Авиадвигатель — творение высокого инженерного разума

Современный авиационный двигатель является одним из самых совершенных творений человеческого разума. Его технические характеристики в значительной степени определяют эксплуатационные свойства летательного аппарата. При создании каждого двигателя необходимо пройти очень важный этап — прочностной и газодинамической доводки конструкции на специализированной экспериментальной базе. Он составляет значительную по срокам и стоимости долю в общем объеме работ.

Наиболее сложные виды испытаний, в том числе с имитацией полетных условий, выполняются на уникальных стендах специализированных испытательных центров. Такие центры имеются только в четырех странах мира: США, Англии, Франции, России — это ЦИАМ.

Потенциал отечественной авиационной промышленности позволил создать двухконтурные Д-30Ф6, АЛ-31Ф и другие не уступающие, а порой и превосходящие зарубежные образцы.

К концу 80-х годов в ОКБ, ЦИАМе и других институтах отрасли накопили огромный опыт создания авиадвигателей 4-го поколения. На этой основе был проработан облик двигателей 5-го поколения.

Начавшееся в 50-е годы соревнование между СССР и США в создании истребителя завоевания господства в воздухе продолжилось и в последующие десятилетия.

Не прекращается оно и сейчас. Но пресловутая конверсия, идея которой подброшена нам не иначе как с Запада, разрушила наш ВПК. Теперь соревнование ведется не в равных условиях. Доказательством тому война в Ираке. США начали ее по своему усмотрению, только в своих интересах, игнорируя ООН и всю мировую общественность.

Тысячи наших самоотверженных инженеров, конструкторов, ученых, рабочих, летчиков-испытателей, военных и других специалистов, несмотря на мизерную зарплату, вкладывают свой ум, знания, любовь в создание оборонной техники, во многом превосходящей технику наших конкурентов.

Достаточно только назвать МиГи и Су, которые идут на экспорт, а наши ВВС из-за отсутствия финансирования практически не заказывают самолетов.

Лидерство наших самолетов четвертого поколения бесспорно. Американцы стремятся перехватить его в следующем поколении. Наиболее приоритетной в 80—90-е годы в США стала программа создания тяжелого истребителя пятого поколения АТF-Р22, который должен был нейтрализовать качественное превосходство нашей авиации после принятия на вооружение истребителя Су-27 с двигателем АЛ-31Ф. Практически в эти же годы развернулись работы по созданию наших самолетов пятого поколения.

Разработки американских военных самолетов были строго засекречены, как, например, F-117 и В-2 Стэлс. А уж о других самолетах из пятого поколения вообще ничего не было известно.

Нашим разработчикам приходилось исходить из всех последних достижений военного самолетостроения и создавать такой суперсамолет, который мог бы соперничать с любым воображаемым истребителем противника. В 1981 году ЦАГИ и НИАС выдали рекомендации новому самолету ОКБ им. Микояна — генеральный конструктор — Рости-

слав Аполосович Беляков. Он должен быть выполнен по аэродинамической схеме с треугольным адаптивным крылом и большим количеством отклоняемых поверхностей, которые обеспечат высокие аэродинамические характеристики на дозвуковых и сверхзвуковых режимах, а также полет на закритических углах атаки.

Предполагалось, что самолет должен быть противовесом американскому истребителю пятого поколения АТР. Микояновцы в 1981 году сформировали облик тяжелого многофункционального фронтового истребителя МФИ для борьбы с воздушными и наземными целями, в одном лице как для авиации ВВС, так и для авиации ПВО. Самолет (его «рабочий индекс «1.42», летно-демонстрационный вариант «1.44») наделен многими возможностями, большими, чем Су-27, Су-30, МиГ-29, МиГ-31. Перечисление только основных его особенностей заняло бы не менее страницы.

Генеральный конструктор ОКБ Р.А. Беляков осуществлял общее руководство по созданию МФИ, главным конструктором темы был назначен Герой Советского Союза, инженер и летчик-испытатель Г.А. Седов. Позже его сменил Юрий Воротников.

