Юный техник, 2003 № 04

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…