стендовая наработка составляла уже 60 часов. 16 ноября 1979 года поднялся в воздух летный прототип вертолета W-3 (летчик-испытатель завода WSK PZL Swidnik В. Мерчик). Доводка вертолета W-3 и двигателей PZL-10W затянулась на несколько лет из-за острого политического и экономического кризиса, разразившегося в Польше в начале 1980-х годов. При этом в 1984 году было принято решение улучшить летно-технические данные вертолета (грузоподъемность, скорость), а также ввести дополнительный (чрез- 259 (2) Вертолет W-3 Sokol вычайный) режим работы двигателей с сохранением мощности 1150 л. с. до высоты 1000 м продолжительностью 2.5 минуты. Проведенный анализ показал, что двигатель PZL-10W по своему конструктивному исполнению, параметрам рабочего процесса, удельному расходу топлива и удельной массе находился на уровне серийных зарубежных вертолетных двига- телей этого класса, выпущенных во Франции, Канаде, США и Англии. С 1986 года начался серийный выпуск вертолета и двигателей. К настоящему времени изготовлено около 160 вертолетов W-3 Sokol различных модификаций гражданского и военного назначения и более 320 двигателей PZL-10W трех производственных серий. Двигатель был сертифицирован в Польше, России, США и Германии. Польская сторона направила свои усилия на повышение ресурсных показателей и форсирования двигателя. В конце 1990-х годов была выпущена модификация PZL-10W2 мощностю 1000 л. с. на взлетном режиме и 1250 л. с. на 2.5-минутном чрезвычайном режиме, а также разработан модернизированный главный редуктор WR-3B. В настоящее время права на двигатель PZL-10W принадлежат фирме Pratt & Whitney Rzeszów S.A. В Советском Союзе в 1965 году ОКБ Миля предложило Министерству Обороны проект вертолета Ми-22 с одним двигателем ГТД-10А, предназначавшегося для перевозки мотострелкового отделения. В отличие от Ми-2 он имел улучшенную аэродинамику фюзеляжа и был оснащен четырехлопастным несущим винтом, полозковым шасси и широкими боковыми сдвижными дверями. Доведенная до стадии макетных исследований разработка Ми-22 была прекращена в начале 1970-х годов в связи с созданием вертолета Ми-24А. Заслуга в успешном создании польского двигателя PZL10W во многом принадлежит Омскому моторостроительному конструкторскому бюро. Предложенная ОМКБ схема базового двигателя ТВД-10 позволила не только внедрить в серийное производство PZL-10W, но и в дальнейшем спроектировать несколько перспективных конструкций, к сожалению, оставшихся только на бумаге. (2)
260 ЧАСТЬ 2. Турбовальные двигатели Двигатели вертолётов России «Гадкий утенок» ТВ-О-100 В 1981 году Омское МКБ было включено в состав вновь созданного на базе завода №300 Московского научнопроизводственного объединения «Союз». Главный конструктор МНПО «Союз» Олег Николаевич Фаворский принял решение совместными усилиями приступить к разработке малоразмерного ТВаД. Оба коллектива в течение года подготовили два эскизных проекта двигателя, которые были выставлены на обсуждение научно-технического совета объединения в 1982 году. ОМКБ представило компоновку двигателя с многоступенчатым осецентробежным компрессором, кольцевой полупетлевой камерой сгорания и вращающейся форсункой – традиционными для себя элементами. Головное ОКБ «Союз» предложило схему по типу французского двигателя Turbomeca TM-333. Научно-технический совет, большинство которого составляли специалисты московского ʽˁʻʽʦʻˏʫʪʤʻʻˏʫ ТВ-О-100 Степень повышения давления 9.2 Расхода воздуха, кг/сек 2.66 ОКБ, утвердил вторую компоновку. При этом рабочее проектирование поручалось омским конструкторам под руководством Главного конструктора Виктора Степановича Пащенко, а с 1985 года – Валентина Григорьевича Костогрыза. Двигатель получил название ТВ-О-100 (внутризаводской индекс – «изделие 39»). На проект двигателя ТВ-О-100 мощностью 720 л. с. обратил внимание Главный конструктор Ухтомского вертолетного завода С. В. Михеев, который не оставлял попытки модернизировать вертолет Ка-26. В результате было поддержано предложение УВЗ имени Н. И. Камова реализовать правительственное решение ʻʤʰʺʫʻʽʦʤʻʰʫˀʫʮʰʺʽʦ Максимальная температура газов перед турбиной, К 1300 Взлётный: Частота вращения вала встроенного редуктора, об/мин 6000 - мощность, л. с. - удельный расход топлива, г/л. с. час Частота вращения ротора СТ, об/мин Длина х ширина х высота, мм Масса сухая, кг 22 490 1275 х 735 х 780 125 ТВ-0-100 720 259 Крейсерский: - мощность, л. с. - удельный расход топлива, г/л. с./час 461 291 Фаворский Олег Николаевич о создании легкого вертолета и налаживании его производства в Социалистической Республике Румыния путем замены двух поршневых двигателей Ка-26 на один газотурбинный. Модернизированный вертолет получил новое название Ка-126. В марте 1984 года в рамках Совета экономической взаимопомощи (СЭВ) было подписано Межправительственное соглашение о серийном производстве вертолетов Ка-126, включая силовую установку, в Румынии, которым предусматривались поставки в СССР в количестве до 2000 машин. Ровно через год – в марте 1985 года – было утверждено Техническое задание на разработку Ка-126 с двигателем ТВ-О-100. Разработка и доводка двигателя ТВО-100 затянулась на 5 лет – специалисты ОМКБ столкнулись с большим количеством дефектов, не встречавшихся ранее в их практике. Причиной тому стала новая для ОМКБ схема двигателя, которая имела следующие особенности: - модульность конструкции (пять модулей: встроенное (съемное) ПЗУ инерционного типа, газогенератор, свободная турбина, встроенный редуктор с коробкой приводов и выхлопное устройство); - трехступенчатый регулируемый осецентробежный компрессор (две осевые и одна центробежная ступени); - кольцевая противоточная петлевая камера сгорания с двумя контурами топливных форсунок; - одноступенчатая осевая неохлаждаемая турбина компрессора; - одноступенчатая осевая свободная турбина с выводом вала мощности вперед через полый вал газогенератора; - редуктор с встроенным гидромеханическим измерителем крутящего момента и муфтой свободного хода на выводном валу, объединен с приводами в одном корпусе; - автономная замкнутая маслосистема (предусмотрена аварийная маслосистема, которая обеспечивает работоспособность двигателя в течение 6 минут после выхода из строя основной маслосистемы); - электронная цифровая двухканальная (дублированная) система автоматического управления адаптивного типа с гидромеханической исполнительной 261 частью (предусмотрено упрощенное гидромеханическое управление типа «шаг-газ» на случай полного отключения электронной части); - запуск – от электростартера, питание – от бортовых аккумуляторов или аэродромного источника питания. Разработка соосного главного редуктора ВР-126 была осуществлена Воронежским опытно-конструкторским бюро моторостроения на базе серийного редуктора Р-26 вертолета Ка-26. Лишь к 1987 году первые летные образцы двигателя были поставлены в ОКБ имени Н. И. Камова. Первый полет на опытном образце Ка-126 выполнил летчик-испытатель Г. С. Исаев 19 октября 1987 года. Создание вертолета, двигателя, главного редуктора велось одновременно с освоением их производства в Румынии, и уже 27 декабря того же года в небо был поднят первый вертолет румынской сборки. Многоцелевой вертолет Ка-126
262 ЧАСТЬ 2. Турбовальные двигатели Двигатели вертолётов России 263 Вертолет Ка-126
264 ЧАСТЬ 2. Турбовальные двигатели Двигатели вертолётов России М О Д И Ф И К А Ц И И (1) ГЕННАДИЙ СЕРГЕЕВИЧ ИСАЕВ Заслуженный летчик-испытатель СССР. Работал в ОКБ Камова. Поднял в небо вертолеты Ка-32С и Ка-126. Провел ряд испытательных работ на Ка-25, Ка-26, Ка-27, Ка-32 и их модификациях. (1) Продольный разрез двигателя ТВ-О-100 (3) Двигатель ТВ-О-100. Омск, 2001 (2) Вертолет Ка-126. Двигатель сзади. Уточнить подпись Летные испытания показали, что замена поршневых двигателей на газотурбинный упростила техническую эксплуатацию вертолета и уменьшила себестоимость К середине 1980-х годов в Министерстве гражданской авиации сформировалась позиция о невозможности применения однодвигательных летательных аппаратов для перевозки людей. Поэтому в трансмиссию Ка-126 пришлось внедрить инерционный накопитель энергии с двумя маховиками, вращавшимися в противоположные направления со скоростью 24 800 об/мин, благодаря которым в течение 40 секунд после отказа двигателя обеспечивалась безопасная посадка вертолета. УВЗ имени Н. И. Камова изготовило три опытных Ка-126, на которых было выполнено 250 полетов по программам заводских и сертификационных летных испытаний. В 1991 году в Румынии на заводе фирмы IAR (Industria Aeronautică Română) в городе Брашов была построена лидерная серия из 12 машин, получивших название IAR Ka-126, освоено производство редукторов ВР-126 и изготовлен первый двигатель ТВ-О-100. В 1989 году двигатель ТВ-О-100 успешно завершил сертификационные испытания. Всего до 1991 года на опытном производстве ОМКБ было построено 32 двигателя, которые наработали более 8300 часов, из них в составе вертолетов – более 1000 часов. Однако в связи с революционными событиями в Румынии 1989 года, распадом СЭВ в 1991 году и последовавшим за ним развалом СССР производство вертолетов было приостановлено и больше не возобновлялось. Финансирование всех работ у нас в стране также было заморожено. выполняемых им работ, в том числе благодаря возросшей топливной эффективности силовой установки с одним двигателем. Более высокая мощность ТВаД, по сравнению с суммарной мощностью поршневых двигателей (720 л. с. против 650 л. с.), позволила увеличить загрузку вертолета на 300 кг. Одновременно возросли максимальная скорость (со 170 до 190 км/час) и потолок (с 2700 до 4650 м). Двигатель ТВ-О-100 в отличие от поршневых предшественников М14В26, которые размещались на боковых пилонах в огромных мотогондолах, что, в свою очередь, негативно влияло на аэродинамику вертолета, был установлен сверху фюзеляжа за главным редуктором, выхлопное сопло было выведено вверх. (2) 265 (3) работ конструкторы остановились на одновинтовой схеме несущего винта и рулевом винте типа «фенестрон», а силовую установку вертолета В-60 переориентировали на 1300-сильные двигатели РД-600В конструкции Рыбинского конструкторского бюро моторостроения. Параллельно с началом разработки двигателя ТВ-О-100 началась проработка турбовинтового варианта ТВ-Д-100 с двухступенчатым редуктором и мощностью 710 л. с., рассчитанного на применение воздушных винтов как тянущего, так и толкающего типа. В дальнейшем был проработан проект двигателя ТВ-Д-100Ф мощностью 830 л. с. Несмотря на отсутствие финансирования и заказов, силами ОМКБ конструкторская проработка в 1990-х годах двигателя продолжалась. Были подготовлены несколько проектов двигателя ТВ-О-100 в диапазоне мощности 550–1200 л. с. для применения в составе легких вертолетов и самолетов, в том числе: Одновременно с разработкой Ка-126 двигатель ТВ-О-100 рассматривался в качестве силовой установки для многоцелевого военного вертолета В-60, будущего Ка-60, который в то время проектировался однодвигательным и соосным. 27 июля 1984 года вышло Постановление ЦК КПСС и Совета Министров СССР за №816-177, и проект В-60 был пересмотрен, он предполагал уже двухдвигательную силовую установку. Еще через два года проект вертолета переделали на одиночный несущий винт с применением струйного устройства компенсации реактивного момента. В соответствии с Постановлением ЦК КПСС и Совета Министров СССР №741-208 от 19 июня 1986 года и уточненным Техническим заданием вертолет В-60 намеревались оснастить силовой установкой с двумя форсированными до 830 л. с. двигателями ТВ-О-100Ф (в последствии планировалось заменить их на два двигателя ТВ-О-200 по 1600 л. с. каждый). В результате научно-исследовательских ʽˁʻʽʦʻˏʫʪʤʻʻˏʫ ТВ-О-100М5 ТВ-О-100М8 ТВ-О-100М10 ТВ-О-100М1 Взлётный режим: - мощность, л. с. - удельный расход топлива, г/л. с. час 550 258 830 248 1040 229 1200 218 - в варианте ТВаД 6000 6000 6000 6000 Степень повышения давления 8.45 9.8 11.7 11.7 Частота вращения выходного вала, об/мин: Длина х ширина х высота, мм Масса сухая, кг 1275 х 735 х 780 141 150 1325 х 735 х 780 155 160 К сожалению, перспективный двигатель ТВ-О-100 стал заложником политической ситуации, сложившейся в Восточной Европе на рубеже 1980–х и 1990-х годов. В настоящее время размерность 700800 л. с. является одной из самых востребованных в отечественном вертолетостроении.
266 ЧАСТЬ 2. Турбовальные двигатели Двигатели вертолётов России Надежда российской авиации (1) (1) Ми-38. Модель 1980х годов (2) Вертолет Ми38 в сборочном цехе Казанского вертолетного завода ТВ7-117В ʻʤʰʺʫʻʽʦʤʻʰʫˀʫʮʰʺʽʦ 267 ТВ7-117В Чрезвычайный (2.5-мин ОНД): - мощность, л. с. 3140 Чрезвычайный (30-мин ОНД): - мощность, л. с. 3000 Взлётный: - мощность, л. с. - удельный расход топлива, г/л. с. час 2800 205 Максимальной продолжительной мощности при ОНД:: - мощность, л. с. - удельный расход топлива, г/л. с./час ʽˁʻʽʦʻˏʫʪʤʻʻˏʫ Степень повышения давления суммарная ТВ7-117В 14.66 Расхода воздуха, кг/сек 8.27 Максимальная температура газов перед турбиной, К 1530 Частота вращения ротора ТК, об/мин 30 257 Частота вращения ротора СТ, об/мин 17 500 Длина х ширина х высота, мм 2135 х 728 х 861 Масса сухая, кг 435 Год разработки 2015 Вертолет Ми-38 и двигатель ТВ7-117В – вероятно, самый многострадальный авиационный проект в современной России. На его примере можно изучать перипетии нашей страны 1990-х – 2000-х годов. Предыстория создания двигателя ТВ7-117В для вертолета Ми-38 растянулась почти на 30 лет. В начале 1980-х годов в руководстве Аэрофлота и МВЗ имени М. Л. Миля появилось понимание необходимости дальнейшего развития семейства Ми-8 в сторону увеличения грузоподъемности, пассажировместимости, применения новых стандартов уровня комфорта и безопасности. Первые наброски будущего вертолета грузоподъемностью 5-6 т начали появляться в Казанском филиале МВЗ имени М. Л. Миля после выхода 30 июля 1981 года Постановления ЦК КПСС и Совета Министров о создании модернизированного транспортно-пассажирского вертолета Ми-8М (уже третьего с этим названием). Тогда же в ОКБ Генерального конструктора С. П. Изотова появилась и первая компоновка будущего ТВаД ТВ7-117 в классе мощности 2500-3000 л. с. с перспективным осецентробежным компрессором. К 1988 году концепция проекта изменилась от глубокой модернизации вертолета, в сторону применения прогрессивных конструктивных решений и материалов, которые должны были повысить летные и эксплуатационные характеристики машины. По этой причине дальнейшая разработка вертолета, получившего название Ми-38, была передана в головное ОКБ. 1 декабря 1989 года вышло Постановление ЦК КПСС и Совета Министров СССР №1091-240, которое определяло порядок проведение ОКР по двигателю. Двигатель должен был соответствовать Нормам летной годности гражданских вертолетов СССР НЛГВ-2, а также западным нормам FAR.33. 2 декабря 1991 года, за три недели до развала Советского Союза, было утверждено Тактико-техническое задание МГА – МАП на разработку турбовального двигателя со свободной турбиной ТВ7-117В. В 1992 году к программе Ми-38 проявила интерес франко-немецкая компания Eurocopter, которая предложила организовать разработку вертолета под сертификацию по западным нормам, при этом, оснастив его современным пилотажно-на- 2800 205 Максимальный продолжительный: - мощность, л. с. 2100 Максимальный крейсерский: - мощность, л. с. - удельный расход топлива, г/л. с./час 1900 222 вигационным оборудованием иностранного производства. В 1994 году Московский и Казанский вертолетные заводы, Завод имени В. Я. Климова и Eurocopter учредили совместное предприятие «Евромиль» на условиях равного разделения рисков. Функции головного исполнителя проекта перешли к «Евромилю». Eurocopter (2)
268 ЧАСТЬ 2. Турбовальные двигатели занимался созданием авионики, консультациями по сертификации и маркетингом западного рынка. Разработкой двигателя занялся Завод имени В. Я. Климова (Генеральный конструктор А. А. Саркисов), главного редуктора – МВЗ имени М. Л. Миля. Двигатель для Ми-38 решено было проектировать, взяв за основу ТВД ТВ7-117С, который к тому времени уже во всю летал на опытных Ил-114. ТВ7-117С, в свою очередь, разрабатывался на основе первых проработок вертолетного варианта двигателя в соответствии с Постановле- ǙǬǼDZȄDZǹǴDZǻǺǶǴǹǿǾȈǝǛ©ǑǮǼǺǸǴǷȈª ǮǺǸǹǺǯǺǸǻǺǮǷǴȋǷǬǰǼǿǯǬȋǬǹǬǷǺǯǴȃǹǺ ǽǷǺDzǴǮȄǬȋǽȋǽǴǾǿǬȂǴȋǸDZDzǰǿǓǬǮǺǰǺǸ ǴǸDZǹǴǎ ǫ ǖǷǴǸǺǮǬǴDZȅDZǺǰǹǴǸ dzǬǻǬǰǹȇǸ©ǻǬǼǾǹDZǼǺǸªǶǺǾǺǼȇǵ ǮDZǯǺǰȇǮǽDZǸǴǻǼǬǮǰǬǸǴ Ǵ ǹDZǻǼǬǮǰǬǸǴǽǾǬǼǬǷǽȋǮǷDZdzǾȈǹǬ ǼǺǽǽǴǵǽǶǴǵǬǮǴǬȂǴǺǹǹȇǵǼȇǹǺǶ ² ǸǺǾǺǼǺǽǾǼǺǴǾDZǷȈǹȇǸǯǴǯǬǹǾǺǸ 3UDWW :KLWQH\&DQDGDǎ  ǯǺǰǿǰǮDZ ȀǴǼǸȇǽǺdzǰǬǷǴǽǺǮǸDZǽǾǹǺDZǻǼDZǰǻǼǴȋǾǴDZ ©3UDWW :KLWQH\&DQDGDǖǷǴǸǺǮǷǴǸǴǾDZǰª ǍȇǷǺdzǬȋǮǷDZǹǺȃǾǺǹǺǮǺDZǝǛ ǹǬ ǻǼǺǴdzǮǺǰǽǾǮDZǹǹȇȁǴǶǺǹǽǾǼǿǶǾǺǼǽǶǴȁ ǻǷǺȅǬǰȋȁǽǬǹǶǾǻDZǾDZǼǭǿǼǯǽǶǺǯǺ dzǬǮǺǰǬǭǿǰDZǾǹǬǷǬDzǴǮǬǾȈǼǬdzǼǬǭǺǾǶǿ Ǵ ǴdzǯǺǾǺǮǷDZǹǴDZǾǿǼǭǺǮǬǷȈǹȇȁǰǮǴǯǬǾDZǷDZǵ ǹǬǭǬdzDZǶǬǹǬǰǽǶǴȁǸǬǷǺǵǴǽǼDZǰǹDZǵ ǸǺȅǹǺǽǾǴǮ ǴǹǾDZǼDZǽǬȁǼǺǽǽǴǵǽǶǺǯǺ ǼȇǹǶǬǓǬǮǺǰǴǸDZǹǴǎ ǫ ǖǷǴǸǺǮǬ ǮȇǻǺǷǹǴǷǽǮǺǴǺǭȋdzǬǾDZǷȈǽǾǮǬ ²ǻǺǰǯǺǾǺǮǴǷ ǴǽǻȇǾǬǾDZǷȈǹȇǵǭǺǶǽǻDZǼDZǮDZǷǮ ǝǛ ǽǮǺǴǶǺǹǽǾǼǿǶǾǺǼǽǶǴDZǶǬǰǼȇǴ ǻDZǼDZǰǬǷ ǹDZǺǭȁǺǰǴǸǿȊǰǺǶǿǸDZǹǾǬȂǴȊǖǬǹǬǰȂȇ DzDZǸDZǰǷǴǷǴǽǮȇǻǺǷǹDZǹǴDZǸǽǮǺǴȁ ǺǭȋdzǬǾDZǷȈǽǾǮ ²ǻDZǼDZǰǬȃDZǵǾDZȁǹǺǷǺǯǴǵ Ǵ ǻǺǽǾǼǺǵǶǺǵǻǼǺǴdzǮǺǰǽǾǮDZǹǹǺǵǷǴǹǴǴ ǖ ǯǺǰǿǽǾǬǷȋǽDZǹǴǽǾǴǹǹȇǵdzǬǸȇǽDZǷ dzǬǻǬǰǹǺǯǺ©ǻǬǼǾǹDZǼǬªǴǓǬǮǺǰǴǸDZǹǴ ǎ ǫ ǖǷǴǸǺǮǬǽ ǸǴǹǴǸǬǷȈǹȇǸǴǰǷȋǽDZǭȋ ǻǺǾDZǼȋǸǴǽǹȋǮǽ ǽDZǭȋǮǽDZǺǭȋdzǬǾDZǷȈǽǾǮǬ ǻǺǶǴǹǿǷǝǛǩǾǴ ǰǮDZǽǴǾǿǬȂǴǴǽǶǷǬǰȇǮǬǷǴǽȈ ǻǬǼǬǷǷDZǷȈǹǺǶǬǶǻǺǰǶǺǻǴǼǶǿǏDZǹDZǼǬǷȈǹǺǸǿ ǶǺǹǽǾǼǿǶǾǺǼǿǝǬǼǶǴǽǺǮǿǻDZǼǮǺǸǿǮǜǺǽǽǴǴ ǿǰǬǷǺǽȈǻǺǹȋǾȈǴǽǾǴǹǹǺDZǷǴȂǺdzǬǻǬǰǹȇȁ ǶǺǸǻǬǹǴǵǛǺdzǰǹDZDZǹǬǰDZȋǾDZǷȈǹǺǽǾǴ 3UDWW :KLWQH\&DQDGDǼǬdzǮȋdzǬǹǹǺǵǮ ǜǺǽǽǴǴ©ǺǭǺDzǯǷǴǽȈªǰǼǿǯǴDZǼǺǽǽǴǵǽǶǴDZ dzǬǮǺǰȇ ©ǛDZǼǸǽǶǴDZǸǺǾǺǼȇª©ǝǬǾǿǼǹª  Двигатели вертолётов России нием ЦК КПСС и Совета Министров СССР от 2 сентября 1985 года о начале опытно-конструкторских работ по самолету местных воздушных линий Ил-114. Но в те «лихие 90-е» денег у Завода имени В. Я. Климова на разработку сразу двух двигателей ТВ7-117 не было, бюджетное финансирование выделялось с перебоями. И в 1996 году санкт-петербургский завод вышел из «Евромиля». Принадлежавшие Заводу имени В. Я. Климова акции в «Евромиле» поделили между остальными партнерами. Силовая установка вертолета была переориентирована на канадские двигатели PW-127T/S. Но и в этом случае складывалось впечатление, что проект Ми-38 специально тормозится западной стороной. Два двигателя были переданы России во временное пользование, без каких-либо прав на них. Первый опытный образец Ми-38 поднялся в воздух только в конце 2003 года, но и после этого летные испытания проходили очень медленно. При этом Eurocopter в 2005 году вообще вышел из проекта, сославшись на изме- 269 нения российского законодательства. Еще в 1998 году приняли закон «О государственном регулировании развития авиации», ограничивший для иностранных компаний долю в уставном капитале 25% акций и запретивший им участие в работе управленческих органов акционерных обществ (то есть в совете директоров не могли быть представлены иностранные граждане), доля Eurocopter оказалась выше установленного государством лимита для иностранных участников. Для удовлетворения требований закона европейцы были обязаны уменьшить свою долю и вывести из совета директоров своих представителей. Поначалу Eurocopter табанил это требование так долго, как мог, потом продал свою долю МВЗ и КВЗ за символическую плату, и, в конце концов, покинул Россию. Задача по десятилетней задержке вывода новейшего российского вертолета на мировые рынки была выполнена. Двигатель ТВ7-117ВК на испытательном стенде Двигатели ТВ7117ВМ и ТВ7-117ВК на выставке МАКС. Начало 2000-х В 1997 году Завод имени В. Я. Климова успешно завершил сертификацию двигателя ТВ7-117С, и на предприятии в третий раз вернулись к проектированию ТВ7-117В. В 1998 году с фирмой «Камов» было оформлено решение о начале работ по разработке двигателя ТВ7-117ВК («вертолетный», «камовский») для модернизации вертолетов Ка-50 и Ка-52. Двигатель имел традиционную компоновку вывода вала мощности назад. В этом же варианте двигатель одновременно был предложен МВЗ имени М. Л. Миля для установки на Ми-28Н. Ремоторизация вертолетов типа Ми-17 и Ми-24 представлялась затруднительной в связи с бόльшим, чем у ТВ3-117, максимальным диаметром двигателя. Предлагалось также возобновить разработку варианта двигателя с выводом вала вперед для Ми-38 – ТВ7117ВМ («вертолетный», «милевский»). Двигатель в начале 2000-х годов имел второе название ВК-3000ВК/ВМ. Господдержку Завод имени В. Я. Климова получил после выхода 26 мая 2000 года Распоряжения Правительства РФ. Министерство Обороны выдало Техническое задание на разработку трех двигателей на базе ТВ7-117С – двух турбовальных ТВ7-117ВК («изделие 57») для Ка-52 и ТВ7-117ВМ («изделие 12»)
270 ЧАСТЬ 2. Турбовальные двигатели Двигатели вертолётов России (1) для Ми-383 и турбовинтового ТВ7-117СТ для Ил-112. ОКР по ТВ7-117ВК/ВМ далее испытания опытного образца двигателя не продвинулись. В 2004 году работы по ним были приостановлены заказчиком из-за отсутствия объектов применения – вертолетчики так и не приступили к проектированию модернизированных вертолетов, а через шесть лет были прекращены работы и по ТВ7-117СТ по той же причине – в виду отсутствия винта, без которого невозможно проводить испытания ни двигателя, ни самолета. В четвертый раз коллектив Завода имени В. Я. Климова (Генеральный конструктор А. В. Григорьев) «вошел в ту же воду» в 2009 году. На этот раз к финансированию программы по созданию полностью российского вертолета Ми-38 подключилось Министерство промышленности и торговли РФ. МВЗ имени М. Л. Миля выдало Техническое задание на обновленный двигатель ТВ7-117В, который получил новый внутризаводской индекс «изделие 6В». Вертолет с ТВ7-117В получил название Ми-38-2 (Ми-382). Новый вариант ТВ7-117В проектировался на базе сертифицированного ТВД ТВ7117СМ (модификации ТВ7-117С с новой электронной САУ, разработанной на Заводе имени В. Я. Климова). Заложенный ресурс базового двигателя – 20 000 часов. Разработка двигателя происходила по гражданским нормам прочности на соответствие авиационным правилам АП-33. Конструкция двухвального двигателя ТВ7-117В – модульная, имеет следующие основные конструктивные узлы: - входное устройство, имеющий вывод силового вала вперед, выполнено в виде кольцевого воздухозаборника с интегрированным маслобаком. На передней части воздухозаборника установлена защитная сетка. - однокаскадный осецентробежный компрессор состоит из пяти осевых и одной центробежной ступени (КВД).Первая осе- (1) Двигатель ТВ7-117В и редуктор ВР-38, установленные на вертолет Ми-38-2 ОП-3. ОАО Казанский вертолетный завод. 2013 271 (3) Двигатель ТВ7-117В, вид сзади (2) Чертёж продольного разреза двигателя ТВ7-117 (3) вая ступень – сверхзвуковая, вторая и третья – трансзвуковые, четвертая и пятая – дозвуковые. Для обеспечения устойчивой работы компрессора лопатки ВНА и НА I-II ступеней выполнены поворотными, в корпусе центробежной ступени организован перепуск воздуха между осевой и центробежной частями и отбор на СКВ; - кольцевая противоточная камера сгорания с 18-ю двухконтурными центробежными форсунками. На корпусе камеры сгорания установлен топливный коллектор и главные электрические соединители; - двухступенчатая осевая турбина компрессора (ТВД) с небандажированными рабочими лопатками. В турбине компрессора охлаждаются сопловые и рабочие лопатки обеих ступеней, а также ряд корпусных деталей, имеющих контакт с горячим газом. В задней опоре ротора компрессора применен радиальный роликовый подшипник; - двухступенчатая неохлаждаемая осевая свободная турбина. Рабочие лопатки обеих ступеней выполнены с бандажными полками и удлиненными хвостовиками «елочного» типа. Ротор свободной турбины установлен на радиально-упорном шариковом подшипнике и радиальном роликовом подшипнике. Радиально-упорный подшипник, воспринимающий осевую силу от свободной турбины, установлен в корпусе опор турбин. На выводном валу свободной турбины установлен механический измеритель крутящего момента. Угол скручивания рессоры ИКМ измеряется с помощью индукционного датчика. На двигателе применена разрезная конструкция вала свободной турбины и радиальный межвальный подшипник; (2) - выходное устройство с удлинительным выхлопным насадком. Конструкция выходного устройства обеспечивает выход потока газа с минимальными потерями полного давления и плавным торможением потока. Канал выполнен диффузорным за счет профилирования внутреннего обтекателя (кока). Двигатель разделен на следующие модули, которые могут быть заменены в эксплуатации: турбина и компрессор высокого давления с камерой сгорания, осевой компрессор, свободная турбина, выходное устройство, входной корпус, входное устройство с интегрированным масляным баком, центральный привод, коробка приводов двигательных агрегатов, корпус соединительный, узел импеллера с опорой, вал ИКМ. Основные системы двигателя – автоматического управления и контроля, масляная, пневматическая (включая подсистемы отбора воздуха, охлаждения и противообледенения), электрическая, дренажная, пусковая. Электронно-гидромеханическая система автоматического управления включает в себя цифровой блок БАРК-6В с полной ответственностью типа FADEC. При отказе электроники гидромеханическая часть управляет двигателем по упрощенным законам. Запуск двигателя осуществляется от воздушного стартера, раскрутка которого происходит от вспомогательного ГТД ТА-14-038, и обеспечивается до высоты 6500 м.
