Валерий Августинович - Битва за скорость. Великая война авиамоторов

• Название: Битва за скорость. Великая война авиамоторов
• Автор: Валерий Августинович
• Издательство: М. : Яуза : Эксмо, 2010. — 448 с.: ил.
• Жанр: Биографии и Мемуары
• Год: 2010
• ISBN: 978-5-699-43214-1

Борьба за господство в воздухе — это прежде всего ВОЙНА МОТОРОВ. Опыт Второй Мировой показал, что именно превосходство в скорости является решающим фактором в воздушном бою, а отставание СССР в моторостроении стало главной «ахиллесовой пятой» наших ВВС в Великой Отечественной войне. Вся история авиации есть ожесточенная БИТВА ЗА СКОРОСТЬ, а значит — за мощность авиадвигателей, по праву считающихся вершиной технологии и доказательством научно-технической состоятельности государства.

Эта книга — первое серьезное исследование великой войны моторов, продолжавшейся весь XX век и определившей развитие авиапромышленности, — от первых поршневых двигателей до новейших газотурбинных, от неуклюжих «этажерок», летавших со скоростью мопеда, до гиперзвуковых стратосферных суперджетов последнего поколения. Будучи признанным авторитетом в области проектирования авиационных двигателей с более чем 40-летним стажем, автор лично участвовал в этой битве за скорость, а его книга не только в высшей степени компетентна, но еще и на редкость увлекательна, читаясь как захватывающий технотриллер.

---

Американцы тоже не спали — осваивали немецкое и английское наследство. К ним попало трофеев значительно больше, кроме того, такие главные специалисты по турбореактивным двигателям, как Уиттл, Охайн, Бентеле и другие, оказались в США. И, надо думать, не с пустыми руками. Таким образом, некоторую фору, преимущество, США получили. Американцы (новичок — фирма «Дженерал Электрик») еще в 1941 г. получили исчерпывающую информацию по двигателю Уиттла и попытались его воспроизвести.

Уже 18 апреля 1942 г. первый американо-английский реактивный двигатель был запущен. Вскоре этот малоразмерный двигатель под индексом J-31 с весьма скромным уровнем тяги (725 кг) пошел в серию, ставился на первый американский реактивный истребитель P-80/F-80 «Shooting Star» («Стреляющая Звезда»), который, однако, к моменту начала войны в Корее уже устарел. Далее была его существенно увеличенная модификация J-33 (близкая к английскому «Нину») с тягой 2000 кг. Передав лицензию на серийное производство этих двигателей фирме «Аллисон» (подразделение «Дженерал Моторе»), на фирме «Дженерал Электрик» стали разрабатывать двигатель с осевым компрессором. Без участия немецких специалистов здесь не обошлось, хотя американцы не любят об этом упоминать. Известно, что создать с нуля осевой компрессор практически невозможно за короткое время. Кроме того, одним из самых ценных «трофеев» для американцев оказался захваченный ими высотный испытательный стенд фирмы «БМВ» в Мюнхене со всем оборудованием и технологией проведения таких уникальных для того времени испытаний.

«Дженерал Электрик» полностью унаследовала опыт немецкой фирмы «БМВ»: руководитель всех проектов «БМВ» по разработке силовых установок доктор Бруно Брукман и его коллеги Герхард Нойманн и Питер Каппус переехали в США сразу после войны. Главным конструктором фирмы «Дженерал Электрик» долгое время был Герхард Нойманн, автор патента на механически поворотные статорные лопатки компрессора, — классическая немецкая инженерная идея со сложной механикой, воплощенная в двигателе J-79-GE. Идея поворотных лопаток статора компрессора аналогична винтам изменяемого шага. И в том, и в другом случае оптимизируется угол атаки, под которым вектор скорости набегающего потока воздуха встречается с лопаткой или лопастью винта. Немецкий опыт проектирования осевых компрессоров был использован на «Дженерал Электрик» один к одному.

Первым американским двигателем с осевым компрессором был J-35 (тоже переданный в серию на «Аллисон»), Родовое происхождение компрессора этого двигателя J-35 от экспериментального компрессора для «БМВ» 109-003D очевидно: «американский» имел 11 ступеней со степенью повышения давления 4, а немецкий — 10 ступеней с ожидаемой степенью повышения давления 4,95. Этот компрессор (проект «Hermso») был разработан по заказу «БМВ» на известной фирме Brown Boveri & Cie, ныне широко известной как «АВВ-Альстом», но на двигатель 109-003D попасть не успел — война закончилась. Да и по размерности (тяге и расходу воздуха) J-35 и 109-003D были близки: 1800 кг и 32 кг/сек в первом случае и 1150 кг и 25 кг/сек — во втором.

На базе двигателя J-35 был создан и знаменитый J-47. Этот двигатель стоял на истребителе F-86 «Sabre» («Сабля»), принявшем участие в воздушных боях в Корее с советским МиГ-15, оснащенным мотором ВК-1. Всего было выпущено свыше 35 тыс. моторов J-47. И это в мирное время! Это был крупный успех «Дженерал Электрик». В 1949 г. «Дженерал Электрик» открыла завод по производству J-47 в Цинцинатти, штат Огайо. Именно здесь и обосновалась штаб-квартира фирмы. Ее главный конкурент, фирма «Пратт-Уитни», расположилась неподалеку, в Ист-Хартфорде, штат Коннектикут. И Огайо, и Коннектикут — это авиационные штаты. В Огайо (Кливленд) еще находится НАСА с ее исследовательской базой, а в Коннектикуте — знаменитые фирмы «Сикорский» и «Гамильтон Сандстренд».

