Нк-32-02: первое испытание ту-160м

Зри в корень

Проект по газогенератору рассчитан на три года, и в 2021 году будут подводиться его итоги. «На этом первом этапе будут проведены научно-исследовательские работы, которые должны завершиться достаточно глубокой проработкой конструкции двигателя, включая трёхмерную геометрическую модель с детализацией узлов, но без выпуска конструкторской документации, — поясняет Павел Чупин. — Здесь пока мы поставим точку для того, чтобы оценить результаты проведённой работы и принять решение о его продолжении, либо о проведении новой НИР, связанной с изготовлением демонстратора и опытных образцов установок этого газогенератора с последующим проведением испытаний».

Пока учёные и конструкторы занимаются перспективным газогенератором, производственные мощности «ОДК-Кузнецов» загружены выпуском двигателей четвёртого поколения. Перезапущено производство НК-32, причём в обновлённом виде — так называемой второй серии.

В чём разница?

uecrus.com
На «ОДК-Кузнецов» перезапущено производство НК-32, причём в обновлённом виде — так называемой второй серии.

Уже проведены первые испытания модернизированного бомбардировщика Ту-160. Сейчас у предприятия задача простая — выйти на планомерные поставки. Первые отгрузки НК-32-02 произведены ещё в августе 2020 года, когда во время МВТФ «Армия-2020» были отправлены шесть двигателей. Следующие два — в середине октября. Очередные двигатели в металле уже есть, проходят испытания перед передачей заказчику. «На рубеже декабря-января будем их передавать заказчику. Производство организовано таким образом, что планомерно, без каких-либо проблем, в адрес заказчика мы будем поставлять всё новые и новые изделия», — заверил генеральный конструктор «ОДК-Кузнецов» Павел Чупин.

Важнейшим событием уходящего года по технике для Дальней авиации ВКС России стал первый полёт Ту-160М в комплектации с НК-32-02, состоявшийся 3 ноября сего года.

Возвращение к будущему

Десять дней спустя на сайте «ОДК-Кузнецов» появилось информационное сообщение, рапортующее о сдаче заказчику установочной партии моторов с улучшенными характеристиками. Там, в частности, говорится, что «завод приступил к регулярным поставкам новых двигателей — в рамках государственного контракта с ПАО «Туполев» и Министерством обороны Российской Федерации заказчику отправились ещё два серийных мотора НК-32-02, собранных полностью из отечественных материалов».

Таким образом, «ОДК-Кузнецов» удалось вернуть статус серийного производителя газотурбинных двигателей для авиации, утраченный в 1993 году. «Завод, поставляющий такую технику, имеет перспективы на многие десятки лет, что является для сотрудников не только гарантией стабильности, но также даёт им возможность развиваться, участвуя в перспективных проектах», — подчеркнул Алексей Соболев.

НК-33: двигатель для «лунной» ракеты

В 1958 году Кузнецов познакомился с Сергеем Павловичем Королевым. После полета Юрия Гагарина, Королев размышлял о доставке советских космонавтов на Луну. Для этого нужны были усовершенствованные жидкостные ракетные двигатели (ЖРД). В этом Королев надеялся на помощь Кузнецова.

Итак, в 1959 году ОКБ под руководством Кузнецова и при участии Королева начало работать над жидкостно-ракетными двигателями. Было решено разработать ЖРД по замкнутой схеме – в стране и в мире ничего подобного еще не создавалось.

Пуск ракеты «Союз-2.1в» с двигателем НК-33А с космодрома Плесецк. Фото: Роскосмос

Первое испытание разрабатываемого НК-33 состоялось в ноябре 1963 года. Но двигателю не суждено было стать лунным. В 1966 году не стало Сергея Королева, а спустя три года на Луну вступил первый американский астронавт. В СССР отказываются от лунной программы, хотя в 1972 году двигатели НК-33 и НК-43 уже успешно прошли государственные стендовые испытания.

Произведенные двигатели решено было уничтожить, но Кузнецов не мог пойти на такое. Списанные НК-33 и НК-43 хранили в одном из цехов предприятия, пока в 1992 году им не предоставили второй шанс. Тогда в Москве на первой международной выставке «Авиадвигатель» Николай Кузнецов представил миру свои ракетные двигатели. Они произвели настоящий фурор среди иностранных специалистов. В итоге 46 двигателей НК-33 и НК-43 были проданы США. Американские специалисты немного изменили их и переименовали в AJ-26. В 2013 году они три раза вывели на орбиту ракету Antares. Однако в следующем году ракета с AJ-26 потерпела крушение, и от использования НК-33 американцы отказались, заменив на российские РД-181.

