Двигателестроение

75 лет отечественной реактивной авиации

Семьдесят пять лет назад, 22 мая 1944 года, были подписаны постановления Государственного комитета обороны СССР №5945сс «О создании авиационных реактивных двигателей» и № 5946сс «О создании самолетов с реактивными двигателями».

История реактивных двигателей неразрывно связана с историей авиации: двигатель как сердце самолета определял дальнейшее совершенствование летательного аппарата. Прогресс в авиации на всем протяжении ее существования обеспечивался прежде всего прогрессом авиационных двигателей, а все возрастающие требования, предъявляемые авиацией к двигателям, являлись мощным стимулятором развития авиационного двигателестроения.

Первый самолет конструкции братьев Райт (США, 1913 год) был оснащен поршневым двигателем внутреннего сгорания, и это техническое решение господствовало в авиации на протяжении почти 40 лет.

К 1930-ым годам стало ясно, что обычный самолет с поршневым двигателем и воздушным винтом уже исчерпал возможности для дальнейшего прогресса. Требование повышения мощности входило в неразрешимое противоречие с другими требованиями, предъявляемыми к авиамоторам – компактностью и ограничением массы. Новые перспективы открывала эра реактивной авиации, которую предвидели конструкторы в различных странах мира. «За эрой аэропланов винтовых должна следовать эра аэропланов реактивных», – писал К.Э. Циолковский в работе «Реактивный аэроплан» (1930).

Во второй половине 30-х годов в СССР, Англии, Германии, Италии, а несколько позже и в США шла напряженная научно-исследовательская и конструкторская работа по созданию реактивных двигателей. В этот период появились немецкие реактивные двигатели БМВ, «Юнкерс», в Англии – двигатель Ф. Уиттла (начало испытаний – 1937 год), в Италии – «Кампини – Капрони». Это были еще несовершенные экспериментальные двигатели, но их можно было устанавливать на специально построенные самолеты.

В 1939 г. совершает свой первый испытательный полет самолет Не-178 фирмы «Хенкель» с турбореактивным двигателем НеS3 фон Охайна. Перед войной В. Мессершмитт начал проектирование своего реактивного истребителя Ме-262. Первый полет на этом самолете состоялся в 1942 году. В 1942-43 годах истребитель проходил испытания, с августа 1944-го – запущен в серийное производство, наряду с самолетом «Арадо» Ar 234 Blitz. На обеих машинах устанавливались турбореактивные двигатели Jumo 004 производства фирмы «Юнкерс». Параллельно Мессершмитт работал над бесхвостым истребителем с жидкостным ракетным двигателем (ЖРД) Ме-163. Незначительное количество самолетов Ме-163 и Ме-262 успело поступить на фронт. Однако влияния на ход воздушной войны им оказать не удалось, так же, как и реактивному Хе-162.

Единственным реактивным самолетом союзников, принимавшим участие во второй мировой войне, был истребитель «Метеор» английской фирмы «Глостер». Его первый полет состоялся в 1943 году.

В СССР Б.С. Стечкин еще в 1929 г. разработал основы теории ВРД. В 1943 г. в ЦИАМ В.В. Уваровым, в 1930 г. начавшим работы над газовыми турбинами и газотурбинными силовыми установками, был разработан турбовинтовой двигатель комбинированной схемы с использованием тяги как от воздушного винта, так и от выхлопной струи. Первые образцы такого двигателя были построены в 1945-47 годы. К сожалению, работы по его доводке были прекращены.

Удачнее сложилась судьба разработок А.М. Люльки. Еще в 1937 году он разработал проект первого в стране авиационного реактивного двигателя. К 1941 г. он на 70% был изготовлен на Кировском заводе. Из-за войны работы приостанавливаются и возобновляются лишь в 1943 г., после формирования в ЦИАМ группы главного конструктора А.М. Люльки по разработке ТРД. Это начинание привело к созданию одного из самого успешных двигательных ОКБ СССР и первого отечественного турбореактивного двигателя ТР-1.

В работе над реактивным двигателем пригодился и опыт создания В.Н. Челомеем отечественного ПуВРД в 1942 г.

