После новой серии доработок, в конце 1948 г. «012Б» поступил на 100-часовые государственные испытания. Успех был близок, но на 94-м часу работы двигателя произошла поломка лопатки турбины.
В 1948 г. под руководством В.Я.Климова в СССР освоили производство лицензионного английского ТРД «Нин», который стал выпускаться под маркой РД-45. При практически той же тяге, как у немецкого «012Б», он был значительно компактнее, и, главное, более чем в полтора раза легче. Это предопределило решение об остановке работ по ТРД «012Б».
Параллельно с испытаниями ТРД сотрудники ОКБ завода согласно заданию МАП вели проектирование турбовинтовых силовых установок «022» и «028». К концу 1947 г. были закончены теоретические расчеты и начат выпуск рабочих чертежей и производственной оснастки. Однако работу тормозила нехватка испытательных стендов и друтого оборудования. Поэтому в 1948 г. решили объединить оба ОКБ и сосредоточить усилия на выпуске одного двигателя — «022».
«Следует сказать, что наличие двух ОКБ. во главе с немецким специалистом и штатом, состоящим, главным образом, из немецких специалистов, в сознании которых не изжиты еще элементы буржуазной конкуренции, не обеспечивало использования опыта одного ОКБ друтим. Таким образом, и эта причина повлияла на решение вопроса объединения ОКБ-1 и ОКБ-2», — писал в отчете за 1948 г. директор завода Н.М. Олехнович.
Главным конструктором объединенного ОКБ стал А.Шайбе, руководителем группы предварительного проектирования — Ю.Фогте, группы конструирования — Ф. Бранднер, ответственным за испытания — К. Престель.
К этомут времени ряды немецких специалистов пополнились советскими молодыми инженерами, выпускниками авиационных ВУЗов. Например, весь первый выпутск моторного факультета Куйбышевского авиационного института в 1947 г. был направлен на завод № 2.
Ф. Бранднер вспоминал:
«Русские, с которыми нам приходилось иметь дело, были любознательны и трудолюбивы, однако при этом очень любили вести бесконечные политические дискуссии. Молодые инженеры как правило имели узкоспециальное образование. Они были превосходно подготовлены теоретически, но совершенно не имели практического опыта.»
Немцам было обещано, что после успешного испытания ТВД всех их отпустят на родину. Это послужило мощным стимулом для дружной работы всего немецкого коллектива.
Как отмечалось. ТВД «022» создавался на основе ТРД Jumo 012. Впервые такой проект возник на фирме «Юнкерс» еще в 1944 г., но тогда реализовать его не смогли. Теперь немцы имели в распоряжении более-менее отработанный двигатель «012» и это вселяло надежды на успех. Однако очень много предстояло сделать заново. По сравнению с прототипом «022» имел трехступенчатую турбину и другие существенные конструктивные отличия. Необходимо было также разработать пропеллер, редуктор, регулятор числа оборотов. Для запуска двигателя сконструировали стартер ТС-1 в виде небольшой газовой турбины, развивающей мощность на валу 60 л.с.
Большое внимание уделялось повышению КПД двигателя, ведь по заданию удельный расход топлива не должен был превышать 0,32 кг/э.л.с. час. Для этого максимально уменьшили радиальный зазор рабочих лопаток компрессора, тщательно спрофилировали входной диффузор двигателя. Во избежание помпажа за пятой ступенью компрессора установили перепускные клапаны. Были проведены теоретические и экспериментальные работы системы регулирования (система «винт-газ»).
В середине 1948 г. проектирование двигателя завершилось, три экземпляра передали в производство. Для испытания двигателя на заводе построили новый тормозной стенд, рассчитанный на мощность 6000 л.с.
В 1949 г., в самый разгар работ по «022», на завод № 2 пришел новый руководитель — Н.Д. Кузнецов. Он уже имел опыт работы по немецким реактивным двигателям: в 1946 г. вместе с Климовым и Бранднером на заводе в Уфе осваивал производство Jumo 004. бывал в Германии для знакомства с реактивной техникой. Будучи умным и общительным человеком, Кузнецов сразу же понравился немцам, отмечал в мемуарах Ф. Бранднер.