272 ЧАСТЬ 2. Турбовальные двигатели Двигатели вертолётов России 273 ева и В. Н. Кутанина). Этот полет положил начало сертификационным заводским испытаниям Ми-38-2 на соответствие российским нормам АП-29. На вертолете применено новое мультициклонное пылезащитное устройство с байпасом. В начале 2015 года двигателисты полностью выполнили программу сертификационного базиса, и в апреле-мае было успешно пройдено 150-часовое контрольное испытание. 29 июля 2015 года состоялось знаменательное событие – двигатель ТВ7-117В был удостоен Сертификата типа №СТ355-АД. Завершилась более чем тридцатилетняя история разработки вертолетной версии двигателя ТВ7-117, который по своим показателям является одним из лучших ТВаД 4-го поколения в своем классе мощности. Но одновременно началась другая история – по увеличению ресурсов и расширению эксплуатационных характеристик. ǏǷǬǮǹȇǵǼDZǰǿǶǾǺǼǎǜǮDZǼǾǺǷDZǾǬǘǴ ǭȇǷǼǬdzǼǬǭǺǾǬǹǮǘǎǓǴǸDZǹǴǘ Ǘ ǘǴǷȋ ǻǺǸǹǺǯǺǻǺǾǺȃǹǺǵǽȁDZǸDZǘǺȅǹǺǽǾȈǺǾ ǰǮǴǯǬǾDZǷDZǵǻDZǼDZǰǬDZǾǽȋǹǬȄDZǽǾǴǷǺǻǬǽǾǹȇǵ ǹDZǽǿȅǴǵǮǴǹǾǰǴǬǸDZǾǼǺǸǸǴ ǡǺǭǼǬdzǹȇǵǼǿǷDZǮǺǵǮǴǹǾǎǰǬǷȈǹDZǵȄDZǸ ǶǺǹǽǾǼǿǶǾǺǼǽǶǿȊǰǺǶǿǸDZǹǾǬȂǴȊǻDZǼDZǰǬǷǴ ǹǬǻDZǾDZǼǭǿǼǯǽǶǴǵdzǬǮǺǰ©ǖǼǬǽǹȇǵǚǶǾȋǭǼȈª ǰǷȋǽǺǮDZǼȄDZǹǽǾǮǺǮǬǹǴȋǴǽDZǼǴǵǹǺǯǺ ǻǼǺǴdzǮǺǰǽǾǮǬǽǺǮǽDZǸǴǻǼǬǮǬǸǴǴ ǺǭȋdzǬǹǹǺǽǾȋǸǴǼǬdzǼǬǭǺǾȃǴǶǬǐǷȋ ǽǺǮǸDZǽǾǹǺǵǼǬǭǺǾȇǽǰǮǴǯǬǾDZǷȋǸǴǞǎ ǎǭȇǷǬǼǬdzǼǬǭǺǾǬǹǬǸǺǰǴȀǴǶǬȂǴȋ ǎǜǶǺǾǺǼǬȋǺǾǷǴȃǬDZǾǽȋǮȁǺǰǹȇǸ ǸǺǰǿǷDZǸǔdzǸDZǹDZǹǴDZǽǮȋdzǬǹǺǽǰǼǿǯǴǸ ǹǬǻǼǬǮǷDZǹǴDZǸǴȃǬǽǾǺǾǺǵǮǼǬȅDZǹǴȋ ǮǬǷǺǮǰǮǴǯǬǾDZǷDZǵǎǯǺǰǿǮǺǮǼDZǸȋ ǴǽǻȇǾǬǹǴǵǼǬdzǼǿȄǴǷǽȋǶǺǼǻǿǽǼDZǰǿǶǾǺǼǬ ǴǻǺǮǼDZǰǴǷǬǽȈǮȁǺǰǹǬȋǽǾǿǻDZǹȈǻǺȉǾǺǸǿ ǺǹǬǭȇǷǬǻDZǼDZǻǼǺDZǶǾǴǼǺǮǬǹǬǴǻǼǺǮDZǰDZǹ ǰǺǻǺǷǹǴǾDZǷȈǹȇǵǶǺǸǻǷDZǶǽǽǾDZǹǰǺǮȇȁ ǴǽǻȇǾǬǹǴǵǼDZǰǿǶǾǺǼǬǚǽǺǭDZǹǹǺǽǾȈȊ ǼDZǰǿǶǾǺǼǬȋǮǷȋDZǾǽȋǼǬǽǻǼDZǰDZǷDZǹǴDZ ǸǺȅǹǺǽǾǴȃǼDZdzǮȇȃǬǵǹǺǯǺǼDZDzǴǸǬ ǰǮǴǯǬǾDZǷȋǻǺǮǽDZǸǻǺǾǺǶǬǸǺǽǹǺǮǹǺǯǺ ǸǺǰǿǷȋǻǼǴȉǾǺǸǸǺȅǹǺǽǾȈǻDZǼDZǰǬǮǬDZǸǬȋ ǹǬǼǿǷDZǮǺǵǮǴǹǾǴǻǼǴǮǺǰȇǸǴǹǿDZǾ ǺǽǹǺǮǹǺǵǸǺǰǿǷȈ Первый полноценный 12-минутный полет вертолета Ми-38-2 ОП-3 Редукторный отсек вертолета Ми-38-2 На двигателе установлены следующие агрегаты: масляный агрегат, топливный насос, стартер, топливо-масляный теплообменник, гидромеханические неприводные агрегаты САУ двигателя. Агрегаты установлены на фланцах коробки двигательных агрегатов или встроены в корпус. На корпусе опор турбин установлен коллектор термопар. В период с октября 2011 года по февраль 2014 года один опытный двигатель ТВ7-117В прошел два ресурсных испытания общей наработкой 600 часов/900 ци- клов с промежуточной переборкой после 300 часов/450 циклов. Всего во время испытаний было задействовано два стендовых и шесть летных двигателей. Один из двигателей проходил специальные испытания в термобарокамере ЦИАМ, подтвердившие возможность работы двигателя при температурах окружающего воздуха от –60˚С до +50˚С. Суммарная стендовая наработка составила 1200 часов, летная – 160 часов. Опытный экземпляр вертолета Ми-38-2 (ОП-3) был построен на Казанском вертолетном заводе и подготовлен к летным испытаниям на МВЗ имени М. Л. Миля к концу 2013 года. 13 ноября было выполнено висение, а 29 ноября состоялся первый 12-минутный полет по кругу (экипаж в составе летчиков-испытателей С. Н. Садри- Двигатель ТВ7-117В на испытательном стенде
274 ЧАСТЬ 2. Турбовальные двигатели СЕРГЕЙ СТЕПАНОВИЧ БАРКОВ Заслуженный летчик-испытатель РФ. Участник войны в Афганистане. На боевом счету – более 900 вылетов. Работает в ОКБ Миля. Поднял в небо и провел испытания предсерийного Ми-28Н и Ми34С-1. Участвовал в испытаниях модификаций Ми-24, Ми-28, Ми-34, Ми-38. ВЛАДИМИР НИКОЛАЕВИЧ КУТАНИН Заслуженный летчик-испытатель РФ. Участник войны в Афганистане. Выполнил более 600 боевых вылетов. Работает в ОКБ Миля. Поднял в небо и провел испытания Ми-38. Участвовал в испытаниях модификаций всех типов вертолетов ОКБ Миля. Установил три мировых рекорда на Ми-38. Двигатели вертолётов России Конструкция двигателя изначально закладывалась под эксплуатацию по техническому состоянию. Уже в начале октября 2015 года были сняты эксплуатационные ограничения по первоначальным ресурсам (до первого капитального ремонта – 100 час/150 ц и назначенного – 200 час/300 ц). Эксплуатация двигателя была разрешена по второй стратегии управления ресурса, то есть по техническому состоянию деталей. 30 декабря 2015 года завершилась сертификация и вертолета Ми-38-2, в которых приняли участие две машины ОП-3 и ОП-4. В 2017 году новейшим вертолетом заинтересовались военные, выдавшие МВЗ имени ǚǯǷȋǰȇǮǬȋǽȈǹǬdzǬǰǸǺDzǹǺǻǼDZǰǻǺǷǺDzǴǾȈ ȃǾǺǻǺȃǾǴdzǬǷDZǾǼǬdzǼǬǭǺǾǶǴǮDZǼǾǺǷȌǾ ǘǴ²ǛǼǴǸǬǮǾǺǼǬ ǰǺǷDzDZǹǭȇǷ ǭDZdzǮǺdzǮǼǬǾǹǺǿǽǾǬǼDZǾȈǚǰǹǬǶǺȉǾǺ ǹDZǽǺǮǽDZǸǾǬǶǻǷǬǾȀǺǼǸȇǽǺdzǰǬȊǾǽȋ ǹǬǸǹǺǯǴDZǰDZǽȋǾǴǷDZǾǴȋǴǿǸǹǺǯǴȁ ǽDZǯǺǰǹȋȄǹǴȁǻǼDZǰǽǾǬǮǴǾDZǷDZǵǽDZǸDZǵǽǾǮ ǾȋDzȌǷȇȁ ǻǺDZǮǼǺǻDZǵǽǶǴǸǴǬǸDZǼǴǶǬǹǽǶǴǸ ǸDZǼǶǬǸ ǮDZǼǾǺǷȌǾǺǮǴǽǾǺǼǴȋǹDZǸDZǹDZDZ ǰǬǮǹȋȋȃDZǸǿǘǴǙǬǴǭǺǷDZDZǭǷǴdzǺǶǻǺ ǻǬǼǬǸDZǾǼǬǸǶǸǴǷDZǮǽǶǺǵǸǬȄǴǹDZ$: ǼǬǹDZDZǴǸDZǮȄǴǵǺǭǺdzǹǬȃDZǹǴDZ(+ ǑǯǺǻDZǼǮȇǵǻǺǷȌǾǽǺǽǾǺȋǷǽȋǮ ǯǺǰǿ ǺǰǹǬǶǺǰǺǽǴȁǻǺǼǸǬȄǴǹǬǻǼDZǰǽǾǬǮǷDZǹǬ ǹǬǼȇǹǶDZǴǻǼǺǰǮǴǯǬDZǾǽȋǮǾDZǹǰDZǼǬȁ ǹǬǻǼǴǺǭǼDZǾDZǹǴDZǻǼǺǾǴǮǺǷǺǰǺȃǹȇȁǴǷǴ ǻǺǴǽǶǺǮǺǽǻǬǽǬǾDZǷȈǹȇȁǮDZǼǾǺǷȌǾǺǮ Ǭ ǾǬǶDzDZǰǷȋǺȀȀȄǺǼǹȇȁǼǬǭǺǾǝǺǮǸDZǽǾǹȇǵ DZǮǼǺǻDZǵǽǶǴǵ1+ȋǮǷȋDZǾǽȋǼǺǮDZǽǹǴǶǺǸ ǘǴǛǼǺǯǼǬǸǸǬǭȇǷǬdzǬǻǿȅDZǹǬ Ǯ  ǯǺǰǿǬǻDZǼǮȇǵǻǺǷȌǾǸǬȄǴǹǬ ǮȇǻǺǷǹǴǷǬǮǯǺǰǿnjǸDZǼǴǶǬǹǽǶǴǵ 6LNRUVN\6ǸDZǹȈȄDZǴdzǬǸDZǾǹǺǸǺǷǺDzDZ² ǺǹǮǻDZǼǮȇDZǻǺǰǹȋǷǽȋǮǮǺdzǰǿȁǮ ǯǺǰǿ ǚǰǹǬǶǺȉǷDZǸDZǹǾȇǹDZǽǿȅDZǵǽǴǽǾDZǸȇ Ǵ ǽǴǽǾDZǸȇǿǻǼǬǮǷDZǹǴȋǺǹǻǺdzǬǴǸǽǾǮǺǮǬǷ ǿ 6ǾǺDZǽǾȈǶǺǼǹȋǸǴǺǹǮǺǽȁǺǰǴǾ ǶǸǯǺǰǬǸ ǛǬǹǾDZǷDZDZǮǚǎDZǼǾǺǷDZǾǴdzǻǺǶǺǷDZǹǴȋ ǰǺǷǯǺǽǾǼǺȋZZZDYLDSRUWUX М. Л. Миля задание на разработку военно-транспортной модификации Ми-38Т. Этот вертолет, построенный на КВЗ, впервые выполнил висение через пять лет после своего «старшего брата» – 3 ноября, а первый полет – 23 ноября 2018 года. ©ǎȂDZǷǺǸǷDZǾǹȇǵǴǾDZȁǹǴȃDZǽǶǴǵȉǶǴǻǬDzǴ ǿǰǺǮǷDZǾǮǺǼDZǹȇǼDZdzǿǷȈǾǬǾǬǸǴǴǽǻȇǾǬǹǴǵ ǘǴǮǿǽǷǺǮǴȋȁǹǴdzǶǴȁǾDZǸǻDZǼǬǾǿǼ ǘȇǿǽǾǬǹǺǮǴǷǴǽǺǺǾǮDZǾǽǾǮǴDZdzǬȋǮǷDZǹǹȇȁ ȁǬǼǬǶǾDZǼǴǽǾǴǶǮDZǼǾǺǷDZǾǬǼǺǽǽǴǵǽǶǴǸ ǹǺǼǸǬǸǷDZǾǹǺǵǯǺǰǹǺǽǾǴǴǴȁdzǬǼǿǭDZDzǹȇǸ ǬǹǬǷǺǯǬǸǛǼǴȉǾǺǸǽǺȁǼǬǹȋDZǾǽȋ ǺǻǼDZǰDZǷDZǹǹȇǵǶǺǹǽǾǼǿǶȂǴDZǵǻǺǾDZǹȂǴǬǷ ǰǷȋǼǬǽȄǴǼDZǹǴȋȁǬǼǬǶǾDZǼǴǽǾǴǶǮDZǼǾǺǷDZǾǬ ǬǮDZǰȈǴǸDZǹǹǺǹǬȉǾǺǸǘǴǭȇǷǺ ǿǽǾǬǹǺǮǷDZǹǺǸǴǼǺǮȇȁǼDZǶǺǼǰǺǮǮǽǮǺDZǸ ǶǷǬǽǽDZª²ǼǬǽǽǶǬdzǬǷǔǯǺǼȈǖǷDZǮǬǹȂDZǮ ǼǿǶǺǮǺǰǴǾDZǷȈǯǼǿǻǻȇǮDZǰǿȅǴȁǴǹDzDZǹDZǼǺǮ ǻǺǷȌǾǹȇǸǴǽǻȇǾǬǹǴȋǸǘǺǽǶǺǮǽǶǺǯǺ ǮDZǼǾǺǷDZǾǹǺǯǺdzǬǮǺǰǬǴǸǘ Ǘ ǘǴǷȋ ǛǺǸǬǾDZǼǴǬǷǬǸǽǬǵǾǬZZZDOURVDUX Ми-38 в Якутии 275 В конце 2018 года один экземпляр Ми-38-2 на транспортном самолете Ан-124-100 «Руслан» доставили в Якутию для проведения испытаний в экстремальных условиях при низких температурах и обледенения. Испытания проводились с 28 декабря 2018 года по 23 января 2019 года на базе аэропорта Мирный и на территории Накынского месторождения. На Ми-38-2 было выполнено 57 полетов и 18 наземных тестов силовой установки. Высота полета во время испытаний достигала 6500 м, а температура наружного воздуха опускалась до –50˚С. На практике была проверена возможность технического обслуживания вертолета Ми-38-2 при больших отрицательных температурах, а также подтвержден надежный запуск вспомогательной силовой установки ТА-14-038 и двигателей ТВ7-117В при температуре воздуха до –40˚С без использования предварительного прогрева агрегатов вертолета. Полет вертолета Ми-38Т Параллельно в ЦИАМе были проведены испытания на попадание посторонних предметов в двигатель. Защитная сетка, установленная на входе в проточную часть, справилась и с градом, и тушкой птицы массой 1.85 кг. При условии массовой летной эксплуатации вертолетов Ми-38 двигатель ТВ7-117В может стать достойным «преемником» семейства ТВ3-117/ВК-2500. Его высокая экономичность и надежность позволит сделать серийную эксплуатацию высокорентабельной и конкурентноспособной. Можно по праву утверждать, что ТВ7-117В является надеждой российской вертолетной авиации.
