Читаем Авиация и космонавтика 2014 09 полностью

Авиация и космонавтика 2014 09

Интересно, что оба конструкторских бюро, американское и советское, столкнулись с одинаковыми проблемами в части силовых установок для своих истребителей.

В качестве силовой установки на МиГе планировалось использовать ТРД Микулина АМ-11 с тягой на форсаже 5100 кгс. Но самого двигателя тоже еще не было, и Микоян хотел поставить на первые машины двигатель АМ-9 (тяга 3250 кгс) от истребителя МиГ-19.

Американский ТРД J79 тоже только создавался, и когда Lockheed начала строить свои F-104, сроки поставки его первых образцов двигателей еще даже не определялись. В качестве временной меры Джонсон решил использовать на F-104 менее мощный двигатель J65 фирмы Wright, с тягой на форсаже около 4600 кгс.

Технические аспекты Двигатели

Проектируя ТРД, американские и советские конструкторы увеличивали тягу своих изделий путем повышения степени сжатия воздуха в компрессоре. Американцы добивались заданной величины степени сжатия простым добавлением ступеней, доведя их количество на J79 аж до 17. Но дело они свое знали и степень сжатия у этого “монстра» дошла до рекордных 12 единиц. Это лучший в мире показатель для того времени. Понятно, что такой путь имел побочные эффекты: рост габаритов и массы двигателя.

Александр Микулин пошел абсолютно другим путем. На своем АМ-11 он применил так называемый сверхзвуковой компрессор. В нем, благодаря специальному профилю лопаток, воздушный поток между ними движется быстрее скорости звука. Ступеней у него меньше, но напор воздуха больше. Соответственно, меньше вес и больше тяга. Всего лишь при шести ступенях Микулину удалось добиться степени сжатия – 8,6. При этом его двигатель был легче американского на 710 кг, короче на 0,64 м, а его диаметр был меньше на 0,87 м.

Однако и у ТРД Микулина были серьезные недостатки. От сверхзвукового компрессора очень трудно добиться устойчивой работы. Кроме того, его лопатки подвергаются сильным нагрузкам и даже небольшие забоины на поверхности могут привести к их разрушению.

Совершенно разными путями пошли конструкторы как в вопросе обеспечения устойчивости работы двигателя, так и в борьбе с помпажом.

У J79 для устойчивости работы двигателя применялись поворотные направляющие лопатки компрессора. Эта очень сложная и дорогая система.

На двигателе Микулина был применен двухкаскадный компрессор, который не требовал каких-либо особых устройств. Все регулирование обеспечивало вращение роторов низкого и высокого давления с разными скоростями.

Продолжая сравнивать двигатели между собой нужно знать, что более совершенным считается тот, у которого заданная заказчиком тяга достигается при минимальных массе и расходах топлива и воздуха. Причем каждый лишний килограмм массы двигателя вызывает увеличение массы самолета примерно натри килограмма.

Конструктивный уровень совершенства двигателя можно определить по его удельной массе – отношению массы к максимальной тяге. Чем она меньше, тем лучше, тем более рационально выбрана его конструктивная схема.

Исходя из этих соображений, читатели могут определить лучший двигатель самостоятельно по данным таблицы.

Как видно, лучшим получается двигатель АМ-11 (Р11Ф-300) Александра Александровича Микулина. К сожалению, довести свое изделие Микулин так и не успел. В начале 1955 г. его сняли с поста главного конструктора с издевательской формулировкой в приказе: “Тов. Микулин допускает ошибки… вносит путаницу и затрудняет работу по созданию двигателей». Вот так-то. Причиной такого поворота событий стала дружба Александра Александровича с председателем Совмина Маленковым. Он часто ею «пользовался» и нажил себе опасных врагов в лице министра авиапромышленности Деменьтьева и главного конструктора Климова. После того, как Хрущев снял Маленкова. Дементьев и Климов в отсутствие Микулина приехали в его ОКБ и поставили нового начальника – С.К. Туманского. Так что АМ-11 до серийного производства доводил уже Туманский, сменивший обозначение ТРД с АМ-11 на Р11, вычеркнув из истории имя и фамилию своего талантливого предшественника. Однако вернемся к нашим самолетам.

Таблица сравнительных характеристик ТРД самолетов F-104А и МиГ-21Ф

Параметр	J79-GE-3B	АМ-11 (Р11Ф-300)
Число ступеней компрессора	17	6
Число ступеней турбины	3	2
Длина, м	5,3	4,66
Диаметр, м	0,993	0,906
Масса, кг	1750	1040
Макс. тяга, кгс	4358	4200
Тяга на форсаже, кгс	6719	5110
Расход воздуха, кг/с	72,6	64,5
Удельный расход топлива, кг/кгс.ч*	0,9/1,965	0,94/1,96
Удельная масса кг/кгс	0.4	0,25
Степень повышения давления	12	8,6