На газотурбинный реактивный двигатель J-47 разработки «Дженерал Электрик» ее главный конкурент «Пратт-Уитни» ответил далеко не сразу. Вначале инженеры Пратт-Уитни изучали «классику» — тот же английский «Нин», лицензия на производство которого была приобретена в США. Праттовский вариант «Нина» получил обозначение J-42-PW. Затем, как и многие другие моторные фирмы с поршневой предысторией, «Пратт-Уитни» начала с разработки турбовинтового двигателя с осевым компрессором, малоизвестного сегодня Т34 в классе мощности 5500…7500 л.с. Далее для нового тихоходного тяжелого бомбардировщика понадобился двигатель еще большей мощности, который (РТ4/Т57) и был спроектирован на «Пратт-Уитни». Очевидно, что индекс «РТ» означает «prop-turbine», т. е. «турбовинтовой».

Однако ознакомление Боинга с немецкими разработками самолетов со стреловидным крылом полностью изменило концепцию будущего бомбардировщика. Вначале В-47, а затем и будущий знаменитый В-52 становятся скоростными «бомберами» со стреловидным крылом. А двигатели для них — турбореактивными, а не турбовинтовыми. Первоначально на «Пратт-Уитни» хотели просто превратить «ядро» (компрессор, камеру сгорания и турбину) турбовинтового двигателя РТ4Д57 в турбореактивный двигатель, сняв винте редуктором и турбину привода винта. Но… пришлось все переделать: требования к экономичности, обусловленные большой дальностью полета бомбардировщика, заставляли увеличить степень сжатия. В то время это можно было осуществить либо в одновальном многоступенчатом компрессоре с развитой механизацией (поворотными лопатками статора), либо в двухвальном компрессоре без механизации. Патентом и опытом регулирования угла установки лопаток обладали немецкие специалисты, перешедшие на «Дженерал Электрик». На «Пратт-Уитни» компрессор был спроектирован двухвальным (9+6 ступеней со степенью сжатия 12,5), что было инновационным для того времени, а двигатель получил обозначение J-57 (гражданское обозначение JT3C). Тяга его без форсажа была около 6000 кг, а с форсажем — 9000 кг. Как вспоминают ветераны «Пратт-Уитни» [81], конструкторы работали по 24 часа в сутки семь дней в неделю, и через семь месяцев первый двигатель был поставлен на испытательный стенд. Семь месяцев — этот рекорд был повторен в Перми при создании нового мотора Д-30КУ для самолета Ил-62М. Минимальное время для разработки и изготовления первого двигателя!

Так «Пратт-Уитни» перешагнула в эру реактивной авиации. А ее ближайшие конкуренты «Кертис-Райт» и «Вестингауз» остались позади. Внешний вид J-57 имел некое подобие «осиной талии» при переходе от корпуса компрессора к камере сгорания, напоминая об успехе первого поршневого мотора «Пратт-Уитни» «Оса» («Wasp»). Позже этот двигатель был увеличен в размерах (по тяге на 30 %), получив обозначение J-75. Он стоял на самолете F-105 «Thunderchief» («Громовержец», т. е., по сути, «Зевс»). Оба этих мотора (J-57 и J-75) приняли активное участие в войне во Вьетнаме. С точки зрения инноваций эти двигатели были малоинтересны, в чем мы убедились, когда из Вьетнама привезли J-75 со сбитого самолета и появилась возможность его «пощупать». Советский Р11-300 опередил «американца». У нас аналогом J-75 была модификация Р11-300, а именно Р29-300 Тушинского филиала ОКБ Туманского для МиГ-23.

Война моторов возобновилась спустя всего пять лет после Второй мировой.

По типу поршневых моторов удобно рассматривать историю «войны реактивных моторов», классифицируя их по поколениям. Для этого из всего множества самолетов и моторов мы отберем только типичных представителей, опуская переходные модели. Ниже дана суммирующая таблица двигателей для бомбардировщиков, так как именно здесь началось могущее стать смертельным противостояние.

Как мы уже отмечали, война в Корее подвела черту под военной поршневой авиацией. Оказалось, что «неуязвимые» «летающие крепости» совершенно беззащитны перед скоростными реактивными истребителями нового поколения. Ядерное оружие уже появилось, а надежного средства доставки не оказалось ни у американцев, ни в СССР. В СССР ситуация была много хуже: кроме разницы в «весовых категориях» по промышленному и инновационному потенциалам не в пользу СССР, существовал и диспаритет по стратегическому положению. США имели военные базы по периметру СССР, аналогов которых не было у Советского Союза. Вероятный противник (территория США) находился очень далеко от советских аэродромов стратегической авиации. Задача обеспечения безопасности казалась неразрешимой, да и сегодня она столь же опасна по тем же причинам, несмотря на наличие нового оружия — баллистических ракет. Последние становятся все более и более уязвимыми. Иметь стратегическую авиацию, способную бомбить США и при этом базироваться на территории СССР, — это задача очень серьезная и затратная. Тем не менее такая задача была поставлена и вплоть до создания межконтинентальных баллистических ракет ее пытались решить в приоритетном порядке. Здесь же и был совершен настоящий «реактивный прорыв».