276 ЧАСТЬ 2. Турбовальные двигатели Двигатели вертолётов России 277 Вертолет Ми-38
278 ЧАСТЬ 2. Турбовальные двигатели Двигатели вертолётов России Нереализованные проекты Уже в начале вертолетной эры наша страна прочно заняла лидирующее место среди авиационных держав по разработке турбовальных двигателей. В СССР/России было создано 9 типов ТВаД, которые были запущены в массовое производство и изготовлены общим тиражом почти 80000 единиц. Но были проекты вертолетных двигателей, которые по тем или иным причинам не достигли стадии серийного производства. Порой это были достаточно смелые и перспективные разработки для своего времени. АИ-7 Самый необычный отечественный вертолетный двигатель был построен Запорожским моторостроительным КБ, которым руководил Александр Георгиевич Ивченко. В то время вертолетостроители большую часть времени посвящали поискам различных схем для винтокрылых машин. ОКБ М. Л. Миля задумало проект сверхтяжелого вертолета-крана с турбореактивными двигателями (ТРД), установленными на концах лопастей несущего винта. В то время представлялось, что реактивный привод несущего винта, является одним из приоритетных направлений. При таком приводе крутящий момент винта создавался благодаря газовой струи (тяги), выходящей из сопел ТРД. Для опробования такой схемы было решено построить небольшой четырехместный двухлопастный-двухдвигательный вертолет В-7 (20 декабря 1956 года вышло соответствующее Постановление СМ СССР). Схема вертолета подразумевала создание легкого и малогабаритного ТРД, способного надежно работать в поле центробежных сил при больших перегрузках. За проектирование такого двигателя взялся только Главный конструктор Ивченко. Вертолет В-7 с реактивным приводом несущего винта В декабре 1959 года были готовы и поставлены в ОКБ Миля первые летные образцы двигателя АИ-7, который представлял собой простейший ТРД с центробежным компрессором и одноступенчатой турбиной. Двигатель имел тягу 60 кгс. С целью уравновешивания гироскопических моментов в конструкцию двигателя были внедрены три моховика, вращающиеся в сторону, противоположную турбине. Первые попытки оторвать вертолет от земли закончились неудачами. Сначала двигатели не могли развить заданную тягу из-за большого отбора мощности на работу маховиков, поэтому их пришлось снять с двигателей. Вследствие этого началось перегревание маслосистемы, для охлаждения которой были построены трубчатые маслорадиаторы, размещенные вокруг воздухозаборников двигателей. Теперь АИ-7 стали развивать расчетную тягу, но все нагрузки от гироскопического момента стала воспринимать несущая система летательного аппарата. Доводка вертолета и силовой установки затянулась на несколько лет. К решению проблемы обеспечения работы двигателей в поле центробежных сил был подключен Центральный институт авиационного моторостроения. 19 февраля 1962 года вертолет В-7 выкатили на летно-испытательную станцию для проведения висения на привязи, но он снова не смог оторваться от земли. Под воздействием гироскопического момента двигателей лопасти закручивались на отрицательный угол, их обшивка покрывалась гофрами, что создавало большое сопротивление вращению, усиленное незакопотированными двигателями. Но этим проблемы не ограничивались, конструкция вертолета также требовала внесения изменений. Двигатели АИ-7 были отправлены на доработку в ОКБ А. Г. Ивченко, лопасти отремонтировали, для двигателей построили капоты, и в апреле 1965 года испытания вертолета В-7 на привязи были возобновлены. При первом же запуске один из двигателей заклинило. Пришлось его вновь возвращать в Запорожье. 20 сентября 1965 года, наконец, дважды удалось добиться устойчивого зависания вертолета, после чего началось выполнение программы испытаний. Но 11 ноября во время испытаний на максимальных оборотах несущего винта произошло почти одновременное разрушение обоих двигателей. Как оказалось, взлетный режим, на котором они работали в момент разрушения, был критическим. Турбокомпрессоры вошли в резонансные колебания и, выломав корпуса, «улетели» вместе с задними частями двигателей. При этом вертолет смог плавно опуститься на землю. После этого инцидента дальнейшие работы по двигателю АИ-7 были признаны неперспективными. Вскоре прекратилась и разработка вертолета В-7, которая еще некоторое время продолжалась в связи с тем, что специалисты ЦИАМ предложили свой вариант вертолетного ТРД – МД3, у которого гироскопический момент уравновешивался за счет противополож- 279 (1) (2) ного вращения компрессора и турбины. Но и этот двигатель был «сырой» и требовал длительной доводки. Всего в процессе опытно-конструкторских работ в ОКБ Ивченко для испытаний и доводочных работ изготовили 11 двигателей АИ-7, а в ОКБ Миля была заложена (1) Экспериментальный вертолет В-7 (2) Обслуживание двигателя АИ-7 опытная серия из пяти вертолетов В-7, один из которых сохранился и экспонируется в Центральном музее ВВС в Монино.
280 ЧАСТЬ 2. Турбовальные двигатели Двигатели вертолётов России 281 Экспериментальный вертолет В-7
282 ЧАСТЬ 2. Турбовальные двигатели Двигатели вертолётов России ГТД-550В После запуска в серию ГТД-350 дальнейшие работы в ОКБ Главного конструктора С. П. Изотова по созданию малоразмерного, но более мощного двигателя продолжились в 1966 году на основании Письма Министра авиационной промышленности от 14 июля и вышедшего вслед за ним 30 ноября Приказа МАП №503с. Проект двигателя получил новое название ГТД-550 («изделие 83»), он предусматривал одновременную разработку вертолетного и самолетного вариантов. Первоначально проект двигателя предусматривал взлетную мощность 550 л. с., но довольно быстро был переделан на 640 л. с. Двигатель ТВД-850 (1) 283 ǝǬǸǺǷDZǾǹȇǸǮǬǼǴǬǹǾǺǸǰǮǴǯǬǾDZǷȋ dzǬǴǹǾDZǼDZǽǺǮǬǷǴǽȈǽǼǬdzǿǹDZǽǶǺǷȈǶǺ ǚǖǍǍDZǼǴDZǮǬ ǏǞǐnjǝǰǷȋǍDZ  njǹǾǺǹǺǮǬ ǏǞǐǎǝǰǷȋnjǹǘ  Ǵ DZǯǺȀǴǷǴǬǷǮnjǼǽDZǹȈDZǮDZ ǏǞǐǝnj ǰǷȋ ǽǻǺǼǾǴǮǹǺǯǺǽǬǸǺǷDZǾǬǔ  ǝǾDZǹǰǺǮȇDZǴǽǻȇǾǬǹǴȋǻǼǺȁǺǰǴǷǴǶǬǶ ǹǬǰǮǴǯǬǾDZǷDZǏǞǐǎǝǾǬǶǴ ǹǬ ǺǾǰDZǷȈǹȇȁǿdzǷǬȁǗDZǾǹȇDZǴǽǻȇǾǬǹǴȋ ² ǹǬǽǬǸǺǷDZǾDZnjǹǘǎǰǬǷȈǹDZǵȄDZǸ ǰǮǴǯǬǾDZǷȈǭȇǷȀǺǼǽǴǼǺǮǬǹǰǺǸǺȅǹǺǽǾǴ  Ƿ ǽǻǺǷǿȃǴǷǹǺǮǺDZǹǬdzǮǬǹǴDZǞǎǐ njǻǼǺȄDZǷǶǺǸǻǷDZǶǽǽǾDZǹǰǺǮȇȁ dzǬǮǺǰǽǶǴȁǷDZǾǹȇȁǴǷDZǾǹȇȁǴǽǻȇǾǬǹǴǵ Ǯ ǏǺǽǙǔǔ Ǐnjǎ ǯǺǰǿǽǬǸǺǷDZǾ njǹǽ ǞǎǐǭȇǷǼDZǶǺǸDZǹǰǺǮǬǹ Ƕ ǻǼǺǮDZǰDZǹǴȊǏǺǽǿǰǬǼǽǾǮDZǹǹȇȁ ǽǺǮǸDZǽǾǹȇȁǴǽǻȇǾǬǹǴǵǩǾǺǭȇǷ ǼDZǰȃǬǵȄǴǵǽǷǿȃǬǵǶǺǯǰǬǴǽǻȇǾǬǹǴȋ ǷDZǾǬǾDZǷȈǹǺǯǺǬǻǻǬǼǬǾǬǻǼǺǮǺǰǴǷǴǽȈ ǼǬǹȈȄDZǺǶǺǹȃǬǹǴȋǺȀǴȂǴǬǷȈǹȇȁ ȃǴǽǾǺǮȇȁǴ ǏǺǽǿǰǬǼǽǾǮDZǹǹȇȁ  ǽǾDZǹǰǺǮȇȁǴǽǻȇǾǬǹǴǵǰǮǴǯǬǾDZǷȋǐǷȋ ǷDZǯǶǴȁǮDZǼǾǺǷDZǾǺǮǘǴǘǯǺǾǺǮǴǷǽȋ ǻǼǺDZǶǾǰǮǴǯǬǾDZǷȋǏǞǐ Ǟǎǐǎ Ǟǎǐ Ǟǎ ǎǐǎ ǎ ² ©ǴdzǰDZǷǴDZª Конструкция двухвального двигателя ГТД-550В была спроектирована с передним выводом вала свободной турбины, проходившем внутри вала турбокомпрессора, и имела следующие основные элементы: - 11-ступенчатый осевой компрессор. Ротор компрессора барабанного типа. Барабан, корпус компрессора и лопатки – из титановых сплавов; - кольцевая камера сгорания с вращающейся форсункой; - двухступенчатые турбина компрессора и свободная турбина. Рабочие лопатки турбин бандажированы полками с лабиринтными гребешками для повышения КПД и снижения переменных напряжений; - встроенный редуктор. (2) (1) Ми-2М (2) Компоновка Ми-2М ǎ ǻǼǺȂDZǽǽDZǰǺǮǺǰǶǴǰǮǴǯǬǾDZǷȋ ǏǞǐǞǎǐDZǯǺǶǺǹǽǾǼǿǶȂǴȋ ǻǼDZǾDZǼǻDZǷǬdzǹǬȃǴǾDZǷȈǹȇDZǴdzǸDZǹDZǹǴȋ ǐǷȋǰǺǽǾǴDzDZǹǴȋdzǬȋǮǷDZǹǹǺǵ ǸǺȅǹǺǽǾǴǹǬǮȇǽǺǾDZǻDZǼǮǿȊǽǾǿǻDZǹȈ ǶǺǸǻǼDZǽǽǺǼǬǽǰDZǷǬǷǴǰǴǬǯǺǹǬǷȈǹǺǵ ǾǿǼǭǴǹǬǽǾǬǷǬǾǼDZȁǽǾǿǻDZǹȃǬǾǺǵ ǴǺǰǹǺǮǬǷȈǹǺǵǍȇǷǬǿǮDZǷǴȃDZǹǬ ǾDZǸǻDZǼǬǾǿǼǬǯǬdzǺǮǴǮǹDZǰǼDZǹǬ ǺȁǷǬDzǰǬDZǸǬȋǻDZǼǮǬȋǽǾǿǻDZǹȈǾǿǼǭǴǹȇ ǍȇǷǴǻǺǰǯǺǾǺǮǷDZǹȇǸDZǼǺǻǼǴȋǾǴȋǰǷȋ ǻǺǷǿȃDZǹǴȋǹDZǺǭȁǺǰǴǸǺǵǾǺǻǷǴǮǹǺǵ ȉȀȀDZǶǾǴǮǹǺǽǾǴǎǻǼǺDZǶǾDZǏǞǐ  Ǟǎǐǎ ǭȇǷǬǽǹȋǾǬǾǼDZǾȈȋ ǽǾǿǻDZǹȈǾǿǼǭǴǹȇǴǿǽǾǬǹǺǮǷDZǹǬ ǺǰǹǺǽǾǿǻDZǹȃǬǾǬȋǽǴǷǺǮǬȋǾǿǼǭǴǹǬ ǽǻǼǺǸDZDzǿǾǺȃǹȇǸȂǴǷǴǹǰǼǴȃDZǽǶǴǸ ǼDZǰǿǶǾǺǼǺǸǙǺǸǹǺǯǺǺǭDZȅǬȊȅǿȊ ©ǶǬǼȈDZǼǿªǷDZǹǴǹǯǼǬǰǽǶǺǯǺǰǮǴǯǬǾDZǷȋ ©ǽǭǴǷǹǬǮdzǷDZǾDZªǰǼǿǯǺǵǻDZǼǽǻDZǶǾǴǮǹȇǵ ǺǾDZȃDZǽǾǮDZǹǹȇǵǰǮǴǯǬǾDZǷȈ²Ǟǎǐ ǼǬdzǼǬǭǺǾǬǹǹȇǵǮǚǸǽǶǺǸǘǖǍ ǎ nj ǏǷǿȄDZǹǶǺǮǬǴǴǸDZǮȄǴǵ ǭyǷȈȄǿȊǸǺȅǹǺǽǾȈ ² Ƿ ǽ ǑǯǺ Ǵ ǿǽǾǬǹǺǮǴǷǴǹǬǽǬǸǺǷDZǾȇǍDZ Ǵ njǹ
284 ЧАСТЬ 2. Турбовальные двигатели Двигатели вертолётов России (1) 285 ГТД-550В ГТД-850 (ТВД-850В) 640 240 625 275 580 247 550 290 445 259 450 320 - 725 ГТД-550B ГТД-850 (ТВД-850В) Степень повышения давления 8.9 8,26 Расхода воздуха, кг/сек 3.2 3,12 1220 - Частота вращения ротора ТК, об/мин 33 000 33 000 Частота вращения ротора СТ, об/мин 26 000 29 000 Частота вращения вала встроенного редуктора 6000 14 500 Масса сухая, кг 120 130 ʻʤʰʺʫʻʽʦʤʻʰʫˀʫʮʰʺʽʦ Взлётный: - мощность, л. с. - удельный расход топлива, г/л. с. час Номинальный: - мощность, л. с. - удельный расход топлива, г/л. с./час Крейсерский: - мощность, л. с. - удельный расход топлива, г/л. с./час Чрезвычайная мощность, л. с. ʽˁʻʽʦʻˏʫʪʤʻʻˏʫ Максимальная температура газов перед турбиной, К Двигатель ГТД-550В в 1966-1967 годах рассматривался в качестве силовой установки для одного из вариантов легкого вертолета ОКБ М. Л. Миля Ми-20. По сравнению с ГТД-350 новый двигатель предполагал лучшие характеристики по экономичности на 35%, удельной мощности на 25%, а удельной массе на 80%. Был изготовлен габаритно-стыковочный макет, который направили в ОКБ Миля. Однако дальнейшие работы показали, что вертолет оказался переразмеренным, и до постройки опытного образца и летных испытаний дело не дошло. Уже на ранней стадии ОКР по ГТД-550В к работам были привлечены польские инженеры. Их группа из 30 человек под руководством Главного конструктора завода PZL Rzeszów работала в Ленинграде при консультации расчетчиков и конструкторов Завода имени В. Я. Климова. В течение нескольких месяцев было выполнено проектирование, выпуск рабочих чертежей, разработка компоновок узлов двигателя ГТД-550В. Одновременно с выпуском опытных двигателей в Ленинграде, в Польше началась подготовка производства, были разработаны технологические процессы и даже были изготовлены первые детали. Польская сторона произвела значительные финансовые затраты. Совместная работа велась в благоприятных условиях, но без объяснения причин была дана команда все работы прекратить. Можно только сожалеть, что советские верто- леты в конце 1960-х годов остались без экономичного и легкого двигателя. В этом классе мощности у России своего двигателя нет до сих пор. А, если учитывать тот факт, что все разработки ОКБ Изотова используются в десятках тысячах экземплярах и по сей день, то можно с уверенностью утверждать, что двигателю ГТД550В была уготована долгая авиационная жизнь. (1) Проект двигателя ГТД-850 (ТВД-850В) (2) Проект двигателя ГТД-550В (2)
286 ЧАСТЬ 2. Турбовальные двигатели Двигатели вертолётов России От ГТД-11 до ГТД-400 ʽˁʻʽʦʻˏʫʪʤʻʻˏʫ ГТД-400 Чрезвычайный режим - мощность, л. с. 500 Взлетный режим: - мощность, л. с. - удельный расход топлива, г/л. с./час 400 235 Частота вращения вала встроенного редуктора, об/мин: 6000 Длина х диаметр, мм Масса сухая, кг 780х360 75 В начале 1970-х годов Главный конструктор Омского МКБ В. А. Глушенков задумал создать новый экономичный ТВаД ГТД-11 в классе мощности 400 л. с., который смог бы заменить двигатели ГТД-350 на модернизированном вертолете Ми-2. В 1972 году ОКБ Миля в инициативном порядке подготовило проект такого вертолета – четырехместного Ми-20 (очередного с этим названием). Двигатель казался перспективным, и руководство авиационной промышленности поддержало предложение вертолетчиков. Но в 1973 году Глушенков был переведен из Омска на Калужский моторный завод, а милевцы полностью переключились на совместное с поляками создание вертолета W-3. Повторно Глушенков вернулся к разработке ГТД-11 уже в Калуге, когда ОКБ Камова потребовалось модернизировать поршневой вертолет Ка-26 под газотурбинные двигатели. В 1974 году успешно прошла министерская макетная комиссия по вертолету Ка-26М, после чего на Калужском моторном заводе началось рабочее проектирование двигателя. В марте 1975 года был готов эскизный проект Ка-26М с двумя двигателями ГТД-11. На заводе были построены первые образцы газогенераторов для проведе- Вертолет Ка-26М ния стендовых испытаний. Но внезапно обстоятельства круто изменились, Калужский завод был в срочном порядке переориентирован под освоение массового производства первого в мире танкового газотурбинного двигателя конструкции С. П. Изотова ГТД-1000Т. Все работы по ГТД-11 были свернуты. В 1994 году Омское МКБ под руководством Главного конструктора В. Г. Костогрыза еще раз предприняла попытку РД-600В разработать высокоэкономичный малоразмерный ГТД в классе мощности 400 л. с. в вертолетном и самолетном варианте. Новый проект ТВаД ГТД-400 предполагал следующую схему: одноступенчатый центробежный компрессор, одноступенчатые турбина компрессора и свободная турбина с выводом вала отбора мощности вперед, противоточная кольцевая камера сгорания. В двигателе бы предусмотрен встроенный редуктор. Конструкция двигателя – модульная. Двигатель оборудовали пылезащитным устройством, автономной маслосистемой, электронно-гидравлической САУ с гидромеханическим резервом с функциями контроля и диагностики двигателя. Благодаря такой перспективной схеме обеспечивались малые массогабаритные размеры. Максимальная мощность поддерживалась до температуры наружного воздуха +30°C. Окончание проекта планировалось на 2001 год, но он так и остался только на бумаге. ʽˁʻʽʦʻˏʫʪʤʻʻˏʫ Степень повышения давления Расхода воздуха, кг/сек ГТД-400. Чертеж 287 Специфика Рыбинского конструкторского бюро моторостроения заключалась в разработке не массовых авиационных двигателей, а тех, которые требовались стране для решения специфических задач. Так, РКБМ под руководством Главного конструктора Петра Алексеевича Колесова успешно справилось с задачей по проектированию двигателей для самолета вертикального взлета и посадки, сверхзвукового ракетоносца, высотного разведчика, а также по созданию экономичного двигателя с целью ремоторизации сверхзвукового пассажирского лайнера Ту-144. В 1984 году Колесов ушел на пенсию, а РКБМ было передано в 10-е Главное управление МАП СССР как пло- щадка для создания демонстрационных образцов элементов авиационных ГТД, предлагавшихся ЦИАМ в качестве научно-технического задела. Но начавшаяся перестройка к концу 1980-х годов оставила ОКБ, занимавшееся уникальными разработками, без госзаказов. Именно в этот период и зародилась идея спроектировать высокоэкономичный ГТД в размерности 1300-1500 л. с. Ее подсказал директор ЦИАМ Д. А. Огородников. В 1988 году на пост Главного конструктора коллективом Рыбинского КБМ был выбран Александр Сергеевич Новиков, который смог добиться и поддержки в Министерстве авиапрома и открытия финансирования на опытно-конструкторские работы. РД-600В 12.7 (14.4)* 4.0 Максимальная температура газов перед турбиной, К 1560 Частота вращения ротора ТК, об/ мин 40 100 Частота вращения ротора СТ, об/ мин 23 400 Частота вращения вала встроенного редуктора об/мин 6000 Длина х ширина х высота, мм 1567 х 740 х 837 Масса сухая, кг 280 (220)* * - в скобках указаны параметры в соответствии с ТЗ Изначально на основании Постановления Совета Министров СССР №1140 от 12 ноября 1990 года и Приказа МАП №6 от 3 января 1991 года приступили к проектированию турбовинтового двигателя
288 28 8 ЧАСТЬ ЧАСТ ЧА СТЬ Ь2 2.. Ту Турбо рбовальны ные двигатели ны Двигатели вертолётов России 289 Вертолет Ка-60
290 ЧАСТЬ 2. Турбовальные двигатели Двигатели вертолётов России 291 (3) (1) ТВД-1500 для одно- и двухдвигательных региональных самолетов. (Это было одно из последних решений в СССР о разработке новой авиационной техники). В начале 1990-х годов на базе единого унифицированного газогенератора было решено разработать турбовальный вариант РД-600В. Разработка ТВаД велась в соответствии с ТТТ ВВС и ТЗ Министерства транспорта от 20 июля 1994 года для многоцелевых вертолетов Ка-60 (военного назначения) и Ка-62 (гражданского назначения). При этом предстояло унифицировать требования военного и гражданского заказчиков. До 1997 года финансирование ОКР велось Министерством (2) (1) Вертолет Ка-60 в полете (2) Редуктор вертолета Ка-62 (3) Чертеж продольного разреза РД-600 обороны России через ОАО «Камов», после – из средств Российского авиакосмического агентства и ОАО «Рыбинские моторы». (В этом же году было завершено объединение серийного рыбинского завода с РКБМ, ярым приверженцем которого был А. С. Новиков, ставший техническим директором – Генеральным конструктором нового объединенного предприятия). Двухвальный двигатель РД-600В имеет современную конструкцию, характерную для двигателей 4-го поколения, включает следующие основные узлы и системы: - 4-ступенчатый осецентробежный компрессор (три осевых и одна центробежная ступень) с поворотными лопатками ВНА и НА I-II ступеней, с клапаном перепуска воздуха из-за осевых ступеней компрессора. На роторе размещен передний шариковый подшипник; - кольцевая противоточная камера сгорания с 16-ю центробежными форсунками, две из которых, в районе свечей зажигания – двухканальные; - двухступенчатая осевая турбина компрессора. Крепление рабочих лопаток в дисках осуществляется замком типа «елочка». Лопатки I-й ступени – пустотелые, II-й ступени – имеют внутреннюю полость, охлаждаемые. Лопатки сопловых аппаратов обоих ступеней – полые, охлаждаемые. Полотна, ступицы дисков, замки охлаждаются воздухом, поступающим из зоны вторичного воздуха камеры сгорания; - двухступенчатая осевая свободная турбина. Крепление рабочих лопаток в дисках осуществляется замком «елочного» типа. На концах рабочих лопаток выполнены полки, которые образуют кольцевой бандаж на периферии рабочего колеса. Сопловые лопатки – пустотелые, охлаждаемые. Ротор свободной турбины в задней части имеет два роликоподшипника; - встроенное высокоэффективное ПЗУ инерционного типа, которое вместе с внутренней поверхностью маслобака составляет воздуховод, обеспечивающий подвод воздуха к компрессору. Пылевой ʻʤʰʺʫʻʽʦʤʻʰʫˀʫʮʰʺʽʦ РД-600В (в соответствии с ТЗ) РД-600В (по Сертификату типа) 1550 (tн=+30°С) 1550 (tн=+9.5°С) 1300 (tн=+35°С) 209 1300 (tн=+17°С) 226 1110 (tн=+30°С) 219 1110 (tн=+24.5°С) 236 1000 225 1000 242 10 000 100/150 - Чрезвычайный (2.5-мин ОНД) - мощность, л. с. Взлётный: - мощность, л. с. - удельный расход топлива, г/л. с. час Максимальный продолжительный: - мощность, л. с. - удельный расход топлива, г/л. с./час Крейсерский: - мощность, л. с. - удельный расход топлива, г/л. с./час Ресурс: - первоначальный, час/ц - назначенный, час концентрат отсасывается эжекторами. Включение и выключение воздуха на эжекцию осуществляется клапаном, управляемым из кабины вертолета. Воздух к эжектору подводится из-за блока осевых ступеней компрессора; - выходное устройство, представляющее собой кольцевой диффузор,
