Авиация и космонавтика 1996 12
Шрифт:
Отлученный от любимого дела, которому он посвятил долгие и лучшие годы своей жизни, Александр Александрович искал выхода своей неиссякаемой энергии в других направлениях, например при создании ионизатора воздуха, усовсршенствовании текстильного производства.
Только когда ушли из жизни или отошли от руководства его недоброжелатели, заслуженная слава начала возвращаться к Александру Александровичу.
А. А. Микулин скончался 13 мая 1985 г. Нет нужды пересказывать содержание некролога, подписанного руководителями государетва и выдающимися учеными, но позволим себе обратить внимание читателей на то," что в нем Александр Александрович Микулин назван «основоположником советского авиадвигателестроения». Этим все сказано, правда, уже после его ухода из жизни.
«Секреты» двигателей АМ-5 И РД-9
Виталий Сорокин
D 1949-1951 гг. конструктореким бюро С. А. Лавочкина, А. И. Микояна и А. С. Яковлева было поставлено задание создать впервые в СССР ночной всепогодный барражирующий истребитель-перехватчик.
В то время в серийном производстве на наших заводах находняись газотурбинные двигатели РД-500 и РД-45 с ценгробежным компрессором. Конструкторское бюро В. Я. Климова успешно работало над развитием двигателя РД-45, увеличивая его тягу.
Над новыми газотурбинными двигателями трудились конструкторекие коллективы А. М. Лкэльки и А. А. Ми-кушт.
Оценив обстановку в нашем двигателе строе ни и, А. И. Микоян стал проектировать самолет И-320 с двумя двигателями РД-45Ф, няи в дальнейшем их развитии ВК-1.
С А. Лавочкин на самолете Ла-200 также применил два двигателя ВК-1.
А. С Яковлев же по договоренности с А. А. Мику-линым решил проектировать и строить самолет Як-25 с двумя новыми двигателями АМ-5.
Конструкторам ОКБ А. А. Микулина было хорошо известно, что в серийное производство можно будет внедрить новый двигатель только в том случае, если самолет с этим двигателем покажет существенио лучшие данные по сравнению с серийными образцами. Изучению серийных двигателей в ОКБ всегда уделялось большое внимание, и начиная конструирование ГТД, разработчики по предложению Б. С Стечкина выбрали осевой компрессор повышенной напорности.
В то время наиболее интересными серийными ТТД у нас были РД-10 (ЮМО-004) и РД-45 (Роллс-Ройс «НИН»). В опытном производстве находились двигатели ВК-1 и АМ-5.
Важнейшими для оценки авиационного двигателя являются такие характеристики, как удельный расход топлива, удельная масса двигателя и лобовая тяга.
Удельный расход топлива зависит от степени сжатия компрессора: чем больше степень сжатия, тем ниже удельный расход топлива. При высокой степени сжатия турбину нужно выполнять двухступенчатой. Зазоры во вращающихся деталях компрессора и турбин также влияют на коэффициенты полезного действия компрессора и турбины. Остальные параметры и элементы конструкции, влияющие на удельный расход топлива, общие для всех типов.
Удельная масса двигателя, кроме газодинамических и тепловых парамегров, определяется оригинальностью конструкции и качеством применяемых материалов, на двигателе АМ-5 она рекордно низкая - 0,222 кг/кгс.
Серийные двигатели РД-10 с осевым компрессором имели ротор компрессора на двух опорах, из них одна воспринимала осевые усилия. Ротор турбины также на двух опорах, одна - упорная. Соединение вата ротора компрессора с валом ротора турбины передавало только крутящий момент и не воспринимало осевых усилий. На двигателе РД-45 была применена более со-вершениая грехопорная схема ротора двигателя, причем вал ротора компрессора и турбины фиксировался в осевом направлении. Для организации ручной сборки стыка валов ротора компрессора и турбины в конструкции необходимо было сделать проходы, что при центробежном компрессоре могло быть выполнено достаточно просто. Для двигателя АМ-5 была принята схема трех-опорного ротора. Фиксация вала компрессора и турбины в осевом направлении уменьшает осевое усилие на упорный подшипник, так как осевые силы действуют в разные стороны.