Отдельные вопросы создания реактивного двигателя решались уже при работах по совершенствованию поршневых моторов. Например, основа методологии расчетов сопловых устройств была заложена сотрудниками ЦИАМ при исследовании эффективности применения выхлопных патрубков для повышения тяги поршневых авиамоторов в 1939-1940 годах. Реактивная тяга выхлопа увеличила скорость истребителя ЛаГГ-3 на 20-30 км/ч.

Здесь уместно напомнить, что к концу войны скорость истребителей с поршневыми двигателями приблизилась к 700 км/ч. С.А. Лавочкин создал 4-пушечный истребитель Ла-9 со скоростью полета 690 км/ч.

Но при достижении больших скоростей начинает сказываться влияние сжимаемости воздуха, резко возрастает сопротивление самолета, а коэффициент полезного действия винта падает. Таким образом, добиться увеличения скорости за счет улучшения аэродинамики стало практически невозможно. Дальнейшее же повышение мощности поршневого двигателя вело к чрезмерному росту веса и габаритов винтомоторной установки. Это оказалось серьезным препятствием на пути достижения больших скоростей.
Временной, быстро осуществимой, но паллиативной мерой была установка на поршневых истребителях так называемых ускорителей – дополнительных ЖРД и прямоточных ВРД для кратковременного увеличения скорости. ЦИАМ оказал большую помощь в техническом решении этого вопроса. Первые работы в данном направлении – Як-3 с ЖРД, ЛА-5 с прямоточными ускорителями и экспериментальный МиГ.

Майское постановление Госкомитета обороны №5945сс, в числе прочих поручений, предписывало начальнику ЦИАМ В.И. Поликовскому и конструкторам института в крайне сжатые сроки – до декабря 1944 года – построить и предъявить на заводские испытания воздушно-реактивные двигатели на базе поршневых моторов ВК-107А и АЧ-30Б, а к марту 1945 года - создать и вывести на стендовые испытания экспериментальный ВРД тягой не ниже 2100 кг.

На государственных испытаниях Як-3 с двигателем ВК-107 показал скорость 720 км/ч. В марте 1945 года разработанный под руководством К.В. Холщевникова мотокомпрессорный Э-3020, представляющий собой комбинацию поршневого и реактивного двигателей, поднял в небо истребитель И-250 (МиГ-13). Самолет развил скорость 825 км/ч. При создании Э-3020 были заложены основы методологии проектирования, расчета и согласования узлов ГТД.

Серийное производство реактивных двигателей в Советском Союзе началось в 1946 году с двигателя РД-10, созданного на базе трофейного Jumo 004. Первый отечественный ТРД А.М. Люльки ТР-1 запущен в серию в 1947 году. Следует отметить, что в сравнительных испытаниях ТР-1 показал лучшую экономичность, чем Ju 004, при большей тяге и меньшей массе.

Первого мая 1947 года реактивные самолеты впервые пролетели над Красной площадью. К этому времени было выпущено значительное количество первенцев советской реактивной авиации – самолетов Як-15, разработанных на базе истребителя Як-3, с установленным в носовой части фюзеляжа двигателем РД-10, имевшем тягу 900 кг. При взлетном весе всего 2635 кг Як-15 достигал скорости более 800 км/ч.

Крупное серийное производство реактивных двигателей в СССР началось с выпуска двигателей РД-500 в 1948 и ВК-1 в 1949 годах. Их разработкой руководил В.Я. Климов, а испытания и доводка прошли при активном участии ЦИАМ. ВК-1 и его модификации поднимали в небо такие легендарные истребители, как МиГ-15 и МиГ-17, бомбардировщики Ил-28 и Ту-14. Экспериментальный Ла-176 с этим двигателем в 1948 г. впервые в СССР превысил скорость звука.

Впереди было не только создание советскими конструкторами самого мощного в мире на тот момент реактивного двигателя АМ-3 для Ту-16 и Ту-104, но и период бурного развития реактивной авиации…

Пресс-служба ФГУП «ЦИАМ им. П.И. Баранова»

Поделиться
с друзьям