292 ЧАСТЬ 2. Турбовальные двигатели Двигатели вертолётов России (1) (2) состоящий из соединенных между собой внешней и внутренней обечаек; - встроенный промежуточный редуктор, предназначенный для передачи крутящего момента от вала свободной турбины к валу главного редуктора вертолета, а также для размещения приводных агрегатов двигателя. Редуктор несоосный, включает в себя две самостоятельные ветви и состоит из силового двухступенчатого редуктора (с муфтой свободного хода с эксцентриковыми роликами и встроенным измерителем крутящего момента) и коробки приводов агрегатов, объединенных общим корпусом с крышкой. Привод агрегатов осуществляется от вала ротора турбокомпрессора через центральный привод, далее на консольно-расположенные шестерни. - коробка приводов, на которой размещены агрегаты и приборы: генератор, насос-регулятор, подкачивающий насос, маслоагрегат, центробежный суфлер встроенного типа, регулятор оборотов, турбостартер воздушный, блок датчиков для контроля крутящего момента на выходном валу редуктора, датчик для контроля частоты вращения вала свободной турбины; - системы двигателя: электронная цифровая двухканальная с полной ответственностью система автоматического управления (FADEC) с резервным гидро(3) ǎǽǺǮǼDZǸDZǹǹȇȁǞǎǬǐȄǴǼǺǶǺDZ ǻǼǴǸDZǹDZǹǴDZǹǬȄǷǴǮǽǾǼǺDZǹǹȇDZ ǛǓǟǴǹDZǼȂǴǺǹǹǺǯǺǾǴǻǬǎǺdzǰǿȁǴdz ǺǶǼǿDzǬȊȅDZǵǬǾǸǺǽȀDZǼȇdzǬǽǬǽȇǮǬDZǾǽȋ ǰǮǴǯǬǾDZǷDZǸȃDZǼDZdzǴǽǶǼǴǮǷDZǹǹȇǵ ǶǬǹǬǷǮ ǶǺǾǺǼǺǸȃǬǽǾǴȂȇǻȇǷǴ ǻǺǰȁǮǬǾȇǮǬDZǸȇDZǻǺǾǺǶǺǸǮǺdzǰǿȁǬ ǼǬdzǯǺǹȋȊǾǽȋǴǻǺǴǹDZǼȂǴǴǻǼǺǽǶǬǶǴǮǬȊǾ ǮǻȇǷDZǿǷǬǮǷǴǮǬȊȅǴǵǶǬǹǬǷ Ǯ ǶǺǾǺǼǺǸǰǷȋǿǽǴǷDZǹǴȋǻǺǾǺǶǬǮǺdzǰǿȁǬ ǿǽǾǬǹǬǮǷǴǮǬDZǾǽȋȉDzDZǶǾǺǼǼǬǭǺǾǬȊȅǴǵ ǹǬǽDzǬǾǺǸǮǺdzǰǿȁDZǺǾǭǴǼǬDZǸǺǸ ǺǾ ǶǺǸǻǼDZǽǽǺǼǬ механическим каналом, развитая бортовая система контроля и диагностики, система смазки и суфлирования, топливная система, система отбора воздуха, система запуска, противообледенительная система. Для обеспечения высокого уровня технологичности и ремонтопригодности двигатель РД-600В имеет модульную конструкцию и состоит из: базового модуля (включающего компрессор, камеру сгорания, турбину компрессора и промежуточный корпус), свободной турбины, ПЗУ, маслобака, редуктора с коробкой приводов, выходного устройства. Каждый модуль представляет собой независимый блок. Все шесть модулей выполнены с обеспечением полной конструктивной 293 взаимозаменяемости. Двигатели имеют вывод вала отбора мощности вперед и расположены позади главного редуктора ВР-60, который было поручено разрабатывать Воронежскому ОКБМ. Первый полет вертолета Ка-60 «Касатка» с двигателями РД-600В состоялся 10 декабря 1998 года (летчик-испытатель А. К. Смирнов). Эта машина стала первой для ОКБ имени Н. И. Камова, построенной по классической, одновинтовой, схеме, с четырехлопастным несущим винтом и рулевым винтом типа «фенестрон». Второй опытный образец вертолёта, изготовленный в учебном варианте для подготовки и переучивания летного состава и получивший обозначение Ка-60У, впервые поднялся в небо почти через девять лет – 21 сентября 2007 года. За период создания двигателя было изготовлено: 8 установок для проведения поузловой доводки (наработка узлов составила более 6000 часов); 4 газогенератора для проведения доводочных работ, термометрирования и тензометрирования деталей и узлов; 32 полноразмерных двигателя для проведения специальных стендовых испытаний по Программе ГСИ, летных испытаний на двух вертолетах Ка-60, натурном стенде ОАО «Камов» и сертификационных испытаний. (4) (1) Двигатель РД600В в музее ПАО «ОДК-Сатурн» (2) (3) Редуктор вертолета Ка-62 (4) Сборка двигателя РД600В в Рыбинске
294 ЧАСТЬ 2. Турбовальные двигатели Двигатели вертолётов России 295 Вертолет Ка-62
296 ЧАСТЬ 2. Турбовальные двигатели Двигатели вертолётов России В опытную эксплуатацию было поставлено 12 двигателей. Общая наработка двигателей РД-600В в процессе доводки, летных и сертификационных испытаний составила более 7000 часов, из них в полете свыше 700 часов. В 2000 году А. С. Новиков был переведен на новую должность в РСК «МиГ», и опытно-конструкторские работы завершались уже без него. В следующем году произошло слияние ОАО «Рыбинские моторы» с ОАО «А. Люлька-Сатурн» под названием ОАО «НПО «Сатурн». Несмотря на огромный объем работ, конструкторам так и не удалось довести двигатель до требований технического задания. Поэтому по завершении сертификационных работ 30 декабря 2003 года Авиарегистр МАК выдал Сертификат типа №СТ 230-АМД c ограничениями, в основном связанными с высотностью, топливной эффективностью и ресурсными показа- Сертификат типа на двигатель РД-600В телями. При этом программа Госиспытаний (для двигателей Государственной авиации) была выполнена только на 70%, чистовые ГСИ не проводились по причине приостановки работ по вертолету Ка-60. В 2007 году все работы по РД-600В были прекращены. Для доводки двигателя до требований ТЗ при постановке его на серийное производство еще в 2008 году специалистами ЦИАМ были подготовлены предложения, предусматривавшие двухэтапность этих работ. В 2009-2010 годах была предпринята попытка реанимировать доводку двигателя, и не только в Рыбинске. В ОАО «Климов» разрабатывался проект РД-600В серии 2. Но после аварии второго прототипа Ка-60У 23 июня 2010 года (хотя причина аварии была не связана с двигателями) камовцы окончательно переориентировались на французские двигатели Turbomeca Ardiden 3G, и программа РД600В была закрыта окончательно. ТВД-20В ʽˁʻʽʦʻˏʫʪʤʻʻˏʫ ТВД-20В Чрезвычайный режим - мощность, л. с. 1500 Взлетный режим: - мощность, л. с. - удельный расход топлива, г/л. с./час Длина х ширина х высота, мм Масса сухая, кг 1375 230 1850 х 745 х 855 210 Омское моторостроительное КБ под руководством Главного конструктора Валентина Андреевича Глушенкова и его преемников – Виктора Степановича Пащенко (1973-1985) и Валентина Григорьевича Костогрыза (1985-2017) – не прекра- щало развивать тематику малоразмерных ГТД для вертолетов и самолетов, а также вспомогательных ГТД. Созданный в 1970 году двигатель ТВД10 послужил платформой для разработки в ОМКБ в 1970-х – 1990-х годов самых разнообразных конструкций двигателей. Так, например, была разработана базовая конструкция турбовинтового двигателя ТВД-20, которая в свою очередь послужила основой для вертолетной модификации ТВД-20В взлетной мощностью 1375 л. с. Этот проект, как и базовый двигатель, предполагал «перевернутую» схему установки в объект – задом наперед. Но в отличие от него имел двухступенчатый центробежный компрессор, а также двухступенчатые турбину компрессора и свободную турбину. Вывод вала мощности был осуществлен назад (вперед по полету). ТВД-20В предназначался для многоце¬левых вертолетов средней грузоподъемности, предусматривал модуль¬ную конструкцию и был оснащен встроенными пылеза¬щитным устройством и редуктором. Автоматичес¬кий запуск осуществлялся с помощью электрического стартера-генератора. На двигателе предусматривалась электронная система автоматического управления и измеритель крутящего момента, автономной маслосистемой. Несмотря на высокие удельные показатели и перспективные конструктивные решения, двигатель ТВД20В остался только в проекте. 297 ВК-1500В В 1999 году на Заводе имени В. Я. Климова под руководством Генерального конструктора А. А. Саркисова и непосредственным руководством Главного конструктора П. С. Изотова началось проектирование ТВД ВК-1500 («изделие 60») мощностью 1600-1900 л. с. для самолета Ан-3. Концепция создания двигателя заключалась в максимальном использовании узлов ТВ3-117ВМА и ВК-2500, что значительно удешевляло ОКР и сокращало сроки доводочных работ. После проведения первых стендовых испытаний ВК-1500 в 2003 году, которые доказали жизнеспособность этой концепции, Завод имени В. Я. Климов вышел с предложением разработать две турбовальные модификации с целью ремоториДвигатель ВК-1500ВК на выставке МАКС. 2004 зации вертолетов: Ка-60/Ка-62 – ВК-1500ВК («изделие 60ВК») взамен РД-600В и Ми-8Т/П – ВК-1500ВМ («изделие 60ВМ») взамен ТВ2-117А/АГ. Конструкция двигателей ВК-1500ВК/ВМ состояла из следующих основных узлов и систем: - 10-ступенчатый осевой компрессор. Из базового компрессора ТВ3-117ВМА были исключены первые две ступени, внедрены первые два новых диска и сохранен лопаточный аппарат. ВНА и первые два НА поворотные; - новая укороченная кольцевая прямоточная камера сгорания с наружным топливным коллектором с 12-ю отдельными двухконтурными центробежными форсунками; - двухступенчатая осевая турбина компрессора с базового двигателя ВК-2500 с охлаждаемыми сопловыми лопатками I-й ступени. Заменен материал рабочих лопаток I-й ступени, незначительно изменены геометрические размеры основных и покрывающих дисков; ʻʤʰʺʫʻʽʦʤʻʰʫˀʫʮʰʺʽʦ ВК-1500ВМ ВК-1500ВМ (nст=12000 об/мин) (nст=15000 об/мин) Чрезвычайный: - мощность, л. с. 1800 1800/1800-1900 1600 245 1600 240 1300 1300 1100 270 1100 265 3000/3000 3000/3000 12 000/12 000 3000/3000 3000/3000 12 000/12 000 Взлётный: - мощность, л. с. - удельный расход топлива, г/л. с. час ВК-1500ВМ/ВК Максимальный продолжительный: Степень повышения давления 7.4 Расхода воздуха, кг/сек 7.3 Максимальная температура газов перед турбиной, К 1240 - мощность, л. с. Крейсерский: Частота вращения ротора ТК, об/мин 19 500 - мощность, л. с. - удельный расход топлива, г/л. с./час Частота вращения ротора СТ, об/мин 23 400 Ресурс (расчетные), час/ц: Частота вращения вала встроенного редуктора об/мин Масса сухая, кг 12 000...15 000/15 000 250/230 - до 1 капитального ремонта - межремонтный - назначенный
298 ЧАСТЬ 2. Турбовальные двигатели новая двухступенчатая осевая неохлаждаемая свободная турбина с выводом вала отбора мощности вперед (ВК-1500ВК) и назад (ВК-1500ВМ). Уменьшенная длина камеры сгорания и ротора компрессора позволили ликвидировать узел промежуточной опоры турбокомпрессора (2-й опоры базового двигателя) и выполнить переднеприводной вал без промежуточного межвального подшипника; выхлопное устройство у ВК-1500ВМ выполнено по типу базового двигателя, у ВК-1500ВК – новое, с возможностью установки на правый и левый двигатель; система автоматического управления, включающая новые агрегаты электронной части собственной разработки (блок автоматического регулирования и контроля БАРК-60В типа FADEC, счетчик наработки и контроля) и резервной гидромеханической части разработки НПП «ЭГА»; система запуска может быть электрической (при замене двигателей ТВ2-117 на вертолетах Ми-8) или воздушная от бортовой ВСУ; Двигатели вертолётов России остальные системы двигателя – аналогичны базовому двигателю. При проектировании двигателя закладывалась возможность работы, при небольшой доработке топливной аппаратуры, на дизельном топливе, бензине, сжиженных газах и их смесях. Демонстрационный образец ВК1500ВМ был изготовлен в 2002 году в ОАО «Мотор Сич» и в 2003 году прошел 50-часовые длительные испытания по единому полетному циклу ТВ3-117, которые подтвердили заявленные данные. При этом испытания проводились на двух настройках вращения свободной турбины – 12 000 об/мин (для работы с редуктором ВР-8) и 15 000 об/мин (для работы с ВР14). Разработка двигателя велась по техническим требованиям, утвержденным Генеральным конструктором МВЗ имени М. Л. Миля. Работы с 2005 года проводились под общим руководством нового Генерального конструктора Завода имени В. Я. Климова Алексея Владимировича Григорьева. Проведенные маркетинговые исследования показали, что, несмотря на улучшение расчетных эксплуатационных характеристик вертолета Ми-8, двигатель ВК-1500ВМ в виду значительно бόльшей стоимости по сравнению с ТВ2-117, рыночных перспектив не имеет. В 2005 году по документации Главного конструктора в ОАО «Мотор Сич» был изготовлен первый опытный образец ВК-1500ВК, который успешно прошел 20-часовые стендовые испытания. Установка двигателя ВК-1500ВК на вертолет Ка-60 требовала разработки нового главного редуктора и полной переделки мотоотсека. ВК1500ВК, несмотря на лучшие мощностные и высотные характеристики, тем не менее, имел худшие показатели экономичности и бόльшие габаритные размеры, чем РД600В. В связи с этим камовцы не проявили заинтересованность к этой разработке. В 2010 году обе опытно-конструкторские работы по двигателям ВК-1500ВМ и ВК-1500ВК были закрыты, как не давшие положительных результатов. ТВа-3000 (ВК-3500) ʻʤʰʺʫʻʽʦʤʻʰʫˀʫʮʰʺʽʦ ТВа-3000 (ВК-3500) Чрезвычайный 1 (30-сек ОНД): - мощность, л. с. 3750 Чрезвычайный 2 (2-мин ОНД): - мощность, л. с. 3600 Чрезвычайный 3 (30-мин ОНД) - мощность, л. с. 2900 Взлётный: - мощность, л. с. - удельный расход топлива, г/л. с. час 2500 205 Максимальный продолжительный: - мощность, л. с. 2100 Крейсерский: Двигатель ВК-3500 ʽˁʻʽʦʻˏʫʪʤʻʻˏʫ Степень повышения давления ТВа-3000 (ВК-3500) - мощность, л. с. - удельный расход топлива, г/л. с./ час 15.08 Ресурс (расчетные), час/ц: Расхода воздуха, кг/сек 9.25 Максимальная температура газов перед турбиной, К 1590 - назначенный хол. части - назначенный гор. части Частота вращения ротора ТК, об/мин 28 895 Частота вращения ротора СТ, об/мин 15 700 Длина х ширина х высота, мм Масса сухая, кг Двигатель ВК-1500ВМ 299 В 1992 году в Российской Федерации была принята государственная «Программа развития гражданской авиационной техники России до 2000 года», в которой было предусмотрено создание вертолета Ми-38. На Заводе имени В. Я. Климова для этого вертолета полным ходом шла разработка двигателя 4-го поколения ТВ7-117В. Завод имени В. Я. Климова в лице Генерального конструктора А. А. Саркисова вышел с предложением параллельно с ТВ7117В начать разработку абсолютно нового перспективного двигателя 5-го поколения в этой же размерности ТВа-3000. А для того, чтобы проект сразу 1495 х 685 х 895 380 не отвергли, был предпринят хитроумный маневр – в эскизном проекте, подготовленном к 1993 году, двигатель ТВа-3000 был представлен как разработка на базе узлов ТВ7-117. Заявленные данные были на уровне лучших зарубежных образцов ГТД этого класса. Ведущие институты отрасли ЦИАМ и ГосНИИ ГА, закрыв глаза на эту явную нелепость, выдали свои положительные заключения на эскизный проект. Все в это непростое время понимали, что такой двигатель нужен стране, и он разрабатывается, что называется, на будущее. При этом проведение его сертификации была предложена ЦИАМ не только по оте- 1900 225 6000/9000 12 000/18 000 чественным авиационным правилам АП-33, но и по западным FAR и BCAR. Новый двигатель должен был иметь следующие конструктивные особенности: - 2-х ступенчатый одновальный однокаскадный центробежный компрессор (спроектированный впервые в отечественной практике); - противоточную кольцевую камеру сгорания с двухконтурными двухсопловыми центробежными топливными форсунками; - двухступенчатую охлаждаемую турбину компрессора с двухопорным валом, не имеющим промежуточной опоры; - двухступенчатую свободную турбину с возможностью вывода вала вперед и назад (ТВа-3000-01); - электронно-гидромеханическую систему автоматического регулирования с полной ответственностью.
300 ЧАСТЬ 2. Турбовальные двигатели Проект был одобрен, в декабре 1993 года Департамент воздушного транспорта Минтранса России утверждил ТТЗ на создание ТВа-3000 («изделие 95»), которое представляло собой дополнение к ТТЗ на двигатель ТВ7-117В. Главная особенность концепции ТВа-3000, имевшего взлетную мощность 2500 л. с., заключалась в наличии трех мощных чрезвычайных режимов, что значительно увеличивало безопасность эксплуатации вертолета Ми-38. ǎȃǬǽǾǴdzǬȋǮǷDZǹǹȇȁǰǬǹǹȇȁ ǻǺ ǸǺȅǹǺǽǾǴǽǷDZǰǿDZǾǺǾǸDZǾǴǾȈ ǹDZǺǭȇȃǹǺǮȇǽǺǶǴǵǿǼǺǮDZǹȈ ǸǺȅǹǺǽǾǴȃǼDZdzǮȇȃǬǵǹȇȁǼDZDzǴǸǺǮ Ǵ ǻǺ ǽǼǬǮǹDZǹǴȊǽǸǺȅǹǺǽǾȈȊǹǬ ǮdzǷDZǾǹǺǸǼDZDzǴǸDZ 1ȃǼ1ǮdzǷ  1ȃǼ1ǮdzǷ  ȃǾǺǹDZǴǸDZDZǾ ǬǹǬǷǺǯǺǮǮ ǸǴǼǺǮǺǵǻǼǬǶǾǴǶDZǬǾǬǶDzDZ ǻǺǰǰDZǼDzǬǹǴDZǻǺǽǾǺȋǹǽǾǮǬǮdzǷDZǾǹǺǵ ǸǺȅǹǺǽǾǴǻǼǴǙ ǰǺWǹ Ǻǝ ǛǺǽǷDZǰǹDZDZǾǬǶDzDZǹDZǽǶǺǷȈǶǺǻǼDZǮȇȄǬDZǾ ǴdzǮDZǽǾǹȇDZǰǬǹǹȇDZdzǬǼǿǭDZDzǹȇȁ ǮDZǼǾǺǷDZǾǹȇȁǏǞǐ ǔdzǓǬǶǷȊȃDZǹǴȋǢǔnjǘǹǬȉǽǶǴdzǹȇǵǻǼǺDZǶǾ ǰǮǴǯǬǾDZǷȋǞǎǬǙǛǛǴǸǎ ǫ ǖǷǴǸǺǮǬ Двигатель ТВа-3000 был спроектирован по модульной схеме и состоял из шести модулей: маслобака, коробки двигательных агрегатов, корпуса промежуточного вала с центральным приводом, турбокомпрессора, свободной турбины, выхлопного устройства. Конструкция двигателя Проект перспективного палубного вертолета Ка-40 с ТВа-3000 Двигатели вертолётов России позволила сократить количество деталей по сравнению с ТВ7-117 более чем на 1000 единиц. Газогенератор и свободная турбина ТВа-3000 были разработаны как базовые узлы двигателей для вертолетов, самолетов и энергоустановок. ОКБ имени Н. И. Камова также заинтересовалось двигателем ТВа-3000 и рассматривало его в качестве маршевых двигателей для своего нового палубного вертолета Ка-40, который разрабатывали с 1991 года. Уже на стадии эскизного проекта на Заводе имени В. Я. Климова были проведены опережающие экспериментальные исследования по компрессору, камере сгорания и турбине компрессора в составе газогенерирующей установки, а также отдельно по первой ступени ЦБК. Выполнение полного объема ОКР было запланировано на 1998 год. Серийное производство намечалось наладить в ОМО имени П. И. Баранова. Первый же экспериментальный полноразмерный двигатель был построен и поступил на стендовые испытания лишь в 2001 году – сказалось безденежье 1990-х годов. В начале 2000-х годов двигатель получил новое название – ВК-3500, в честь первого Генерального конструктора петербургского ОКБ Владимира Климова. Отсутствие финансирования и заинтересованности со стороны государственных заказчиков и вертолетчиков заставило полностью свернуть разработку ТВа-3000/ ВК-3500, вероятно, самого перспективного российского ТВаД 1990-х – 2000-х годов. ВК-800В Еще одним перспективным двигателем 5-го поколения, который начал проектироваться на Заводе имени В. Я. Климова под руководством Генерального конструктора А. А. Саркисова в конце 1990-х годов, стал малоразмерный ГТД ВК-800 («изделие 46») в классе мощности 8001000 л. с. Модификация ВК-800В предназначена для эксплуатации в составе одно- и двухдвигательных вертолетов взлетной массой 2.5-5 т типа Ми-54, «Ансат», Ка-226. Конструкция ВК-800В включает: - радиальный воздухозаборник с защитной сеткой; - одноступенчатый высоконапорный центробежный компрессор; - кольцевую противоточную камеру сгорания; ʻʤʰʺʫʻʽʦʤʻʰʫˀʫʮʰʺʽʦ ʽˁʻʽʦʻˏʫʪʤʻʻˏʫ Степень повышения давления ВК-800В 10.0 Расхода воздуха, кг/сек 3.27 Максимальная температура газов перед турбиной, К 1360 Частота вращения ротора ТК, об/мин 44 000 Частота вращения ротора СТ, об/мин 29 000 Длина х ширина х высота, мм Масса сухая, кг (1) Двигатель ВК-800В 1000х590х580 140 (1) ВК-800В 1000 Чрезвычайный (2.5-мин ОНД): - мощность, л. с. 900 Чрезвычайный (30-мин ОНД) - мощность, л. с. 850 Взлётный: - мощность, л. с. - удельный расход топлива, г/л. с. час 800 238 Максимальный продолжительный: - мощность, л. с. 600 Крейсерский I: - мощность, л. с. 450 Крейсерский II: - мощность, л. с. 350 Ресурс (расчетные), ц: - назначенный хол. части - назначенный гор. части 18 000 9000 (2) (2) ВК-800. Ротор центробежного компрессора Чрезвычайный (2-мин ОНД): - мощность, л. с. 301 - осевую одноступенчатую турбину компрессора с воздушной завесой на входе в сопловой аппарат, охлаждаемыми вставками и диском рабочего колеса; - осевую одноступенчатую свободную турбину с охлаждаемым диском рабочего колеса. Вывод мощности от свободной турбины производится на главный редуктор вперед через промежуточный понижающий редуктор; - понижающий редуктор, выполненный одним целым с коробкой двигательных агрегатов; - выхлопное устройство с осевым выходом. В 2003 году на конкурсе аванпроектов отечественных двигателей для учебного вертолёта «Ансат-У» ВК-800В совместным решением ВВС – Росавиакосмоса был определён победителем. Росавиакосмос выделил финансирование на опытно-конструкторские работы, которое было прекращено в 2007 году. За время ОКР были проведены автономные испытания компрессора, камеры сгорания и газогенератора, в том числе в термобарокамере. Получены расчетные значения расхода воздуха и степени повышения давления воздуха компрессора, стабильный розжиг камеры сгорания до высоты 5000 м при температуре воздуха и топлива до –50°С. Отработано управление САУ на запуске, на установившихся и переменных режимах. В ноябре 2007 года состоялась макетная комиссия и определен сертификационный базис. Сертификация ВК-800В была запланирована по нормам АП-33, гармонизированными с иностранными нормами летной годности FAR-33 и CS-E. В декабре 2007 года изготовлен и в начале 2008 года испытан первый опытный образец. Изготовление двигателя осуществлялось совместно с ОАО «УМПО», которое было определено в качестве будущего серийного производителя ВК-800В. С 2008 года дальнейшая доводка двигателя и узлов ведется в ограниченных объёмах за счёт собственных средств АО «ОДК-Климов». Во многом на приостановку ОКР повлиял тот факт, что ВК-800В оказался немного переразмеренным для вертолета «Ансат», которому требуется двигатели мощностью по 500-700 л. с. С начала разработки ВК-800В самое деятельное участие принимал будущий Генеральный конструктор АО «ОДК-Климов» А. В. Григорьев, для которого эта тематика является приоритетной. С 2017 года АО «ОДК-Климов» участвует в создании самолетной модификации ВК-800С, предназначенной для ремоторизации регионального самолета L-410. ОКР по ВК-800С проводится по заказу Минпромторга России, головным исполнителем является АО «Уральский завод гражданской авиации», которому принадлежат права на самолет L-410.
