Советские авиационные конструкторы

Окончив академию в 1938 г. с отличием, Николай Кузнецов был оставлен адъюнктом на кафедре конструкции двигателей. Надо сказать, что, будучи отличником учебы, он имел разрешение учиться одновременно и в летной школе, которую также успешно окончил. Продолжая активную конструкторскую работу, он читал слушателям лекции по вопросам конструкции и прочности авиационных поршневых двигателей. Научные труды Кузнецова в тот период касались именно этих вопросов. Все это. вместе взятое, способствовало тому, что в 1941 г. он защитил кандидатскую диссертацию по своей специальности. В течение 1942 г. Н. Д. Кузнецов находился в действующей армии, а в 1943 г. был отозван с фронта в связи с назначением заместителем главного конструктора ОКБ и завода авиационных двигателей под руководством В. Я. Климова. Несколько позже в соответствии с решением правительства организуется опытное конструкторское бюро, в задачу которого входило создание турбовинтовых двигателей, а его главным конструктором в 1946 г. становится Н. Д. Кузнецов.

В конце сороковых годов наша промышленность выпускает первые отечественные реактивные двигатели. В связи с этим направления развития реактивных двигателей были неодинаковы, например, для самолетов-истребителей и бомбардировщиков с небольшим и средним радиусом действия. Для летательных аппаратов, которым в первую очередь необходимо было иметь большую дальность и продолжительность полета (стратегический бомбардировщик), требовалось создать дотоле неизвестный в авиационной технике турбовинтовой двигатель (ТВД). Как во всяком газотурбинном двигателе, в ТВД имеются входное устройство, компрессор, камера сгорания, турбина. Но в отличие от ГТД у ТВД есть еще редуктор и винт. В турбовинтовом двигателе частота вращения воздушного винта составляет 1000 - 1500 об/мин, а турбины - в 10 - 15 раз больше, поэтому для изменения частоты вращения на турбовинтовых двигателях используются редукторы с различным передаточным числом. Общая тяга в двигателях этого типа создается в основном за счет воздушного винта и в меньшей степени за счет реакции газовой струи. Создание тяги за счет винта более эффективно на малых и средних скоростях полета. Поэтому турбовинтовые двигатели и применяются на самолетах, летающих на скоростях до 600 - 750 км/ч. По сравнению с турбореактивными двигателями конструкция ТВД сложнее, более сложна и система регулирования, так как необходимо регулировать углы установки лопастей воздушного винта в зависимости от условий и режима полета.

На небольших скоростях полета турбовинтовой двигатель более экономичен по сравнению с обычным турбореактивным двигателем. Вот почему силовые установки с ТВД выгодно применять на пассажирских и транспортных самолетах, имеющих большие дальности и продолжительность полета. С увеличением же скорости полета экономичность ТВД падает. На базе ТВД иногда создают газотурбинные установки для вертолетов. Важным эксплуатационным достоинством самолетов с ТВД являются короткий разбег перед взлетом и особенно короткий пробег после посадки.

Первым турбовинтовым двигателем, созданным в конце сороковых годов в конструкторском бюро, руководимом Николаем Дмитриевичем Кузнецовым, стал двигатель ТВ-2. В этой организации и в дальнейшем велись работы над созданием ТВД, при разработке которых приходилось изыскивать пути повышения эффективности лопаточных машин, отработки процесса сгорания, запуска и решения многих других проблем. Вопросы обеспечения надежности и прочности таких агрегатов, как редуктор, в ту пору также считались довольно трудными, особенно если на базе существующего двигателя необходимо было создать вертолетный двигатель.

На основе обширных теоретических и экспериментальных работ, проведенных по турбовинтовым двигателям, в начале пятидесятых годов ОКБ приступило к созданию мощного и экономичного двигателя НК-12. Этот двигатель имел высокую для того времени степень повышения давления в компрессоре и температуру газа перед турбиной, без чего нельзя было получить хорошие данные как по мощности, так и по расходу топлива, что потребовало освоения новых, более жаропрочных материалов. Впервые в этом конструкторском бюро был применен новый высокожаропрочный сплав для изготовления литых монолитных и пустотелых охлаждаемых лопаток оригинальной конструкции, которые применяются в настоящее время на некоторых типах реактивных двигателей.

Турбовинтовой двигатель НК-12 развивал невиданную мощность - 15 000 л. с. Естественно, потребовалось создание надежного авиационного редуктора для передачи этой мощности.