риводит к катастрофам (случай с Ту-154М), так как удержать в пределах корпуса крупные фрагменты диска (в отличие от тонких и сравнительно легких лопаток) невозможно из-за их большой кинетической энергии. Диск обычно разлетается на три-четыре части и фрагмент диска может вывести из строя жизнеобеспечивающую систему самолета (как в недавнем случае с Ту-154М, — гидросистему).
Все эти дефекты обусловлены авиационным применением газотурбинного двигателя. Требования минимальной массы двигателя и максимальной динамичности изменения режима работы приводят к следующему.
Тонкие лопатки компрессора имеют малую жесткость и склонность к колебаниям, как вынужденным, так и автоколебаниям. Быстрое увеличение режима работы двигателя, необходимое для маневрирования самолета в воздухе (к примеру, уход на второй круг), приводит к большим градиентам температуры между массивной (холодной) ступицей диска и его сравнительно тонким (горячим) ободом. Непрогретые диски дополнительно (на 50 %) нагружаются термическими напряжениями, которые уменьшают их циклическую долговечность. Если при этом, не дай бог, на поверхности или внутри материала диска есть концентратор напряжений в виде риски, постороннего включения или чего-либо подобного, то «пиши пропало». Например, казалось бы, безобидное клеймение (присвоение шифра детали) диска электроискровым способом при его изготовлении приводит к снижению усталостной долговечности и преждевременному появлению трещин. Этому же способствуют любые отверстия в диске. Титановый пожар возникает при трении титана по титану (ротор лопатками «чиркает» о корпус, что при радиальных зазорах между ротором и статором около 0,5 мм может случиться), причем титан начинает гореть как термитная шашка (зажигательная бомба) и потушить такой пожар невозможно. Но без применения титана с его большим отношением предела прочности к удельному весу двигатель неконкурентоспособен из-за большой массы.
Но все это будет в недалеком будущем. А пока нужно было учиться. В самом выгодном положении оказалось ОКБ Климова — именно ему было поручено освоение английских «Нина» и «Дервента». Оба двигателя имели центробежные компрессоры, что облегчало всегда неизбежную доводку. Не нужно было заниматься сложной работой согласования ступеней компрессора в осевых схемах. В них — много ступеней в отличие от одноступенчатого центробежного компрессора. Другой вопрос, что путь развития турбореактивных двигателей с центробежным компрессором оказался тупиковым. Прошло долгих (для быстрого развития реактивной техники) пятнадцать лет, прежде чем ОКБ Климова нашло себя в массовой нише разработки вертолетных и танковых двигателей, и только через двадцать пять лет смогло вернуться в престижную область разработок двигателей для истребителей воздушного боя. Сегодняшний двигатель РД-33 для МиГ-29 — это «климовский» двигатель, хотя сам родоначальник этого КБ к этому времени уже ушел из жизни, что видно и из изменившегося обозначения двигателя («ВК» было заменено на «РД» и только недавно возвращено разработкам этого КБ).
Скорее всего, именно поэтому англичане так легко и продали эти двигатели с центробежным компрессором. В это время они под большим секретом уже приступили к разработке более мощного двигателя — одновального ТРД «Avon» («Эвон») с осевым компрессором. Этот двигатель будет успешно применяться с 1952 г., в том числе и на первом в мире пассажирском самолете «Де Хэвиленд» «Комета-4» и послужит аналогом для двигателя ОКБ-300, а именно АМ-3, детища С. К. Туманского и П. Ф. Зубца. Этот двигатель тоже попадет на первый советский пассажирский самолет Ту-104 в 1955 г.
Кстати, Ту-104 в сравнении с «Кометой» будет иметь на 20 % лучшую экономичность, поэтому слухи о «прожорливости» двигателя АМ-3 сильно преувеличены. Для того поколения самолетов и двигателей это был хороший результат. Только АМ-3 будет по размерности в два раза больше «Эвона» и на Ту-104 будет соответственно стоять два двигателя, а на «Комете» — четыре двигателя. Вопрос об оптимальной размерности (и соответственно тяге) двигателя зависит прежде всего от выбранного количества двигателей на самолете. Сегодня общепринятое количество — два двигателя на самолет исходя из минимальных затрат на обслуживание силовой установки и обеспечения безопасности полетов. Однако с точки зрения весовой отдачи по все тому же закону «куба-квадрата», чем меньше размер двигателя (до определенного значения) и больше их количество на самолете, тем эффективней весовая отдача самолета. Поэтому применение четырех двигателей на транспортных самолетах вместо двух вполне оправданно. Правда, в некоторых случаях это выглядит несуразно. Так, англичанами был разработан региональный, т. е. небольшой пассажирский самолет ВеА-146 (типа нашего Ан-24 или Як-40, только, конечно, значительно комфортнее). Так вот, на этом небольшом самолете стоит четыре (!) двигателя. Вообще-то нонсенс! Неслучайно англичане потом «рекламировали» неслыханную надежность этого самолета, скрывая очевидный промах его конструктора.
Спустя много лет, когда АМ-3 станет уже давно музейным экспонатом, жизнь «Эвона» продлится в качестве наземной газотурбинной установки для привода насосов перекачки газа в Газпроме и получит название «Коберра». Только в конце XX века эти установки будут заменяться на отечественные, тоже, кстати, «аэродеривативы», т. е. разработанные на базе авиационных двигателей. «Долгая жизнь Эвона» — почти название романа.
По сути — и Дервент, и Нин были глубокими модификациями первого английского двигателя Уиттла Welland, схожего с немецким двигателем фон Охайна. Дальнейшего развития эта линия не получила, а первоначальное преимущество ОКБ Климова по этой же причине быстро испарилось. Тем не менее эти двигатели сыграли свою большую роль в истории и не только авиамоторостроения. Под производство этих двигателей выделили вначале два, а потом еще пять (!) серийных заводов. «Дервент» получил обозначение РД-500 по очевидному смыслу — «реактивный двигатель, завод № 500 (в Тушино)», а «Нин» — РД-45 — «реактивный двигатель, завод № 45 (у метро «Семеновская»). Позже РД-45 получил уже фирменное обозначение ВК-1, под которым он серийно производился на заводах № 16 в Казани, № 19 в Перми, № 24 в Самаре, № 26 в Уфе, № 478 в Запорожье. Всего за двенадцать лет (1948–1960) было сделано 60 тыс. моторов ВК-1 и их модификаций, включая форсажную. На заводах в Москве, Уфе и Самаре в 1952–1954 гг. делали по десять (!) двигателей ВК-1 вдень. Да еще по лицензии в Польше, Чехословакии и Китае было произведено 20 тыс. этих двигателей.
ВК-1, несомненно, оказался рекордсменом по массовости производства, а В. Я. Климов — на первом месте по влиятельности среди главных конструкторов авиационных двигателей в это десятилетие. Хотя, если посмотреть ретроспективно, ему лично не удалось выйти за рамки конструкций готовых лицензионных двигателей довоенного «Испано-Сюиза» и послевоенного роллс-ройсовского «Нина», в отличие, например, от того же А. А. Микулина или, тем более, А. М. Люльки и П. А. Соловьева.
Воспроизведение немецких трофейных «ЮМО» и «БМВ» имело чисто учебное значение — понять, что же такое турбореактивные двигатели в производстве и в эксплуатации на первых реактивных самолетах, по сути, переделанных под реактивные бывших поршневых Як-9 и Ла-15.
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