В 1950 г. двигатель, получивший с 1951 г. русское наименование ТВ-2 («турбовинтовой двигатель-2»). был устаноачен на испытательный стенд. Посте заводских испытаний он успешно прошел 100-часовые госиспытания и был допущен к серийному производству. Его максимальная эквивалентная мощность составляла более 5000 л.с. (мощность на валу — 4663 кг. плюс реактивная тяга — 469 кг). «Двигатель ТВ-022 № 14 по своим конструктивным и эксплуатационным (в стендовых условиях) данным соответствует общим тактико-техническим требованиям ВВС СА», — отмечалось в акте по Госиспытаниям. По окончании испытаний всех немецких специалистов наградили денежными премиями.
В 1951 г. два ТВ-2 проходили летные испытания в ЛИИ на самолете Ту-4. Их установили вместо крайних поршневых двигателей бомбардировщика. Самолет совершил 27 полетов и налетал с испытываемыми двигателями более 70 часов. 8 октября произошла авария из-за пожара в правом ТВ-2. Загорание произошло в момент запуска двигателя в полете из-за попадания топлива в мотогондолу самолета.
Позднее в ОКБ П.А. Соловьева ТВ-2 усовершенствовали, доведя его мощность до 7650 э.л.с. (ТВ-2М). Вместо обычного четырехлопастного пропеллера были применены соосные винты противоположного вращения. Двигатель устанавливался на некоторых советских тяжелых самолетах середины 50-х годов — первых Ан-8, Ту—91. В середине 50-х годов на его основе создали первый советский вертолетный ТВД - ТВ-2ВМ.
Напомню, что после завершения работы по турбовинтовому двигателю немцев обещали отпустить на родину. Действительно, после успешных испытаний ТВ-2 группа немецких специалистов с семьями получила разрешение покинуть СССР. Но отпустили далеко не всех. В 1950 г. из Управленческого на родину уехал 241 немецкий двигателист (вместе с членами семей — 610 человек), но несколько сотен инженеров и рабочих из Германии оставили на заводе. Им выдали новое задание: построить ТВД небывалой мощности — 12000 л.с. Такие двигатели гигантской мощности требовались для нового стратегического бомбардировщика Ту-95, разрабатываемого А.Н. Туполевым.
Самым простым методом обеспечить требуемые характеристики новой силовой установки было соединение вместе двух ТВ-2. с передачей мощности на один общий редуктор. Кстати, в Германии уже имелся подобный опыт — в 1939 г. фирма Хейнкель построила тяжелый бомбардировщик Не-177 с четырьмя спаренными двигателями «Даймлер-Бенц». Правда, опыт оказался неудачным — силовые установки перегревались, во время работы возникала сильная вибрации. Но немецкие специалисты на опытном заводе № 2 об этом то ли не знали, то ли предпочитали помалкивать. Все надеялись, что после выполнения задания их ждет долгожданное возвращение на родину, и стремились закончить его как можно скорее. После согласования данной идеи с А.Н.Туполевым как временной меры, позволяющей ускорить начало испытаний бомбардировщика, работы начались.
Прежде, чем создать «сдвоенный» двигатель, необходимо было форсировать существующий ТВ-2. Этого достигли благодаря использованию нового жаропрочного сплава ЭИ-481 в конструкции турбины, что позволило повысить температуру горения. Одновременно, за счет применения высоконапорных ступеней компрессора с малым относительным диаметром втулки увеличили расход воздуха через двигатель. Во время стендовых испытаний в 1951 г. двигатель ТВ-2Ф развивал мощность 6250 э.л.с.
В том же 1951 г. была закончена сборка двух опытных образцов спаренных двигателей, получивших обозначение 2ТВ-2Ф. Двигатели располагались бок о бок, один немного со сдвигом назад. Мощность их турбин передавались на общий планетарный редуктор с коэффициентом редукции 0.094. Он вращал два соосных винта диаметром 5,8 м. Управление спаренной силовой установкой осуществлялось одним сектором газа, связанным с командно-топливными агрегатами каждого двигателя.
После доводочных работ, в сентябре 1952 г. 2ТВ-2Ф № 13 прошел 100-часовые стендовые заводские испытания. Посте этого, не дожидаясь результатов государственных испытаний, двигатели установили на самолет. 12 ноября 1952 г. Ту-95 с четырьмя 2ТВ-2Ф впервые поднялся в воздух.