Из-за особешюстей конструкции двигателя АМ-5 устройство проходов для ручной сборки, портило конструкцию, увеличивало его массу и габариты. Нужно было искать новое оригинальное решение узла соединения вала ротора компрессора с валом ротора турбины.
В то время конструкторекой группой компрессора руководил Ю. И. Гусев, а группой турбины - автор этих строк. Соединительный узел по компоновке двигателя располагался в компрессоре. Консгруктор группы А. С Уваров разработал компоновку соединения, как всегда не первую, ее смогрел А. А. Микулин, смотрел долго, молча, наконец улыбнулся, посмотрел Уварову в глаза и сказал: «Делай». Это было высшей формой одобрения.
Секретом конструкции является ключ в виде конической шестерни, с помощью которого поворачивается муфта. В пазы муфты своими выступами входит ват турбины, после чего муфта поворачивается и фиксирует вал от осевых перемещений. При выводе ключа из зацепления пружинная защелка фиксирует муфту в соединенном с валом роторе турбины положении. Разборка производится путем ввода ключа в патрубок на корпусе камер сгорания, далее в отверстие ОПИСИ цапфы ротора компрессора и ротора турбины с последующим поворотом для вывода муфты из зацепления.
При двухступенчатой турбине можно было сделать разъемным по образующей сопловой аппарат II ступени ШШ диск турбины. Разъемный сопловой аппарат должен быть очень жестким, а следовательно, и тяжелым, или в этом случае [гужно было увеличивать зазоры над рабочими лопатками турбины. Разборный по дискам ротор турбины трудно сделать надежным и обеспечить устойчивую уравновешенность в процессе работы двигателя. Консгрукторы группы турбин А. Д. Юров и С П. Зага-рин предложили новый, нигде раньше не применявшийся способ постановки лопаток II ступени турбины после установки неразъемного соплового аппарата. К этому времени в нашей практике строительства газовых турбин получил широкое распространение заимствованный у английских конструкторов способ крепления рабочих лопаток турбин с помощью «елочного» замка. Рабочая лопатка турбины входит в прорези диска с зазором, легко может быть устаноалена в диске и зафиксирована замком от осевых перемещений. Конструкция газовой турбины получилась с высоким КПД, легкой, надежной и доказала свою целесообразность в крупносерийном производстве двигателей АМ-5, РД-9Б, РД-9Ф и их модификаций в течение длительного времени.
Лобовая тяга у двигателя АМ-5 существенно превосходила тягу двигателей РД-45 и BK-I с центробежным компрессором.
Создание и постановка на серийное производство в начале 50-х годов двигателей АМ-3, АМ-5, РД-9Б п их модификаций обеспечили создание современных самолетов. При этом надо заметить, что отечественные реактивные двигатели как по конструктивным схемам, лак и по развиваемой тяге не имели себе равных среди зарубежных двигателей.
Под двигатели РД-9Б в ОКБ А. И. Микояна был создан фронтовой истребитель МиГ-19, который по основным данным превосходил аналогичные иностранные образцы.
Сравнивая американский двигатель J57-P-7, установленный на истребителе F-100, с нашим РД-9Б, можно сказать, что американцы раньше перешли на двух-вальный компрессор, благодаря чему им удалось достигнуть высокой степени сжатия (12,5) и получить низкий удельный расход топлива на номинальном режиме (0,8), но двигатель получился очень тяжелым, его удельная масса на 60% выше, чем у РД-9Б. Конструктивным достижением J57-P-7 следует считать турбину, рабочие лопатки которой выполнены с полками.
Успехи отечественного авиационного моторостроения в конце 50-х и начале 60-х годов были достаточно высоко оценены и за рубежом.
Так, в 1961 г. во время визита в СССР Джава-харлал Неру обратился с просьбой к Н. С Хрущеву оказать помощь в организации производства авиационных двигателей. Просьба была удовлетворена, индийская сторона подучила три современных серийных двигателя РД-9Ф, силовая схема которых такая же, как у двигателя АМ-5. Техническая документация на двигатель индийской стороной не запрашивалась.
Получив подарок Совстского правительства, индийские инженеры решили:
– первый двигатель сохранить как эталон производства и сборки совстского авиазавода, взвсеить, определить габаритные размеры, ознакомить с ним инженеров и летчиков;