В 1983 году была утверждена комплексная целевая программа работ по самолету, бортовому радиоэлектронному оборудованию (БРЭО), вооружению и силовой установке.

В середине 80-х годов коллектив фирмы «А.Люлька-Сатурн» начал работать над двигателем 5-го поколения.

В конструкции двигателя использованы лучшие материалы, которые удалось создать отечественной металлургической и химической промышленности.

Это двухконтурный двигатель с переменной степенью двухконтурности, высоконапряженный и предназначенный как для одномоторных, так и для двухмоторных самолетов. Двигатель оснащен оригинальными соплами с управляемым вектором тяги, причем конструкции сопел для двухмоторных и одномоторных самолетов различны.

Если сравнить его с двигателем АЛ-31Ф, то следует сказать, что тяга значительно увеличена, а удельный вес уменьшен на 20 %. Двигатель оснащен высоконапорным вентилятором, степень сжатия которого, как и суммарная степень сжатия, примерно на четверть выше, чем у АЛ-31Ф.

Двигатель 5-го поколения вобрал в себя все лучшее: по устойчивости, по маслосистеме и другим параметрам, полученным при эксплуатации двигателей семейства АЛ.

Двигатель сконструирован с мероприятиями по инфракрасной (ИК) и радиозаметности, он модульной конфигурации, большого ресурса, с обслуживанием у заказчика по техническому состоянию с использованием сервисных центров.

В этом двигателе реализован еще один важный принцип — новая разработка не должна быть дорогой. Стоимость жизненного цикла двигателя на 25 % ниже, чем двигателя АЛ-31Ф самолета Су-27.

Это двигатель для истребительной авиации, сверхманевренной в бою и высокоэффективной, с ним российская авиация будет лидировать и в XXI веке.

Силовую установку пятого поколения турбореактивный, двухконтурный двухвальный двигатель по заказу руководства ОКБ им. Микояна начали проектировать еще при Архипе Михайловиче Люльке специально для МФИ-1.44. Позже все заложенное Люлькой развивал Виктор Михайлович Чепкин. Под его руководством был развернут широкий фронт работ по этому суперсовременному двигателю для многоцелевой авиации (в настоящее время программа двигателя 5-го поколения находится под руководством генерального конструктора НПО «Сатурн» М. Кузменко, но создается он для ПАК ФА КБ «Сухого»).

«По функциям и системам, — говорит заместитель главного конструктора Михаил Михайлович Костюченко, — новый двигатель вобрал в себя все достижения АЛ-31Ф, продвинув их дальше и глубже. В нем появилась электронная система регулирования с полной ответственностью типа «Райес» с числовым вычислителем, полностью дублированная с очень ограниченным резервированием гидромеханическими регуляторами. Система управляет всеми функциями двигателя от запуска до останова, включая все форсажные режимы во всех условиях полета. Резервная гидромеханическая система может управлять только основным контуром (подачей топлива) по упрощенным программам, управлением направляющими аппаратами (НА) и упрощенным форсажем, тем самым обеспечивая не только возврат на базу, но и выполнение некоторых боевых задач.

Двигатель в такой компоновке прошел все необходимые специальные испытания, длительные испытания, прошел летные испытания на самолете МиГ-25 в качестве одного опытного двигателя. Это была проверка двигателя на сверхзвуковой летающей лаборатории, потом его предстояло установить на МФИ.

Самолет МФИ оснащен двумя двигателями, установленными в хвостовой части фюзеляжа, имеющими систему управления вектором тяги. Они спроектированы с учетом возможности длительного полета на сверхзвуковом крейсерском режиме без форсажа. «Наш двигатель, — сообщает главный конструктор Альберт Иванович Волков, — имеет уменьшенное число деталей и высокотемпературную турбину с монокристаллическими лопатками с новой концепцией охлаждения, высокими удельными параметрами.

