Грядет большая ремоторизация

Появление новых двигателей обеспечит восстановление группировки стратегических воздушных ракетоносцев. Фото с сайта Министерства обороны РФ

Первый полет Ту-160М с серийными моторами улучшенной модели НК-32-02 состоялся 3 ноября. Это важный этап не только для программы стратегического бомбардировщика – самого крупного боевого самолета (максимальная взлетная масса 275 т) в истории мировой авиации.

Эти двигатели могут устанавливаться в ходе ремоторизации также на бомбардировщики меньшей размерности Ту-22М3, порой классифицируемые как «евростратегические». А газогенератор НК-32-02 представляет интерес как база при создании отечественных моторов для ремоторизации парка военно-транспортных самолетов Ан-124 «Руслан» ВКС России, а также новых машин для военной и гражданской авиации. Кроме того, он может послужить источником технологий при разработке двигателя для перспективного сверхзвукового авиалайнера. Такую идею в январе 2018 года высказал президент России, беседуя с сотрудниками авиазавода в Казани, где строились все сверхзвуковые бомбардировщики разработки ОКБ имени Туполева.

НК-32 представляет собою самый мощный двухконтурный турбореактивный двигатель, когда-либо применявшийся на боевых самолетах мира. Тяга на форсажном режиме составляет 25 т. Массово-габаритные параметры изделия впечатляют: вес 3650 кг, длина 7,45 м, диаметр 1,7 м. Разработка, испытания, постановка производства и серийное строительство авиационных моторов столь большой размерности требуют огромных затрат. Получить от них больший эффект можно путем расширения линейки оснащаемых им самолетов и увеличения их выпуска.

Между тем к настоящему времени было построено лишь 35 бомбардировщиков семейства Ту-160. Из них на вооружении ВКС России сохраняются 16, и еще четыре – на испытаниях, доработках и хранении. Министр обороны Сергей Шойгу, посещая казанский завод пять лет назад, заявил о планах своего ведомства закупить у местного авиазавода серию из 50 улучшенных Ту-160М2.

По всей видимости, Минобороны РФ будет реализовывать данный план шаг за шагом. Во время рабочей поездки в Казань 25 января 2018 года президент Путин наблюдал демонстрационный полет только что поступившего на испытания бомбардировщика с собственным именем «Петр Дейнекин» – прототипа будущего Ту-160М2. Общаясь с представителями коллектива завода-строителя, Верховный главнокомандующий отметил, что размещенный Минобороны первоначальный заказ на 10 Ту-160М2 общей стоимостью 160 млрд руб. позволит загрузить производственные мощности предприятия до 2027 года. «Есть чем заниматься! Я вас всех поздравляю. Это серьезный шаг в развитии высокотехнологичной сферы и в укреплении обороноспособности страны», – сказал тогда Владимир Путин.

Глава государства напомнил, что ракетоносцы типа Ту-160 входят в состав ядерной триады, а новая модификация с суффиксом «М2» – «это вообще другая машина. Внешне выглядит все так же, но двигатель и дальность полета, мощность – все другое».

Путин добавил, что хорошо помнит совершенный им в 2005 году полет на Ту-160: «Незабываемые ощущения, я тогда сказал, могу и сейчас повторить: как во сне. Летчикам в известной степени можно позавидовать».

И это действительно так, поскольку сегодня Ту-160 и Ту-22М3 – единственные в мире серийные сверхзвуковые бомбардировщики большой дальности, стоящие на вооружении. Раньше небольшое количество сверхзвуковых FB-111A было у США, но все самолеты данного типа сняли с вооружения в конце прошлого века. Сегодня у Америки есть только B-1B, но сверхзвуковым его можно считать лишь условно: разрешенная скорость на большой высоте ограничена значением Маха полета 1,25, у земли – 0,96. Столь скромные показатели установлены вследствие ошибок при проектировании первоначального B-1A, рассчитанного на 2,2 Маха. Его испытали, но не приняли на вооружение, а использовали в качестве базы при создании B-1B, куда менее амбициозного по скорости.

