Аркадий Дмитриевич Швецов — один из старейших конструкторов авиационных двигателей нашей страны. Он родился в 1892 г. в семье народного учителя и окончил реальное училище в Перми. В этом городе прошла большая часть его конструкторской деятельности. Как и многие интересовавшиеся в ту пору авиацией, А. Д. Швецов поступил в МВТУ, но учебу вынужден был прервать, поскольку не имел средств продолжать обучение. И только при Советской власти, в 1921 г., он получил диплом инженера.
Рост молодого инженера и конструктора был непосредственно связан с развитием советского авиационного двигателестроения. Деятельность Швецова началась на моторостроительном заводе. В начале двадцатых годов он сконструировал звездообразный двигатель воздушного охлаждения М-11. Двигатель имел пять цилиндров и мощность 100 л. с. В течение 40 лет он служил нашей учебной и легкомоторной авиации, а самолет По-2 с этим двигателем на протяжении всей Великой Отечественной войны эффективно выполнял ночные боевые полеты на бомбометание.
Позднее, в начале тридцатых годов, в соответствии с Директивами XV съезда ВКП(б) началось строительство нового моторостроительного завода. При нем было организовано ОКБ. В это же время завершились переговоры с американской фирмой «Райт» о покупке лицензии на авиационный двигатель воздушного охлаждения «Райт-циклон», который послужил прототипом первых советских серийных двигателей М-25.
В 1934 г. Аркадия Дмитриевича назначили главным конструктором завода на Урале. Завод находился в стадии строительства и организации, а поэтому проблема кадров, особенно в то время, была очень острой. А. Д. Швецов верил в своих земляков-уральцев и смело приступил к организации [293] опытного конструкторского бюро. В своем распоряжении он имел лишь несколько молодых авиационных инженеров. Но, помогая им советом и делом, он создал основной костяк бюро. Расхлябанность или недисциплинированность несовместимы были с работой в этом ОКБ. Швецов часто предостерегал своих сотрудников против опасности, заключенной в мнимой «очевидности», которая часто сбивает с пути логических умозаключений, особенно при тяжелых летных происшествиях. Сам главный конструктор осторожно подходил к принятию окончательного решения по интересующему его техническому вопросу. А. Д. Швецов был человеком молчаливым и сдержанным, скупым на слова, он отличался большим трудолюбием и аккуратностью. Конструкторское бюро под его руководством вместе с руководством завода проделали огромную работу по организации производства авиадвигателя М-25, за что в 1934 г. коллектив получил высокую оценку Народного комиссара тяжелой промышленности Г. К. Орджоникидзе. В 1935 г. новый завод посетили делегаты VI Конгресса Коммунистического Интернационала молодежи. Они были поражены результатами труда молодых строителей и остались очень довольны гостеприимством заводских комсомольцев.
Коллектив конструкторского бюро вместе с сотрудниками ЦИАМ упорно работал над улучшением конструкции двигателя М-25 и провел ряд доработок. После государственных испытаний мощный по тому времени двигатель воздушного охлаждения М-25А широко применялся на самолетах-истребителях И-15 и И-16.
Добрым словом хочется вспомнить двигатель М-62 (с 1944 г. АШ-62). Он выпускался в различных вариантах и до сих пор используется на самолетах Ан-2 на многих местных линиях Гражданского воздушного флота в нашей стране и более чем в 20 странах мира.
Разработанный в 1938 г. и изготовлявшийся серийно более мощный двигатель М-63 осваивался очень тяжело. Вспоминая историю доводки этого двигателя и трудности, которые возникали в начале его эксплуатации, необходимо отметить большую настойчивость, терпение и спокойствие, проявленные при этом генеральным конструктором. В тот период развитие двигателей воздушного охлаждения для повышения мощности в одном агрегате следовало направлять по пути создания двухрядной звезды.
В новом двигателе А. Д. Швецова вместо девяти цилиндров стало четырнадцать, располагались они в два ряда. Запущенный в серийное производство в мае 1941 г. двигатель [300] получил наименование АШ-82. Предназначался он для истребителей и устанавливался на самолетах Ла-5 и Ла-7 — одних из лучших самолетов военного времени. Широкому распространению этих самолетов способствовало применение менее уязвимых двигателей воздушного охлаждения.