Между тем государственные стендовые испытания, проводившиеся дважды — в январе и апреле 1953 г.. показывали, что усталостная прочность редуктора силовой установки недостаточна. «Двигатель 2ТВ-2Ф № 14 Государственные 100-часовые стендовые испытания не выдержал, вследствие разрушения зуба правой шестерни вала редуктора двигателя и обрыва 10 болтов среднего фланца несущей трубы после 50 часов режимной работы...», говорилось в январском акте об испытаниях. «Двигатель 2ТВ-2Ф № 15 Государственных 100-часовых испытаний не выдержал вследствие выкрашивания материала на рабочей поверхности зубьев правой ведущей шестерни редуктора, разрушения крышки правого приводного вала и разрушения уплотнения маслопривода в системе управления воздушным винтом после 21 часа режимной работы...», — это уже из апрельского акта.
Это трудно объяснить с позиции здравого смысла, но, несмотря на дважды повторенный вывод госиспытаний о недостаточной прочности ведущей шестерни редуктора двигателя, испытательные полеты Ту-95 продолжались. И случилось то, что должно было стучиться: 11 мая 1953 г. из-за разрушения шестерни редуктора в полете произошел пожар. Ту-95 потерял управление и упал. Погибли командир корабля летчик-испытатель А.Д. Перелет и еще три члена экипажа.
Комментарии
Уже на стадии первых наземных испытаний сдвоенных ТВ-2 стало ясно, что для надежной работы необходимо создавать новый двигатель. В его проектировании, которое началось в 1951 г., принимали участие как немецкие, так и советские инженеры и конструкторы. Были построены новый гигантский испытательный стенд, специальный тормозной пропеллер, приспособления для испытания редуктора и механизма управления шагом винта.
На новом двигателе с расчетной мощностью 12000 э.л.с. чисто ступеней турбины увеличили до пяти. Благодаря созданию нового жаропрочного сплава «нимоник» появилась возможность повысить давление в компрессоре и увеличить температуру газа перед турбиной. Для повышения КПД двигателя выполнили большое количество исследований по уменьшению потерь в лопаточных машинах, применили уплотняющие вставки, позволяющие минимизировать радиальные зазоры в турбине, создали пустотелые охлаждаемые лопатки оригинальной конструкции. Был изготовлен новый редуктор, решены вопросы регулирования ТВД с соосными винтами противоположного вращения. Конструированием планетарного редуктора наряду с русскими специалистами занимался инженер Бокерман, в проектировании пропеллера участвовал другой немецкий инженер, Эндерлайн.
Началу сборки ТВД предшествовало более 100 стендовых испытаний его отдельных систем и агрегатов — камер сгорания, шестерен редуктора, регуляторов «шаг-газ», лопастей пропеллера и др.
В результате всех этих мероприятий удалось добиться требуемой мощности, высокой надежности и хорошей топливной эффективности двигателя. По удельному расходу топлива он оказался намного экономичнее своего предшественника ТВ-2.
В начале 1953 г. закончилась сборка двигателя. Он получил обозначение ТВ-12, а позднее был переименован в НК-12 — по первым буквам имени и фамилии руководителя опытного завода.
Стендовые испытания ТВ-12 прошли успешно. Двигатель продемонстрировал требуемую мощность и высокий ресурс. По мощности и ряду других параметров ему не было и до сих пор нет равных в мире.
Создание ТВ-12 (НК-12) было финальной работой, в которой участвовали немецкие специалисты. В конце 1953 г. последние немцы покинули завод. Окончательными испытаниями и последующим усовершенствованием двигателя занимался советский коллектив под руководством Н.Д.Кузнецова. НК-12 и его модификации успешно применялись на самолетах Ту-95, Ту-114, Ан-22.
|
Двигатель |
Jumo 022 (проект) |
ТВ-2 |
ТВ-12 |
Начало проектирования |
1944 |
1947 |
1951 |
1951 |
Начало наземных испытаний |
- |
1949 |
1952 |
1953 |
Начало летных испытаний |
- |
1952 |
1952 |
1954 |
Мощность, э.л.с. |
6000 |
5000 |
12500 |
12000 |
Уд. расход топл., кг/э.л.с. час |
0,36 |
0,32 |
0,25 |
0,16 |
Число ступеней компрессора |
11 |
14 |
14 |
14 |
Число ступеней турбины |
3 |
3 |
3 |
5 |
Степень сжатия |
5,5 |
5 |
6 |
9,5 |
Темп. газа перед турбиной, °К |
|
1050 |
|
1250 |
Вес, кг |
3000 |
1700 |
3780 |
2900 |
Диаметр, м |
1,08 |
1,05 |
|
1,2 |
Длина, м |
5,6 |
4,2 |
|
4,8 |
Источники
- Немецкий след в истории отечественной авиации. /Соболев Д.А., Хазанов Д.Б./
|