Битва за скорость. Великая война авиамоторов

«В конце сороковых годов, в ту пору, когда мы только начинали заниматься турбореактивной техникой, Микулин вызвал главного металлурга завода и меня и положил на стол небольшой металлический брусочек сечением примерно 10x10 мм и длиной около 60 мм. При этом сказал, что Климов, которому Сталин поручил спроектировать двигатель на базе английского двигателя «Нин», привез из Англии два таких образца. Один из них перед нами. Англичане делали турбинные лопатки из такого сплава. Советуем Александру Александровичу тут же по «кремлевке» созвониться с «графом». На бытовавшем тогда жаргоне так за глаза называли первого замминистра черной металлургии А. Г. Шереметьева, непосредственно ведавшего заводами Главспецстали.

Нам назначается встреча в ту же ночь — в час пополуночи. Приезжаем на площадь Ногина в Минчермет. Александр Александрович сообщает Шереметьеву о задании Сталина и говорит, что без нового жаропрочного сплава создать новые ТРД невозможно.

Утром нас приглашают на «Электросталь» в 20 км от Ногинска. Здесь в кабинете директора завода сразу же разрабатывается подробнейший план создания нового сплава. Только специалисты-металлурги могут себе представить, насколько это архисложная задача — по маленькому (весом 200 граммов) брусочку, определив его химический состав, создать новый технологический процесс, в том числе «разгадать», вернее, с помощью многочисленных экспериментов определить программу сложной термической обработки. На вопрос Микулина о сроках создания первой партии сплава главный инженер, крупный специалист по освоению спецсплавов М. И. Зуев называет очень короткий срок — три месяца. Но Микулин добился сокращения срока до одного месяца. Тут же был составлен почасовой круглосуточный график, ряд процессов перевели на параллельный режим, подключили все экспериментальные и серийные службы завода. Я остался на «Электростали» на месяц и раз в сутки докладывал Микулину о состоянии дел. Ровно через 30 суток первая в стране 600-килограммовая партия специального жаропрочного сплава, названного «Нимоник-8014», была доставлена на наш завод.

За это время на моторном заводе в таком же темпе проектировались и изготавливались штампы и другая необходимая оснастка, монтировалось новое оборудование, на обычной стали отрабатывался технологический процесс. Поэтому прибывший на завод «Нимоник-8014» сразу же был запущен в производство. В обычных условиях на создание таких сплавов уходили годы». (Берне Л. П., с. 231, 232).

Здесь надо отметить и выдающуюся роль Всесоюзного Института авиационных материалов (ВИАМ) и особенно зам. начальника института профессора C. T. Кишкина. Англичане придерживались технологии изготовления жаропрочных лопаток турбины методом деформирования (штамповки). Даже когда появилась необходимость делать охлаждаемые лопатки с полостями внутри, то технология не претерпела существенных изменений, оставляя в качестве формообразующего процесса деформирование. В случае изготовления охлаждаемых лопаток исходная цилиндрическая заготовка имела каналы, превращавшиеся во время деформирования в каналы для прохода охлаждающего воздуха эллиптической формы, вытянутых вдоль профиля. Такая технология применялась на «Роллс-Ройсе» вплоть до 1970-х гг. C. T. Кишкин впервые в мире предложил и разработал литейную технологию изготовления лопаток из разработанного в ВИАМ сплава ЖС-6 (ЖС — жаропрочный сплав) на никелевой основе. Литейные сплавы обладали большей жаропрочностью, и сплав ЖС-6 на долгие годы стал знаменитым в авиапроме. Из литейной технологии логично вышла и технология направленной кристаллизации, и монокристаллическое выращивание лопатки.

Профессор Сергей Тимофеевич Кишкин, выпускник МВТУ 1931 г., был незаурядной личностью, блестяще читал лекции по материаловедению в Московском авиационном институте в 1950-е гг., рассказывая с юмором о «краже» образцов металлической стружки в механическом цexe на заводе «Роллс-Ройс», где он был в составе советской делегации, для исследования структуры материала. Вообще инженерная подготовка в СССР в 1950-е гг. была поставлена на поток и при этом сохраняла очень хороший уровень. Три ведущих авиационных вуза — Московский (МАИ), Казанский (КАИ) и Харьковский (ХАИ) — готовили кадры для авиапрома. Набор студентов на моторном (№ 2) факультете в МАИ составлял 250 человек (10 групп). Лекции читали профессора с еще дореволюционным, фундаментальным образованием. На третьем курсе проходила специализация по авиационным, ракетным и… ядерным двигателям. В наиболее престижную группу ядерных двигателей отбирали, как правило, студентов-отличников. Именно отсюда вышел в свое время министр атомной промышленности 2000-х гг. Е. Адамов, арестованный было в Швейцарии — США добивались его выдачи.