Благодаря хорошим летно-тактическим данным, которые s значительной степени основывались на высоких мощностных, экономических, массовых и эксплуатационных качествах двигателей АШ-82, самолеты Ла-5 и Ла-7 уже в первый период своего появления обеспечили превосходство, а в дальнейшем, когда выпускались в достаточном количестве, и полную победу наших ВВС над авиацией фашистской Германии. В конце войны силовые установки этого типа применялись также на самолетах-бомбардировщиках Ту-2.
Надежные двигатели ЛШ-82В, созданные позднее, использовались на вертолетах Як-24 и Ми-4, что в значительной степени способствовало широкому распространению вертолета Ми-4 не только у нас в стране, но и во многих других странах. На самолетах Ил-12 и Ил-14 применялись двигатели АШ-82ФН и АШ-82Т, которые до настоящего времени находятся в широкой эксплуатации.
В конце войны и в послевоенный период ОКБ А. Д. Швецова проводило большие работы по конструированию и доводке более мощных многорядных поршневых двигателей. В частности, еще в годы войны в ОКБ был создан 28-цилин-дровый четырехрядный звездообразный двигатель мощностью 4500 л. с.
Конструкторский талант А. Д. Швецова в полной мере проявился в трудный период, когда за короткое время следовало построить двигатель большой мощности, также воздушного охлаждения, для тяжелого четырехмоторного самолета Ту-4. Это был двигатель АШ-73. Для сохранения мощности на высоте на нем имелись специальные турбокомпрессоры, которые повышали плотность разреженного на высоте воздуха, поступающего в двигатель.
Двигатель АШ-73ТК представлял собой 18-цилиндровую звезду с двумя турбокомпрессорами, обеспечивавшими высотность 11 000 м. Этот двигатель устанавливался и на «летающей лодке» М-10, которая предназначалась для несения патрульной службы в открытом море. Немало трудностей пришлось преодолеть конструкторам, технологам и военным испытателям в период создания двигателя АШ-73ТК с турбокомпрессором, когда впервые на отечественном двигателе был применен стальной картер взамен дюралюминиевого. [301] Мощность этого двигателя достигала 2400 л. с., что для силовой установки такого типа являлось, видимо, пределом.
Предвидя необходимость создания более высотных и более тяжелых дальних бомбардировщиков, конструкторский коллектив А. Д. Швецова в конце сороковых годов разработал серию экспериментальных двигателей, в том числе уникальный двигатель АШ-2ТК, состоявший из шести блоков, Мощность двигателя достигала 4300 л. с., его повышенная высотность и малый удельный расход топлива достигались благодаря комбинированному наддуву от турбокомпрессора и приводного центробежного нагнетателя. Оригинальным в этом двигателе было использование энергии выхлопных газов, которые из цилиндров отводились в газовые турбины, передававшие дополнительную мощность на приводной вал, а газ на выходе из турбокомпрессора использовался для получения дополнительной реактивной тяги. Двигатель АШ-2ТК, как и двигатель В. А. Добрынина, предназначался для тяжелых высотных самолетов сверхдальнего действия.
Появление этих двигателей было попыткой продлить использование поршневых моторов для самолетов дальнего действия, где экономичность двигателя являлась основным фактором. Техническое совершенство их было очень высоким. Предполагалось, что самолет, создаваемый в расчете на этот двигатель в конструкторском бюро А. Н. Туполева, будет иметь большую продолжительность полета.
Это был довольно своеобразный период в развитии авиационной техники, и военной в частности, когда за неимением турбореактивных двигателей большой мощности и экономичности конструкторы тяжелых и дальних самолетов пытались создавать современные летательные аппараты с комбинированными силовыми установками. Однако появление в скором времени отечественных турбореактивных и турбовинтовых двигателей с приемлемой экономичностью позволило военной авиации навсегда отказаться от поршневых установок.