В 2010 году «Кузнецов» совместно с РКЦ «Прогресс» начал адаптацию НК-33 для ракеты «Союз-2.1в». Обновленный двигатель был назван НК-33А. В России первый старт ракеты-носителя с ним состоялся в декабре 2013 года. Программа летно-конструкторских испытаний «Союз-2.1в» с НК-33А завершилась в прошлом году. Всего было проведено пять пусков, все задачи были выполнены в полном объеме.

НК-12: прорыв в турбовинтовых двигателях

В 1949 году КБ Андрея Николаевича Туполева начало работы по созданию перспективного бомбардировщика, способного перелететь океан и вернуться. Правительство в качестве новой машины видело реактивный самолет. Однако Туполев отстаивал концепцию турбовинтового самолета. Как обоснованно считал конструктор, проект реактивного стратегического бомбардировщика обошелся бы стране гораздо дороже. Во-первых, для такой машины просто не существовало подходящего по экономичности двигателя. Туполев же присмотрелся к опытному ТВ-022, который разрабатывался Николаем Кузнецовым.

Общеизвестен тот факт, что данная силовая установка была создана на основе первого в мире серийного газотурбинного агрегата немецкой компании Junkers Motorenbau. Как и многие другие страны-победительницы, СССР перенимал некоторые достижения немецкой промышленности. Однако отечественные ученые под руководством Кузнецова так переработали этот проект ТВД, что получился, можно сказать, новый двигатель. Он обладал необходимой для стратегической авиации мощностью – 12 тыс. л. с. Таким образом, двигатель получил название ТВ-12, а в серийное производство вышел как НК-12, по инициалам своего легендарного создателя.

Самолет Ту-95 с двигателями НК-12. Фото: Фёдор Леухин / wikimedia.org

Первым этот двигатель получил стратегический бомбардировщик Ту-95 «Медведь». Благодаря НК-12 этот самолет мог без посадки и дозаправки пролетать до 15 тыс. км, и брать на борт до 12 тонн вооружения. «Медведь» на службе с 1955 года и до сих пор сохраняет статус самого скоростного турбовинтового самолета в мире.

На протяжении более полувека Ту-95 несколько раз модернизировался, а вместе с ним совершенствовался и НК-12. Мощность базовой модели непрерывно возрастала – НК-12М уже получил 15 000 л. с., а мощность модификации НК-16 составила 12 500 л. с. В настоящее время компания «Туполев» проводит очередную модернизацию Ту-95.

Помимо Ту-95, двигателем НК-12 в различных вариациях оснащались самолет ДРЛО Ту-126, противолодочный Ту-142, дальнемагистральный пассажирский лайнер Ту-114, тяжелый транспортник Ан-22 «Антей» и экраноплан А-90 «Орленок». НК-12 нашел свое место и на земле – в 1970-е годы на его основе был разработан турбовальный газоперекачивающий агрегат НК-12СТ. До сих пор российские добывающие компании эксплуатируют модификации этого двигателя.

Двигатель будущего — в Самаре

Помимо того, согласно ГОЗ, в Самаре ведут сбор пилотного образца двигателя для стратегического бомбардировщика будущего. Работу планируют завершить к Новому году.

Об этом стало известно в ходе пресс-тура, проведённого «Объединённой двигателестроительной корпорацией» (из состава ГК «Ростех») по самарской площадке — ПАО «ОДК-Кузнецов». Речь идёт об изделии «РФ» для Перспективного авиационного комплекса Дальней авиации» (ПАК ДА). «Первый двигатель для ПАК ДА, — сообщил заместитель генерального директора — управляющий директор «ОДК-Кузнецов» Алексей Соболев, —  изготовлен в металле и находится на сборке. До конца года он будет собран для начала стендовых испытаний».

mil.ru
«Изделие 80» (ПАК ДА) — перспективный авиационный комплекс дальней авиации.

По словам руководителя предприятия, этому предшествовала огромная работа по линии конструкторской документации, проведения испытаний, технологической подготовки производства, изготовления деталей и усовершенствования стендовой базы. Согласно распределению работ внутри корпорации, «ОДК-Кузнецов» поручена роль лидера-интегратора по изделию «РФ». При поддержке ОДК самарские моторостроители наладили широкую производственную кооперацию с привлечением лучших компетенций других заводов корпорации. «Сейчас в этой программе участвуют рыбинский «Сатурн», Пермский моторный завод и «СТАР», Омское и Уфимское машиностроительные производственные объединения. Привлечение этих и других компаний ОДК позволило нам в короткие сроки завершить (в этом году) разработку чертежей. С учётом того, что документация на новое изделие выполнена «в цифре», мы смогли оперативно обеспечить производственные процессы, изготовить детали для первого образца и поставить его на сборку», — пояснил Соболев.

uecrus.com
«ОДК-Кузнецов» поручена роль лидера-интегратора по изделию «РФ».

