В годы Великой Отечественной войны скорость серийных винтовых самолетов достигла 700 км/ч. Для дальнейшего ее повышения поршневые двигатели были слишком тяжелы, да и винты на большой скорости плохо работали. Начался переход к реактивным двигателям. Если Англия и Германия начали работу но их созданию еще в начале 30-х годов, то у нас испытание первого турбореактивного двигателя начали лишь в апреле 1945-го.

После капитуляции Германии в Советской зоне оказались важнейшие заводы и конструкторские бюро но производству реактивных двигателей. При отступлении все готовые двигатели были взорваны, но в начале 1946 года, получив хорошую зарплату и щедрое снабжение продуктами, немецкие инженеры в считанные месяцы восстановили производство реактивных двигателей на заводах фирмы «Юнкере» в г. Дессау.

Создание хороших двигателей дело не менее тонкое, чем изготовление скрипок. Тут важна школа. А немцы в этом деле тогда обогнали весь мир. У нас работала группа очень крупных немецких ученых во главе с доктором Альфредом Шайбе. Их вместе с семьями отправили под Куйбышев (ныне Самара), где разместили в отдельных квартирах. Здесь было создано не только КБ, но и своеобразный университет.

Немецкие специалисты обучали наших инженеров строить турбореактивные двигатели, передавали свой опыт. С нашей стороны эту работу возглавлял тогда еще очень молодой инженер Николай Дмитриевич Кузнецов. Изучалась не только теория, но и конкретные немецкие разработки. Особый интерес вызывали выпускавшиеся серийно (более шести тысяч экземпляров) турбореактивные двигатели фирмы «Юнкерс» ЮМО-004, имевшие тягу 930 кг. Они применялись на истребителе-бомбардировщике Ме-262, развивавшем скорость 900 км/ч на высоте 10–12 тысяч метров (рис. 1).

Это давало ему абсолютное превосходство над всеми винтовыми самолетами. Конструктор самолета Вилли Мессершмитт полагал, что Германия победит, если десятой частью выпускаемых ею самолетов будут Ме-262. Однако ей времени на это не дали.

Самолеты этого типа имели радиус действия не более 2000 км. Но Германия собиралась нападать и на Америку.

Разработка реактивного двигателя Р-130 для самолета, способного пересечь Атлантику, началась еще в 1937 году. К концу сороковых годов обстановка в мире осложнилась.

За океаном появились политики, заявлявшие, что «область национальных интересов США кончается там, куда американские самолеты могут доставить свои бомбы». В таких условиях избежать войны можно было одним лишь способом — показать силу. Руководство нашей страны приняло решение о необходимости создания «стратегического носителя ядерного оружия» с дальностью полета 12–16 000 км, при скорости 700–800 км/ч на высоте 10–12 км. Это должен был быть самолет массой 200 т с четырьмя поршневыми либо турбовинтовыми двигателями мощностью по 12–16 000 л.с. Он создавался в КБ А.Н.Туполева под обозначением Ту-85.

Столь мощных авиадвигателей в мире еще не существовало. Их стали делать на конкурсной основе. Первый вариант самолета построили в 1951 году. Он имел поршневые двигатели по 4000 л.с. (рис. 2), прекрасно летал на большие расстояния, но скорость и грузоподъемность его были недостаточны.

Рис. 2

Для того же самолета конструктором С.С.Баландиным был создан бес шатунный поршневой двигатель взлетной мощностью 10 000 л.с. и весом 3450 кг. Во время полета с крейсерской скоростью, обеспечивающей максимальную дальность, он развивал мощность 6500 л. с и расходовал около 158 г топлива на л.с. в час (рис. 3).

Лучше всех получился турбовинтовой двигатель Н.Д.Кузнецова. Возможно, немаловажную роль в успехе Н. Кузнецова сыграло то обстоятельство, что после капитуляции Германии Н.Кузнецов возглавлял работу конструкторского бюро, в работе которого принимали участие немецкие специалисты, обогнавшие к тому времени в деле создания реактивных двигателей весь мир на добрых десяток лет.

Однако двигатель Кузнецова обладал уникальными характеристиками. В 1956 году он показал взлетную мощность 12 500 л.с. при весе 2900 кг и расходе топлива 165 г/л.с. в час, а через два года расход топлива на крейсерской скорости снизили до 158 г/л.с. в час, а взлетную мощность повысили до 15 000 л.с. Это был самый мощный, экономичный и легкий двигатель в мире. Таким он остается и сегодня. Двигателю присвоена марка НК-12. Самолеты-ракетоносцы Ту-95 (рис. 4), оснащенные им, вот уже 50 лет стоят на вооружении.