В заключение следует указать, что в период применения как в военной, так и в транспортной авиации поршневых авиационных двигателей Аркадий Дмитриевич Швецов был одним из выдающихся отечественных конструкторов, который в трудное для страны время сумел организовать высококвалифицированный коллектив и благодаря своему таланту и настойчивости в решении поставленных задач обеспечил создание большого количества типов первоклассных двигателей воздушного охлаждения. [302]
Аркадию Дмитриевичу были органически присущи честность и чувство собственного достоинства. Эти качества А. Д. Швецов высоко ценил и в других. Надо сказать, что он был разносторонне талантлив. С юношеских лет полюбив Урал с его суровой, величественной природой и живя на берегу Камы, Швецов часами бродил по нехоженым тропам или плыл на лодке, наблюдая жизнь леса, любуясь красотой уральских пейзажей. Иногда он брал с собой подрамник и краски, Любовь к живописи сохранилась у него до последних лет. Очень любил Аркадий Дмитриевич отдыхать за шахматами. Даже не имея партнера, он мог часами разбирать сложные турнирные партии. Но самым большим увлечением его была музыка. Аркадий Дмитриевич часто говорил что готов примириться с любыми лишениями, но не мог бы отказаться от рояля. В любой час, вернувшись домой, он садился за рояль. По свидетельству слышавших его игру и присутствовавших при разучивании музыкальных произведений, и в этом занятии проявлялись целеустремленность и настойчивость, свойственные характеру Швецова. Одаренность, особенно в области искусства, присуща не каждому, однако поневоле напрашивается аналогия с другим генеральным конструктором — Сергеем Константиновичем Туманским, который также был способным музыкантом. Казалось бы, что общего в шуме и грохоте авиационных двигателей и звуках рояля? Но природа, как известно, наделяет некоторых людей многими, иногда не очень схожими талантами и наклонностями.
За выдающиеся достижения в области авиационного моторостроения, генерал-лейтенант инженерно-технической службы Аркадий Дмитриевич Швецов был награжден пятью орденами Ленина и многими другими орденами. Ему присвоено звание Героя Социалистического Труда и присуждены четыре Государственные премии. Будучи депутатом Верховного Совета СССР, Аркадий Дмитриевич часто встречался со своими избирателями. Бывал он и в родных местах, где еще помнили его родителей — учителей, которые сеяли «разумное, доброе, вечное». Посетил он и домик в два окна, где шил его дед, бывший крепостной, кузнец по профессии и изобретатель по натуре. Он посвящал внука в свое ремесло, а тот учил дедушку арифметике. И вот внук бывшего крепостного удостоился высших наград и званий Родины и участвовал в управлении государством.
Преемником А. Д. Швецова, умершего 19 марта 1953 г., стал молодой талантливый конструктор П. А. Соловьев. Павел Александрович родился в крестьянской семье в Ивановской [303] области. Закончил среднюю школу. После окончания Рыбинского авиационного института начал свою трудовую деятельность в конструкторском бюро, руководителем которого он являлся до 1989 г.
Назначение П. А. Соловьева в 1953 г. главным конструктором было закономерным, так как, являясь первым заместителем главного конструктора, он много работал над созданием и доводкой поршневых двигателей, и особенно АШ-82 различных модификаций как для вертолетов, 1ак и для пассажирских самолетов. Возглавляемая молодым конструктором организация ставила перед собой задачу перехода на газотурбинную тематику, которой занимались уже многие конструкторские двигательные организации. В ОКБ исследовались различные схемы турбореактивных двигателей, принимались новые решения. Смелое решение было найдено, когда в 1954 г. молодой конструктор внес предложение о создании двухконтурного двигателя, по которому не было опыта не только в этом бюро, его было немного и в отечественной практике.
Прежде всего следовало доказать реальность создания двухконтурных двигателей и выявить в дальнейшем все возможные области применения их. В самом же коллективе необходимо было осуществить переход на новую тематику с предварительным доказательством целесообразности, реальности предлагаемых схем. Правильным было решение начать с создания двигателя ТВ-2М, который являлся модификацией ТВ-2Ф конструкторского бюро Н. Д. Кузнецова. Двигатель предназначался для пикирующего бомбардировщика-торпедоносца конструкции А. Н. Туполева. В 1954 г. двигатель прошел государственные испытания. Позднее перед конструкторским бюро была поставлена задача построить двигатель для самого тяжелого по тому времени вертолета Ми-6. Таким турбовальным двигателем явился ТВ-2ВМ. Оригинальным в конструкции двигателя являлось применение свободной турбины, не имеющей обычной кинематической связи с газогенераторной частью двигателя.
