Олег Богомяков "Крылья Родины" №10-98
Наиболее важным фактом совершенствования авиатехники следует признать появление газотурбинного двигателя, в испытаниях которого на "Турболёте" мне довелось участвовать.
Введение в эксплуатацию газотурбинных двигателей (ГТД) резко повысило тяговооруженность самолётов. К концу 1950-х отношение тяги ГТД к взлётной массе у истребителей приблизилось к единице, что создало реальную возможность для создания летательного аппарата, способного осуществлять вертикальные и, следовательно, безаэродромные взлёты и посадки без использования дорогостоящих ВПП.
Для разработки подобных, как тогда нам представлялось экзотических машин, была другая субъективная предпосылка - защита от ударной волны термоядерного оружия. И ещё один плюс: вертикально взлетающий самолёт очень подходит для базирования на авианесущих кораблях.
Поэтому не удивительно, что примерно в первой половине 1950-х в иностранной печати стали появляться интересные публикации о первых "вертикалках". Так, сообщалось, что в Швейцарии инженером Зборовским предложен эскизный проект совершенно невиданного ранее одноместного СВВП с кольцевой несущей поверхностью, в центральной части которого располагался турбореактивный двигатель и кабина пилота. Но, видимо, дальнейшая разработка этой идеи не получила развития. (Здесь автор статьи весьма не точен - проект Збороского стал прообразом известного французкого СВВП С-450 "Coleopter Д.М.")
 |
| Летающий стенд Rolls-Royce "TMR" |
Стало очевидным, что первым реальным шагом на пути создания СВВП должна стать разработка его главнейшего элемента- двигателя. В 1954-м промелькнуло сообщение о полётах в Великобритании оригинального аппарата, построенного на фирме "Роллс-Ройс" - "летающей кровати" - "TMR". На опубликованной фотографии было хорошо видно, что несущим элементом летающего стенда была пара ТРД "Нин", размещённых горизонтально и оппозитно один к другому. Их реактивные струи, объединённые вместе, разворачивались под прямым углом и направлялись вниз, создавая подъёмную тягу.
В СССР исследования двигателей для СВВП начались весной 1955-го в ЛИИ под руководством инженера С. Щербакова (до этого им, в конце 40-х годов был разработан оригинальный проект СВВП "ВСИ"). Участвовал в них как инженер-эксперементатор и О. Телень, в то время руководитель представительства заказчика в ЛИИ.
Все эксперименты осуществлялись на стендах в три этапа, постепенно усложняя их . Первоначально использовали выработавший свой ресурс двигатель РД-45Ф с центробежным компрессором, установленный на списанном истребителе МиГ-15.
На втором и третьем этапах ТРД находилось в вертикальном положении. Управление двигателем осуществлялось РУДом через длинный трос или гидропривод. Потребовалось существенно изменить масляные системы двигателей. Чтобы после остановки их роторов, когда штатные масляные системы перестают работать, масло не стекало через уплотнение подшипников турбин и не попадало на их горячие диски. Предусматривалось установка дополнительных масляных баков, маломощных насосов с автономым электроприводом и обратных клапанов в некоторых трубопроводах. Ответственность за испытания системы лежала на инженере С. Елисееве.
На заключительном этапе исследовался двигатель РД-9БП с осевым компрессором, предназначенный для "Турболёта". На ТРД вместо форсажной камеры с соответствующей топливной аппаратурой, установили нерегулируемое реактивное сопло, что заметно облегчило двигатель.
Сам стенд, сооружёнием и вводом в строй которого руководил О.Константинов, представлял собой усечённую четырёхгранную пира- миду, смонтированную на плотном бетонном основании в виде фермы из профильных стальных балок. В центре, по оси пирамиды закреплялся исследываемый двигатель.
Для определения конфигурации облака выхлопного газа, в частности, его температурного поля, в нижней части стенда в различных местах его конструкции устанавливались температурные датчики и термосвидетели, широко применялась термокраска, изменяющая свой цвет при воздействии на неё горячих газов. Управлял двигателём механик Г. Иванов, проявивший при исследованиях находчивость и смекалку.