Впереди планеты всей

Сегодня Россия на поприще тяжелых сверхзвуковых самолетов опережает всех. Работа над ними началась в 50-е годы прошлого века. Первыми отечественными проектами стали М-50 и Ту-22.

Изделие ОКБ имени Мясищева представляло собой четырехмоторную машину взлетным весом 200 т (опытный прототип – 118 т) с треугольным крылом и дальностью полета 6000 км. Самолет собрали в единственном экземпляре, который поступил на летные испытания осенью 1959 года, а через 10 лет пополнил коллекцию музея в Монине. А вот созданный тогда же Ту-22 взлетной массой около 100 т строился серийно, в количестве более 300 единиц.

Накопив к началу 60-х некий осязаемый опыт по скоростным бомбардировщикам, отечественные авиастроители приступили к работе над сверхзвуковым авиалайнером. Отправной точкой послужило решение руководства СССР о создании Ту-144. Осенью 1962 года правительства Франции и Великобритании достигли соглашения о совместной программе сверхзвукового пассажирского авиалайнера Concorde, что подтолкнуло советское руководство принять предложение Андрея Николаевича Туполева по подобной машине.

Несмотря на сравнимые массогабаритные параметры и отдельные цифры летно-технических характеристик М-50, Ту-22 и будущего Ту-144, последний сделал значительный шаг вперед. По сравнению с ранее созданными бомбардировщиками значение аэродинамического качества (отношение подъемной силы к силе сопротивления) было в полтора раза выше. Впервые на самолете больших размеров (длина около 66 м, размах крыла – около 30 м) нашло применение так называемое оживальное крыло (с переменным углом стреловидности по размаху). Отметим и огромный относительный запас топлива: при весе 203 т самолет мог принять 95 т горючего.

Наличие научно-технического задела позволило Советскому Союзу на пару месяцев опередить Европу, первым подняв в воздух прототип сверхзвукового пассажирского самолета. 31 декабря 1968 года летчики-испытатели Эдуард Елян и Михаил Козлов облетали Ту-144 № 68001, а его аналог в Тулузе оторвался от земли только 2 марта 1969 года. Наш самолет первым 5 июня 1969 года преодолел звуковой барьер, а 25 мая 1970 года на высоте 16 300 м машина вдвое превысила скорость звука. Concorde догнал ее через пять с половиной месяцев.

Улучшенная предсерийная машина поднялась в небо летом 1971 года, а весной 1972-го взлетел первый серийный Ту-144С сборки Воронежского авиазавода (77102). В декабре 1975-го началась опытная эксплуатация с грузами и почтой на трассе Москва-Алма-Ата протяженностью 3260 км. Полеты выполнялись со сверхзвуковой скоростью на высотах 16–18 км.

Авиарегистр СССР выдал 29 октября 1977 года сертификат летной годности № 03–144 на самолет с моторами НК-144А, удостоверяющий, что Ту-144 спроектирован, построен и проверен в соответствии с «Временными нормами летной годности сверхзвуковых гражданских самолетов СССР» (ВНЛГСС). Это позволило с 1 ноября 1977 года экипажу Аэрофлота под командованием Бориса Кузнецова приступить к пассажирским перевозкам по маршруту Москва-Алма-Ата. Они продолжались до мая 1978 года. Всего пара Ту-144С произвела 55 рейсов с общим количеством пассажиров 3284 человека. С учетом грузовых число рейсов Аэрофлота составило 102.

