Авиационные моторы Второй мировой войны

Примечания:

1. DxS – диаметр цилиндра и ход поршня.

2. Советский И‑16 (Поликарпов) – первый в мире истребитель с убирающимся вручную шасси. Летчики успешно воевали на нем с японскими Ki‑27 (с неубирающимися шасси и без бронеспинки) в 1939 г. на Халхин‑Голе и не очень успешно – с Bf. 109 («Мессершмитт») в Испании и 1937–1939 гг. В 1941 г. – основной истребитель.

3. знаком! отмечены наиболее удачные истребители.

4. (TL – Turbinenluftstrahl, т. е ТРД‑турбореактивный двигатель). Проекты реактивных двигателей имели индекс 109 – от 109–001 до 109–030.

5. Рекордный беспосадочный перелет Чкалова, Белякова и Байдукова в 1937 г. по маршруту Москва‑Ванкувер был совершен на одномоторном самолете АНТ‑25 (КБ А.Н. Туполева), оснащенном мотором жидкостного охлаждения AM‑34, модификацией М‑17 (лицензия БМВ).

6. Самолеты именно этого типа потопили два британских линейных корабля – «Принц Уэльский» и «Рипалс» 10 декабря 1941 г. недалеко от Сингапура.

После войны история поршневых моторов еще не закончилась: «уходящая натура» в виде американских «летающих крепостей» В‑29 настоятельно требовала паритета, который можно было быстро создать только на базе поршневой техники. Не надо забывать, что важнейшим параметром бомбардировщиков является дальность полета, которую в те годы начинающие турбореактивные двигатели обеспечить не могли из‑за худшей (в сравнении с поршневыми) экономичности. Хотя скорость поршневых самолетов‑бомбардировщиков уступала скорости реактивных истребителей, но опыт только что закончившейся войны показывал, что при полете «летающих крепостей» в группе можно обеспечить их защиту эффективным управлением огнем сильного бортового вооружения. Реально же работающих образцов мощных турбовинтовых двигателей еще не было. Кроме того, переход к мирной жизни возродил и пассажирскую авиацию с ее требованиями надежности и экономичности, которые могли обеспечить только хорошо отработанные поршневые моторы. Только в области истребительной авиации вопрос о замене поршневых моторов на реактивные был уже бесповоротно решен самой историей.

Вехами окончания эры доминирования поршневых моторов явились самолеты‑бомбардировщики Ту‑4, Ту‑ 85, пассажирский самолет Ил‑14 и вертолет Ми‑4. История создания этих машин, как и почти всего в авиации, была драматична. Эта авиационная драма обусловлена постоянной гонкой (в буквальном смысле) вооружений и возникающей из‑за этого нехваткой времени. Особенностью создания вооружений, в том числе и авиации, является сильное влияние фактора времени: сложные технические системы надо создавать быстро, чтобы не дать преимущества противнику. Отсюда – риски стратегических ошибок при выборе направления, бесполезной траты ресурсов, но и… возможности прорыва в случае аналогичных, объективно обусловленных ошибок вероятного противника. Весь путь развития авиации позади усеян обломками тупиковых направлений: либо передовые технические идеи пытались реализовать слишком рано, когда техническая база не позволяла этого сделать, либо повторяли «зады» уже реализованного с экстенсивным наращиванием мощности, что заранее обеспечивало отставание.

История создания стратегического бомбардировщика Ту‑4, советской «летающей крепости», подробно описана в воспоминаниях ее главного конструктора Кербера, заместителя А.Н. Туполева. Эта история, к сожалению, обросла мифами, которые тиражируются в средствах массовой информации некоторыми «историками», далекими от техники и не понимающими закономерностей ее развития. Как «объяснил» по телевизору историю разработки этого передового во всех отношениях самолета того времени один известный «историк» Юрий Жуков: «Туполев просто развинтил американский В‑29, а затем свинтил свой Ту‑4».

Первая часть этого высказывания соответствует действительности – несколько американских В‑29 были интернированы в СССР во время войны США с Японией на Дальнем Востоке, куда они приземлились из‑за незначительных поломок после выполнения боевого задания. Еще действовал договор СССР с Японией о ненападении от 13 апреля 1941 г. и в соответствии с международным правом нейтральная страна, каковой был СССР до вступления в войну с Японией 9 августа 1945 г., обязан был интернировать представителей вооруженных сил участников конфликта, оказавшихся на его территории. Воспользовавшись этим, специалисты действительно «развинтили» В‑29 и раздали узлы самолета по принадлежности конструкторским бюро авиапрома для изучения. Обычная мировая практика: так поступают во всем мире, когда новейшие образцы техники противника попадают в руки. Американцы делали то же самое, например, с МиГ – 25, который угнал в Японию известный офицер‑перебежчик Биленко. Более того, еще до этого аэродинамическая схема самолета МиГ‑25 была заимствована американцами для своего проекта самолета воздушного боя F‑15 «Eagle» («Орел»).

А вот вторая часть высказывания «историка» ничего общего с действительностью не имеет: в СССР большая часть аналогов американского оборудования просто не производилась. «Свинтить» советский аналог В‑29 было не из чего. «Летающая крепость» В‑29 была шедевром авиационной техники того времени, вобравшей в себя все инженерные достижения США, мирового лидера авиастроения. Повторить этот шедевр означало не просто «свинтить» подобный самолет, а вывести авиационную промышленность на новый технологический уровень. Надо было понять, как это все можно сделать: ведь ни чертежей, ни материалов, ни оснастки, ни технологии, ни соответствующего оборудования просто не было. Например, следящие устройства для дистанционного управления вооружением самолета (сельсины – датчики углового перемещения) в СССР вообще не производились. Самолет был насыщен малогабаритной электротехникой. Наконец, не было технологии доводки таких сложных систем. Ведь даже если вам удастся воспроизвести оригинал, то это не значит, что он будет успешно работать – нужно решить еще системные вопросы взаимодействия отдельных узлов. И все это надо было делать серийно, а не в одном уникальном экземпляре.