Самолет Ту-4 делался в Казани, делался быстро, доводка его проводилась на ходу — в серию он был передан «сырым»: Сталин поставил нереальные сроки создания самолета и нужно было выполнять задание. В конце 1940-х гг. Казань была, наверное, самым «голодным» городом. Страна, только что пережившая войну и разруху, и так жила небогато, но Казань отличалась тогда особой скудостью продовольственного снабжения. Инженеры пермского ОКБ-19, выезжавшие в длительные командировки на заводские летные испытания Ту-4, везли провиант с собой: сахарный песок и пр.

Нашумевшая история с копированием американского В-29 совершенно затмила в общественном сознании историю разработки первого советского стратегического бомбардировщика, предназначенного специально для несения ядерного оружия. В начале 1949 г., когда уже было ясно, что в СССР близится завершение работ по созданию ядерного оружия, остро встал вопрос о носителе этого оружия. До создания баллистических ракет было еще далеко, а только что завершивший госиспытания самолет Ту-4 имел недостаточную дальность (6000 км). Важнейшей задачей советской авиационной промышленности стало создание подлинно стратегического бомбардировщика с дальностью 12 000 км. Для обеспечения такой дальности (а это примерно равно расстоянию Москва — Лос-Анджелес) требуется большой запас топлива, отсюда растет взлетная масса самолета и соответственно требуются мощные и экономичные моторы, существенно более мощные, чем существовали в то время. Самолет, позднее получивший обозначение Ту-85, проектировало КБ Туполева. Надо сказать, спроектировало его быстро, использовав опыт создания Ту-4.

Для этого уникального самолета требовался и уникальный мотор мощностью 4000 л.с. Таких моторов с большим ресурсом не было не только в СССР, но практически и в мире. Только в США была разработана 4-рядная 28-цилиндровая звезда воздушного охлаждения «Пратт-Уитни» Wasp Major («Оса-старшая») R-4360 мощностью 4300 л.с. со «спиральным» (смещенным в окружном направлении относительно друг друга в каждой звезде) расположением цилиндров. Эта «Оса» была «старшей» («Мажор») в ряду «Ос», начиная от первой в мире двухрядной «Осы» Twin Wasp Junior («Оса сдвоенная младшая» — «Юниор») R-1535 мощностью 625 л.с., разработки 1932 г.

Самым же мощным (5000 л.с.) был опытный 36-цилиндровый («звезда» из 9 рядов по 4 цилиндра в ряд) мотор жидкостного охлаждения XR-7755, разработанный американской фирмой «Лайкоминг». Размеры диаметра цилиндров и хода поршней на этом моторе были предельными для авиационных моторов—162/171 мм. Весил этот монстр 2744 кг. Нам же копировать супермощные моторы было неоткуда. А газотурбинная техника только-только еще начиналась.

Как мы помним, в поршневых моторах по условиям надежного охлаждения эмпирически был найден предельный диаметр цилиндра, равный 160 мм. Соотношение диаметра и хода поршня тоже уже установилось в области около 1. Таким образом, увеличение мощности могло быть получено только увеличением количества цилиндров. Кто мог сделать такой мотор? Конструкторским заделом обладали ОКБ-19 А. Д. Швецова и многострадальное ОКБ-250 В. А. Добрынина. И здесь надо сделать отступление для того, чтобы кратко описать его путь в историю.

Покинув ОКБ Микулина и перейдя в КБ-2 МАИ, с 1939-го по июнь 1941 г. Добрынин с коллегами разрабатывал 24-цилиндровый мотор жидкостного охлаждения М-250, справедливо полагая, что такой мощный (2500 л.с.) мотор потребуется в ближайшем будущем. Этот мотор имел шесть рядов цилиндров по четыре в каждом ряду, угловое расстояние между рядами («развал») было равно 60°. В качестве производственной базы для изготовления мотора была определена площадка моторного завода № 16 в г. Воронеже. По сути, КБ переехало в Воронеж. Ирония судьбы, но первый запуск этого мотора состоялся… 22 июня 1941 г. Вскоре пришлось эвакуироваться, но… завод № 16 поехал в Казань, а КБ Добрынина — в Уфу, куда на территорию завода комбайновых моторов был эвакуирован рыбинский завод № 26 вместе с ОКБ В. Я. Климова. Нечего и говорить, что всем стало не до М-250. Надо было заниматься выпуском советской «Испано-Сюизы», т. е. климовских М-103 и позже М-105. В1943 г. КБ Добрынина переводят в Рыбинск, где на месте бывшего передового моторного завода № 26 в частично уцелевших после немецких бомбежек цехах функционирует ремонтный (те же моторы М-103) завод моторов, которому присвоен номер 36 (позже и ОКБ Добрынина по сложившейся традиции будет именоваться одинаковым номером с заводом, а именно ОКБ-36). Объем ремонта большой, моторы непрерывно поступают с фронта.