Сначала, для имитации взаимодействия выхлопной газовой струи двигателя с поверхностью земли, сзади МиГ-15 без хвостовой части установили перемещавшийся на различные расстояния от среза сопла ТРД вертикальный стальной экран.
При первом же запуске выяснилось, что вопреки бытовавшим скептическим ожиданиям, двигатель вполне терпимо относиться к наличию за его соплом даже на близком расстоянии препятствия. Правда, обнаружилась угроза нежелательного засасывания горячего газа в компрессор с признаками газодинамической неустойчивости. Но явных помпажных срывов не наблюдалось. Центробежный компрессор РД-45Ф оказался очень неприхотливым.
Этот же самолёт установили вертикально. Эксперименты выполнялись в двух вариантах и исследовали интерференцию газовой струи с бетонной и супесчаной поверхностью. Удаление среза сопла от поверхности земли составляло около одного метра. Для безопасности питание двигателя топливом осуществлялось не из штатной топливной системы, а из установленного на безопасном расстоянии топливного бака.
Признаться, проведение испытаний стоило нам нервов и здоровья. Риск был немалый. Серьёзную озабоченность вызывала реальная вероятность аварии всей импровизированной, сделанной на "живую нитку" установки.
Тем не менее, результаты экспериментов показали работоспособность двигателя в столь необычных условиях. Благо, что удалённый на 10м. от поверхности земли воздухозаборник, расположенный на фюзеляже "МиГа", исключил попадание струй выхлопных газов. Все это учли при проектировании в ЛИИ под руководством А.Рафаэлянца "Турболёта".
Тогда мы ещё не могли определит истинную ценность наших испытательных работ. Но однажды "огненную установку" посетили руководители института И.Остоловский, Н. Строев и А. Чесалов. За время моей работы в ЛИИ это был единственный случай, когда столь высокое начальство испытаний лично интересовалось результатами испытаний на объекте.
На заключительном этапе исследований (летом 1956-го) окончательно проверялась работоспособность РД-9БЛ для "Турболёта". Анализ полей температур в области вскрыл одну новою и, я бы даже сказал, парадоксальную особенность работы ТРД в вертикальном положении близ экрана. Оказалось, что выхлопная газовая струя растекается равномерно во все стороны тонкой веерообразной пеленой над ВПП от места её удара, не поднимаясь вверх, что позволяет двигателю работать в благоприятных условиях. Воистину, благодать для старта.
Решив вопросы с вертикальной установкой ТРД на "Турболёт", выявилась ещё одна не менее важная проблема - устойчивость и управляемость летательного аппарата. Традиционные методы и способы управления оказались неприемлемыми. За решение этих проблем взялась группа инженеров под руководством А. Квашина.
Управление "Турболётом" было возможно только с помощью газотурбинных рулей. Но их эффективность тесно связана с режимом работы двигателя, его тягой, а, значит, и величиной подъёмной силы, которая менялась с помощью РУДа. Предстояло найти принципиально иной способ изменения тяги ТРД, причём весьма точный и надёжный.
Тогда один из молодых инженеров ЛИИ предложил весьма остроумное и простое приспособление регулирования тяги. Ниже среза сопла, в следе выхлопной струи двигателя разместили под прямым углом две симметрично расположенные шайбы, выполненные из жаропрочного металла в виде лепестков, поворачивающихся синхронно в горизонтальной плоскости (как дверные петли). Управление лепестками производилось пилотом. Лепестки отводили небольшую, но достаточную часть газа в стороны, изменяя тягу и соответственно подъёмную силу, иногда совсем незначительно - сколько требовалось для уверенного и точного пилотирования. При этом обороты оставались неизменными, и РУДом не пользовались.
Как известно, для лётных исследований "Турболёта", особенно решения главной проблемы - обеспечения его устойчивости и управляемости с помощью струйных рулей, действовавших посредством сжатого воздуха, отбираемого от компрессора ТРД, привлекли лётчика - испытателя Юрия Гарнаева. Он был единственным, кто пилотировал этот уникальный аппарат.
Следует отметить, что и первый отечественный экспериментальный самолёт вертикального взлёта и посадки Як-36, а затем и серийные Як-36М не появились бы без наших успешных исследований в ЛИИ.