Работа над двигателем была очень интересной. Мы применили новые конструкторские решения, принципиально новые технологии, уникальные материалы, в том числе композиционные, порошковую металлургию, специальные сплавы, созданные в ВИАМе и ВИЛСе.

Например, рабочие лопатки компрессора низкого давления сделаны из композитов, заедино с ними рабочее колесо компрессора низкого давления, много и других находок. Все это повысило основные характеристики силовой установки, сделало более совершенной аэродинамику».

Спроектированный в 1984 году первый двигатель пятого поколения запустили на испытательном стенде в Тураеве. «Двигатель сразу получился, — утверждает Феодосий Александрович Ожигин, — начальник испытательных стендов. Дефектов, очень незначительных, было мало. К сожалению, из-за недофинансирования сделано всего 27 экземпляров».

В КБ Люльки в 1997 году появился Михаил Леонидович Кузменко. Его назначили заместителем генерального конструктора. До этого Кузменко несколько лет был в Перми генеральным конструктором ОКБ «Авиадвигатель».

В свое время он был ответственным руководителем по испытаниям двигателя Д-30Ф6 на МиГ-31, принимал участие в подготовке первого его вылета, и сейчас ему поручили нелегкую тему: надо было поднять микояновский МФИ-1.44 с двигателем АЛ. После того как правительство почти перестало финансировать авиацию, секретный самолет несколько лет стоял «зачехленный» в ангаре в Жуковском.

В конце 1998 года состоялось совещание по самолету 1.44 и двигателю АЛ. Присутствовали зам. главного конструктора Михаил Михайлович Костюченко, Феодосий Александрович Ожигин, начальник испытательных стендов из Тураева, зам. начальника отдела по испытаниям и эксплуатации Дмитрий Николаевич Федоров, ведущий конструктор Марк Филиппович Вольман, ведущие по испытаниям Александр Данилович Авиатор, Юрий Федорович Слученков. Все они очень много усилий и знаний вложили в доводку двигателя. От микояновцев была группа специалистов во главе с Юрием Петровичем Воротниковым, главным конструктором 1.44, сменившим недавно Георгия Александровича Седова. Обсуждали организационные, технические проблемы взаимодействия ОКБ Люльки и Микояна по оживлению работы с объектом 1.44.

Началась активная подготовка к первому вылету. Много занимались наземной отработкой, проверяли силовую установку, все системы самолета, делали первые запуски, гоняли двигатель, регулировали его автоматику. Шеф-пилот ОКБ Микояна Герой России Владимир Горбунов постоянно участвовал в наземных опробованиях АЛ. Садился в самолет, запуская двигатель, делал все, что предлагали двигателисты. Информации по двигателю было так много, что одновременно два-три специалиста считывали ее с приборов.

В ходе работ по двигателю АЛ произошел такой эпизод: при наземных опробованиях двух двигателей на самолете 1.44 замечаний по работе двигателей не было. Но если один двигатель работал, а второй нет, то на втором, неработающем, масло из бака перетекало в подшипниковые узлы двигателя. Поиски внешних дефектов не дали результатов. Было высказано и обосновано предложение, что внутри бака трещина на одном трубопроводе может привести к подобному явлению. Но трещина должна на работающем двигателе «закрываться», так как маслосистема работала нормально. Ведущий конструктор Марк Филиппович Вольман предположил, что происходит облитерация — «зарастание» микротрещин длинными молекулами масла и микрочастиц, находящимися в масле. При

запуске второго двигателя от вибраций трещина очищается. Решили заменить маслобак — дефект повторился. Оказалось, что самолетчики забыли перекрыть подачу воздуха, отбираемого от работающего двигателя в турбодетонатор системы кондиционирования, установленного на неработающем двигателе. Ротор двигателя вращался, что и привело к дефекту. От него быстро избавились. При подготовке к первому вылету самолета 1.44 была выявлена частичная неуправляемость двигателя АЛ из-за ошибки при проектировании основного регулятора НF-20. Необходимые решения были своевременно найдены. Тщательная наземная подготовка продолжалась несколько месяцев. Потом перешли к рулежкам, к скоростной рулежке с отрывом передней опоры шасси.