В общем, это, как говорил товарищ Сталин (хотя и по другому поводу), задача «посильнее «Фауста». Кстати, Сталин как раз на примере ознакомления с В‑29 осознал масштаб отставания советского авиапрома от США. А США уже определились в качестве нового геополитического соперника СССР, быстро становились смертельным врагом. Сталин был взбешен и в 1946 г. снял с работы с последующим арестом министра авиационной промышленности Шахурина и Главкома ВВС маршала авиации Новикова. Бывший сталинский фаворит Маленков, курировавший авиапром, в результате утратил политический вес в партийной иерархии и едва не поплатился жизнью.

Вот как сам Сталин комментировал это решение спустя пять лет, 30 апреля 1951 г., на совещании с руководителями оборонной промышленности:

«Еще во время войны Правительством было поручено бывшему Наркому авиационной промышленности Шахурину и Главкому ВВС Новикову скорее взяться за освоение реактивных самолетов. При этом Правительству было известно, что американцы и немцы такие уже имеют. Правительство уже тогда считало, что реактивным самолетам принадлежит будущее. Прошло полгода, год, а указанные люди ничего в этом отношении не сделали. Правительство не могло проверять часто ход разработки и освоения реактивных самолетов, а в Министерстве авиационной промышленности не принимали никаких мер.

При проверке оказалось, что Шахурин и Новиков сговорились: первый на том, что будет выполнять программу по серийным поршневым самолетам и за это работники авиационной промышленности будут получать премии, второй – на том, что не придется переучивать людей на реактивных самолетах и они будут получать ордена и медали. Эти люди – Шахурин и Новиков – ведомственные интересы поставили выше государственных, загубили дело и после них пришлось много поработать, чтобы наладить производство реактивных самолетов» (Симонов, с. 238, 239).

Очевидно, что сознательно или бессознательно, но Сталин исказил истину: в США в 1945 г. реактивных самолетов еще не было, при постоянном внимании, которое Сталин оказывал авиации, он никак не мог полгода‑год не знать, что делается в авиапроме. Скорее всего, это была аберрация памяти: ситуацию 1951 г. Сталин перенес в 1945 г., когда «неожиданно» оказалось, что мы не можем сделать бомбардировщик типа «летающей крепости». Ключевым фактором недовольства Сталина было отставание технического уровня советской авиации от американской, и реактивные самолеты были здесь ни при чем. Сняли с работы маршала Новикова, в частности, и за обычный «бардак», который в авиации никогда не исчезал. С давних пор известна наша отечественная поговорка: «Там, где начинается авиация, там кончается порядок».

Но началось все со Служебной записки маршала Новикова «Министру обороны СССР, Генералиссимусу Советского Союза т. Сталину И.В. По вопросам послевоенного развития авиации Советского Союза» от 16 января 1946 г., в которой Новиков без прикрас описывает плачевное состояние технического уровня советской авиации по всем показателям [42]. Читая эту Записку, можно действительно прийти в отчаяние или… в ярость. Совсем как в «Мастере и Маргарите»: «У вас чего ни хватишься, ничего нет». Достаточно сказать только, что на бомбардировщиках не было автопилотов, радиолокационной аппаратуры, антиобледенителей, реверсивных винтов и Т. д., и т. п.

Неудивительно, что тут же последовала высочайшая кара. Логика была простая: «А сам ты куда смотрел?» Подобная ситуация уже возникала в апреле 1941 г., когда довоенный предшественник Новикова начальник ВВС Рычагов в ответ на упреки в высокой аварийности заявил Сталину, что летчики летают на «гробах». Реакция Сталина была однозначной: Рычагова сняли с работы, арестовали и расстреляли. Как Новиков мог «забыть» этот случай?

Опуская все, не относящееся к моторам, посмотрим, как оценивал Главком ВВС состояние моторостроения.

«Широкое внедрение автоматизации управления на самолете, особенно в период войны, вызывалось необходимостью наиболее выгодно использовать летные возможности самолета и, главное, максимально разгрузить летчика в его боевой работе. Без наличия автоматов управления летчик сам должен был изменять положение створок масло‑ и водорадиаторов, юбки капота, обороты пинта, переключать скорости нагнетателя, регулировать состав смеси, изменять наддув и т. д. Все это невероятно загружало летчика и отвлекало его внимание от непосредственной боевой работы. Винтомоторная группа современного боевого самолета оборудована рядом автоматов. Американские боевые самолеты, находящиеся в строю, имеют до 8, а английские до 7 автоматов управления. Наши же отечественные самолеты выпуска 1945 г. имеют только по 4 автомата: так, например, самолет Як‑9у с мотором ВК‑107 имеет автомат числа оборотов винта, автомат наддува, автомат опережения зажигания, автомат створок радиатора». Не было в СССР и производства высокооктанового бензина и термостабильных масел, в результате чего «опытные моторы АШ‑84 и АШ‑73 доводятся на импортном авиабензине».

Далее: «У нас в Советском Союзе газотурбинными воздушно‑реактивными двигателями занимаются фактически лишь две группы инженеров: группа Люльки /НИИ‑1 НКАП / и группа проф. Уварова /ЦИАМ/. Первый опытный образец двигателя инженера Люлько ( так в документе. – А.В. ) с тягой 1250 кг был изготовлен в апреле 1945 г. и в настоящее время находится в стадии доводки. Двигатель проф. Уварова с тягой 300 кг также до сих пор находится в стадии доводки. Освоением трофейных газотурбинных воздушно‑реактивных двигателей типа ЮМО‑004 с тягой 900–950 кг и БМВ‑003 с тягой 800–850 кг занимаются заводы № 26 и № 16, но они до настоящего времени не выпустили ни одного двигателя из отечественных деталей. Таким образом, на вооружении авиации мы не имеем ни одного воздушно‑реактивного двигателя» [42].

