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.

---

Что из этого вышло — широко известно. Бомбардировщик Ту-22М является не модификацией Ту-22, а совершенно новым самолетом. И времени на его создание ушло не 2 года, а 6 лет. Как символ туполевского лукавства сохранилось название самолета Ту-22М, хотя он по справедливости должен был бы иметь другое. Итак, у нашего КБ возникли сложности с производственной базой под Т-4. Поскольку ни ВПК, ни Госплан, ни МАП так и не смогли найти серийный завод для производства установочной партии, я думаю, что П. О. Сухой своей властью прекратил все работы по самолету, надеясь тем самым привлечь внимание к проблеме, требующей своего решения. Но «наверху» сделали вид, что ничего не произошло. Последний раз это «болото» всколыхнулось, когда по итогам пятилетки, т. е. в начале 1976 г., были подсчитаны затраты на программу, подлежавшие списанию. Разработка самолета Т-4 с учетом затрат смежников обошлась стране в 1 млрд 300 млн рублей — сумму астрономическую. Повозмущались и затихли, тем более что П. О. Сухого уже не было в живых.

Самолет Т-4 был однорежимным, рассчитанным на достижение оптимальных характеристик на большой сверхзвуковой скорости. Например, если дальность полета на скорости 3000 км/ч составляла 6000 км, то на дозвуковых скоростях — только 5000 км».

Американцы не могли смириться ни с приоритетом СССР и альянса Англия — Франция в разработке первого сверхзвукового пассажирского самолета (Ту-144 и «Конкорд»), ни с превосходством СССР в размерности реально работающих турбореактивных двигателей. Для преодоления отставания одним махом американцы решили сделать сверхзвуковой пассажирский «Боинг 2707», превосходящий по скорости полета (число Маха 2,7 против 2,2 на самолетах-конкурентах) и размеру и «Конкорд» и аналогичный ему Ту-144. Забегая вперед, отметим, что затраты на этот проект были огромны, но все равно его пришлось закрыть ввиду экономической нецелесообразности. Однако самый большой в мире турбореактивный двигатель GE4 тягой свыше 30 тонн на форсаже был-таки сделан в 1967 г. По сути, это был увеличенный примерно в 1,5 раза по линейным размерам тот же J-93, только с девятиступенчатым компрессором (степень сжатия — 12,5). Ничего инновационного, кроме, надо думать, жуткого уровня шума, производимого этим двигателем на взлете, в GE4 не было. Автору этих строк «посчастливилось» однажды находиться около взлетной полосы на заводском аэродроме в Казани, где в это время бомбардировщик Ту-22М вначале рулил по ней туда-сюда, а потом неожиданно пошел на взлет. Рев его двигателей можно сравнить, наверное, только с ревом и видом Ниагарского водопада при нахождении на нижней смотровой площадке.

Вообще, «самый большой» — это, как правило, разовый, т. е. нежизнеспособный проект. Возможности его дальнейшего применения ограниченны. Такой же огромный (тягой 680 тонн), только ракетный двигатель F-1 для лунной ракеты «Сатурн-5» тоже после закрытия программы «Аполлон» оказался не востребован. В нашей истории тоже есть примеры «голиафов»: царь-пушка и царь-колокол. Аналоги этому есть и в природе: ныне уже вымершие динозавры. Эффект размерности, видимо, связан с жизнеспособностью через адаптивность. Двигатель GE4 завершил эпоху одноконтурных турбореактивных двигателей и в США. Начиная с 1970-х гг. применение двухконтурных двигателей становится тотальным в авиации: не только на дозвуковых транспортных самолетах, где они в 1960-е гг. вначале вытеснили турбовинтовые двигатели из-за их шума и меньшей скорости полета (ограниченной по эффективности винтов), но и в военной сверхзвуковой авиации, перешедшей к этому времени от однорежимного (сверхзвукового) применения к многорежимному (дозвуковому и сверхзвуковому).

В этой «битве гигантов» (США и СССР) остальные авиационные державы в области военной авиации остались далеко позади. А вот в коммерческой, гражданской — Европа преуспела. Успех пришел не сразу, но надолго благодаря грамотно выбранной стратегии, консолидации усилий и эффективного управления. Первым совместным (англо-французским) проектом был амбициозный сверхзвуковой (М=2,2) пассажирский самолет «Конкорд» («Согласие»), совершивший первый вылет 2 марта 1969 г., спустя два месяца после первого вылета аналогичного советского самолета Ту-144. Это было «золотое» время дешевой нефти (до 1973 г. — очередной арабо-израильской войны «Судного дня») и отсутствия террористической угрозы (до Мюнхенской олимпиады 1972 г. с ее захватом и убийством израильских спортсменов).