Первый полет многофункционального самолета МФИ-1.44 назначен на 29 февраля 2000 года. Некоторые из аэродромных специалистов предлагали перенести его на другой день. «По народным приметам, — говорили они, — 29 февраля — день Касьяна может оказаться неблагополучным для такого важного события».

Сомнения не были приняты.

…Утро выдалось ясным, морозным. Самолет из ангара выкатили прямо на старт.

Здесь, недалеко от ВПП, находились генеральный конструктор — генеральный директор Российской самолетной корпорации «МиГ» Николай Федорович Никитин, главный конструктор МФИ Ю.П. Воротников, первый заместитель генерального конструктора НПО «Люлька-Сатурн» М.Л. Кузменко, зам. главного конструктора М.М. Костюченко и многие другие специалисты этих знаменитых фирм, а также агрегатчики, прибористы.

Горбунов запустил двигатели, проверил самолетные системы, показал рукой: «Все в порядке». Взлетел.

Самолет, по словам зам. начальника отдела испытаний ОКБ Люльки Дмитрия Федорова, был в воздухе минут 20–30, а нам, ожидающим его в большом напряжении и волнении, казалось гораздо больше.

Наконец он появился, сел. Горбунов, «виновник» первого вылета, спустился по стремянке и, как обычно это бывает, попал в объятия создателей самолета.

На разборе полета летчик сообщил: «Машина вела себя послушно, хотя очевидно, что по своим пилотажным качествам это принципиально новый самолет. Так что все у него еще впереди». К сожалению, предположение Владимира Горбунова не оправдалось. Самолет сделал еще всего один полет. Из-за отсутствия финансирования работы по двигателю и самолету 1.44 были остановлены.

Рассказывает главный конструктор Альберт Иванович Волков:

«Созданием двигателя пятого поколения АЛ в КБ занимались давно, еще при Люльке, но из-за отсутствия госзаказа работы были приостановлены. В конце 90-х годов генеральный конструктор В. Чепкин принял решение делать такой двигатель за счет собственных средств в кооперации с Уфимским МПО и Рыбинским моторостроительным заводом. В это время произошло объединение КБ

A. Люльки и Рыбинских моторов, теперь это НПО «Сатурн», а КБ стало Научно-техническим центром им. А.Люльки.

Появилось в КБ изделие «117А». Это изделие базируется на АЛ, но с увеличенной температурой газа перед турбиной и увеличенным расходом воздуха через вентилятор. И в 2002 году мы такой двигатель собрали, испытали и получили заявленные параметры.

Родилась еще одна идея: поставить на изделие «117А» вентилятор с АЛ-31ФП. Просчитали такой вариант и поняли, что можно получить двигатель с большей, чем у АЛ-31ФП, тягой в тех же габаритах, а это значит, что можно перевооружить весь парк Су-27, Су-30 и т. д. качественно новым двигателем, не меняя самолета. И в 2002 году такой двигатель сделали и получили то, что хотели. Конечно, это только начало нового пути ОКБ, предстоит большая работа. Но хорошее начало — это полдела. Можно верить, что любая сложная работа будет выполнена, залогом этому талантливый высокопрофессиональный коллектив, каким является ОКБ Люльки. Пережиты трудные годы, но сохранились кадры, сохранился научный потенциал».

В заключение хотелось бы отметить, что в эти работы, о которых написано выше, внесли большой личный вклад B.М. Чепкин, Е.Ю. Марчуков, М.М. Гойхенберг, В.И. Федюкин, М.М. Костюченко, А.И. Волков, Ю.В. Райков, В.В. Куприк и другие.