Большой объём работ предстоит выполнить на двигателе пятого поколения в классе тяги 25 тонн. По замыслу Чупина, соответствующий проект с самого начала ведётся вместе с Самарским национальным исследовательским университетом им. С.П. Королёва и в сфере подготовки кадров, и в области научных исследований и прикладных разработок.

Как стало известно этим летом, первым проектом новой структуры станет разработка перспективного газогенератора. Поставлена амбициозная задача: обеспечить авиамоторам рекордную экономичность, сократив расход топлива до 480 граммов в час в расчёте на килограмм тяги.

«Мы достаточно плотно и регулярно взаимодействуем не только в рамках подготовки кадров и обучении, но и вовлечении университетских научных кадров к выполнению наших НИОКР, — рассказывает Павел Чупин. — Инженерный центр Университета привлекался, и будет привлекаться к нашим проектам, в том числе работам по отдельным элементам Изделия «РФ». Но самая крупная совместная работа, которая уже ведётся, — над газогенератором двигателя следующего поколения. Принципиальное требование, которое мы предъявляем, — значительное улучшение топливной эффективности и снижение массы. Показатели по отношению к газогенератору двигателя НК-32 по массе и удельному расходу топлива требуется улучшить как минимум на 10-15%. Это говорит о том, что проектируемый газогенератор подходит для двигателя следующего поколения».

«Эта работа ведётся для того, чтобы предложить главному заказчику двигатели с существенно лучшими характеристиками, чем те, которые есть сегодня. Сопоставимые и как минимум не хуже характеристик двигателей, которые сегодня разрабатывают наши западные конкуренты. Говоря о разработке нового газогенератора, мы в первую очередь думаем о создании в будущем на его базе целой линейки двигателей, как военного, так и гражданского назначения, а также индустриальных турбин. Учитывая научный потенциал Самарского университета, его компетенции по цифровым двойникам, методам прототипирования и оптимизации конструкции, мы рассматриваем его в качестве ключевого партнёра. Словом, речь идёт не про какие-то разовые мероприятия, а системную работу», — считает генеральный конструктор.

НК-93: обогнавший свое время

Турбовентиляторный двигатель НК-93 заслуженно в перечне самых ярких разработок Николай Дмитриевича. Уже тогда его назвали двигателем XXI века.

В конце 1980-х годов Кузнецов начал думать над созданием для гражданских самолетов ГТД со сверхвысокой степенью двухконтурности. Чем больше этот параметр, тем больший КПД двигателя можно получить

Особенно это важно для пассажирских самолетов – здесь высокая степень двухконтурности положительно сказывается на экономической эффективности. К примеру, у современных лайнеров Boeing 737 и Airbus A320 этот параметр на уровне 5,5-6,6.

Еще в те годы Николай Дмитриевич решил разработать двигатель с двухконтурностью 16! Сконструированный им НК-93 со степенью двухконтурности 16,7 открыл бы новую главу в авиационном двигателестроении. Переход от степени двухконтурности 6 к 16,7 позволяет уменьшить примерно на 15% удельный расход топлива.

Летающая лаборатория Ил-76ЛЛ с двигателями НК-93. Фото: Игорь Бубин / wikimedia.org

Первое испытание НК-93 состоялось в декабре 1989 года. Но из-за глобальных перемен в стране, нехватки средств, работы по проекту двигались очень медленно, и только в мае 2007 года НК-93 поднялся в небо на летающей лаборатории Ил-76ЛЛ. В том же году на МАКСе был представлен испытательный Ил-76 с силовой установкой НК-93. В серию уникальный двигатель так и не вышел. НК-93 нашел себе применение на земле. На его основе был разработан промышленный НК-38СТ, который устанавливается на ГПА-16 «Волга».

Двигатель НК-93 стал еще одним примером особого стиля Николая Кузнецова – все его проекты на годы опережали работы отечественных и иностранных конструкторов. Научно-технической задел, который остался после выдающегося конструктора, может стать фундаментом для создания новых перспективных моторов, тем самым удерживая место России в лидерах авиационного двигателестроения.