Проблемные двигатели

Создание Ту-144 стало этапным моментом в развитии отечественного авиапрома. Однако мечта советских руководителей и авиаконструкторов об организации скоростного воздушного сообщения между столицей и крупнейшими городами Сибири и Дальнего Востока не сбылась по причине несовершенства силовой установки. Вариант с самолета с двухконтурными турбореактивными двигателями НК-144 из-за повышенного расхода топлива вместо расчетной дальности 6500 км показал всего-навсего 3500 км (с полным салоном 150 пассажиров при полете на высоте 18750 м цифра составляла 3080 км). При таком километраже скоростные преимущества сверхзвукового самолета раскрывались не полностью.

Совершенствование Ту-144 велось как в направлении аэродинамики (менялась крутка крыла и его площадь), так и по линии силовой установки. К работе привлекли сразу два конструкторских бюро: рыбинское Петра Алексеевича Колесова и самарское Николая Дмитриевича Кузнецова. Первое имело опыт сотрудничества с ОКБ имени Сухого и опыт, накопленный в ходе летных испытаний бомбардировщика Су-100 (Т-4).

Ту-160 – один из самых элегантных самолетов Воздушно-космических сил. За это его называют «белым лебедем».  Фото с сайта www.mil.ru

На базе РД-36 рыбинские специалисты разработали РД-36-51А для улучшенного варианта Ту-144. В отличие от НК-144 он изначально создавался для длительного полета на сверхзвуке без использования форсажа. За счет этого расход топлива на заданном режиме сверхзвукового крейсерского полета уменьшился в 1,47 раза. Всего в 1969–1972 годах собрали 22 двигателя, в том числе для 200-часовых стендовых испытаний. По их завершении в 1978–1980 годах собрали шесть улучшенных образцов с 15-ступенчатым компрессором вместо 14-ступенчатого. Оснащенный подобными моторами Ту-144Д вышел на показатели дальности (5–5,5 тыс. км с типовой нагрузкой), близкие к указанным в техническом задании. Самолет с ноября 1975-го по сентябрь 1979 года выполнял перелеты Москва-Хабаровск, доставляя грузы и почту.

Пройдя необходимые проверки, 9 июня 1981 года Ту-144Д получил сертификат летной годности № 11В-144Д по нормам ВНЛГСС. Следующим шагом планировалось внедрить улучшенные рыбинские моторы (с температурой газов, увеличенной с 1355 К до 1442 К), позволявшие повысить дальность полета самолета со 150 пассажирами до 8000 км, с 200 пассажирами – до 6500 км. Готовились, но не состоялись пассажирские рейсы Ту-144Д. Ближе к началу 80-х руководство страны охладело к идее реализации сверхзвукового воздушного сообщения на сибирских просторах. Среди причин – катастрофы 1973 и 1978 годов, изрядно подмочившие репутацию незаурядной машины.

Терпенье и труд

Серийное производство велось на воронежском авиазаводе начиная с 1967 года. Всего до 1984 года здесь собрали 16 машин, и еще четыре остались в заделе. Общий налет по парку Ту-144 составил 4110 часов в 2556 полетах.

Сохранившиеся экземпляры Ту-144 можно увидеть на выставках и в музеях Жуковского, Казани, Ульяновска и Монина. Самолет № 10041, выпущенный в 1975 году Московским машиностроительным заводом «Опыт», пополнил коллекцию музея ВВС 29 февраля 1980 года. В период с октября 1975-го по февраль 1980-го на нем выполнялись испытательные полеты, всего 320 с налетом 582 часов 38 минут.

Программа Ту-144 обернулась неудачей. Однако она позволила накопить опыт и знания по теме сверхзвуковой авиации, а также создать двигатели, которые нашли применение на следующих поколениях дальних ракетоносцев. Здесь на первый план вышло направление на основе первоначального НК-144. Самарские специалисты под руководством Николая Кузнецова последовательно разработали варианты с индексами «А» (выпускался в 1973–1978 годах) и «В» с дополнительными ступенями компрессоров, что нашло отражение в уменьшении крейсерского расхода на типовом режиме на 22%, ресурса – с 50 до 300 часов («А»).