302 ЧАСТЬ 2. Турбовальные двигатели ˄̨̨̭̣̦̖̏ ̨̡̨̛̪̣̖̦̖ I II III Двигатели вертолётов России Двигатель: Год Разработчик Стадия Nвзл, л. с. Се взл, г/л. с. час Mасса, кг Компрессор ТК + СТ Вывод мощности πк Ge, кг/сек Tгмах, К Удельная масса, кг/л. с. ТВ-2ВМ 1957 Авиадвигатель опытная серия 5500 295 1700 14ос 2+1 назад 5.5 29 1050 0.309 ГТД-350 1963 Климов серия 400 365 135 7ос + 1цб 1+2 назад 6.0 2.1 1243 0.338 ГТД-3Ф 1965 ОМКБ серия 900 300 240 бос + 1цб 2+1 назад 6.5 4.65 1142 0.267 Д-25В 1959 Авиадвигатель серия 5500 290 1275 9ос 1+2 назад 5.6 26 1240 0.232 ТВ2-117 1964 Климов серия 1500 295 330 10ос 2+2 назад 6.2 8.2 1153 0.220 ГТД-550В 1960-е Климов проект 640 240 120 1д+10ос 2+2 вперед 8.9 3.2 1220 0.188 ТВ3-117 1972 Климов серия 2200 230 265 12ос 2+2 назад 9.55 8.75 1233 0.120 ВК-250001 2000 Климов серия 2400 210 300 12ос 2+2 назад 9.7 8.9 1293 0.125 ВК2500П-01 2019 Климов опытная серия 2500 210 300 12ос 2+2 назад 9.8 9.1 ˜1300 0.120 ВК1500ВК 2003 Климов опытный образец 1600 240 230 10ос 2+2 назад, вперед 7.4 7.3 1240 0.144 Д-136 1978 Прогресс серия 10 000 198 1077 (6+7)ос 2+2 назад 18.3 36 1516 0.108 PZL-10W 1985 ОМКБ, WSK PZL серия 900 268 141 6ос + 1цб 2+1 назад 7.3 4.5 1140 0.157 ТВ-О-100 1989 ОМКБ, Союз малая серия 720 259 125 2ос + 1цб 1+1 вперед 9.2 2.66 1300 0.186 РД-600В 2003 Рыбинские моторы опытная серия 1300 226 (209)* 280 (220)* 3ос + 1цб 2+2 вперед 12.7 4 1500 0.215 (0.169)* ТВ7-117В 2015 Климов серия 2800 205 435 5ос + 1цб 2+2 вперед 14.66 8,27 1530 0.155 ГТД-400 1990-е ОМКБ проект 400 235 75 1цб 1+1 вперед - - - 0.186 IV ТВД-20В 1990-е ОМКБ проект 1375 230 210 2цб 2+2 назад** - - - 0.153 ВК-800В 2000-е Климов опытный образец 800 238 140 1цб 1+1 вперед 10.0 3.27 1360 0.175 ТВа-3000 (ВК-3500) 1990-е Климов опытный образец 2500 205 380 2цб 2+2 вперед 15.08 9.25 1590 0.152 V Примечания *– Задано по ТЗ. ** – Применена «перевернутая» схема двигателя 303
304 ЧАСТЬ 2. Турбовальные двигатели Двигатели вертолётов России Перспективные вертолетные двигатели Несмотря на то, что Россия является одним из мировых лидеров в области турбовальных двигателей, тем не менее, к 21-му столетию страна подошла, не имея своего серийного производства этого типа двигателей. ГТД-350 и PZL-10W производились в Польше, ТВ-О-100 планировался к изготовлению в Румынии, выпуск ТВ2-117 в Перми был прекращен в 1990-е годы, ТВ3-117, ВК-2500 и Д-136 производятся в независимой Украине, перспективные омские и рыбинские двигатели так и не добрались до серийного производства. Лишь один Завод имени В. Я. Климова с начала 2000-х годов осуществлял «отверточную» сборку двигателей – ТВ3-117 и ВК-2500 из моторокомплектов (газогенераторов) производства украинского завода «Мотор Сич». Успехи советских моторостроителей во многом связаны с той системой отраслевой кооперации, которая была создана в Министерстве Авиационной промышленности (Госкомитете по авиационной техники). По любому затруднительному вопросу ОКБ или серийный завод мог обращаться за помощью к научным институтам отрасли и своим коллегам из других предприятий, получить консультацию или даже техническую помощь их специалистов на своём предприятии. Важную роль играло организованное обеспечение методическими руководящими документами по своей специализации и отраслевыми и государственными стандартами. Отраслевая кооперация нарушилась с наступлением «рыночных» 1990-х годов и ликвидацией МАП СССР. Авиационное двигателестроение – одна из самых наукоемких отраслей промышленности. Ее счастливыми обладателями за исключением России (СССР) являются лишь несколько стран: США, Канада, Великобритания, Германия, Испания, Япония, Китай, Швеция, Украина. Потерять ее – непростительная глупость. Сначала ее попыталась спасти общественная Ассоциация «Союз авиационно- го двигателестроения» (АССАД), которую создал в 1992 году бывший заместитель министра авиапромышленности СССР Виктор Михайлович Чуйко, объединив все предприятия отрасли, занимавшиеся разработкой и производством двигателей, трансмиссий и агрегатов. Затем в 2008 году уже на государственном уровне был создан головной холдинг «Объединенная двигателестроительная корпорация» (ОДК). В 1990-е и начале 2000-х годов внешние и внутренние силы в стране пытались ориентировать отечественную авиапромышленность на зарубежные ТВаД. Постепенно происходил «рейдерский» захват всех перспективных разрабатываемых российских вертолетов двигателями производства Канады и Франции: «Ансат» (PW207K), Ми-38 (PW127T/S), Ка-226 (Arrius 2G1), Ка-62 (Ardiden 3G). Не отставала от западных «партнеров» и Украина, пытаясь заняться ремоторизацией отечественных вертолетов: «Ансат» и Ми-2 (АИ-450), Ми-8 (ТВ3-117ВМА-СБМ1В 4Е серии), Ми-17 (ТВ3-117ВМА-СБМ1В), Д-136 (АИ-136Т). Невольными «пособниками» западных фирм стали отечественные верто- летостроительные заводы – МВЗ имени М. Л. Миля, «Камов», Казанский вертолетный завод, которые за неимением российских аналогов требуемой мощности начали повально устанавливать иностранные моторы. Нередко эти начинания вертолетчиков подкреплялись правительственными постановлениями. На лицо было неприкрытое лоббирование интересов зарубежных авиапроизводителей. В 2010-х годах ситуация начала исправляться. Государство в лице Минобороны и Минпромторга стало финансировать программы по разработке перспективных ТВаД. И к 2025 году отечественная вертолетная промышленность подойдет, имея современные ТВаД во всех необходимых классах мощности, которые полностью будут изготавливаться на территории Российской Федерации из российских комплектующих: В настоящее время в АО «ОДК-Климов» разрабатываются двигатели ВК-650В и ВК-1600В. Первый двигатель призван заместить французский двигатель Turbomeca Arrius 2G1 на вертолете Ка226. Второй ТВаД – разрабатывается для замены РД-600В и Turbomeca Ardiden 3G на Ка-60/Ка-62. Двигатель ПД-12В проектируется в АО «ОДК-Авиадвигатель» с 2015 года на базе газогенератора новейшего ТРДД ПД-14, разрабатываемого для пассажирского самолета МС-21. Новый ТВаД взлетной мощностью 10 000-11 500 л. с. должен заменить устаревающие двигатели Д-136 на вертолетах Ми-26. К 2017 году был завершен этап эскизного проектирования ПД-12В. Определен конструктивный облик силовой установки и основные параметры, а также проведена интеграция с вертолетом. Изготовление и испы- тание первого опытного образца ПД-12В запланированы на 2020 год, а общее завершение ОКР – на 2025 год. По сравнению с украинским Д-136 российский ТВаД обеспечит расширение условий базирования вертолета в условиях высокогорья и жаркого климата благодаря увеличению поддержания мощности на высоте до 2000 м и при температуре до +40°С. Несмотря на то, что новый двигатель будет несколько тяжелее Д-136, его экономичность по сравнению с предшественником возрастет на 18%. При этом заложена возможность форсирования мощности до 14 000 л. с. Ожидается, что ремоторизация Ми-26 увеличит дальность полета с полезной загрузкой и уменьшит эксплуатационные расходы. Двигатель ПД-12В также рассматривается в качестве силовой установки для российско-китайского проекта тяжелого транспортного вертолета Advanced Heavy Lift (AHL). Основными приоритетами при создании ТВаД 4-го и 5-го поколений являются: - повышение экономической эффективности (снижение стоимости самого двигателя, обслуживания и ремонта, снижение расхода топлива, повышение ресурса); - обеспечение безопасности полетов (повышение надежности двигателя, упрощение конструкции, эффективная диагностика технического состояния, повышение стойкости к внешним воздействиям, совершенствование процесса управления двигателем, применение повышенных ре- жимов при выключении одного двигателя в двухдвигательной силовой установке); - выполнение экологических требований по шуму и эмиссии вредных веществ со значительным запасом, учитывающим тенденцию к ужесточению данных требований в дальнейшей перспективе; - унифицированное применение, возможность форсирования по мощности, разработка на основе базового газогенератора семейства двигателей различного назначения. Дальнейшее развитие турбовального авиадвигателестроения в России до 2030 года сконцентрировано на прорывном улучшении характеристик по трем ключевым направлениям: - широкое комплексное применение композиционных материалов, обеспечивающее, в частности, радикальное (на 200-300 К) повышение температуры газа в двигателях с неохлаждаемой горячей частью – «неметаллический двигатель»; - отказ от использования механического привода агрегатов через коробку передач и переход на использование электроприводных агрегатов, питающихся от встроенного высокооборотного генератора – «электрический двигатель»; - применение в двигателе роторных опор нетрадиционного типа (неметаллические композитные, газовые, электромагнитные), не требующих масляного охлаждения, исключение из конструкции двигателя масляной системы – «сухой двигатель». ʻ̨̛̛̥̖̦̦̖̌̏̌ ̛̯̖̣̔̏̐̌́ Класс мощности, л. с. Объект применения Примечание ВК-650В 500-700 Ка-226 Идет ОКР ВК-800В 800-1000 не определен Идет ОКР в рамках ТВД ВК-800С ВК-1600В 1400-1700 Ка-62 Идет ОКР ВК-2500П/ПС 2000-2500 Ми-17, Ми-35, Ми-28НМ, Ка-32, Ка-52 Производится серийно с 2017 г. ТВ7-117В 2500-3000 Ми-38 Производится серийно с 2017 г. ПД-12В 10 000-12 000 Ми-26 Идет ОКР 305 Исходя из концепции «неметаллического», «электрического» и «сухого» двигателя в АО «ОДК-Климов» с начала 2010-х годов ведутся научно-исследовательские работы по программе «Перспективного вертолетного двигателя ПДВ». В ходе работ исследуется возможность применения новейших технических решений, критических технологий и перспективных материалов: - высокооборотного бесщеточного стартера-генератора; - встроенного инерционного ПЗУ «грибкового» типа; - дисков осевых ступеней компрессора по типу «блиск» (технология отрабатывалась в составе двигателя ВК-2500М); - керамической камеры сгорания «черепичного» типа и непрерывно-детонационной камеры сгорания; - металлокерамического материала высокой жесткости (валы), композиционного материала «СКЕЛЕТОН» (лопатки СА и ТВД), композиционных материалов из углепластика на эпоксидной связующей и органической основе; - газодинамических опор и щеточных уплотнений и др. Научно-исследовательские работы ведутся применительно к двигателю размерности 2800-3200 л. с. Планируется, что по сравнению с двигателем типа ВК-2500 количество деталей уменьшится на 30-40%, удельный расход – на 20%, массогабаритные размеры – на 40%, прямые эксплуатационные расходы – на 30%, надежность и ресурс повысятся в 2-3 раза. Уровень максимальных температур газов перед турбиной достигнет 1600-1800 К, а степень сжатия воздуха – значения 18-22. Подробности научно-исследовательских и опытно-конструкторских работ по перспективным турбовальным двигателям пока имеют гриф секретности, они доступны только специалистам отрасли. Но надо набраться терпения, и по прошествии каких-то 5-10 лет мы будем удивляться возможностям новых российских вертолетов…
306 ЧАСТЬ 2. Турбовальные двигатели Двигатели вертолётов России 307
308 В Ы Д А Ю Щ И Е С Я К О Н С Т Р У К Т О Р Ы А В И А Д В И ГАТ Е Л Е Й Двигатели вертолётов России 309 ПАВЕЛ АЛЕКСАНДРОВИЧ СОЛОВЬЁВ (1918–1996) Советский и российский крупный ученый в области авиационного двигателестроения. Генеральный конструктор Пермского моторостроительного конструкторского бюро. Герой Социалистического Труда. Лауреат Ленинской и Государственной премий СССР. Кавалер четырех орденов Ленина, Красной Звезды, Трудового Красного Знамени, Октябрьской Революции. Награжден двумя почетными грамотами Президиума Верховного Совета РСФСР. Почетный авиастроитель. Заслуженный деятель науки и техники РСФСР. Доктор технических наук. Профессор Пермского политехнического университета. Член-корреспондент АН СССР. Автор множества научных работ и изобретений. Депутат Верховного Совета РСФСР 8-11 созывов. Почетный гражданин Перми. Один из основателей пермской конструкторской школы. По официальным данным родился 26 июня 1917 года в деревне Алекино Ивановской области в семье крестьянина-середника. В 1934 году после окончания 9 классов приписал себе один год и поступил в Рыбинский авиационный институт, который окончил с отличием по специальности «Авиационные двигатели». ©ǟȃǴǷǽȋǺǹǷDZǯǶǺǮȇǰDZǷȋȋǽȈǴdzǽǾǿǰDZǹǾǺǮǽǮǺDZǵǸǺǷǺǰǺǽǾȈȊǮDZǰȈ DZǯǺǺǰǹǺǶǿǼǽǹǴǶǬǸǴǭȇǷǴǭȇǮȄǴDZǮǺDZǹǹȇDZǹǬȃǬǷȈǹǴǶǴȂDZȁǺǮ Ǵ ǰǬDzDZǰǴǼDZǶǾǺǼǬdzǬǮǺǰǺǮǖǬǶǴǮǽDZǺǹǺǽǮǺǴǷǮǸDZǽǾǹǺǸǬȉǼǺǶǷǿ ǭDZǽǬǸǺǷDZǾǴ DZǸǿǶǬǶǷǿȃȄDZǸǿǽǾǿǰDZǹǾǿǴǹǽǾǴǾǿǾǬǻǺǼǿȃǴǷǴǻǼDZǻǺ ǰǬǮǬǾȈǮȉǾǺǸǬȉǼǺǶǷǿǭDZǐǴǻǷǺǸǹȇǵǻǼǺDZǶǾdzǬȅǴȅǬǷǻǺ©DzǴǮǺǸǿª ǸǺǾǺǼǿǶǺǾǺǼȇǵǮǸDZǽǾDZǽǺǽǮǺǴǸǴǾǺǮǬǼǴȅǬǸǴǽǻǼǺDZǶǾǴǼǺǮǬǷ Ǵ ǴdzǯǺǾǺǮǴǷǹǬǎǺǼǺǹDZDzǽǶǺǸǸǺǾǺǼǹǺǸdzǬǮǺǰDZǮǺǮǼDZǸȋǻǼDZǰǰǴ ǻǷǺǸǹǺǵǻǼǬǶǾǴǶǴǖǬǶǮȇǻǿǽǶǹǴǶǽǶǼǬǽǹȇǸǰǴǻǷǺǸǺǸǝǺǷǺǮȈDZǮ ǸǺǯǮȇǭǼǬǾȈǘǺǽǶǮǿǓǬǻǺǼǺDzȈDZǜȇǭǴǹǽǶǎǺǼǺǹDZDzǬ ǮȇǭǼǬǷ ǛDZǼǸȈª njǷDZǶǽDZDZǮ ǝnj ǮȇǭǼǬǷǛDZǼǸȈǘDZǽǾǹǺDZǮǼDZǸȋ ǴȊǹȋ  ǯ  В апреле 1940 года Павел Соловьев прибыл в город Молотов (ныне Пермь) в распоряжение авиамоторного завода №19, где начал трудовую деятельность в качестве конструктора опытно-конструкторского цеха. В 1942 году назначен начальником конструкторской группы, в 1944 – ведущим, а в 1948 – заместителем Главного конструктора Аркадия Дмитриевича Швецова, под руководством которого участвовал в разработке и внедрении в серийное производство поршневых моторов АШ-82 и его многочисленных модификаций. За это время стал ближайшим сподвижником Швецова. После смерти Швецова в 1953 году приказом МАП СССР 36-летнего Павла Александровича назначили Главным конструктором ОКБ-19, которым он руководил на протяжении 35 лет до 1988 года. При этом Соловьев перешел от конструирования поршневых двигателей к турбореактивным. Павел Александрович всегда брался за новаторские разработки, он постоянно шел на шаг впереди своих коллег. Стал родоначальником схемы турбовальных двигателей со свободной турбиной, которую впервые применил на ТВ2-ВМ и перенес на Д-25В (Ми-6) и Д-25ВФ (В-12). Одновременно были разработаны мощные главные вертолетные редукторы Р-7 и Р-12. Первым в СССР довел до серийного производства двухконтурный турбореактивный двигатель Д-20 (Ту-124). А затем создал знаменитую «тридцатку» – турбовентиляторный Д-30 для пассажирского Ту-134. Этот двигатель послужил платформой для целой линейки силовых установок различного применения, основными из которых были Д-30КП (Ил-76), Д-30КУ (Ту-154М и Ил-62М), Д-30Ф-6 с форсажной камерой (МиГ-31). Благодаря этим моторам произошло перевооружение воздушно-десантных войск на Ил-76, а страна получила защиту от крылатых ракет – высотный истебитель-перехватчик МиГ-31. Пассажирские самолеты Ту-134, Ту-154М и Ил-62М были «рабочими лошадками» Аэрофлота в течение 40 лет. 1980-е годы ознаменовались созданием уникального высокоэкономичного надежного двигателя Д-90А, впоследствии названным в честь Главного конструктора – ПС-90А (Ил-76, Ил-96, Ту-204). ©ǛǬǮǷǬnjǷDZǶǽǬǹǰǼǺǮǴȃǬǹDZǻǼǺǽǾǺǿǮǬDzǬǷǴDZǯǺǷȊǭǴǷǴǎ ǺǰǹǺǵ ǴdzǶǺǸǬǹǰǴǼǺǮǺǶǮ  ǯǺǰǿǮ ǘǺǽǶǮDZǭǿǶǮǬǷȈǹǺdzǬǺǰǴǹǰDZǹȈ ǿǰǬǷǺǽȈǼDZȄǴǾȈǮǺǻǼǺǽȇǹǬǰDZDzǹǺǽǾǴǹǺǮǺǯǺǮDZǼǾǺǷDZǾǬǿǸDZǾǬǷ ǷǿǼǯǺǮǺdzǹǬǶǺǸǴǾȈǽȋǽ ǹǺǮȇǸǴǽǻǷǬǮǬǸǴǮ ǢDZǹǾǼǬǷȈǹǺǸǴǹǽǾǴ ǾǿǾDZǸǺǾǺǼǺǽǾǼǺDZǹǴȋdzǬȅǴǾǴǾȈǰǺǶǾǺǼǽǶǿȊǰǴǽǽDZǼǾǬȂǴȊǖǺǯǰǬ ǝǺǷǺǮȈDZǮdzǬDZȁǬǷǮ ǘǴǹǴǽǾDZǼǽǾǮǺǬǮǴǬȂǴǺǹǹǺǵǻǼǺǸȇȄǷDZǹǹǺǽǾǴ DZǸǿǽǺǺǭȅǴǷǴȃǾǺDZǯǺǽǼǺȃǹǺǼǬdzȇǽǶǴǮǬDZǾǞǿǻǺǷDZǮǚǹǻǺǰǿǸǬǷ ȃǾǺǯǰDZǾǺǻǼǺǴdzǺȄǷǺǣǛǎ ǻǼǴDZǸǹǺǵǝǺǷǺǮȈDZǮǬǺDzǴǰǬǷǴǻȋǾȈ dzǬǸDZǽǾǴǾDZǷDZǵǏDZǹDZǼǬǷȈǹǺǯǺǶǺǹǽǾǼǿǶǾǺǼǬǖǬǶǮǽǻǺǸǴǹǬǷǛǬǮDZǷ njǷDZǶǽǬǹǰǼǺǮǴȃǸȇǽǷǴǮǯǺǷǺǮDZǭȇǷǴǽǬǸȇDZǿDzǬǽǹȇDZǰǬǴ njǹǰǼDZǵ ǙǴǶǺǷǬDZǮǴȃǻǼǺǻǿǽǶǬȋǮǻDZǼDZǰǽDZǭȋȁǸǿǼǺǽǻǼǺǽǴǷ©ǝǶǺǷȈǶǺǾDZǭȋ ǸǺDzǹǺDzǰǬǾȈ"ǛǼǺȁǺǰǴǽǶǺǼDZǵªǚǹǴǻǼǺȄǷǴǮ dzǬǷǽǺǮDZȅǬǹǴǵǎǽDZ ǻǼǴǽǿǾǽǾǮǺǮǬǮȄǴDZǮǺǯǼǺǸǹǺǸǸǼǬǸǺǼǹǺǸdzǬǷDZǮǽǾǬǷǴǴǬǻǷǺ ǰǴǽǸDZǹǾǬǸǴǻǼǴǮDZǾǽǾǮǺǮǬǷǴǛǬǮǷǬǝǺǷǺǮȈDZǮǬǎǾǺǾǰDZǹȈDZǸǿǴǽ ǻǺǷǹǴǷǺǽȈ ǷDZǾª njǷDZǶǽDZDZǮ ǝnjǮȇǭǼǬǷǛDZǼǸȈǘDZǽǾǹǺDZǮǼDZǸȋ  ǴȊǹȋ ǯ  В 1983 году умер одногодок Соловьева, коллега, его хороший товарищ Генеральный конструктор ЛНПО имени В. Я. Климова Сергей Петрович Изотов. И Соловьев задумался, кто сможет после него возглавить его детище. Он стал готовить себе преемника. Выбрал для этой цели 32-летнего Александра Александровича Иноземцева, которому заявил:©ǫ ǹǬǸDZǼDZǹǼǬǭǺǾǬǾȈDZȅDZ ǷDZǾ ǟ ǾDZǭȋDZǽǾȈǮǼDZǸȋǹǬǾǺȃǾǺǭȇǼǬǭǺǾǬȋǼȋǰǺǸǽǺǸǹǺǵǻDZǼDZǹȋǾȈ ǰDZǷǬǬ ǰǬǷȈȄDZ«ǮȇǻǷȇǮDZȄȈ ²ȁǺǼǺȄǺǻǺǯǿǭǴȄȈȀǴǼǸǿ ²ȉǾǺǾDZǭDZ Ǵ ǹǬǾǺǸǽǮDZǾDZdzǬȃǾDZǾǽȋª ǔǹǺdzDZǸȂDZǮ nj nj ǛǬǮDZǷǝǺǷǺǮȈDZǮǮdzǯǷȋǰ ǽǶǮǺdzȈǮǼDZǸȋ  Выбор Соловьева оказался как всегда верным – Иноземцев возглавляет АО «ОДК-Авиадвигатель» до сих пор, оставаясь у руля моторостроительного КБ последним советским Генеральным конструктором. Через 35 лет руководства уникальным коллективом, в 1988 году, Соловьев, как и обещал, ушел на пенсию и смог больше времени уделять супруге, дочерям и внукам. По совместному решению коллегии МАП СССР и Президиума АН СССР Соловьев был назначен советником при руководстве Пермского ОКБ. Павел Александрович Соловьев скончался 13 октября 1996 года. В честь него в Перми названа одна из улиц, а в сквере у завода установлен бюст. Имя Соловьева носит Рыбинский государственный авиационный технический университет, который он окончил, а недалеко от проходной НПО «Сатурн», серийно выпускавшем его двигатели, также установлен монумент. Один из самолетов МиГ-31 защищает небо России с «выбитым» почетным персональным наименованием «Павел Соловьев».