И здесь нужно дать пояснение об оптимальной сверхзвуковой скорости полета. Почему если самолет сверхзвуковой, то его крейсерская скорость полета должна быть именно в 2,2 раза больше скорости звука. Формула Бреге, представленная нами ранее, для расчета дальности полета самолета как критерия качества авиационной системы годится и здесь. Но в явном виде трудно получить зависимость дальности от скорости полета, так как и аэродинамическое качество самолета, и кпд двигателя, входящие в формулу, сами являются функцией скорости. Аэродинамическое качество самолета резко уменьшается при переходе через звуковой барьер за счет роста волнового сопротивления, а далее хоть и уменьшается, но постепенно. Кпд двигателя с ростом скорости увеличивается, так как увеличивается степень сжатия в воздухозаборнике. В результате зависимость дальности от скорости полета имеет два почти одинаковых максимума: в дозвуковой области при М=0,8 (максимум аэродинамического качества) и в сверхзвуковой области при М=2,2 (максимум кпд). Американцы, выбрав крейсерскую скорость М=2,7 для своего В-2707, очень тщательно отработали аэродинамику самолета, что дало им возможность повысить аэродинамическое качество и «затянуть» падение эффективности на большую скорость. Европейцы подошли к проектированию «Конкорда» с меньшим риском. На этом проекте они отработали модель интеграции европейской авиационной науки и промышленности. Планер был французский, турбореактивный двухвальный двигатель «Олимп-593» был разработан британской фирмой «Бристоль-Сиддли». Далее, как известно, был создан успешный германско-французский концерн «Эйрбас», производящий весь спектр дозвуковых магистральных самолетов, включая новейший престижный А-380. Вначале на самолеты «Эйрбас» европейцы ставили американские двигатели. Но со временем научились делать и свои (CFMI-международный концерн с долями 50x50 американской «Дженерал Электрик» и французской SNECMA — «Societe National d’Etudes et Construction de Moteurs d’Aviation).

В Советском Союзе, разумеется, не могли «отстать», претендуя (тогда еще справедливо) на передовые позиции в авиастроении. Да и по смыслу применения на трассах Москва — Хабаровск, Москва — Владивосток и Москва — Петропавловск-на-Камчатке этот проект сверхзвукового самолета имел право на существование не меньше, чем «Конкорд» на трассе Лондон — Сидней. Началась гонка Ту-144 — «Конкорд». Проект Ту-144 стал самым престижным — под него ресурсы выделялись в приоритетном порядке. В результате нехватки ресурсов запоздали с заменой ближнемагистрального самолета Ту-134, который планировалось заменить еще в 70—80-е гг. следующим Ту-164 с более экономичным и менее шумным двигателем. Так, Ту-134 отлетал срок амортизации в два раза больше положенного для смены поколений (40–50 лет вместо 25). Ругать его за шум и несовременность сегодня не надо — техника 1960-х не виновата, что ее эксплуатируют в 2000-х. Автор этих строк, кстати, и в американском аэропорту Сиэтла видал не так уж давно (в 1997 г.) заруливавшие на посадке весьма старые и закопченные от сажи на выхлопе DC-9 аналоги наших Ту-134.

Создание Ту-144 тем не менее стало отличной школой для конструкторских бюро, задействованных в этом проекте. К сожалению, этот проект забросили так же, как и инновационные ЗМ, Т-4, космический челнок «Буран», когда они были уже на выходе, а Ту-144 уже начал пробные грузовые рейсы на трассе Москва — Алма-Ата. Да, топливо подорожало, да, к сожалению, произошли известные катастрофы Ту-144 в Ле-Бурже, в которой сам самолет не был виноват, и в СССР, но надо же смотреть и в будущее. «Конкорд» отлетал свои 30 лет и закончил свою эксплуатацию эффектной катастрофой в парижском аэропорту Шарль де Голль при взлете в августе 2000 г., но это не должно останавливать прогресс. С учетом грядущего повышения роли Дальнего Востока, на взгляд автора, необходимо вернуться к созданию пассажирского сверхзвукового самолета вновь на новой технической базе. Учитывая, что полет его будет проходить полностью над территорией России, никаких надуманных ограничений по экологическим или другим мотивам не будет. А рентабельность проекта надо рассматривать в общей социально-экономической системе, а не в отдельной ее части. Как известно, Транссиб, построенный в начале XX века, тоже был нерентабельным с узкоэкономической точки зрения.

Но все это — предыстория, необходимая для понимания дальнейшей «войны моторов». Дело в том, что двигатель для Ту-144 проектировало передовое ОКБ Н. Д. Кузнецова. Это был первый в СССР двухконтурный двигатель с форсажной камерой для сверхзвукового, хотя и пассажирского самолета. ОКБ Н. Д. Кузнецова начало экспериментировать с этой схемой еще в середине 1950-х гг., предлагая двигатель НК-6 тягой 22 000 кг с форсажем только в наружном контуре на конкурс в качестве силовой установки для сверхзвукового разведчика Ту-22Р. Как мы помним, именно эта схема была запатентована А. М. Люлькой в 1937 г. Тогда НК-6 закономерно проиграл рыбинскому одноконтурному ВД-7М по массе (оказался тяжелее) и «лбу», реванш состоится позже. До выхода на Ту-144 в Самаре создавали двигатели для дозвуковой авиации: на базе «ядра» — газогенератора НК-6 был создан первый серийный двигатель НК-8 ОКБ Кузнецова для магистральных самолетов. В сравнении со своим прототипом НК-6 он имел уменьшенный диаметр вентилятора и соответственно расход воздуха.