Очевидно, что к концу войны инновационный потенциал советской авиапромышленности оказался исчерпан. Ситуация, казалось, повторяла состояние конца 1920‑х гг. Необходим был новый «большой скачок» в технологиях. Тогда технологии были закуплены за рубежом – помогла Великая депрессия. В этот раз источником технологий могли стать и стали немецкие трофеи. Однако была и существенная разница между 1930 г. и 1945 г.: начинающуюся новую инновационную волну в развитии авиации Советский Союз встречал с уже состоявшимся инженерным корпусом – 1930‑е гг. даром не прошли.

В объемистом Акте о приеме и сдаче дел ВВС и выводах комиссии по ведомству маршала Новикова (ВВС), утвержденных Сталиным, написано, в частности, следующее:

«За 1945 г. было 13 979 наземных происшествий, в результате которых войска потеряли 8397 человек. Кроме указанных выше чрезвычайных наземных происшествий за тот же срок имели место 624 катастрофы и 1735 аварий самолетов. Установлено, что одна треть всех летных происшествий падает на командный состав и главным образом на командиров звеньев, эскадрилий и полков… Бывшее командование ВВС бюрократически игнорировало и проходило мимо этого важного вопроса, не принимая никаких мер к повышению квалификации летного состава… Исчезновение важных государственных документов было нередким явлением в аппарате ВВС. В декабре 1944 г. в Штабе ВВС был утерян чемодан, содержавший 144 совершенно секретных и секретных документов… Извращения в планировании, стремление зарезервировать за ВВС максимальное количество материалов, вооружения, снаряжения привели к затовариванию службы тыла излишним имуществом. Так, авиабомб осталось после войны 330 000 тонн. Около 250 млн импортных патронов сдается в переплавку… Управление аэродромного строительства (УАС) стало центром всяких антигосударственных махинаций. Дача Новикова была оформлена как «особое строительство УАС ВВС». Научно‑испытательная станция в Балашихе была превращена в базу снабжения строительства дач, а ее научно‑ исследовательская работа развалена… Для руководящих работников ВВС из трофейных складов 16‑й Воздушной армии вывезено было по железной дороге, самолетами, автотранспортом около 200 вагонов мебели, ковров, хрусталя и другого имущества. Документация на отправление имущества уничтожена. Незаконно вывозилось трофейное имущество и из других соединений ВВС… Учет боевого состава ВВС ведется неправильно и дает заведомо ошибочное представление о боевом составе воздушных сил. Так, например, в боевом составе числится около 700 самолетов Як‑3 завода № 31, на которых запрещены полеты из‑за непрочности обшивки, и 2267 самолетов Як‑9у с мотором ВК‑107, отстраненных от боевой работы по причине конструктивных недостатков… Основным недостатком в боевой подготовке частей ВВС является малый налет на экипаж‑в пределах от 1 ч 30 мин до 6 часов за месяц, в том числе на учебных самолетах 40–50 %» и т. д., и т. п. [4].

Прошло три года, но ситуация в ВВС при маршале авиации Вершинине, преемнике маршала Новикова, мало меняется. 16 сентября 1949 г. появляется Постановление Совета Министров СССР о снятии с работы уже Вершинина практически по тем же обвинениям: повышенная аварийность (за девять месяцев 140 катастроф и 186 аварий – погибло 303 человека и разбито 289 самолетов – по нынешним временам тогдашнее количество авиакатастроф заполняло бы все телевизионные новостные сводки с утра до вечера), плохая работа службы тыла. Вместо Вершинина Главнокомандующим ВВС назначается маршал Жигарев, уже бывавший в этой должности в 1941 г., до войны. Он прокомандует авиацией до скандального пролета американского разведывательного самолета U‑2 (У‑2) сначала над Ленинградом (4 июля 1956 г.), а на следующий день над Москвой. У советского руководства появилась очередная «головная боль» – неуязвимость летающего на высоте 20 км американского самолета‑разведчика. Вместо Жигарева Главкомом ВВС вновь назначается Вершинин.

Но вернемся к Ту‑4. В части мотора для Ту‑4 ситуация несколько облегчалась (за исключением системы турбонаддува): американский мотор R‑3350 разработки «Кертис‑Райт» был «родной» для ОКБ‑19 Швецова. Еще до войны в Перми пробовали на базе райтовского однорядного «Циклона» создать мотор М‑70, двухрядную 18‑цилиндровую «звезду». Тогда не получилось. И вот теперь потребовался такой мотор. Новым для ОКБ‑19 Аркадия Швецова оказалось точное литье лопаток турбины, приводящей компрессор наддува. Опыта точного бесприпускового литья лопаток из жаропрочных сплавов не было никакого, да и самих сплавов таких не было. Именно на таких задачах и проверяется, кто чего стоит. Делу помогло то, что подобная задача уже стояла перед всей советской промышленностью: необходимо было осваивать литье лопаток турбин для уже возникшей области газотурбинных реактивных двигателей.

О том, как «разгадывали» состав и технологию изготовления английского жаропрочного сплава «Нимоник» (разработан компанией Henry Wiggin & Co Ltd в 1940 г. для первого английского турбореактивного двигателя Уиттла), со слов замдиректора завода № 300 Я.Б.Энтиса рассказано в книге Л.Берне:

«В конце сороковых годов, в ту пору, когда мы только начинали заниматься турбореактивной техникой, Микулин вызвал главного металлурга завода и меня и положил на стол небольшой металлический брусочек сечением примерно 10x10 мм и длиной около 60 мм. При этом сказал, что Климов, которому Сталин поручил спроектировать двигатель на базе английского двигателя «Нин», привез из Англии два таких образца. Один из них перед нами. Англичане делали турбинные лопатки из такого сплава. Советуем Александру Александровичу тут же по «кремлевке» созвониться с «графом». На бытовавшем тогда жаргоне так за глаза называли первого замминистра черной металлургии А.Г. Шереметьева, непосредственно ведавшего заводами Главспецстали.