Двигатель при проведении летных испытаний как на экспериментальных самолетах, так и на летающих лабораториях подтвердил возможность обеспечения значительной скорости и высоты полета при высокой экономичности. В течение почти двух десятилетий силовая установка данного типа оставалась основной на транспортных и пассажирских самолетах, так как в ней при сравнительно небольших скоростях полета сочетались качества газотурбинной и винтомоторной установок. Однако этот тип двигателя (ТВД) в [304] дальнейшем развивался в основном в ОКБ А. Г. Ивченко (АИ-20 и АИ-24 для пассажирских и транспортных самолетов), в ОКБ С. П. Изотова (ТВ-2-117 для вертолетов) и в ОКБ Н. Д. Кузнецова (НК-12 для самолетов большой дальности полета и грузоподъемности).
Коллектив Павла Александровича Соловьева, разрабатывая более совершенные силовые установки, перешел на создание двухконтурных двигателей, сочетающих лучшие качества винтовых и реактивных двигателей.
Первым двухконтурным двигателем, выпущенным ОКБ П. А. Соловьева, стал двигатель Д-20 с форсажной камерой. У двигателя была высокая температура газа перед турбиной, равная 1400° абс., что по тому времени являлось большим новшеством м требовало применения охлаждаемых сопловых лопаток ступени турбины. Благодаря этому двигателю был накоплен огромный опыт, используемый в дальнейшем для исследования особенностей этой схемы, находящей все большее применение в мировом авиадвигателестроении. Одна из силовых установок этой серии (Д-20П) установлена на пассажирских самолетах Ту-124, которые в течение ряда лет эксплуатируются на наших авиалиниях} а также на авиалиниях иностранных государств
На смену поршневым двигателям на вертолетах, как и на самолетах, но с некоторым опозданием пришли газотурбинные двигатели. Двигатель Д-25В мощностью 5500 л. с. с редуктором Р-7, созданный под руководством П. А. Соловьева, устанавливается на вертолеты Ми-6 и Ми-10. Несмотря на критику в адрес конструкторов со стороны М. Л. Миля, который всячески «побуждал и понуждал» их к уменьшению массы и габаритов силовой установки, советские вертолеты Ми-6 и Ми-10 («русский гигант», «исполин из Москвы», «король вертолетов» как называла их западная пресса) успешно перевозили а поднимали грузы, устанавливали рекорды, транспортировали боевую технику и всем этим в значительной: мере были обязаны двигателям.
Конструкторскому бюро П. А. Соловьева, имевшему опыт в создании силовых установок для винтокрылых летательных аппаратов, было поручено создание двигателя Д-25ВК для вит скрыла Ка-22. Эта сложная и новая задача была решена успешно Оригинальный летательный аппарат совершал длительные полеты. Конструкторское бюро продолжало разрабатывать силовые установки для вертолетов, состоящие из двигателей и редукторов (редуктор Р-12 передавал мощность, равную 13000 л с.). Одна из таких силовых установок была установлена на Ми-12. [305] В своей работе Павел Александрович Соловьев опирается на последние достижения отечественной в зарубежной техники.
Не останавливаясь на достигнутом в части создания двигателей для транспортных в пассажирских самолетов ОКБ П. А. Соловьева продолжает работать над двухконтурными двигателями, которые находят все более широкое распространение.
Большое внимание в современной гражданской авиации уделяется уменьшению шума и вредности отработанных газов при сохранении существующих характеристик двигателей. По международным нормам рекомендуется снижать уровень шума на 10 дБ каждые 10 лет. В частности, этого можно достичь за счет акустической обработки поверхностей перед и за вентилятором в двухконтурных двигателях в за счет установки регулируемых реактивных сопел. Вместе с тем уровень шума снижается путем увеличения степени двухконгурности и выбора оптимальных параметров двигателя, что особенно важно для пассажирских самолетов.
Относительно простые камеры устаревших и большинства современных двигателей имеют невысокую полноту сгорания, поэтому в существующих двигателях могут образовываться окислы азота, что объясняется высокими температурой и давлением газа перед турбиной. Одной из наиболее эффективных мер борьбы с этим явлением, как полагают, является совершенствование самого процесса горения. Все другие меры, связанные с изменением температуры и давления газа перед турбиной, могут повлечь за собой ухудшение характеристик двигателя, хотя такая мера, как впрыск воды перед камерой сгорания для уменьшения температуры пламени, является достаточно рациональной Очевидно, что перед конструкторами двухконтурных реактивных двигателей с высокой степенью двухконтурности в высокой температурой газа, без чего невозможно создать силовую установку с хорошей экономичностью, стоит особо сложная задача, так как новые двигатели должны удовлетворять требованиям уменьшения шума и загрязнения атмосферы. При несоответствии этим требованиям пассажирские самолеты в обозримом будущем не смогут использоваться на международных авиационных линиях. Эти вопросы и находятся в поле зрения конструкторского бюро П. А. Соловьева.