310 В Ы Д А Ю Щ И Е С Я К О Н С Т Р У К Т О Р Ы А В И А Д В И ГАТ Е Л Е Й Двигатели вертолётов России 311 СЕРГЕЙ ПЕТРОВИЧ ИЗОТОВ (1917–1983) Советский крупный ученый в области авиационного двигателестроения. Генеральный конструктор ЛНПО имени В. Я. Климова. Герой Социалистического Труда. Лауреат Ленинской, Сталинской первой степени и Государственной премий СССР. Кавалер орденов Ленина, Трудового Красного Знамени, командорского креста ордена Возрождения Польши. Заслуженный деятель науки и техники РСФСР. Доктор технических наук. Кандидат в члены-корреспонденты АН СССР. Автор десятков научных работ и изобретений. Почетный гражданин города Жешув (Польша). Делегат XXVI съезда КПСС. Один из основателей ленинградской конструкторской школы. Туполев и Антонов, Ильюшин и Беляков, Бериев и Мясищев, Грушин и Челомей, Миль и Камов, Михеев и Тищенко, Котин и Попов – это далеко не полный список Генеральных конструкторов, которые устанавливали двигатели Изотова на свои самолеты и вертолеты, ракеты и танки. Родился 30 июня 1917 года на станции Синельниково (ныне – Днепропетровская область, Украина) в семье техника-путейца и учительницы. Окончив школу ФЗУ в Бердянске, затем 2 курса отучился в Запорожском авиастроительном техникуме. Год работал чертежником. В 1935 году поступил в Запорожский институт сельскохозяйственного машиностроения, а в 1937 году перевелся в Ленинградский политехнический институт на энергомашиностроительный факультет (специальность «Автомобили и тракторы»), который окончил в январе 1941 года с отличием. Распределение получил на ленинградский авиазавод №451, который в то время осваивал производство моторов М-105 конструкции В. Я. Климова. В мае 1941 года женился, после чего сразу же был направлен на стажировку в рыбинское ОКБ-26 Главного конструктора Климова. Вернувшись из командировки, после начала Великой Отечественной войны вместе с заводом и супругой был эвакуирован в Уфу, где у них родились сын и дочь. В Уфе было образовано мощное предприятие из перемещенных туда заводов из Рыбинска, Ленинграда, Москвы, занимавшихся производством М-105. Очень быстро талант конструктора и организаторские способности Изотова были замечены, и в 1943 году он уже стал заместителем начальника СКБ. В 1946 году Климову поставили задачу организовать новое ОКБ в Ленинграде по разработке турбореактивных двигателей. И в 29 лет Сергей Изотов был назначен первым заместителем Главного конструктора ОКБ-117. Одновременно Климов возглавлял московское ОКБ-45, поэтому Изотов непосредственно руководил всем процессом проектирования, изготовления опытных образцов и доводки всех двигателей марки «ВК» в Ленинграде. ȁǺǰDZǺǭǽǿDzǰDZǹǴȋǼDZdzǿǷȈǾǬǾǺǮǴǽǻȇǾǬǹǴǵȀǺǼǽǬDzǹǺǵǶǬǸDZǼȇ ǿǽǾǼǬǹDZǹǴȋǮǺdzǹǴǶȄǴȁǰDZȀDZǶǾǺǮǴǹDZǰǺǽǾǬǾǶǺǮǴ ǽǺǮDZǼȄDZǹǽǾǮǺǮǬ ǹǴȋǹǬǻDZǼǮȇȁDzDZdzǬǽDZǰǬǹǴȋȁǭǼǴǯǬǰȇǻǼǺȋǮǴǷǽȋǶǺǹǽǾǼǿǶǾǺǼǽǶǴǵ ǯDZǹǴǵǝDZǼǯDZȋǛDZǾǼǺǮǴȃǬDZǯǺǴǹǾDZǷǷDZǶǾǿǬǷȈǹǬȋǾDZȁǹǴȃDZǽǶǬȋǸǺȅȈ ǚǹǸǯǹǺǮDZǹǹǺǽȁǮǬǾȇǮǬǷȀǴdzǴȃDZǽǶǴDZǻǼǴȃǴǹǹȇDZǽǮȋdzǴǮ ǶǺǹǽǾǼǿǶ ǾǴǮǹȇȁǰDZȀDZǶǾǬȁǴǻǼDZǰDZǷȈǹǺȋǽǹǺȀǺǼǸǿǷǴǼǺǮǬǷǴȁǽǿǾȈǙǬ ǿǽǾǼǬ ǹDZǹǴDZǽǷǺDzǹȇȁ©ǻǺǾǬǵǹȇȁªǰDZȀDZǶǾǺǮǝDZǼǯDZǵǛDZǾǼǺǮǴȃȄDZǷǽ dzǬǮǴǰ ǹǺǵǷDZǯǶǺǽǾȈȊǭǿǰǿȃǴdzǬǼǬǹDZDZǿǮDZǼDZǹǮǿǽǻDZȁDZǑǯǺǾǮǺǼȃDZǽǶǴǵ ǽǾǴǷȈǭǿǶǮǬǷȈǹǺǮǽǶǼǿDzǴǷǯǺǷǺǮǿǸǺǷǺǰǺǸǿȉǶǽǻDZǼǴǸDZǹǾǬǾǺǼǿȀǺǼ ǽǬDzǹǴǶǿǴ ȋ ǽǺǮDZǼȄDZǹǹǺǽDZǼȈDZdzǹǺǽǶǬdzǬǷǽDZǭDZ©ǚǹ ǭǿǰDZǾǸǴǹǴ ǽǾǼǺǸªǖǬǶǹǬǸǹǺǯǺǻǺdzDzDZǸǹDZǯǺǮǺǼǴǷDZǯǺǽȇǹǛDZǾǼǝDZǼǯDZDZǮǴȃ ǺǾȂǿǻǼDZǰǷǬǯǬǷǴǻDZǼDZǵǾǴǮǘnjǛǹǺǺǹǺǾǶǬdzǬǷǽȋª ǔdzǮǺǽǻǺǸǴǹǬ ǹǴǵǮDZǰǿȅDZǯǺǶǺǹǽǾǼǿǶǾǺǼǬǚ Ǡ njǼȈǶǺǮǬ  В 1960 году, когда В. Я. Климов уходил на пенсию, и встал вопрос о назначении нового Главного конструктора в ОКБ-117, ни у кого не возникло сомнения, кто должен возглавить коллектив. Для проформы в МАП были вызваны три кандидата для собеседования – С. П. Изотов, С. В. Люневич и Г. М. Аванесов. Люневич и Аванесов сразу же отказались от должности в пользу Изотова, понимая, что эта ноша подвластна только ему. В дальнейшем они шли с Изотовым плечом к плечу в ранге его заместителей. Проекты в ОКБ Изотова замелькали как в калейдоскопе: более 20 моделей ЖРД (среди которых 8Д419 для УР-100 и 5Д67 для С-200); турбовальные двигатели ГТД-350, ТВ2-117, ТВ3117 и главные редукторы ВР-2, ВР-8, ВР-14, ВР-24, ВР-252, ВР-80 (для вертолетов «Ми» и «Ка»); турбовинтовые двигатели ГТД-550/ТВД-850 (для Ан-14М/Ан-28); ТРДДФ РД-33 и коробка самолетных агрегатов КСА-2 (для МиГ-29), турбостартер ГТДЭ-117 для РД-33 и АЛ-31Ф; ТРДД РД-33И (для Ил-102); ТРД ТР3-117 (для Ту-143); танковые ГТД-1000Т/ТФ (для Т-80); а также бесчисленное множество опытных ГТД транспортного и морского назначения. Таким разнообразием разработок не может похвастаться ни одно отечественное КБ. За создание двигателей 8Д419 и ГТД-1000Т Завод имени В. Я. Климова был награжден орденами Ленина и Октябрьской Революции. Но есть и еще одна разработка ОКБ Изотова, которая известна не только узкому кругу авиационных специалистов, но и любителям спорта всего мира, – это факел ХХII летней Олимпиады-80. Талантливый человек талантлив во всем. Сергей Петрович в редко выдававшееся свободное время любил путешествовать с семьей на своей «Победе», фотографировать, выжигать, своими руками построил дачу. Но главное богатство, созданное Изотовым, – это творческий коллектив единомышленников, костяк которого составляли С. В. Люневич, Г. М. Аванесов, С. А. Кирзнер, В. М. Обновленский, Н. Л. Квашин, В. В. Старовойтенков, П. Д. Гавра, С. И. Блохин, В. П. Сигалов и многие другие ленинградские инженеры. На заводе его «за глаза» называли просто – «эСПэ», он об этом знал и гордился этим. Ведь точно также называли его товарища, гениального конструктора ракет, Сергея Павловича Королева. Изотов поддерживал не только профессиональные, но и дружеские отношения со своими коллегами «по цеху» – С. А. Гавриловым, Н. Д. Кузнецовым, В. И. Омельченко, А. М. Люлькой. Его начинания пользовались большой поддержкой министра обороны Д. Ф. Устинова. Сын – Петр стал продолжателем его дела, прошел путь от конструктора до Главного конструктора, занимался разработкой турбовальных и турбовинтовых двигателей. Сергей Петрович Изотов скончался после продолжительной болезни 6 мая 1983 года, ровно через 15 лет после выхода официального постановления о разработке ТВ3-117 для Ми-24, ставшего лучшим отечественным вертолетным двигателем. Имя С. П. Изотова увековечено в Санкт-Петербурге – на старом здании ОКБ-117 и в СПбГТУ установлены мемориальные доски, на современной территории АО «ОДК-Климов» к 100-летию со дня рождения был установлен бюст. Недалеко от завода его именем назван городской сквер. Его имя занесено в «Золотые страницы Санкт-Петербурга».
312 В Ы Д А Ю Щ И Е С Я К О Н С Т Р У К Т О Р Ы А В И А Д В И ГАТ Е Л Е Й Двигатели вертолётов России 313 СЕРГЕЙ ВАСИЛЬЕВИЧ ЛЮНЕВИЧ (1914–1993) Главный конструктор ЛНПО имени В. Я. Климова. Лауреат Ленинской премии. Кавалер орденов Ленина, Красной Звезды, Трудового Красного Знамени, серебряной медали ВДНХ. Кандидат технических наук. Родился в Москве 31 мая 1914 года в семье поручика Русской Императорской армии. Через четыре месяца отец пропал без вести на фронте начавшейся Первой Мировой войны. Его мать также была из семьи потомственных офицеров. В городе Владимир окончил школу второй ступени, потом два года работал электромонтером. С 1934 по 1938 год учился в Рыбинском авиационном институте по специальности инженер-механик авиационных двигателей. Увлекался волейболом и играл за сборную института. В институте познакомился со своей будущей супругой. После окончания института был принят на Рыбинский авиамоторный завод №26 на должность инженера-конструктора, где начал работать под руководством Владимира Яковлевича Климова. Когда коллектив завода вместе с семьями в начале Великой Отечественной войны эвакуировали в Уфу, Люневич был назначен руководителем одной из групп ОКБ. Вместе с коллективом обеспечивал советские истребители и бомбардировщики поршневыми двигателями серии М-105 и ВК-107. 1941 и 1945 годы стали знаменательными для семьи Люневичей – у них родились две дочери. В 1946 году Климов вместе с группой специалистов был переведен в Ленинград, где организовал новое ОКБ-117, Люневич вернулся в Рыбинск (в то время – Щербаков), чтобы продолжить учебу в аспирантуре. Но трудная послевоенная жизнь заставила изменить планы и устроится на работу – преподавателем и начальником лаборатории Рыбинского авиационного института, где он проработал всего два с половиной месяца. Климов, узнав о сложившейся ситуации, настоял на том, чтобы талантливый конструктор вернулся в ОКБ, и Люневич переехал в Ленинград. Люневича назначили ведущим конструктором по двигателю ВК-2. Еще в Уфе он глубоко изучил материалы по немецкому турбовинтовому двигателю Jumo-012, материалы английских специалистов по проектированию ТРД и выполнял расчеты по РД-10. Будучи ведущим конструктором Люневич внес значительный вклад в создании методик расчетов высотно-скоростных и дроссельных характеристик, газодинамических расчетов ТРД. В лаконичных заводских документах заслуги Люневича в создании первого советского турбовинтового двигателя ВК-2 описывались следующим образом: ǗȊǹDZǮǴȃǬǴ DZǯǺǹDZǻǺǽǼDZǰǽǾǮDZǹǹǺǸǿȃǬǽǾǴǴǭȇǷǼǬǽǽȃǴǾǬǹǴ dzǬ ǻǼǺDZǶǾǴǼǺǮǬǹǺǼǴǯǴǹǬǷȈǹȇǵǾDZȁǹǴȃDZǽǶǴǽǷǺDzǹȇǵǬǮǴǬǸǺǾǺǼǹȇǵ ǺǭȆDZǶǾǻǺǾǼDZǭǺǮǬǮȄǴǵǭǺǷȈȄǺǵǼǬǽȃDZǾǹǺǵǼǬǭǺǾȇǴ ǾȅǬǾDZǷȈǹǺǯǺ ǺdzǹǬǶǺǸǷDZǹǴȋǽǺǸǹǺǯǴǸǴǺǭǷǬǽǾȋǸǴǬǮǴǬǾDZȁǹǴǶǴª В 1952 году, после того как ВК-2 успешно прошел Госиспытания, Люневича переключили на создание первого отечественного двухконтурного двигателя ВК-3, а затем его модификации ВК-13. Климов и Изотов видели в своем помощнике не только одаренного конструктора, способного самостоятельно решать сложнейшие технические задачи, но и авторитетного руково- дителя, слово которого много значило для сотрудников ОКБ и других организаций. В послужном списке Люневича – участие в создании вертолетных и самолетных двигателей ГТД-350, ГТД-550, ТВД-850, ТВ2-117 и главных редукторов ВР-2, ВР-8. Для налаживания серийного производства силовой установки для вертолета МИ-2, несколько лет не вылезал из Польши. Под его непосредственным руководством в 1965 году были начаты и в 1972 году успешно завершены Государственные испытания ТВ3-117. Ему были подвластны и небо, и земля, он с одинаковой энергией погружался в проектирование ГТД-1000Т для танка Т-80 и РД-33 для МиГ-29. Несмотря на колоссальную рабочую загрузку, свыше десяти лет Сергей Васильевич преподавал в Ленинградском политехе и Военно-воздушной академии им. Можайского. Многие из нынешних климовцев считают себя учениками Сергея Васильевича. Он был заметной фигурой в профессиональной среде, много лет возглавлял совет молодых специалистов завода. Автор ряда патентов, которые были внедрены в конструкцию многих двигателей. Долгие годы Люневич был добрым соратником, правой рукой и верным другом С. П. Изотова. В 1975 году приказом МАП Люневич был назначен на должность Главного конструктора. Подпись Люневича, часто заменявшего Изотова, с надписью «Утверждаю» можно встретить на множестве технических документах Завода имени В. Я. Климова. Сергей Васильевич трудился на заводе, которому отдал без малого 55 лет, почти до самой смерти 1 ноября 1993 года. В последние годы жизни он написал бесценные воспоминания о деятельности завода с 1946 по 1992 год.
314 В Ы Д А Ю Щ И Е С Я К О Н С Т Р У К Т О Р Ы А В И А Д В И ГАТ Е Л Е Й Двигатели вертолётов России 315 ПЁТР СЕРГЕЕВИЧ ИЗОТОВ (1942–2008) Главный конструктор авиационных двигателей. Почетный авиастроитель России. Лауреат Государственной премии РФ. Дважды лауреат премии имени М. Л. Миля Федерации космонавтики России, лауреат премии АССАД имени А. Г. Ивченко. Автор ряда патентов на газотурбинные двигатели. Родился в Уфе 28 мая 1942 года (как шутил сам П. С. Изотов, «под забором уфимского завода») в семье молодого конструктора авиадвигателей Сергея Петровича Изотова, куда его вместе с женой, студенткой филфака Ленинградского госуниверситета, эвакуировали сразу после начала Великой Отечественной войны. В 1946 году семья вернулась в Ленинград. Окончив среднюю школу, отучился в 1959–1966 годах в Ленинградском политехническом институте на энергомашиностроительном факультете по специальности «Гидравлические машины и средства автоматики». После окончания института, вопрос о выборе места работы не возникал – конечно, Завод имени В. Я. Климова. П. С. Изотов начинал свою производственную деятельность с самых низов – с простого техника-конструктора. Постигал инженерные азы, проектируя узлы для танкового ГТД-1000Т, реактивного РД-33, жидкостно-ракетных двигателей. Дальнейшая его конструкторская судьба была связана с вертолетными двигателями. В 1978 году становится ведущим, в 1984 году – заместителем Главного конструктора – Сергея Васильевича Люневича, – которого считал своим Учителем. А в 1996 году его самого назначили Главным конструктором по вертолетным двигателям. Форсирование и сертификация ТВ2-117Ф в Японии, применение впервые в мировой практике газового топлива на ТВ2-117ТГ, приспособление работы ТВ3-117 на дизельном топливе, внедрение двигателей ТВ3-117ВМ/ВМА на Ка-50 и Ми-28, сертификация гражданских аналогов ТВ3-117ВМ/ВМА (серии 02) в России, Канаде, Китае, Индии, разработка ВК-2500 и ВК-1500В для вертолетов, ТВ3-117ВМА-СБ2/СБМ1 и ВК-1500С для самолетов… ǎǶǬDzǰȇǵǰǮǴǯǬǾDZǷȈǏǷǬǮǹȇǵǶǺǹǽǾǼǿǶǾǺǼǛDZǾǼǝDZǼǯDZDZǮǴȃǔdzǺǾǺǮ ǮǶǷǬǰȇǮǬǷǹDZǾǺǷȈǶǺǽǮǺǴǯǷǿǭǺȃǬǵȄǴDZdzǹǬǹǴȋǴ ǺǯǼǺǸǹȇǵǺǻȇǾ ǹǺ ǴǰǿȄǿǜǬdzǼǬǭǺǾǶǬǸǺǾǺǼǺǮǰǷȋǬǮǴǬȂǴǺǹǹǺǵǾDZȁǹǴǶǴǭȇǷǬ ǰDZǷǺǸǶǺǾǺǼǺǸǿǺǹǺǾǰǬǮǬǷǮǽDZǯǺǽDZǭȋǭDZdzǺǽǾǬǾǶǬǚǹǽǾǬǷǰǺǽǾǺǵ ǹȇǸǻǼǺǰǺǷDzǬǾDZǷDZǸǾǼǬǰǴȂǴǵǼǺǽǽǴǵǽǶǺǯǺǬǮǴǬǰǮǴǯǬǾDZǷDZǽǾǼǺDZǹǴȋ dzǬǷǺDzDZǹǹȇȁDZǯǺǺǾȂǺǸ ²ǏDZǹDZǼǬǷȈǹȇǸǶǺǹǽǾǼǿǶǾǺǼǺǸǝDZǼǯDZDZǸ ǔdzǺǾǺǮȇǸ ǔǸȋǛDZǾǼǬǔdzǺǾǺǮǬǮǽDZǯǰǬǭȇǷǺǴǭǿǰDZǾǺǽǾǬǮǬǾȈǽȋǽǴǸǮǺǷǺǸ ǭDZdzdzǬǮDZǾǹǺǯǺǽǷǿDzDZǹǴȋǺǾDZȃDZǽǾǮDZǹǹǺǸǿǬǮǴǬǽǾǼǺDZǹǴȊǽǴǸǮǺǷǺǸ ȃDZǷǺǮDZȃDZǽǶǺǵǴǹǬǿȃǹǺǵǻǺǼȋǰǺȃǹǺǽǾǴǓǬǻǼǺȀDZǽǽǴǺǹǬǷǴdzǸǴǮȇ ǽǺǶǴDZǰǿȁǺǮǹȇDZǶǬȃDZǽǾǮǬǛDZǾǼǝDZǼǯDZDZǮǴȃǻǺǷȈdzǺǮǬǷǽȋdzǬǽǷǿDzDZǹǹȇǸ ǬǮǾǺǼǴǾDZǾǺǸǮǹǬǿȃǹǺǸǴǶǺǹǽǾǼǿǶǾǺǼǽǶǺǸǸǴǼDZǑǯǺǺȃDZǹȈǷȊǭǴǷǴ ǼǺǰǹȇDZǴǭǷǴdzǶǴDZ ǒǿǼǹǬǷ©ǎDZǼǾǺǷDZǾªȱ  Петру Сергеевичу хватало времени, чтобы уделить его и семье – жене, сыну, невестке, внучкам, и своим увлечениям: нумизматике, бонистике, фалеристике. Свои коллекции оформлял собственными рисунками. Он с детства увлекался фотографированием. В командировках объездил полстраны и десятки стран мира, и не по одному разу: Канада, Колумбия, Перу, Алжир, Эфиопия, Египет, Индия, Иран, Ирак, Турция, Япония, Южная Корея, Китай, Венгрия, Германия, Великобритания, Франция, Польша, Чехия, Словакия, Финляндия… И отовсюду, где летают наши вертолеты, привозил сотни фотоснимков городов, ландшафтов, пейзажей, а также монеты и банкноты, чтобы пополнить свою коллекцию. Скончался Петр Сергеевич Изотов 22 июля 2008 года в самом расцвете творческих сил, неожиданно для всех «сгорел». Он во всех ситуациях оставался оптимистом. Именно таким, с легкой хитринкой и усмешкой в глазах, его запомнили коллеги и родные. Именно таким он изображен на своем гранитном памятнике, а внизу выбит заходящий на вираж вертолет Ка-50, который был его любимым детищем. P. S. Друзья П. С. Изотова как-то подметили, что его отец ушел из жизни, не дожив 55 дней до своего 66-летия, а он сам ушел через 55 дней после 66-летия…
316 В Ы Д А Ю Щ И Е С Я К О Н С Т Р У К Т О Р Ы А В И А Д В И ГАТ Е Л Е Й Двигатели вертолётов России 317 АЛЕКСАНДР АЛЕКСАНДРОВИЧ САРКИСОВ (1936–2019) Советский и российский учёный в области авиационного двигателестроения. Генеральный конструктор Завода имени В. Я. Климова и НТЦ имени А. М. Люльки. Заслуженный деятель науки РФ. Лауреат Ленинской премии. Кавалер орденов Трудового Красного Знамени, Октябрьской Революции. Доктор технических наук, профессор СПбГТУ. Вице-президент Академии наук авиации и воздухоплавания, действительный член Академии транспорта России, ассоциированный член Американского института космонавтики и аэронавтики. Родился 19 мая 1936 года в Москве в семье советского служащего. В 1937 году его отца направили на работу в северную провинцию Китая Синьцзян налаживать торговые связи. Там произошел невероятный случай – двухлетнего Сашу украл местный житель. По следу похитителя была пущена собака, жившая в семье Саркисовых, которая и нашла малыша. Через год Саркисовы вернулись в СССР. Во время войны в 1943 году отец Александра погиб на Курской дуге, и Саркисовы переехали к его деду, отцу матери, в Уфу. Там Александр пошел в школу, а затем поступил в Уфимский авиационный институт, который окончил в 1959 году по специальности «Двигатели летательных аппаратов». Затем до 1982 года работал в уфимском ОКБ-100 (НПО «Молния»), где прошел путь от инженера-конструктора до заместителя Главного конструктора. Конструкторскую школу проходил под руководством Сергея Алексеевича Гаврилова, одного из учеников В. Я. Климова, глубочайшее почтение к которому пронес через всю жизнь. Работу совмещал с заочной аспирантурой. В ОКБ-100 Саркисов занимался разработкой двигателей для БПЛА, короткоресурсных ТРД для ракет Челомея, Р95Ш для Су-25. Здесь он был удостоен своей первой государственной наградой, здесь он встретил свою будущую супругу, которая подарила ему сына и дочь. В 1983 году Саркисов перешел на работу в Министерство авиационной промышленности на должность заместителя начальника – главного инженера 3-го Главного управления, курировавшего все двигателестроение страны. А в 1987 году его решили кинуть «головой в омут» – предложили возглавить Завод имени В. Я. Климова в Ленинграде. Позднее сам Александр Александрович вспоминал: ǷDZǹǴǹǯǼǬǰǽǶǴDZǸǺǾǺǼǺǽǾǼǺǴǾDZǷǴǴǷDZǹǴǹǯǼǬǰǽǶǴǵǺǭǶǺǸǮǽDZǯǰǬ ǭȇǷǴǺǽǺǭǺǵ©ǶǬǽǾǺǵªǺǹǴǸǬǷǺǶǺǯǺǻǼǴǹǴǸǬǷǴǮǽǮǺǴǼȋǰȇ ǝǺǮǼDZǸDZǹDZǸǼǿǶǺǮǺǰǽǾǮǺǸǴǹǴǽǾDZǼǽǾǮǬǮǽǾǼDZȃǬȋǽȈǽǺǸǹǺǵ ǹDZǻǼDZǸDZǹǹǺǿǰǴǮǷȋǷǺǽȈǾǺǸǿǶǬǶǴǸǺǭǼǬdzǺǸǸǹDZǿǰǬǷǺǽȈǽǾǬǾȈǰǷȋ ǹǴȁ©ǽǮǺǴǸªǰǬǴDZȅDZǮǻǺǷǹDZǿǽǻDZȄǹǺǼǬǭǺǾǬǾȈǚǾǮDZǾǭȇǷǻǼǺǽǾ² ȋ ǮǺdzǯǷǬǮǴǷdzǬǸDZȃǬǾDZǷȈǹȇǵǶǺǷǷDZǶǾǴǮǻDZǼDZǰǶǺǾǺǼȇǸǽǾǺȋǷǺǺǯǼǺǸ ǹǺDZǸǹǺDzDZǽǾǮǺdzǬǰǬȃǔǸȇǼǬǭǺǾǬǷǴǹǬǰǴȁǼDZȄDZǹǴDZǸǮǸDZǽǾDZª ǖǺǼǺǮǴǹǎ Ǚ ǏDZǹDZǼǬǷȈǹȇǵǶǺǹǽǾǼǿǶǾǺǼnj nj ǝǬǼǶǴǽǺǮ  Он стал для ленинградцев не просто своим, а – «Генералом», как называли его с уважением «за глаза». Одно только перечисление тематик завода того времени занимает не одну строчку: ТРДДФ РД-33К для корабельного МиГ-29К, РД-93 для Китая и РД-33Н для ЮАР; увеличение ресурса РД-33 серии 3, разработка всеракурсного сопла с управляемым вектором тяги и стартера ВК-100 для РД-33; сертификация ТВ3-117ВМ/ВМА в России, Канаде, Индии, Китае; разработка и сертификация ВК-2500 для вертолетов, ТВ7-117С/СМ и ТВ3-117ВМА-СБМ1 для самолетов Ил-114 и Ан-140; ОКР по ВК-1500С/ВК/ВМ; разработка ТВ7-117К для иранского скоростного катера; форсирование танкового ГТД-1500; проектирование и начало испытаний двигателей 5-го поколения ВК-800 и ТВа-3000… Кроме этого – поиск новых тематик – энергетика и уникальные электронные системы автоматического управления типа FADEC. Оглядываясь назад, в 1990-е годы, восхищаешься этим многообразием разработок! И все это выполнено за 15 лет в самые безденежные и «смутные» времена в истории страны. И каждая тематика доведена либо до серийного изготовления, либо до испытаний опытного образца. Вся его деятельность была направлена на сохранение коллектива и мощностей предприятия. Он не стал распродавать имущество завода, как делали в это время «эффективные менеджеры», а наоборот, прово- дил модернизацию производственных цехов и испытательных стендов. Климовцы по-прежнему в свободное от работы время могли бесплатно тренироваться в своем спорткомплексе, отдыхать на загородной базе, а летом отправлять детей в заводской пионерлагерь. У него был железный характер, «генеральский». Его ничто не могло сломить. Ни разочарование в порядочности западных «друзей». Ни сфабрикованное дело в связи с заключенным «юаровским» контрактом, благодаря которому завод смог выжить. Ни его отстранение от руководства Завода имени В. Я. Климова. Его увольнение летом 2003 года для климовцев было как гром среди ясного неба. Оно было результатом интриг и предательства со стороны тогдашнего руководства Российской самолетостроительной корпорации «МиГ», которой административно подчинялся Завод имени В. Я. Климова. Требование коллектива предприятия вернуть их «Генерала», поддержали руководители всех предприятий и организаций отрасли, которые написали коллективное письмо в правительство. Через несколько месяцев суд восстановил его в должности, а еще раньше были уволены руководители РСК «МиГ», имена которых уже давно позабыты. Но Александру Александровичу все равно не дали вернуться на завод. Саркисова позвали руководить НПЦ имени А. М. Люльки. Случилось это в тот момент, когда там приступили к разработке турбореактивного двигателя АЛ-55И по заказу Индии. ©ǝ ǻDZǼǮǺǵ DzDZǮǽǾǼDZȃǴǽǹǴǸǽǾǬǷǺȋǽǹǺȃǾǺǰǷȋǹDZǯǺǮǷǬǽǾȈȋǮǷȋDZǾǽȋǹDZǻǼǴǮǴ ǷDZǯǴDZǵǬǽǶǺǼDZDZǭǼDZǸDZǹDZǸȃǾǺǺǹȃDZǷǺǮDZǶǺȃDZǹȈǽǮDZǾǷȇǵǴǴǹǾDZǷ ǷǴǯDZǹǾǹȇǵǬDZǯǺǻǼǺȀDZǽǽǴǺǹǬǷȈǹȇDZǶǬȃDZǽǾǮǬǹǬȁǺǰȋǾǽȋǹǬǮȇǽȄDZǸ ǿǼǺǮǹDZǛǺǰǶǿǻǬǷǺǴǾǺȃǾǺǺǹǹǴǶǺǯǰǬǹDZǻǼDZǹDZǭǼDZǯǬǷǸDZǷǺȃǬǸǴ ǮǽDZǯǰǬǺǭǼǬȅǬǷǹǬǹǴȁǮǹǴǸǬǹǴDZǐǼǿǯǴǸDZǯǺǿǰǴǮǴǾDZǷȈǹȇǸǶǬȃDZ ǽǾǮǺǸǭȇǷǺǾǺȃǾǺǺǹǹǴǶǺǯǰǬǹDZǻDZǼDZǹǺǽǴǷǹDZǿǼȋǰǴȂȇǮ ǼǬǭǺǾDZ ǹǬǷǴȃǹȇDZǺǾǹǺȄDZǹǴȋǙDZǽǸǺǾǼȋǹǬǾǺȃǾǺǿǹDZǯǺǴǹǺǯǰǬǽǷǿȃǬǷǴǽȈ ǮDZǽȈǸǬǻǷǺǾǹȇDZǼǬdzǯǺǮǺǼȇǽǷDZǰǿȊȅǴǸǿǾǼǺǸǺǹǻǼǴȁǺǰǴǷǹǬǼǬǭǺ ǾǿǾǬǶǶǬǶǭǿǰǾǺǭȇǹǴȃDZǯǺǹDZǭȇǷǺª ǔdzǮǺǽǻǺǸǴǹǬǹǴǵǝ ǐ ǛǺǾǬ ǻǺǮǬǖǺǼǺǮǴǹǎ Ǚ ǏDZǹDZǼǬǷȈǹȇǵǶǺǹǽǾǼǿǶǾǺǼnj nj ǝǬǼǶǴǽǺǮ  АЛ-55И стал его последней самостоятельной работой. Все-таки годы начали сказываться на здоровье. Но он продолжал консультировать и помогать своему коллеге и большому другу Вячеславу Александровичу Богуслаеву, главе АО «Мотор Сич». Александр Александрович Саркисов скончался 13 января 2019 года после продолжительной болезни, которую его характер настоящего бойца побеждал в течение многих лет.