Нам назначается встреча в ту же ночь‑в час пополуночи. Приезжаем на площадь Ногина в Минчермет. Александр Александрович сообщает Шереметьеву о задании Сталина и говорит, что без нового жаропрочного сплава создать новые ТРД невозможно.

Утром нас приглашают на «Электросталь» в 20 км от Ногинска. Здесь в кабинете директора завода сразу же разрабатывается подробнейший план создания нового сплава. Только специалисты‑металлурги могут себе представить, насколько это архисложная задача – по маленькому (весом 200 граммов) брусочку, определив его химический состав, создать новый технологический процесс, в том числе «разгадать», вернее, с помощью многочисленных экспериментов определить программу сложной термической обработки. На вопрос Микулина о сроках создания первой партии сплава главный инженер, крупный специалист по освоению спецсплавов М.И. Зуев называет очень короткий срок – три месяца. Но Микулин добился сокращения срока до одного месяца. Тут же был составлен почасовой круглосуточный график, ряд процессов перевели на параллельный режим, подключили все экспериментальные и серийные службы завода. Я остался на «Электростали» на месяц и раз в сутки докладывал Микулину о состоянии дел. Ровно через 30 суток первая в стране 600‑килограммовая партия специального жаропрочного сплава, названного «Нимоник‑ 8014», была доставлена на наш завод.

За это время на моторном заводе в таком же темпе проектировались и изготавливались штампы и другая необходимая оснастка, монтировалось новое оборудование, на обычной стали отрабатывался технологический процесс. Поэтому прибывший на завод «Нимоник‑ 8014» сразу же был запущен в производство. В обычных условиях на создание таких сплавов уходили годы». (Берне Л. П., с. 231, 232).

Здесь надо отметить и выдающуюся роль Всесоюзного Института авиационных материалов (ВИАМ) и особенно зам. начальника института профессора С.Т. Кишкина. Англичане придерживались технологии изготовления жаропрочных лопаток турбины методом деформирования (штамповки). Даже когда появилась необходимость делать охлаждаемые лопатки с полостями внутри, то технология не претерпела существенных изменений, оставляя в качестве формообразующего процесса деформирование. В случае изготовления охлаждаемых лопаток исходная цилиндрическая заготовка имела каналы, превращавшиеся во время деформирования в каналы для прохода охлаждающего воздуха эллиптической формы, вытянутых вдоль профиля. Такая технология применялась на «Роллс‑Ройсе» вплоть до 1970‑х гг. С.Т. Кишкин впервые в мире предложил и разработал литейную технологию изготовления лопаток из разработанного в ВИАМ сплава ЖС‑6 (ЖС‑жаропрочный сплав) на никелевой основе. Литейные сплавы обладали большей жаропрочностью, и сплав ЖС‑6 на долгие годы стал знаменитым в авиапроме. Из литейной технологии логично вышла и технология направленной кристаллизации, и монокристаллическое выращивание лопатки.

Профессор Сергей Тимофеевич Кишкин, выпускник МВТУ 1931 г., был незаурядной личностью, блестяще читал лекции по материаловедению в Московском авиационном институте в 1950‑е гг., рассказывая с юмором о «краже» образцов металлической стружки в механическом цexe на заводе «Роллс‑Ройс», где он был в составе советской делегации, для исследования структуры материала. Вообще инженерная подготовка в СССР в 1950‑е гг была поставлена на поток и при этом сохраняла очень хороший уровень. Три ведущих авиационных вуза – Московский (МАИ), Казанский (КАИ) и Харьковский (ХАИ) – готовили кадры для авиапрома. Набор студентов на моторном (№ 2) факультете в МАИ составлял 250 человек (10 групп). Лекции читали профессора с еще дореволюционным, фундаментальным образованием. На третьем курсе проходила специализация по авиационным, ракетным и… ядерным двигателям. В наиболее престижную группу ядерных двигателей отбирали, как правило, студентов‑отличников. Именно отсюда вышел в свое время министр атомной промышленности 2000‑х гг. Е. Адамов, арестованный было в Швейцарии‑США добивались его выдачи.

Самолет Ту‑4 делался в Казани, делался быстро, доводка его проводилась на ходу‑в серию он был передан «сырым»: Сталин поставил нереальные сроки создания самолета и нужно было выполнять задание. В конце 1940‑х гг. Казань была, наверное, самым «голодным» городом. Страна, только что пережившая войну и разруху, и так жила небогато, но Казань отличалась тогда особой скудостью продовольственного снабжения. Инженеры пермского ОКБ‑19, выезжавшие в длительные командировки на заводские летные испытания Ту‑4, везли провиант с собой: сахарный песок и пр.

Нашумевшая история с копированием американского В‑29 совершенно затмила в общественном сознании историю разработки первого советского стратегического бомбардировщика, предназначенного специально для несения ядерного оружия. В начале 1949 г., когда уже было ясно, что в СССР близится завершение работ по созданию ядерного оружия, остро встал вопрос о носителе этого оружия. До создания баллистических ракет было еще далеко, а только что завершивший госиспытания самолет Ту‑4 имел недостаточную дальность (6000 км). Важнейшей задачей советской авиационной промышленности стало создание подлинно стратегического бомбардировщика с дальностью 12 000 км. Для обеспечения такой дальности (а это примерно равно расстоянию Москва – Лос‑Анджелес) требуется большой запас топлива, отсюда растет взлетная масса самолета и соответственно требуются мощные и экономичные моторы, существенно более мощные, чем существовали в то время. Самолет, позднее получивший обозначение Ту‑85, проектировало КБ Туполева. Надо сказать, спроектировало его быстро, использовав опыт создания Ту‑4.

