Неизвестный Люлька

После долгих поисков все проблемы с необычным крылом оказались удачно решенными. А какой двигатель поднимет этот новый самолет? Сомнений не было — это будет АЛ. Да, и на этот раз Павел Осипович и Архип Михайлович работают в тесном контакте, чтобы добиться полной гармонии между планером самолета и двигателем. Разработка проекта ТРД третьего поколения началась в августе 1965 года. В это время вышло Постановление Совета Министров о создании на Московском машиностроительном заводе (ММЗ) «Сатурн» двигателя АЛ-21Ф. Предназначался этот двигатель и для истребителя-бомбардировщика Су-17, и для новейшего сверхзвукового фронтового бомбардировщика Су-24. Главным конструктором и руководителем темы Су-24 был один из выдающихся заместителей П.О. Сухого Евгений Сергеевич Фельснер.

Из-за требований секретности новый двигатель назвали заводским шифром изделие «85», модификации его «87», «89».

Работа началась с участия в конкурсе на разработку проекта подъемных и маршевых двигателей для Су-24. Анализ различных схем двигателей, проведенный отделом ОКБ совместно с конструкторами КБ Сухого, разрабатывавшими проект, показал, что для такого типа самолета наивыгоднейшим будет одноконтурный одновальный ТРДФ с высоконапорным регулируемым компрессором. Этот двигатель должен обладать высокой лобовой и удельной тягой, относительно низкими удельными расходами топлива как на форсажных, так и на крейсерских режимах полета.

Большое внимание при проектировании уделялось газодинамической устойчивости двигателя, особенно необходимой для обеспечения совместной работы подъемных и маршевых двигателей на взлете и при посадке. Не менее жестким было и требование к весовым характеристикам двигателя.

В результате тщательных расчетов для создания двигателя была выбрана схема ТРДФ с тринадцатиступенчатым осевым компрессором, регулируемым с помощью семи поворотных направляющих аппаратов.

Для обеспечения заданного удельного веса в конструкции широко применены титановые и новые жаропрочные сплавы. Значительной экономии веса удалось достичь конструктивными решениями узлов компрессора — были применены консольные лопатки с 8-й по 12-ю ступень, спаренные корпуса направляющих аппаратов последних ступеней компрессора. Также было выполнено объединение приводов моторных и самолетных агрегатов в один общий редуктор; еще произведено рациональное размещение агрегатов двигателя, позволившее намного сократить количество и протяженность коммуникаций. В ходе дальнейшей доводки удалось значительно снизить вес турбины в основном за счет применения рабочих и сопловых лопаток с большими удлинениями. Жесткие требования по весу были предъявлены и к разработчикам агрегатов — в первую очередь к агрегатам системы регулирования. С этой же целью на двигателе был применен воздушно-пороховой стартер, который разрабатывался ОКБ-43 главного конструктора Ю.И. Дмитриева.

Рабочее проектирование АЛ-21Ф и выпуск чертежей были закончены в первом квартале 1966 года. Параллельно с этим велась подготовка производства, заказ заготовок, проектирование и изготовление оснастки. Первый экземпляр двигателя был собран в сентябре 1966 года. Стендовые испытания двигателя 85–01 были начаты в Тураеве 17 сентября 1966 года.

Рассказывает Феодосий Александрович Ожигин, начальник экспериментального исследовательского отдела в Тураеве:

«Снятые при первых стендовых испытаниях характеристики оказались выше расчетных. Существенное превышение расходов воздуха над расчетным на 7–9 процентов значительно упрощало задачу доводки турбины, форсажной камеры и автоматики двигателя и открывало перспективу доводки двигателя на значительно лучшие параметры на бесфорсажных режимах. В 1967 году ОКБ отказалось от применения ВПС (воздушно-порохового стартера) и перешло на свой турбокомпрессорный стартер ТС-21 — модификация серийного ТС-20, созданного в ОКБ еще в 1953–1955 годах.

Эта замена была вызвана существенно худшими эксплуатационными свойствами ВПС, отсутствием полной автономности запуска и значительным проигрышем в весе.

К тому же применение турбостартера ТС-21 обеспечило одновременный запуск двух двигателей в любых условиях, а ВПС — только при пороховом запуске. И что еще очень важно, стоимость запуска от ТС-21 в несколько раз дешевле порохового запуска. Доводка двигателя на 100-часовой ресурс от начала проектирования (сентябрь 1965 г.) до проведения чистовых испытаний (март 1970 г.) заняла 4,5 года вместо трех лет. Это произошло из-за того, что серийные заводы не были подключены к выполнению Постановления Совета Министров СССР по двигателю АЛ-21Ф в связи с работами по другим изделиям.

Омский моторостроительный завод им. Баранова подключен был лишь спустя 2 года после начала работ над АЛ-21Ф. К тому же он оказался совершенно не подготовленным к производству двигателей такого типа и сумел освоить изготовление всех узлов лишь через три года после получения чертежей. Первый двигатель на ОМЗ имени Баранова — был собран только в ноябре 1970 года.