318 В Ы Д А Ю Щ И Е С Я К О Н С Т Р У К Т О Р Ы А В И А Д В И ГАТ Е Л Е Й Двигатели вертолётов России 319 ВАЛЕНТИН АНДРЕЕВИЧ ГЛУШЕНКОВ (1915–2003) Главный конструктор авиационных двигателей. Руководитель Омского МКБ и Калужского ОБМ. Лауреат Государственной премии СССР. Кавалер трех орденов Трудового Красного Знамени, ордена «Знак Почета». Доктор технических наук. Основатель омской школы авиамоторостроения малоразмерных ГТД. Валентин Андреевич Глушенков – один из самых незаслуженно забытых Главных конструкторов. Его имя трудно найти в авиационных энциклопедиях и справочниках. Ему, одному из немногих в Советском Союзе, выпала судьба создать «с осевой линии» коллектив моторостроительного опытно-конструкторского бюро. Окончил Харьковский авиационный институт, кафедру авиадвигателей. До 1955 года работал в Пермском ОКБ-19 заместителем Главного конструктора. Одновременно являлся депутатом Пермского горсовета. Когда появилась необходимость направить на Омский моторостроительный завод опытного специалиста для обеспечения выпуска поршневых моторов АШ-82Т и АШ-82В, то выбор Швецова выпал именно на Глушенкова. В 1956 году на базе серийного конструкторского бюро при Омском заводе было организовано ОКБ-29 во главе с Главным конструктором В. А. Глушенковым, перед которым поставили задачу перейти от поршневых к проектированию газотурбинных двигателей. Ему предстояло организовать не только коллектив единомышленников-инженеров, но и построить конструкторские корпуса, производственные цеха, испытательные стенды, наладить необходимые связи с поставщиками, министерствами, найти общий язык с военным представительством. Глушенков привлёк конструкторов, уже имевших опыт проектирования компрессоров газотурбинных двигателей, из ОКБ Кузнецова и ЦИАМа. С завода также пришли уже заметные технические специалисты, среди которых особенно выделялся Л. Я. Ушеренко. Вместе с Глушенковым из ОКБ-19 приехал Г. П. Яковлев, ставший его заместителем. ©«ǚǹǰǺǶǬdzȇǮǬǷȃǾǺ ǶǺǹǽǾǼǿǶǾǺǼǽǶǬȋǺǼǯǬǹǴdzǬȂǴȋǺǽǺǭDZǹǹǺǶǺǹǽǾǼǿǶǾǺǼǽǶǴǵǶǺǷǷDZǶǾǴǮ ȉǾǺǺǽǺǭǺDZǺǭȅDZǽǾǮǺǷȊǰDZǵǾǮǺǼȃDZǽǶǴȁǸǹǺǯǺǴdzǹǴȁǾǬǷǬǹǾǷǴǮȇȁ ǶǺǾǺǼȇǸǹǿDzǹǬǭDZdzǿǽǷǺǮǹǺǻǺǷǹǬȋǽǮǺǭǺǰǬǰǷȋǾǮǺǼȃDZǽǾǮǬǴǻǼǺȋǮ ǷDZǹǴȋǰǬDzDZȀǬǹǾǬǽǾǴȃDZǽǶǴȁǴǰDZǵª. (Лужанский Г. А. Служба-2). ОКБ Глушенкова специализировалось на малоразмерных газотурбинных двигателях. Он первым из советских конструкторов взялся за разработку малоразмерного вертолетного двигателя. За 17-летний период под руководством Глушенкова были созданы и прошли доводочные испытания изделия: танковый вспомогательный ГТД-1; турбовальные двигатели ГТД-3(Ф/М) и главные редукторы РВ3(Ф/М) для Ка-25; танковые ГТД-3Т/ТЛ/ТУ; ГТД-5(М) для привода генераторов установок ЗРК «Круг» и «Куб»; турбовинтовые ТВД10 для Бе-30 и ТВД-10Б для Ан-28; морской ТВД-10М для катера на воздушной подушке «Скат». Его уникальный ТВД-10 послужил платформой для большого количества дальнейших разработок ОКБ различного назначения. Защиту докторской диссертации в 1971 году Глушенков проводил в своей alma mater – Харьковском авиационном институте. К 1973 году благодаря усилиям Главного конструктора отделы, производственные цеха, испытательные стенды, лаборатории оснастили современным оборудованием, численность ОКБ превысила 2000 человек. Благодаря его деятельности в коллективе воцарились благоприятные творческие отношения, сочетавшиеся с высокой требовательностью. Он пользовался непререкаемым авторитетом и большим уважением. ©«ǖǺǯǰǬǮǺdzǹǴǶǬǷǶǬǶǺǵǾǺǶǼǿǻǹȇǵǰDZȀDZǶǾǺǹǰDZǵǽǾǮǺǮǬǷ ǼDZȄǴǾDZǷȈǹǺȉǹDZǼǯǴȃǹǺǴǻǼǬǮǴǷȈǹǺǚǹǭȇǷȃDZǷǺǮDZǶǺǸǸȋǯǶǴǸ ǰǺǽǾǿǻǹȇǸǰǺǽǾǬǾǺȃǹǺǰDZǸǺǶǼǬǾǴȃǹȇǸǴǹDZdzǬǹǺǽȃǴǮȇǸǏǷǿ ȄDZǹǶǺǮdzǬǻǼǺǽǾǺǽǾǬǹǺǮǴǷǽȋǮǺǭȅǿȊǺȃDZǼDZǰȈǮǽǾǺǷǺǮǺǵǶǺǯǰǬ ǴdzdzǬǽǺǮDZȅǬǹǴǵǻǼǺǻǿǽǾǴǷǺǭDZǰǴǷǴǺǾǽǿǾǽǾǮǺǮǬǷǰǺǸǬȄǹǴǵǺǭDZǰª ǗǿDzǬǹǽǶǴǵǏ nj ǝǷǿDzǭǬ  В марте 1973 года повторилась ситуация 18-летней давности. Теперь Глушенкова, который один из немногих в стране занимался разработкой танковых ГТД, срочно перевели из Омска в СКБ Калужского моторного завода. Ему было поручено ответственное правительственное задание – наладить массовый выпуск двигателя ГТД-1000Т, разработанного в ОКБ Изотова для танка Т-80. Задание было выполнено – первый в мире серийный танковый ГТД был запущен в серию, а затем – и его форсированные модификации ГТД-1000ТФ и ГТД-1250. В 1980 году серийное КБ при Калужском моторном заводе было выделено в Калужское опытное бюро моторостроения во главе с Главным конструктором В. А. Глушенковым. Таким образом, Глушенков повторно в своей жизни столкнулся с ситуацией, когда необходимо было в кратчайшие сроки организовать КБ для самостоятельного проектирования и доводки газотурбинных двигателей. Параллельно с работой в КОБМ Глушенков приступил к преподавательской деятельности на кафедре «Тепловых двигателей и теплофизики» Калужского филиала МГТУ им. Н. Э. Баумана. Скончался Валентин Андреевич Глушенков в 2003 году.
П О Я С Н Е Н И Я К Т А Б Л И Ц А М В начале каждой главы приводится таблица с параметрами и выходными данными двигателей. Поскольку вертолётные ГТД работают на различных режимах, обусловленных особенностями их эксплуатации, значения мощности и удельного расхода топлива для этих режимов также сведены отдельные таблицы. Одним из важнейших параметров, характеризующих вертолётный газотурбинный двигатель, является создаваемая им мощность. Полностью это важнейшее свойство двигателя описывают его высотно-скоростные характеристики. Размерность указывается в л.с., так как для большинства двигателей, которые описаны в книге, мощность измерялась именно в этих единицах. Читателю будет легче представить её величину в этом случае, чем если бы значение мощности приводилось в кВт, как это стало принятым в последние примерно двадцать лет в специальной литературе. Тем более что при переводе из одной системы единиц в другую всегда возможны ошибки. Температура газа перед турбиной на максимальном режиме приводится в кельвинах. Это значение среднемассовой температуры, которая может быть меньше максимально возможной на 10-20%. Следует отметить, что в силу различных подходов в тех или иных ОКБ к термогазодинамическим расчетам газотурбинных двигателей, температура газа перед турбиной может указываться в трёх различных сечениях проточной части. Перед сопловым аппаратом первой ступени турбины, в его горле или перед рабочим колесом. В некоторых двигателях эти значения могут отличаться на 100, 200 и более градусов. Так как данное издание не является справочником, в таблицах приведены значения из использованных источников без приведения данных к одному сечению. Такая работа в большинстве случаев требует изучения документов, имеющихся только в самих ОКБ, да и то при условии их сохранности (временной охват событий в нашей книге занимает более 70 лет истории газотурбинных двигателей). Суммарная степень повышения полного давления в компрессоре показывает отношение величины полного давления на выходе из компрессора к величине полного давления на входе в него. Данный параметр обычно указывается для описываемых двигателей на максимальном режиме в статических условиях. Масса двигателя указывается сухая и, как это принято, только с двигательными агрегатами. Расход воздуха, характеризующий размерность двигателя, представляет собой количество воздуха, проходящего через двигатель за единицу времени. Обычно его значение приводится для максимального режима в статических условиях. Удельным расходом топлива называется часовой расход топлива, отнесенный к мощности двигателя. Измеряется в г./ час топлива отнесённого к мощности в л.с. В таблицах приводится значения для некоторых характерных режимов работы двигателя.
322 ЧАСТЬ 3. Серийные реактивные двигатели IV поколения Двигатели вертолётов России 323 Б И Б Л И О Г Р А Ф И Ч Е С К И Й С П И С О К 1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8. 9. 10. 11. 12. 13. 14. 15. 16. 17. Авиадвигателестроение. Энциклопедия. – М.: Авиамир, 1999. Авиадвигатели «Сатурна». – М.: Polygon Press, 2003. Авиационные, ракетные, морские, промышленные двигатели, 1944 — 2000, М., АКС-Конверсалт, 2000. Авиационный газотурбинный двигатель ГТД-350 (3-я серия). Техническое описание. – 1971. Авиационный двигатель АИ-26В, М., Оборонгиз, 1957. Авиационный двигатель АИ-26В, М., Воениздат, 1963. Авиационный двигатель АШ-82В, М., Машиностроение, 1957. Авиационный двигатель АШ-82В, М., Государственное изд-во оборонной промышленности, 1959. Авиационный турбовинтовой двигатель ГТД-3М. Техническое описание. – М., 1975. Авиационный турбовинтовой двигатель ГТД-3Ф. Техническое описание. – М.: Внешторгиздат, 1969. Авиационный турбовинтовой двигатель ТВ2-117А (ТВ2-117) и редуктор ВР-8А (ВР-8). Руководство по эксплуатации и техническому обслуживанию. – М.: Машиностроение, 1976. Авиация. Энциклопедия. – М.: Большая российская энциклопедия, 1994. Александров Н. Тот самый «НК». – Двигатель, 2000, №1. Артемьев А., Бондарев А., Дроздов С. Винтокрылый страж морей.//Авиация и время, 2011, №1. Баршевский В. Б. Винтокрыл Ка-22.// Самолеты мира, 1997, №1-2. Беляков В. Т., Панов Н. Н., Филиппов В. В. Техническая эксплуатация вертолетов, М., Воениздат, 1961. Берне Л. П. Талант, раскрывшийся в Уфе (А. А. Саркисов).//Сборник «Созвездие». Кн.4. – М.: МИД, 2006. 18. 19. 20. 21. 22. 23. 24. 25. 26. 27. 28. 29. 30. 31. 32. 33. 34. 35. 36. 37. Берне Л. П., Боев Д. А., Ганшин Н. С. Отечественные авиационные двигатели – ХХ век. – М.: Авико Пресс, 2003. Богданов А. Д., Бондаренко П. Д., Степанов Ю. А. Авиационный двигатель АШ-82В, М., Транспорт, 1974. Богданов А. Д., Хаустов И. Г. Авиационный двигатель ТВ2-117. – М.: Транспорт, 1970. Братунец В. Вертолет – гигант Ми-26: силовая установка.//Крылья Родины, 1985, №6. Васин В.П., Симонов А. А. Испытатели ЛИИ. – Жуковский: Авиационный печатный двор, 2001. Вахитов А. Ф., Буров Б. В. Вертолет Ми6А. – М.: Транспорт, 1977. Величко И. И. Изящный грузовоз.//Авиация и время, 2000, №6. Величко И. И. Колосс на стальных ногах.//Авиация и время, 2002, №3. Вертолет Ка-18, М., Оборонгиз, 1958. Вертолет Ка-18, М., Оборонгиз, 1962. Вертолет Ка-18. Инструкция по эксплуатации и техническому обслуживанию, М., Оборонгиз, 1962. Вертолет Ми-1, М., Оборонгиз, 1961. Вертолет Ми-4А, М., Оборонгиз, 1963. Вертолет транспортный Ми-8ТГ. Пояснительная записка эскизного проекта. – М., 1991. Вертолетный мир России. – Казань: Вертолет, 2003. Виленский Ю., Муравьев Ю. Александр Ивченко: авиация и личность. – Киев: Факт, 2003. Володко А. М., Верхозин М. П., Горшков В. А. Вертолеты, М., Воениздат, 1992. Гаврилюк А. Вертолет и море.//Авиация и время, 2003, №6. Григорьев В. А., Зрелов В. А., Игнаткин Ю. М. и др. Вертолетные газотурбинные двигатели. – М.: Машиностроение, 2007. Двигатель АИ-14ВФ, М., Машиностроение, 1964. 38. 39. 40. 41. 42. 43. 44. 45. 46. 47. 48. 49. 50. 51. 52. 53. 54. 55. Дроздов С. Вертолет для морпехов.// Авиация и время, 2012, №5. Дроздов С. Нестареющая «восьмерка».// Авиация и время, 2015, №№5-6. Загордан А. М. Элементарная теория вертолета, М., Воениздат, 1960. Загордан А. М. Военные испытатели вертолетов, М., МФПА, 1996. Зрелов В. А. Отечественные ГТД. Основные параметры и конструктивные схемы. – Самара, 2002. Зрелов В. А., Маслов В. Г. Основные данные отечественных ГТД и их применение при учебном проектировании. – Самара, 1999. Изаксон А. М. Советское вертолетостроение. – М.: Машиностроение, 1981. Изотов Д. П. Патриарх двигателестроения (В. Я. Климов).//Сборник «Созвездие», Кн.1. – М.: МИД, 2006. Изотов Д. П. Сердце истребителя (С. П. Изотов).//Сборник «Созвездие». Кн.1. – М.: МИД, 2006. Изотов П. С., Изотов Д. П. Первый турбовальный.//Двигатель, 1999, №6. Изотов П. С., Изотов Д. П. Самый массовый турбовальный двигатель.//Двигатель, 2000, №1. Изотов П. С., Изотов Д. П. Семейство ТВ3-117.//Двигатель, 2000, №№2-4. Иноземцев А. А. Павел Соловьев. Взгляд сквозь время. – Пермь: СИА-Групп, 2017. История конструкторской службы АО «Мотор Сич». – Киев: Златограф, 2014. Катышев Г. И., Михеев В. Р. Крылья Сикорского, М., Воениздат, 1992. Кеба И. В. Авиационный газотурбинный двигатель ТВ2-117А. – М.: Машиностроение, 1977. Кеба И. В. Конструкция и летная эксплуатация авиационного двигателя ГТД350. – М.: Транспорт, 1987. Комиссаров Д., Котлобовский А., Русецкий М., Хаустов А. Вертолет с двойным гражданством.//Авиация и время, 2004, №6. 56. 57. 58. 59. 60. 61. 62. 63. 64. 65. 66. 67. 68. 69. 70. 71. 72. Конструктивные отличия авиационного газотурбинного двигателя ГТД-350Б от ГТД-350А. – Л., 1967. Корниенко О. Высота конструктора (В. А. Лотарев).//Сборник «Созвездие». Кн.2. – М.: Авико-Пресс, 2004. Корниенко О. От кузнеца до «генерала» (Ф. М. Муравченко).//Сборник «Созвездие». Кн.4. – М.: МИД, 2006. Коровин В. Н. Генеральный конструктор А. А. Саркисов. – М.: МОБЦ, 2016. Котельников В. Р. Отечественные авиационные поршневые моторы, М., Русский фонд содействия образованию и науке, 2010. Кравченко И., Крицын Г., Дмитриев С. Путь конструктора – это и талант, и душа – все авиации!//Двигатель, 2004, №1. Краткая история доводки опытного турбовинтового двигателя ТВ2-117. – 1964. Краткое техническое описание десантно-транспортного вертолета Як-24 с двумя двигателями АШ-82В, М., 1957. Кузнецов Г. И. Испытание на прочность, М., Полигон, 2005. Кузьмина Л. М. Неизвестный Камов: гений вертикального взлета. – М.: Яуза, ЭКСМО, 2009. Лужанский Г. А. Служба 2. – 2006. Люневич С. В. Записки о Заводе имени В. Я. Климова (рукопись). Мазепов А. Ка-50. М.: Любимая книга, 1997. Малинов А. В. Неделимое небо Богуслаева. М., 2003. Марковский В. Ю. Жаркое небо Афганистана 1979-1989. – М.: Техника - молодежи, 2000. Марковский В. Ю. Незаменимый Ми-8: полвека в строю. – М.: Яуза; ЭКСМО, 2012. Масленников М. М., Бехли Ю. Г., Шальман Ю. И. Газотурбинные двигатели для вертолетов – М.:, Машиностроение, 1969. 73. 74. 75. 76. 77. 78. 79. 80. 81. 82. 83. 84. 85. 86. 87. 88. 89. 90. 91. Михеев В. Р. Вертолеты дореволюционной России, М., МАИ, 1992. Михеев В. Р. История создания и развития универсального армейского транспортно-боевого вертолета Ми-24.// Авиация и время, 1996, №3. Михеев В. Р. МВЗ им. М. Л. Миля – 50 лет. – М.: Любимая книга, 1998. Михеев В. Р. Московский вертолетный завод имени М. Л. Миля. – М.: Polygon Press, 2007. Михеев В. Р. Русский размер.//Авиация и время, 1999, №1. Михеев В. Р. Уметь предвидеть будущее (П. А. Соловьев).//Сборник «Созвездие». Кн.1. – М.: МИД, 2006. МКБ – 50 лет: страницы истории. В 2-х тт. – Пермь, 1989. Никитин Е. И. Турбовальный двигатель ГТД-350. – М.: Изд-во ДОСААФ СССР, 1978. Николаев А. Пять десятилетий Павла Соловьева.//Двигатель, 2003, №1. ОКБ Н. И. Камова. Т.1. - М.: Центр Авиации и Космонавтики, 1999. ОКБ Н. И. Камова. Т.2. - М.: Polygon Press, 2001. Он был Конструктором с большой буквы (памяти П. С. Изотова)//Вертолет, 2008, №3. Основные технические данные двигателя ТВ2-117. – Л., 1963. Памяти Федора Михайловича Муравченко.//Двигатель, 2010, №1. Петербургские моторы (корпоративная газета АО «ОДК-Климов»), 2005-2019. Пивоваров М. Н. (ред.). Вертолет Ми-6 с турбовинтовыми двигателями Д-25В. Техническое описание. Кн. 1. – М.: Оборонгиз, 1962. Пономарев А. Н. Советские авиаконструкторы. – М.: Военное издательство, 1990. Роман В. Д. Ка-25 – «длинная рука» адмирала Горшкова.//Авиация и время, 1996, №6. Романчук В. Н., Красильников В. В. Вертолет Ми-2. – М.: Транспорт, 1972. 92. 93. 94. 95. 96. 97. 98. 99. 100. 101. 102. 103. 104. 105. 106. 107. 108. 109. 110. 111. Ружицкий Е. И. Вертолеты. Т.1. – М.: Виктория; АСТ, 1997. Ружицкий Е. И. История вертолетных рекордов.//Авиация и космонавтика, 2008-2009. Савинский Ю. Э. Камов, М., Полигон, 2002. Савинский Ю. Э. Камов. – М.: Polygon Press, 2007. Самолетостроение в СССР, кн.1, М., ЦАГИ, 1992. Силина Т. И. Подъемная сила. 20 историй из жизни Пермского редуктора. – Пермь: Пушка, 2015. Созонов А. И. (сост.). Авиационные двигатели. Альбом схем. – Ульяновск, 2008. Сухановский А. Ф. Изотов. – Архангельск: СК-Столица, 2012. Техническое описание вертолета Ми-4А, М., 1962. Турбовальный двигатель со свободной турбиной ТВа-3000. Эскизный проект. – СПб.: 1993. Фомин А. «Черная акула», «Аллигатор» и другие. //Авиация и время, 2005, №2. ЦГА, фонд 7017, опись 1, дела 282, 309, 329, 349, 368, 384, 400, 420, 436, 454, 455 Шавров В. Б. История конструкций самолетов в СССР, М., Машиностроение, т. 1-2, 1978. Шустов И. Г. (сост.). Двигатели 1944-2000: авиационные, ракетные, морские, промышленные. – М.: АКС-Конверсалт, 2000. Яковлев А. С. Цель жизни, М., ИПЛ, 1972. Howard F., Gunston B.The Conquest of the Air, L., 1972. Nowarra H. Die Deutshe Luftrustung 1933 – 1945, Band 2, Koblenz, 1993. Soviet Engines for Civil Aircraft. – М.: Авиаэкспорт, 1971. www.testpilots.ru Журналы: «Авиаколлекция», «Авиамастер», «Авиапромышленность», «Авиация и время», «Гражданская авиация», «Двигатель», «Крылья Родины».