Вот уже в течение ряда лет ОКБ создает двигатели для пассажирских самолетов. После Ту-124 появился еще более комфортабельный представитель этой серии — Ту-134 с двигателями Д-30, разработанными в этом конструкторском бюро. [306] Характерной особенностью двигателя является внедрение в его конструкцию большого количества новинок. Все они тщательно проверяются в наземных и полетных условиях, поскольку эти двигатели предназначаются в основном для многоместных пассажирских самолетов, где надежность и большой эксплуатационный ресурс наряду с обычными высокими требованиями по тяге и удельному расходу топлива являются особенно необходимыми Двигатель Д-30 развивает большую тягу. Это первый серийный двигатель с охлаждаемыми рабочими лопатками турбины, что впоследствии стало широко применяться на всех современных высокотемпературных двигателях. По удельным параметрам он превосходит лучшие зарубежные двигатели этого класса. Двигатель замечателен также тем, что на его базе были созданы новые силовые установки для других типов самолетов.
Особе следует отметить двухконтурный двигатель Д-30НУ с тягой 11 500 кгс. Четыре таких двигателя установлены на пассажирском самолете Ил-62М, благодаря чему дальность полета на этом лайнере увеличилась почти на 1500 км, больше стала и коммерческая нагрузка.
Свидетельством прогресса авиационной техники и двигателестроения, в частности, явился выполненный в 1975г. на самолете Ил-62М с двигателями ОКБ П. А. Соловьева полет по знаменитому чкаловскому маршруту 1937 г. через Северный полюс, Самолет Ил-62М преодолел это расстояние за 11 ч, а его предшественник АНТ-25 — примерно за 63 ч, при этом не следует забывать, что условия полета по безопасности, надежности и комфортабельности несравнимы.
Двигатель этого же типа — Д-30КП устанавливается и на самолет Ил-76, предназначенный для перевозки крупногабаритных грузов.
В середине восьмидесятых годов вариант двигателя Д-30 был применен на модифицированном самолете Ту-154. Этот самолет, получивший название Ту-154М, с двигателями Д-30КУ начал эксплуатироваться в Аэрофлоте и авиакомпаниях некоторых других стран. Высокие технические данные самолета позволили достигнуть лучших полетных и эксплуатационных характеристик. Созданы более комфортные условия для пассажиров, чем на предшествующей модификации самолета
В настоящее время коллектив этого ОКБ работает над созданием двигателя ПС-90А для аэробуса Ил-96-300 и магистрального самолета Ту-204. Создание этого унифицированного ТРДД является не только весьма сложной технической задачей, но и весьма ответственным заданием для [307] ОКБ, так как наиболее массовые перевозки авиапассажиров в девяностые годы и последующие 15 — 20 лет будут осуществляться самолетами именно с этими двигателями.
Двигатель ПС-90А является двухконтурным турбореактивным ГТД со смешением потоков воздуха наружного а газа внутреннего контуров, турбовентилятор и газогенератор которого образуют двухвальную роторную систему. Двигатель имеет одноступенчатый вентилятор диаметром 1900 мм, что при степени двухконтурности, равной 4,8, обеспечивает весьма экономный расход топлива, ТРДД ПС-90Л оснащен цифровой электронной системой автоматического регулирования я бортовой электронной системой контроля технического состояния двигателя. Во внешнем контуре двигателя расположено реверсивное устройство, улучшающее летные характеристики самолета. Двигатель ПС-90Л — модульной конструкции, состоящей из 11 основных узлов, что дает этому ТРДД существенные эксплуатационные достоинства.
Двигатель ПС-90А развивает на взлетном режиме тягу 16 000 кгс, а его удельный расход топлива на крейсерском режиме полета составляет 0,58 кг/кгс-ч, что является рекордной величиной среди других двигателей подобного класса тяги.
Член-корреспондент АН СССР Герой Социалистического Труда П. А. Соловьев продолжает активную работу по созданию и совершенствованию авиационной техники, являясь научным консультантом в пермском моторостроительном конструкторском бюро.
Сайт «Военная литература»: militera.lib.ru
Издание: Пономарев А. Н. Советские авиационные конструкторы. — М.: Воениздат, 1990.
|