Для этого уникального самолета требовался и уникальный мотор мощностью 4000 л.с. Таких моторов с большим ресурсом не было не только в СССР, но практически и в мире. Только в США была разработана 4‑рядная 28‑цилиндровая звезда воздушного охлаждения «Пратт‑Уитни» Wasp Major («Оса‑старшая») R‑4360 мощностью 4300 л.с. со «спиральным» (смещенным в окружном направлении относительно друг друга в каждой звезде) расположением цилиндров. Эта «Оса» была «старшей» («Мажор») в ряду «Ос», начиная от первой в мире двухрядной «Осы» Twin Wasp Junior («Оса сдвоенная младшая» – «Юниор») R‑1535 мощностью 625 л.с., разработки 1932 г.

Самый мощный (5000 л.с.) поршневой мотор фирмы «Лайкоминг».

Самым же мощным (5000 л.с.) был опытный 36‑цилиндровый («звезда» из 9 рядов по 4 цилиндра в ряд) мотор жидкостного охлаждения XR‑7755, разработанный американской фирмой «Лайкоминг». Размеры диаметра цилиндров и хода поршней на этом моторе были предельными для авиационных моторов‑162/171 мм. Весил этот монстр 2744 кг. Нам же копировать супермощные моторы было неоткуда. А газотурбинная техника только‑только еще начиналась.

Как мы помним, в поршневых моторах по условиям надежного охлаждения эмпирически был найден предельный диаметр цилиндра, равный 160 мм. Соотношение диаметра и хода поршня тоже уже установилось в области около 1. Таким образом, увеличение мощности могло быть получено только увеличением количества цилиндров. Кто мог сделать такой мотор? Конструкторским заделом обладали ОКБ‑19 А.Д. Швецова и многострадальное ОКБ‑250 В.А. Добрынина. И здесь надо сделать отступление для того, чтобы кратко описать его путь в историю.

Покинув ОКБ Микулина и перейдя в КБ‑2 МАИ, с 1939‑го по июнь 1941 г. Добрынин с коллегами разрабатывал 24‑цилиндровый мотор жидкостного охлаждения М‑250, справедливо полагая, что такой мощный (2500 л.с.) мотор потребуется в ближайшем будущем. Этот мотор имел шесть рядов цилиндров по четыре в каждом ряду, угловое расстояние между рядами («развал») было равно 60°. В качестве производственной базы для изготовления мотора была определена площадка моторного завода № 16 в г. Воронеже. По сути, КБ переехало в Воронеж. Ирония судьбы, но первый запуск этого мотора состоялся… 22 июня 1941 г. Вскоре пришлось эвакуироваться, но… завод № 16 поехал в Казань, а КБ Добрынина – в Уфу, куда на территорию завода комбайновых моторов был эвакуирован рыбинский завод № 26 вместе с ОКБ В.Я. Климова. Нечего и говорить, что всем стало не до М‑250. Надо было заниматься выпуском советской «Испано‑Сюизы», т. е. климовских М‑103 и позже М‑105. В 1943 г. КБ Добрынина переводят в Рыбинск, где на месте бывшего передового моторного завода № 26 в частично уцелевших после немецких бомбежек цехах функционирует ремонтный (те же моторы М‑103) завод моторов, которому присвоен номер 36 (позже и ОКБ Добрынина по (ложившейся традиции будет именоваться одинаковым номером с заводом, а именно ОКБ‑36). Объем ремонта большой, моторы непрерывно поступают с фронта.

Здесь Добрынин продолжает работу над созданием своего мотора. Но с 1944 г. на этой площадке разворачивается серийное производство швецовского мотора АШ‑62ИР (в просторечии «Ирочки») с редуктором, что отражено в индексе мотора. Этот мотор требовался в больших количествах, так как он ставился на «советский дуглас» Ли‑2, долгое время (с учетом быстрого темпа развития техники) являвшийся основным транспортным самолетом. Уже после прекращения его регулярной эксплуатации он еще долго продолжал летать в Арктике, демонстрируя свою хорошую надежность. Позже (с 1947 г.) этот мотор перешел на другого долгожителя – знаменитый биплан Ан‑2. Война закончилась, для расширения выпуска моторов требовалось оборудование (основная ого часть осталась в Уфе), которое завезли частично из Перми (тамошний завод № 19 уже готовился к переходу на производство реактивных газотурбинных двигателей), частично из Германии по соглашению о репарациях. Завод № 36 стал производить серийно следующий, родственный АШ‑62ИР, швецовский мотор АШ‑73ТК для уже известного нам Ту‑4. Пермь и Рыбинск, судьба сводила их не один раз то в качестве партнеров, то в качестве конкурентов.

Коллектив Добрынина упорно работает над своим мотором, но в 1946 г. получает задание на еще более мощный (3500 л.с.) мотор на основе предыдущего М‑250. Надо сказать, что специальное приборное оборудование, жизненно необходимое для исследования и доводки моторов, в СССР тогда практически отсутствовало. Например, не было осциллографов. Когда в 1945 г. советские инженеры ознакомились с лабораторным оснащением испытательных стендов в Германии, то они были поражены, насколько далеко ушли немцы в исследовании тонких эффектов. У нас же доводка шла на основе интуиции инженеров и подчас рискованных экспериментов. Так, для исследования колебаний лопастей винта один из ведущих специалистов ОКБ‑36, начальник отдела прочности Е.М. Бермант спроектировал металлическую клетку, в которой лично с помощью стробоскопа наблюдал за формами колебаний лопастей винта во время работы на стенде. Эта клетка с исследователем находилась в одном метре от плоскости вращения винта [15] на работающем моторе.