324 ЧАСТЬ 3. Серийные реактивные двигатели IV поколения Двигатели вертолётов России 325 1800 З А К Л Ю Ч Е Н И Е Р Е Д К О Л Л Е Г И И 1700 Д-30Ф-6 Максимальная температура газа перед турбиной, K ПД-14 РД-33 АЛ-31Ф 1600 y = 11,026x-20362 НК-25 НК-32 Д-18Т ПС-90А SaM146 НК-93 Д-18Т 3 сер. НК-56 НК-64 1500 Д-36 Д-30КП-01 НК-22 1400 НК-144 1300 НК-8-4 Р11Ф2-300 1200 ВК-1 РД-45 АМ-11 АМ-3 1100 НК-8-3 Д-436Т РД36-51 Д-30КУ-154 АЛ-21Ф НК-86А НК-86 1223 Двигатели гражданских и военно-транспортных самолетов Двигатели боевых самолетов НК-8 АЛ-7Ф1-100 НК-8-2 АЛ-7Ф-1 АМРД-02 Р29-300 РД36-51А АЛ-21Ф-3 Р27Ф2М-300 Д-30-01 Р25-300 Д-20П Д-436Т1/Т2 Р35-300 Линия тренда максимальной температуры перед турбиной АИ-25 РД-20 ТР-1 РД-10 1000 Книга «Двигатели вертолетов России» – это последний том трилогии, посвященной истории отечественного авиадвигателестроения (первые два – «Двигатели боевых самолетов России» и «Двигатели гражданских самолетов России»). Мы постарались сформировать максимально полную и достоверную картину развития авиапрома в части создания двигателей, начиная с поршневых моторов и заканчивая ГТД пятого поколения, а также перспективными проектами. В трёх книгах представлены абсолютно все базовые серийные авиадвигатели разного назначения: для боевых самолетов – истребителей, штурмовиков, разведчиков и бомбардировщиков; для пассажирских, транспортных, военно-транспортных, учебных и спортивных самолетов; для вертолетов всех классов. Чтобы рассказать о них понятно и по возможности интересно, нам понадобилось более 1500 страниц текста и почти 4000 иллюстраций: фотографий, в том числе публикуемых впервые, схем, графиков, чертежей, документов, кадров из фильмов и пр. Над текстом работала редколлегия, в состав которой вошли представители ведущих профильных вузов страны: Московского авиационного института, Рыбинского государственного авиационного технического университета имени П. А. Соловьёва, Самарского государственного аэрокосмического университета имени академика С. П. Королёва, а также ряда предприятий АО «ОДК» и отраслевых журналов. Авторы – известные специалисты в области истории отечественного авиадвигателестроения: кандидат технических наук, доцент МАИ В. Р. Котельников, доктор технических наук, профессор кафедры конструкции и проектирования двигателей летатель- ных аппаратов СГАУ им. С. П. Королёва В. А. Зрелов, кандидат технических наук, доцент кафедры авиационных двигателей РГАТУ им. П. А. Соловьёва В. А. Пономарёв, редактор, автор научно-популярных книг О. В. Хробыстова, историк авиации, авиационный инженер, журналист и писатель Н. В. Якубович, ведущий конструктор АО «ОДК-Климов» Д. П. Изотов. Познакомившись с этими книгами, читатели могли узнать историю создания двигателей и летательных аппаратов, для которых они предназначались, получить ответы на вопросы: почему требовались изделия именно с такими параметрами, какой цели должны были служить эти самолеты или вертолеты, какие особенности двигателей обеспечивали нужные характеристики, как шел процесс испытаний, доводки, с какими проблемами сталкивались конструкторы и каким образом их решали, 1945 1955 1965 1975 1985 1995 2005 2015 Дата первого испытания двигателя на стенде Максимальная температура газа перед турбиной отечественных реактивных двигателей где и как эксплуатировали эту технику. Мы упомянули яркие эпизоды «лётной жизни» двигателей, рекордные достижения самолетов и вертолетов с ними и несколько трагических ситуаций, связанных с неполадками силовых установок. Кроме того, мы кратко рассказали о гениях инженерной мысли, благодаря которым «рождались» двигатели – основателях конструкторских школ и моторостроительных КБ, о некоторых их учениках и последователях. В книгах также приведены интересные факты и цитаты из воспоминаний современников о проектировании, испытаниях, освоении и эксплуатации двигателей. Многие сведения из истории разработок долгое время были необнародованными, и информация о них, порой скупая и разрозненная, появилась в источниках только в последние десятилетия. Мы стремились к объективному описанию событий на основе наиболее достоверных материалов. В трилогии показаны основные этапы научно-технического развития авиационных двигателей, которые в отечественной традиции принято называть поколениями. За 80 лет, прошедших со времени первого полета турбореактивного самолета (август 1939, He 178), сменилось пять поколений авиационных ГТД. Каждое из них – это новый, качественно более вы- сокий уровень технического совершенства, который обеспечен внедрением последних достижений науки и техники. Поколения авиационных двигателей различаются их назначением и типом, достигнутым уровнем параметров цикла, конструктивными особенностями элементов (компрессора, турбины, камеры сгорания), а также применяемыми материалами и технологией изготовления. Одним из двух важнейших параметров термодинамического цикла авиационных ГТД является температура газа перед турбиной. Её повышение – это основной способ совершенствования рабочего процесса двигателей. Темп роста температуры газа
326 ЧАСТЬ 3. Серийные реактивные двигатели IV поколения Двигатели вертолётов России 327 1700 1,15 АМ-3 Д-27 РД-3М 1600 y = -0,00000436x3+ 0,02610943x2- 52,14786358x + 34719,33115418 Максимальная температура газа перед турбиной, K Удельный расход топлива (Нп = 11 км, Мп = 0,8), кг/(кгс*ч) 1,05 0,95 Д-20П 0,85 НК-8-3 с. НК-8 АИ-25 НК-8-4 НК-8-2 Д-30 I c НК-86А НК-86 0,75 Д-30КП Д-30Ку-154 Д-30КП-30 "Дебош" Д-36 0,65 Д-30КП "Бурлак" Д-436Т НК-56 Д-436Т1/ТП НК-64 SaM146 ТВД-1500 1500 y = 6,2341x-11038 1400 1300 Нк-12МВ 1200 Д-18Т Д-18Т 3с. НК-12МА НК-4 НК-4 АИ-20 ПС-90 0,55 Д-27 НК-4А ТВД-20М НК-4А 1100 ПД-14 АИ-24 АИ-20М АИ-20К НК-93 1000 0,45 1950 1960 1970 1980 1990 2000 2010 2020 1950 1955 1960 связан с развитием материаловедения и технологий, с исследованиями в области газовой динамики и теории теплообмена, с разработкой системы воздушного охлаждения лопаток. Так, за рассмотренный в книгах «Двигатели боевых самолетов России» и «Двигатели гражданских самолетов» период температура газа перед турбиной в изделиях выросла с 1045 K до почти 1725 K, то есть на 680 градусов! А возможность её увеличения позволяет повысить и второй важнейший параметр термодинамического цикла – степень повышения полного давления в компрессорах. С первого по пятое поколение она выросла более чем в шесть раз (при работе двигателя на взлетном режиме). Основным фактором, ограничивающим рост этих параметров, является прочность и термоустойчивость применяемых конструкционных материалов. Увеличение температуры газа с целью повышения термического КПД может ухудшить показатели надёжности (снижается прочность) и экономичности (увеличивается стоимость материалов и производства), кроме этого, может потребоваться увеличение количества воздуха, отбираемого на охлаждение, что ухудшит параметры термодинамического цикла. Поэтому повышение температуры газа перед турбиной как генеральное направ- ление совершенствования ГТД нужно оценивать комплексно. Другое направление – повышение экономичности двигателей за счет роста степени двухконтурности, который достигается увеличением диаметра вентилятора. У отечественных двухконтурных двигателей, прошедших государственные испытания, степень двухконтурности за 60 лет выросла от единицы (Д-20П, 1959 год) до 8,5 (ПД-14, 2018 год). В опытном НК-93 она достигла значения 14,8 (на взлетном режиме). Однако при увеличении степени двухконтурности существенно возрастают статические и динамические нагруз- 1970 1975 1980 1985 1990 1995 2000 Дата первого испытания на стенде Дата первого испытания двигателя на стенде Максимальная температура газа перед турбиной отечественных турбовинтовых двигателей 1965 Удельный эффективный расход топлива турбовальных вертолетных двигателей на взлетном или максимальном продолжительном режиме ки, действующие на элементы ротора вентилятора. Чтобы избежать негативного влияния этих факторов, необходимо вводить в конструкцию редукторный привод вентилятора. Кроме снижения нагрузок, это позволяет уменьшить уровень шума. Именно схемы двухконтурных двигателей с редукторным приводом вентилятора (винтовентилятора) большого диаметра, обеспечивающих удельный расход топлива в диапазоне 0,49–0,51 кг/кгс*ч, считаются перспективными. Авиационные двигатели, создающие необходимую для полёта тягу (мощность), должны также обладать высокими значе- ниями трёх основных показателей: - надёжности и безопасности; - экономичности; - экологичности (минимальным воздействием на окружающую среду; для военных двигателей третьим основным показателем является малозаметность). Здесь под экономичностью понимают не только топливную эффективность двигателя, но и расходы, связанные со всеми этапами его жизненного цикла – проектированием, производством, эксплуатацией и утилизацией. Например, двигатель может иметь высокую топливную экономичность, но требовать частого технического обслуживания и ремонта, при этом расходы на ремонт и техобслуживание могут превышать экономию от малого потребления топлива. С другой стороны, прямые эксплуатационные расходы могут быть выражены только затратами на топливо, если двигатель имеет стопроцентную надёжность. Правда, для обеспечения такого уровня надёжности требуются весьма большие затраты на этапах проектирования и производства. А потому важное значение имеет разработка новых двигателей с использованием конструкторских решений, хорошо зарекомендовавших себя в процессе эксплуатации. Если вновь создаваемая конструкция содержит большое количество
328 ЧАСТЬ 3. Серийные реактивные двигатели IV поколения Двигатели вертолётов России 329 1600 0,280 АИ-20К РД-600В АИ-24 ТВ-2 y = 5,0321x -8688,2 АИ-20 АИ-24ВТ ТВ-2Т АИ-24Т НК-4 НК-4А АИ-20М 0,240 ТВД-1500 ТВД-20М ТВД-20-03 0,220 ТВ7-117В 1500 Максимальная температура газа перед турбиной, K Удельный эффективные расход топлива, кг/(э.л.с.*ч) 0,260 НК-12МВ НК-12МА 0,200 ТВ3-117ВМА-СБМ1 ТВ7-117СТ Д-136 y = 5,0321x -8688,2 1400 ВК-800 1300 Д-25В ТВ-0-100 ТВ3-117 3 с. ГТД-350Б ГТД-350А ВК-2500 ТВ3-117ВК ТВ3-117 ВК-1500ВМ ТВ2-117Ф 1200 ТВ2-117 ГТД-3Ф PZL-10W 1100 0,180 Д-27 ТВ-2М 1000 0,160 1950 1960 1970 1980 1990 2000 2010 2020 1950 1960 Удельный расход топлива на максимальном крейсерском режиме (высота полета 11 км, число Маха 0,8) двигателей гражданских и военно-транспортных самолетов из-за высокой стоимости не будет востребован разработчиками самолёта: двигатель окажется неконкурентоспособным или на его доводку придется затратить столько времени и средств, что он успеет морально устареть, а его место займут конкуренты. Один из путей, способствующих созданию надёжных и экономичных конструкций, – разработка семейства двигателей различного назначения с использованием единого газогенератора. То есть отработанная в производстве и проверенная в эксплуатации конструкция одного из основных, самых сложных элементов двигателя – газогенератора (в зарубежной литературе его иногда называют «ядро») 1980 1990 2000 2010 2020 Год разработки Дата первого испытания на стенде новых научно-технических решений, то потребуется значительное время и средства, направленные на экспериментальные исследования и неизбежную доводку этих решений. Ещё хуже, когда доводка двигателя осуществляется в процессе его серийного производства и эксплуатации. Время между первым испытанием и началом серийного производства может характеризовать надёжность конструкции, заложенную на этапе проектирования. Здесь, однако, может сказаться влияние не технических, а других, например политических, факторов. В итоге может возникнуть ситуация, когда созданный новый двигатель 1970 – применяется в двигателях различных видов путём добавления к нему соответствующих блоков-модулей. (Схематично это было показано в начале глав, описывающих различные виды ГТД.) Такой принцип использовался многими конструкторскими школами: КБ Н. Д. Кузнецова, П. А. Соловьёва, В. Я. Климова и другими. Единый газогенератор применялся в двигателях, работающих в воздухе при полёте с дозвуковой и сверхзвуковой скоростью, в морской среде, на земле. Материалы, представленные в трилогии, дают возможность проследить, какими способами совершенствовались конструк- Температура газа перед турбиной отечественных турбовальных двигателей для вертолетов ции отечественных двигателей, проанализировать изменение их параметров в целом. Главная характеристика, по которой можно проследить эволюцию газотурбинных двигателей — это рост температуры газа перед турбиной (см. графики 1, .., ...). Улучшение топливной экономичности может быть оценено по изменению удельного расхода топлива на соответствующем режиме полёта (см. графики 1, .., ...). На графиках построены линии трендов, характеризующие развитие этих параметров и позволяющие спрогнозировать их значения в будущем (используя материалы трилогии, читатели могут само- стоятельно оценить изменение и других параметров). Как следует из анализа развития авиационных двигателей, для ГТД как для тепловой машины практически все параметры имеют близкие к предельным значения. В то же время при неизменной технологии, применяемых материалах и видах топлива эффективность улучшения параметров ГТД постоянно снижается: каждое улучшение любого параметра требует всё больших затрат. Сроки создания и стоимость двигателей от поколения к поколению неизменно растут. Для базового двигателя пятого поколения сроки создания превысили 15 лет, а стоимость увеличилась более чем в 10 раз по сравнению с двигателями второго поколения. При этом значительно увеличилась доля и роль научно-исследовательских и экспериментальных работ, связанных с новыми конструкциями, технологиями, материалами. Сейчас интенсивно идет освоение технологий, которые необходимы для создания двигателей пятого и шестого поколения. Среди них, например, изготовление монокристаллических турбинных лопаток с высокоэффективной транспирационной системой охлаждения, разработка корпуса и других статорных деталей
330 ЧАСТЬ 3. Серийные реактивные двигатели IV поколения Двигатели вертолётов России 0,38 331 Содержание ГТД-350А 0,36 Удельный эффективный расход топлива, кг/л.с.ч ГТД-350Б 0,34 y = -0,00213x + 4,4882 0,32 ТВ2-117 ГТД-3Ф Д-25В 0,3 ТВ2-117Ф ТВ-2М 0,28 PZL-10W 0,26 ТВ-0-100 TB3-117 ВК-1500ВМ ТВ3-117 III c. BK-800 0,24 TB3-117BK Предисловие научного редактора............................................... 6 РД-600В 0,22 Д-136 ТВ7-117В ВК-2500 0,2 1950 1960 1970 1980 1990 2000 2010 2020 ЧАСТЬ 1 ПОРШНЕВЫЕ МОТОРЫ Год разработки Удельный расход топлива на взлетном режиме, эффективный, отечественных турбовинтовых двигателей Н=0, М=0, кг/ (э.л.с.*ч) из композиционных материалов на основе органической, металлической и интерметаллидной матрицы, применение керамических сегментов и многое другое. Более подробно мы писали об этом в первом томе трилогии. Дальнейшее развитие авиационных двигателей может идти путем применения новых конструкций и схем. Причем для двигателей разного назначения и размерности, в соответствии с предъявляемыми к ним требованиями, актуальны будут разные конструкторские решения. Например, для региональных самолетов перспективным может быть двигатель с винтовентилятором открытой схемы, а для дальнема- гистральных, вероятно, более подходящей будет распределенная силовая установка. Будущее вертолетов соотносят с применением «неметаллического», «электрического» и «сухого» двигателя. Многие разработки находятся пока под грифом «секретно». Большинство специалистов сходятся во мнении, что шестое поколение двигателей может стать пределом развития газотурбинной схемы, за которым нас ожидает переход к принципиально новым концепциям авиационных двигателей, к другим конструктивным схемам, видам топлива, материалам и технологиям. Тщательный анализ и использование огромного опыта отечественной аэрокосмической науки и техники, а также создание опережающего научно-технического задела позволит разрабатывать двигатели, соответствующие потребностям России и базирующиеся на собственных ресурсах, научных разработках и технологической оснащённости. Редколлегия надеется, что читатели смогли получить целостное представление об этой чрезвычайно сложной отрасли техники – авиационном двигателестроении, его истории и современном положении в нашей стране, а также составить мнение о возможных вариантах развития в будущем. Взлетающие вертикально ..........................................................8 Первые советские вертолёты и автожиры ................................22 АИ-26В. Первый отечественный вертолетный мотор ...............36 АШ-82В. Самый мощный советский поршневой мотор для вертолета ................................................52 АИ-14В и М-14В26. С самолёта на вертолет .............................66 ЧАСТЬ 2 ТУРБОВАЛЬНЫЕ ДВИГАТЕЛИ Как устроен и работает турбовальный двигатель .....................88 Основные режимы работы ТВаД ................................................98 ТВ-2ВМ и ТВ-2ВК. Первые шаги ГТД на вертолетах ................100 Д-25В. Двигатель для «русских гигантов» ................................110 ГТД-3. Долгий путь в серию .......................................................136 ГТД-350. Первым делом вертолёты ...........................................152 ТВ2-117. Двигатель для самого массового вертолета ..............170 ТВ3-117. Надежность, экономичность, многофункциональность .............................................................188 ВК-2500. Поколение «3+» или новые возможности вертолетов ....228 Д-136. Самый мощный ...............................................................244 P2L-10W. Чужой среди своих .....................................................254 ТВ-О-100. «Гадкий утенок» ........................................................260 ТВ7-117В. Надежда российской авиации .................................266 Нереализованные проекты ........................................................278 Перспективные вертолетные двигатели ...................................304 ВЫДАЮЩИЕСЯ КОНСТРУКТОРЫ АВИАДВИГАТЕЛЕЙ Павел Александрович Соловьёв ............................................ 308 Сергей Петрович Изотов ........................................................ 310 Сергей Васильевич Люневич................................................. 312 Пётр Сергеевич Изотов .......................................................... 314 Александр Александрович Саркисов..................................... 316 Валентин Андреевич Глушенков ........................................... 318 Пояснения к таблицам ................................................................606 Библиографический список .......................................................607 Заключени