В отличие от американского В-52, они никогда не применялись в боевых операциях. Их боевые дежурства лишь служили грозным предупреждением.

Рассмотрим схему турбовинтового двигателя НК-12 (рис. 5).

Рис. 5. Устройство турбовинтового двигателя НК-12 :

1 — соосные винты; 2 — редуктор; 3 — компрессор; 4 — камера сгорания; 5 — газовая турбина.

Основная часть тяги в нем создается двумя соосными винтами, вращающимися в противоположные стороны. Это повышает их КПД и позволяет заметно снизить диаметр. Винты получают энергию от газовой турбины. Поскольку она вращается в десять раз быстрее, чем это нужно винтам, между ними и турбиной стоит понижающий редуктор. Он передает мощность в 15 000 л.с., но по размерам не больше коробки передач крупного автомобиля. Далее следуют компрессор и турбина.

Эти узлы сильно влияют друг на друга. Например, плохо сделанный компрессор отнимет на себя значительную часть мощности турбины, если же и турбина плохо работает, то на полезную мощность останется совсем мало. Поэтому Николай Дмитриевич улучшал все одновременно. По его инициативе была применена новая методика расчета. Это позволило довести внутренний КПД турбины до 93 %, а компрессора — до 88 %. Такое высокое качество этих агрегатов еще никем не превзойдено.

Между лопатками турбины и корпусом двигателя часто был зазор, через который бесполезно уходила значительная часть потока газов. Зазор этот оставляли нарочно, чтобы лопатки, удлиняясь от нагревания, не коснулись корпуса и не сломались. Н.Д.Кузнецов покрыл корпус мягким металлом и позволил лопаткам прирабатываться к своему месту. Утечки газов снизились во много раз. Эти и многие другие меры позволили довести совершенство двигателя до таких пределов, которые, как сказано, никто в мире не смог превзойти.

Однако двигатель НК-12 на протяжении многих десятилетий модифицировали, приспосабливали для новых целей.

Так, например, для пассажирского самолета Ту-114 и гигантского военно-транспортного самолета «Антей» важнее всего был ресурс двигателя — возможность долго работать без ремонта. Его увеличили, немного утяжелив двигатель. С 1972 года в нашей стране началось строительство экранопланов — гигантских самолетов, летящих низко над морем на воздушной подушке (рис. 6). На них стояли варианты НК-12, приспособленные к работе в морских условиях.

Рис. 6

Места добычи нефти, газа, как правило, находятся далеко от дорог и обжитых мест. Но для перекачки добываемого на них топлива требуются мощности в десятки тысяч киловатт. Доставлять в такие места паровые турбины или дизели очень дорого из-за их большого веса.

С 1964 года начали создавать варианты НК-12, способные работать на нефти и газе. Некоторые из них оснащены подшипниками с магнитной подвеской. Вал ротора вращается, совсем не касаясь стенок. При этом он, естественно, не изнашивается. Некоторые из таких установок с двигателем НК-12 проработали без ремонта более ста тысяч часов.

Несколько слов о человеке, создававшем эти замечательные двигатели. Родился Николай Кузнецов 23 июня 1911 года. Его детские годы прошли под Ташкентом. В 1923 году семья переехала в Подмосковье, в село Семеновское, где жил его дед, работавший кузнецом. В возрасте четырнадцати лет, закончив школу, Николай пошел на курсы трактористов и начал с друзьями строить аэросани. Потом поступил на моторостроительное отделение авиационного техникума. Дальше его жизненная карьера развивается стремительно.

Страна искала и поддерживала молодых людей с хорошими руками и головой. Осенью 1932 года Николай Кузнецов сдал экзамены в Военно-воздушную академию имени Н.Е.Жуковского. Там освоил прыжки с парашютом и получил свидетельство пилота. В апреле 1941 года Николай Кузнецов защитил диссертацию по теории прочности авиадвигателя.

Она отличалась такой новизной, что некоторые академики предложили зачесть ее как докторскую. Но ученый совет решил, что автор слишком молод…

Впоследствии он стал и доктором, и академиком, генеральным конструктором и получил звание генерал-лейтенант-инженер, успев за свою долгую жизнь создать ряд двигателей для сверхзвуковых самолетов и даже для первой лунной ракеты Н-1 (см. «Коллекцию «ЮТ»). Но об этом речь впереди.

А. ИЛЬИН