Развитие данной линии продолжалось применительно к силовым агрегатам для бомбардировщиков Ту-22М (НК-144-22, НК-22, НК-23), Ту-22М3 (НК-25) и позднее Ту-160 (НК-32, выпускается с 1983 года) и Ту-160М2 (НК-32-02). Степень повышения давления удвоилась, а температура газов – увеличилась более чем на 20%. Таким образом, самарская школа авиационного моторостроения в период с 1963 года по настоящее время произвела несколько поколений маршевых силовых установок для сверхзвуковых летательных аппаратов тяжелого класса.

Когда российско-американские отношения переживали подъем, один из законсервированных Ту-144 (борт 77114 с налетом менее 83 часов) был возвращен в летное состояние и использован в качестве летающей лаборатории. Ту-144ЛЛ в комплектации с моторами НК-321 в 1996–1998 годах выполнил несколько десятков полетов. Машина была задействована в рамках совместной программы с США по накоплению данных и созданию научно-практического задела в интересах программ HSCT (High-Speed Commercial Transport) и отечественного сверхзвукового пассажирского самолета второго поколения.

Впоследствии эта российско-американская программа подвергалась критике: мол, за маленькие деньги мы добровольно передали американцам много ценной информации. Однако не следует забывать, в каком состоянии тогда находился отечественный оборонно-промышленный комплекс. Тема Ту-144ЛЛ позволила российским специалистам дальше продвинуться по теме силовой установки для сверхзвуковых самолетов будущего, собрать и обработать большее количество данных по полуэкспериментальным моторам НК-321. Последний представлял модификацию НК-32 и характеризовался как «многорежимный, двухконтурный, турбовентиляторный двигатель с автомодельным соплом и цифровой электронной системой управления и защиты при помпаже».

Директор программы НК-32 ПАО «ОДК-Кузнецов» (входит в ГК «Ростех») Сергей Кретов сообщил «НВО», что авиационный двигатель НК-32 серии 02 – это модернизированный двигатель, недавно прошедший летные испытания в составе серийного самолета Ту-160.

«При его производстве реализованы современные технологии: новые типы заготовок, методы механической обработки и упрочнения деталей. Применены современные методы контроля, направленные на повышение надежности. Постановка двигателя на серийное производство послужила толчком к модернизации и техническому перевооружению предприятия. Изделие создается в широкой кооперации с предприятиями АО «ОДК» с применением современных принципов организации производства, – подчеркнул Сергей Кретов.

Снова на боевой самолет

Так уж устроена авиация, что наиболее бурно она развивается, когда гражданское и военное направления поддерживают друг друга. Пришло время, когда данные, снятые с Ту-144ЛЛ и его НК-321, пригодились при создании двигателя НК-32 второй серии, выбранного для бомбардировщика Ту-160М2.

И вот 3 ноября нынешнего года первый самолет с такими моторами поднялся в небо. Экипаж под руководством летчика-испытателя Анри Наскидянца провел в воздухе 2 часа 20 минут, набрав максимальную высоту 6000 м. Были выполнены необходимые проверки обновленных общесамолетных систем и бортового радиоэлектронного оборудования самолета, оценена работа двигателей НК-32-02. Согласно докладу экипажа, полет прошел в штатном режиме, системы и оборудование отработали без замечаний.

Накопленный отечественными моторостроителями опыт и созданный ими научный и производственный задел необходимо максимально широко использовать в интересах нашей страны. На базе НК-32-02 самарские специалисты предложили создать бесфорсажный двигатель ПД-30 в классе тяги 30 т. Его можно поставить на Ан-124 «Руслан» вместо штатных моторов Д-18Т, спроектированных и собранных на Украине. А также на ряд других перспективных разработок самолетов для военно-транспортной и гражданской авиации.

Как показывает опыт, наибольшего успеха можно добиться, гармонично развивая военную и гражданскую авиацию. Запуск в серию НК-32 второй серии дает нам в этом еще один шанс.