В 1948 г. этот новый мотор проходит госиспытания, но как раз в это время выявляется острая потребность в 4‑тысячнике для Ту‑85 – и… снова в путь. К моменту начала летных испытаний (1951 г) Ту‑85 были готовы два мотора: 28‑цилиндровая 4‑рядная «звезда» воздушного охлаждения АШ‑2ТК Швецова и 24‑цилиндровый (6 продольных рядов по 4 цилиндра) мотор ВД‑4К Добрынина. Соотношение диаметра цилиндров и хода поршня (D/S) на моторе ВД‑4К было 148–144 мм. Если посмотреть «родословную» этого мотора по соотношению D/S, то мы увидим, что ближе всего к нему находится мотор М‑105: диаметры цилиндров совпадают, но ход поршня меньше. Но на этом сходство заканчивается. Зарубежных работающих аналогов этого мотора (шестирядных «звезд» жидкостного охлаждения) не было. Неслучайно этот мотор (ВД‑4К) имел и хорошие массовые характеристики: отношение мощности к массе мотора составляло 2, т. е. по этому показателю он был на мировом уровне. Мотор Швецова оказался тяжелее.

Мотор ВД‑4К, первый из серии «ВД», т. е. имевшей «персональные» индексы по инициалам главного конструктора В. Добрынина, получился очень хорошим. Индекс «К» в названии мотора означает «комбинированный». К этому времени мощные поршневые моторы постепенно превращались в комбинированные (или по‑американски‑«компаундные»), т. е. турбопоршневые, или скорее поршне‑турбинные: на выхлопе из поршне‑ вой группы ставились так называемые импульсные (периодического действия) турбины, работавшие на выхлопных газах и добавляющие мощность на валу мотора. Отдельным агрегатом располагался и турбокомпрессор наддува, турбина которого тоже приводилась выхлопными газами. В результате мотор ВД‑4К оказался и очень экономичным. 1 мая 1951 г. первый (и последний) Ту‑85, оснащенный четырьмя моторами ВД‑4К, принял участие в воздушном параде, пролетев над Красной площадью.

ОКБ‑19 А.Д. Швецова предприняло последние усилия в продлении жизни мощных поршневых моторов, построив «в железе» 36‑цилиндровую четырехрядную «звезду» воздушного охлаждения АШ‑3ТК мощностью 6000 л.с. с турбокомпрессором наддува. Этот мотор оказался самым мощным поршневым мотором в мире, но… время его уже ушло, и доводка его не состоялась.

Переход к мирному послевоенному времени и начавшаяся вскоре в июне 1950 г. война в Корее дали жизнь новым модификациям уже ставшего знаменитым мотора АШ‑82. Для замены устаревшего Ли‑2 Ильюшин построил военно‑транспортный Ил‑12, а затем на его базе – пассажирский вариант Ил‑14. Этот самолет уже проектировался с требованиями обеспечения комфорта пассажиров: палуба была горизонтальной (Ил‑14 имел в качестве третьей точки опоры модное носовое колесо в отличие от небольшого хвостового на Ли‑2, в результате чего палуба последнего при посадке пассажиров была наклонной – очень неудобно), должны были быть уменьшены вибрация и тряска мотора. Как вспоминал П.А. Соловьев: «Была еще одна серьезная разработка – двигатель для первого пассажирского гражданского самолета Ил‑14. Раньше был самолет военно‑транспортный Ил‑12. Он был, конечно, грубо сделан, его трясло невероятно. И мы сделали специальный двигатель для самолета Ил‑ 14 на базе АШ‑82. Машина работала ровно, без высокой перегрузки по высокочастотной вибрации, она была заметно лучше. Сразу‑500 часов ресурс у этого двигателя был» (Соловьев, с. 23).

Как это «просто» – взяли и уменьшили вибрации. На самом деле инженерное решение было отнюдь не тривиальным – впервые в истории отечественной авиации было введено динамическое уравновешивание на валу мотора не только сил инерции первого порядка, но и сил инерции второго порядка, осуществляемое с помощью противовесов, приводимых во вращение с удвоенной угловой скоростью [10].

И тогда, и сегодня в причинах катастроф самолетов спешат в первую очередь обвинить неисправность мотора, т. е. «перевести стрелку» на главную энергетическую систему самолета. Как правило, потом оказывается, что мотор не виноват. И это понятно: прежде чем мотор попадает на самолет, он проходит множество испытаний, подтверждающих его надежность и, самое главное, безопасность эксплуатации. При сертификации двигателя экспериментально подтверждается практическая невероятность возникновения так называемых нелокализованных отказов и пожаров двигателя. То есть и возможный отказ двигателя, и возможный пожар не должны распространяться за пределы самого двигателя. Для этого делаются непробиваемые корпуса двигателя, монтируются системы пожаротушения, производится непрерывный мониторинг и анализ основных параметров двигателя Но самолет – сложная система, к тому же очень сильно зависящая от качества обслуживания. В первую очередь причины нужно искать там. Ну и, конечно, человеческий фактор. Примеров тому‑масса: закупка некачественного, с примесями, топлива в топливозаправочном комплексе (отказы двигателей на Ту‑134 в Норильске и Ту‑204 в Перми), оставление образовавшегося во время стоянки льда на крыльях и фюзеляже, попавшего затем при взлете самолета в двигатель (известная катастрофа Гу‑134 в Минске), выключение летчиком по ошибке исправного двигателя вместо соседнего отказавшего (катастрофа Ил‑62М под Ленинградом), приведшее к усложнению условий эксплуатации (УУЭ) и последующей катастрофе, невыполнение инструкциии по эксплуатации бортинженером (он «не заметил» превышения оборотов воздушного стартера при взлете Ту‑154М) и т. п.

Вот типичный случай.

«Самолет Ил‑14 утонул. Шел из Москвы в Саратов или Горький, одним словом, Волгу должен был перелететь и там уже километрах в 10 от берега сесть на аэродром. И вот он зашел уже на посадку, низко летел, и на середине Волги, как говорится оба двигателя обрубило, и они оба остановились. Самолет сел на воду, должен 15 минут плавать по техническим условиям. Пришел катер спасательный, всех пассажиров сняли… Сначала все свалили на двигатели. Генеральный конструктор тут же вызывается, чтобы начальство прикрыть. Но ведь известно, что два двигателя одновременно не останавливаются, если нет какой‑то общей причины. И мне было ясно, что это двигателей не касается. Вытащили самолет на берег, на песчаный пляж. Мотористы слили воду, промыли. Заправили немножко двигатели. И начали запускать.

Первый запустили – крутится, как часы, без всяких сбоев. Второй – тоже. Я говорю: вот пожалуйста, смотрите. И тогда уж начали искать по‑настоящему причину. И один механик обнаружил, что в передней носовой части фюзеляжа вмятина, внутри вмятины – прилипшее перо от птицы. И когда заглянули под обшивку‑там идут совершенно неизолированные, голые провода на зажигание двигателя. Гусь столкнулся с самолетом, сделал эту вмятину, замкнул на корпус провода – двигатели остановились» (Соловьев, с. 30).

Соединенные Штаты Америки в области авиации и ее применения шли впереди всего мира. Советскому Союзу постоянно приходилось адаптироваться к инновациям из‑за океана. «Летающие крепости», вертолеты, высотные самолеты‑разведчики, самолеты радиоэлектронного противодействия (знаменитые АВАКСы – «AWACS»), системы дозаправки в воздухе, самолеты‑«невидимки» («стелс»‑технологии‑«stealth»), наконец, ударные самолеты‑беспилотники впервые появились именно в США. И первое боевое применение этих инноваций, как правило. демонстрировало постоянное запаздывание с реакцией в СССР. Первый раунд в авиационной войне инноваций СССР всегда проигрывал. Но… быстро догонял – советская инженерная школа сложилась хорошая. И дело здесь не столько в технологиях, хотя и в них тоже, а в горизонте стратегического планирования. В США стратеги после Второй мировой войны стали «видеть» дальше. Качество управляющей элиты там было и остается выше. Достаточно отметить создание уже в новейшее время в США агентства DARPA, постоянно занимающегося анализом и «проектированием» инноваций в оборонной сфере.

Так случилось и с «неожиданным» боевым применением американцами десантно‑штурмовых вертолетов в корейской войне, где они произвели фурор. Увлечение скоростями в авиации в СССР сыграло злую шутку: ниша авиационной поддержки сухопутных войск в области малых скоростей оказалась незаполненной в ВВС СССР. Сейчас‑то уже не мыслятся боевые действия без вертолетной поддержки, более того, вертолеты являются одним из основных противотанковых средств, не говоря о задачах десантирования штурмовых групп и спасения экипажей и раненых. А в 1950 г. в СССР серийных вертолетов практически не было вообще, за исключением легких Ми‑1 с мотором воздушного охлаждения АИ‑26В мощностью 575 л.с. и Ка‑15 с мотором АИ‑14В мощностью 225 л.с. Хотя вертолетная теоретическая и конструкторская школа существовала на базе ЦАГИ. Еще до войны строили опытные образцы «геликоптеров», как их тогда называли. Б.Н. Юрьев, И.П. Братухин – имена, некогда очень известные. Знаменитый американский кинорежиссер Фрэнк Коппола увековечил выдающуюся роль боевых вертолетов с помощью незабываемого художественного образа вертолетной атаки во Вьетнаме под музыку Вагнера «Полет валькирий» в фильме «Апокалипсис – сегодня» («Apocalipsys now»).

Реакция советского руководства на применение американцами вертолетов в Корее была мгновенной. Конструкторским бюро Яковлева и Миля было поручено спроектировать и сделать вертолеты. Яковлеву‑по типу «летающего вагона» английского вертолета «Бристоль» с продольной схемой расположения винтов, а Милю – с одним несущим винтом. Сразу же возник вопрос и о двигателе для этих вертолетов.

«Сталин еще был жив, в это время (октябрь 1951 г. – А.В.) был где‑то на Кавказе в своей резиденции, а совещание в связи с этим делом проводили Берия и Булганин. Берия проводил совещание в сталинском кабинете, а там же, в сторонке за знаменитым сталинским столом, над которым всегда висела фотография Ленина с газетой «Правда», молча сидел остававшийся за Сталина Булганин… На совещании было 15 вопросов. И оттуда вылетали через пять минут с готовыми решениями. Все разговаривали шепотом: генералы, маршалы. Такие жуткие, просто невероятные сроки дали нам на двигатель, чтобы он пошел в серийное производство – всего год отпустили. За год двигатель надо сделать, провести испытания, убедиться, что он надежно работает. Вертолет, конечно, планирует, у него есть такая защита. Но дело в том, что в одном случае двигатель так может отказать, что и ротор остановится. Ну и началось. А ведь кроме того, что двигатель надо сделать, надо еще сделать редуктор, который бы приводил во вращение несущий винт… И началась история. Хорошо еще, что мне тогда удалось уговорить, что мы не будем называть точный срок, двигатель представим по готовности вертолета. И мы действительно не задержали ни одну из этих фирм, ни Яковлева, ни Миля. Они никаких претензий к нам не имели. Но никто сроков таких не выдержал» (Соловьев, с. 29).

Десантно‑транспортный вертолет Ми‑4, в перегрузочном варианте берущий на борт 16 десантников с вооружением, был принят на вооружение летом 1953 г., когда корейская война уже закончилась. Вертолет Яковлева в серию не пошел – возникли проблемы с вибрацией. Но это событие дало мощный старт развитию советского вертолетостроения, находящегося ныне на передовых позициях в мире. Внешний вид боевого вертолета сильно изменился за пятьдесят лет. Имея вначале обтекаемую, аэродинамическую форму фюзеляжа, вертолет к настоящему времени трансформировался в нечто похожее на броневике его гранеными поверхностями и мощной 30‑мм пушкой. В результате если самолет находится на стоянке, то он не производит сильного впечатления – самолет хорош в полете. А вот современный вертолет, например, Ми‑24, и на стоянке выглядит внушительно.

А двигатель на Ми‑4 был все тот же АШ‑82В (вертолетная модификация) мощностью 1900л.с. с редуктором Р‑5. Редуктор для вертолетного двигателя – это особая песня. Дело в том, что степень редукции на этих двигателях очень высока: обороты винта вертолета в «разы» меньше оборотов двигателя. И весит этот редуктор порядочно, и мощность передает большую контактным способом – через зубья шестерен. Отсюда‑очень высокие требования как по точности изготовления зубьев и качеству поверхности, так и по обеспечению их контакта. Иначе все выкрошится. Так что производство авиационных редукторов – это тоже «хай‑тек».

Позже, в 1958–1960 гг., документация и детали (россыпью) этого мотора были переданы в Китай на авиационный госзавод № 120 в Харбине, где китайские товарищи с нашей помощью за 15 лет выпустили около 1000 вертолетов Ми‑4 с двигателями АШ‑82В. Хотя вначале и они недооценивали боевые возможности этого «тихоходного» летательного аппарата. Американцы всех научили.

Между тем вскоре после начала войны в Корее (в 1951 г.) новый Главком ВВС маршал Жигарев докладывал Сталину:

«Опыт воздушных боев в Корее реактивных истребителей МиГ‑15 с американскими самолетами В‑29 показывает, что такого типа бомбардировщики при встрече с современными реактивными истребителями, обладающими большими скоростями полета, становятся относительно беззащитными. Пленные американские летчики с самолета В‑29 заявляют, что летный персонал американского бомбардировщика не успевает следить своим подвижным оружием за атакующими его истребителями МиГ‑15 и вести по ним прицельный огонь. Это обстоятельство значительно облегчает самолетам МиГ‑15 вести атаки по бомбардировщикам В‑29 ввиду сравнительно низких скоростей последних, и в результате воздушные бои между этими самолетами заканчиваются, как правило, в пользу самолетов МиГ‑15, что видно из следующих боев:

– в первом воздушном бою 6 МиГ ‑15 с 3 В‑29 сбито два самолета Б‑29;

– во втором воздушном бою 6 МиГ ‑15 с 5 В‑29 сбито два Б‑29;

– в третьем воздушном бою 8 МиГ‑15 с 30 В‑29 с прикрытием сбито три Б‑29, – в четвертом воздушном бою 8 МиГ‑15 с 7 В‑29, прикрытыми 4 истребителями F‑47, сбито два В‑29;

– в пятом воздушном бою 6 МиГ‑15 с 19 В‑29, прикрытыми 8 реактивными истребителями F‑80, сбиты один В‑29 и один F‑80.

Таким образом, в пяти воздушных боях с численно превосходящим противником самолетами МиГ‑15 сбито десять американских самолетов В‑29 и один самолет F‑80. Потерь самолетов МиГ‑15 в этих боях не было.

Изложенные выше обстоятельства вызывают тревогу, что наш отечественный бомбардировщик Ту‑4, имеющий примерно такие же летные данные, как и В‑29, в том числе максимальную скорость полета до 560 км/час, в военное время, при действиях по вражеским объектам, охраняемым современными реактивными истребителями, может оказаться относительно беззащитным.

Также вызывает тревогу, что проходящий в настоящее время летные испытания новый четырехмоторный бомбардировщик конструкции Туполева, с дальностью 12 000 км и максимальной скоростью полета до 600 км/час, будет обладать примерно теми же недостатками, что и самолет Ту‑4.

Самолеты Ту‑4 и новый дальний бомбардировщик мри полетах в глубокий тыл противника, имея большую разность в скоростях полета с реактивными истребителями, на своем пути будут неоднократно подвергаться атакам вражеских истребителей, которым они не смогут, как показывает опыт в Корее, оказывать эффективного сопротивления и тем самым достигать цели.

Проектируемые конструкторами тт. Туполевым, Ильюшиным и Мясищевым дальние реактивные бомбардировщики с максимальной скоростью полета 900‑ 1000 км/час войдут в серию и поступят на вооружение ВВС лишь через 2–3 года. За это время нашей промышленностью будет построено большое количество самолетов Ту‑4, эффективность боевого использования которых, при имеющихся у них скоростях полета, будет невысока.

Встает вопрос о необходимости, наряду с созданием новых дальних реактивных бомбардировщиков, теперь же начать улучшать летные качества самолета Ту‑4 и нового дальнего бомбардировщика за счет установки на них турбовинтовых двигателей ВК‑2 или ТВ‑022, повысив в первую очередь максимальную скорость полета этих самолетов». (Ту‑4 до 700 км/час и Ту‑85 до 750–800 км/час) [13].

Так закончилась эра боевой винтовой авиации с поршневыми моторами. На очередном этапе «войны моторов» победу одержали турбореактивные двигатели. Попытки модернизации самолета Ту‑85 путем замены поршневых моторов на турбовинтовые быстро закончились. Уникальный самолет Ту‑85 так и остался в одном экземпляре. Несмотря на лучшее (в 1,5–2 раза) отношение мощности к массе мотора у газотурбинных двигателей в сравнении с поршневыми, воздушный винт ограничивал скорость полета самолета. А реактивные истребители, используя вместо тяги винта реактивную тягу струи газов, потенциально не имели такого ограничения – было ясно, что и «сверхзвук» не за горами. Повысить живучесть бомбардировщиков можно было, только выходя на большие скорости. А для этого нужно было переходить на реактивную газотурбинную технику и принципиально новые аэродинамические схемы самолетов. Немцы поняли это еще до войны.

Date: 2016-01-20; view: 3895; Нарушение авторских прав