Турбореактивный авиационный двигатель АМТКРД-01 (АМ-01).
Разработчик: ОКБ-300 (А.А.Микулин)
Страна: СССР
Постройка: 1946 г.
Испытания: 1948 г.
26 февраля 1946 года за подписью И.В.Сталина вышло историческое постановление Совета Министров СССР № 472-191, в соответствии с которым на завод № 300 и лично на А.А.Микулина возлагалась ответственность за проектирование и строительство опытных турбореактивных двигателей. В экстренном порядке Микулин собрал всех руководителей подразделений завода, сообщил о выходе постановления и заявил, что все работы по созданию ТРД отныне приобрели первостепенное значение, на решение которых должна направляться вся деятельность завода. Микулин предупредил, что двигатель необходимо спроектировать, изготовить и испытать в текущем году.
Микулин коренным образом изменил структуру ОКБ. Группа нагнетателей превратилась в группу компрессоров. Ее возглавил П.Ф.Зубец, впоследствии главный конструктор ОКБ завода № 16. Группа турбокомпрессоров стала группой турбин. Во главе ее поставили В.И.Сорокина, впоследствии он стал главным конструктором ОКБ на заводе № 26. Кроме того, Микулин пригласил на завод видных конструкторов из других организаций. Была создана новая группа камер сгорания, которую возглавил М.А.Коссов, ранее работавший главным конструктором моторов малой размерности серии МГ. Для разработки узлов с шестеренчатыми передачами развернули группу редукторов. Одновременно Александр Александрович пригласил на должность заместителя главного конструктора В.Н.Доллежаля — самого крупного в то время специалиста по авиационным нагнетателям и редукторам.
Сам Александр Александрович большую часть времени проводил в разных группах ОКБ у кульманов. Он выдавал одну идею за другой: работа над компоновками была его любимым делом. К апрелю стали вырисовываться основные габаритные размеры, предварительно определились масса и параметры двигателя. Микулин доложил о прикидках в МАП (так с этого месяца стал называться руководящий орган авиапромышленности).
17 апреля 1946 года Сталин подписал постановление Совета Министров «О создании реактивного двигателя АМТКРД-01»:
«1. Принять предложение главного конструктора академика Микулина А.А. о создании им мощного реактивного двигателя АМТКРД-01 со следующими данными:
а). Тяга на земле — 3300 кг (±100 кг).
б). Наружный диаметр — 1380 мм (±30 мм).
в). Длина — 3300 мм (±100 мм).
г). Удельный расход топлива — 1,2 (±0,1 кг/кгс/ч).
д). Вес 1400 кг (±100 кг)…»
При проектировании АМТКРД-01 уже на раннем этапе были привлечены технологи. Микулин включил их в конструкторские бригады, для того чтобы технологическая проработка чертежей проводилась непосредственно в процессе проектирования. С тех пор чертеж выходил с двумя подписями: конструктора и технолога. Чуть позже в работу включились металлурги. Немного сложнее, но быстрее вдвое! Когда появились компоновки узлов двигателя, к отработке были привлечены экспериментаторы и испытатели. В апреле 1946 года конструкторы закончили эскизное проектирование и приступили к выпуску рабочих чертежей.
Двигатель АМТКРД-01 состоял из четырех основных узлов:
-осевого восьмиступенчатого компрессора;
-противоточной камеры сгорания с 22 индивидуальными форсунками;
-одноступенчатой газовой турбины;
-реактивного сопла с изменяемой площадью проходного сечения.
Основным топливом служил авиационный керосин.
Хотя окончательный вид двигателя определился, оставалось еще немало вопросов, вызывающих сомнение. Тем не менее, Микулин, учитывая важность создания двигателя, в июне 1946 года «пробил» решение правительства о подключении московского завода № 45 к изготовлению малой серии АМТКРД-01. 21 июня заводу № 45 был передан комплект технической документации. Однако завод № 45 так и не освоил производства АМТКРД-01. Мотивируя неотработанностью конструкции двигателя и обилием поступавших изменений, завод изготовил только 5 комплектов деталей и агрегатов. Эти комплекты двигателя пришлось «доводить до ума» заводу № 300. Микулин планировал к концу года иметь 5 двигателей, но к 10 декабря с большим трудом был собран всего один.
Одной из первых проблем являлась проблема изготовления лопатки компрессора. Было известно, что немцы их штамповали. Часть таких прессов и штампов микулинцы получили. Прессы привели в порядок и стали экспериментировать. Естественно, для изготовления лопаток АМТКРД-01 немецкие штампы оказались непригодными — пришлось изготовить свои. После прессования заготовки нуждались в механической доработке. Процесс ручной шабровки — долгий и мучительный — сразу был отброшен.
Впервые в отрасли на заводе № 300 применили приспособления для механической обработки лопаток компрессора и турбины на фрезерном станке по объемному копиру.
Вскоре после этого удалось наладить штамповку лопаток компрессора без припуска на механическую обработку. Метод был настолько новый, что вначале решили ввести «доводочную» шлифовку, но эта операция оказалось не только лишней, но и вредной — лопатки получали недопустимые отклонения от чертежа.
Широкое распространение в отечественной и мировой практике получили универсально-сборные приспособления (УСП). Эти устройства позволяли обходиться без дорогостоящего оборудования для установки, фиксации и укрепления деталей на станках. УСП складывались из отдельных кубиков и параллелепипедов по типу детского конструктора, т.е. являлись универсальной оснасткой. Но мало кто знает, что изобретателями этого гениального по простоте метода крепления были инженеры завода № 300: Виктор Александрович Пономарев и выпускник академии им. Н.Е.Жуковского Владимир Семенович Кузнецов.
Сложно обстояло дело с камерами сгорания. Круглые сутки работала лаборатория Кузьмина, подбирая различные конфигурации камеры. Задача заключалась в том, чтобы не только обеспечить работоспособность теплонапряженной камеры, но и создать равномерное поле температур горячих газов на выходе, где струя раскаленных газов поступала в сопловой аппарат турбины. Когда другие элементы двигателя были уже готовы, и следовало запускать в производство камеры, Александр Александрович выбрал с наиболее оптимальным полем температур газа перед турбиной. Несмотря на заклинания В.Е.Кузьмина и его сотрудников, что можно сделать еще лучше, учитывая сроки и принцип «лучшее — враг хорошего», Микулин на чертеже написал: «На сборку!»
10 декабря 1946 года акт приемки собранного АМТКРД-01 был подписан главным контролером завода Сулейманом Алескеровичем Мирзаевым и двигатель отправили на испытательную станцию завода № 300.
При монтаже на стенд к носку двигателя подвели пусковой электромотор. И тут обнаружилось, что стыковочные места на двигателе и на пусковом устройстве не соответствуют друг другу. Пришлось двигатель возвращать в сборочный цех. Ошибка конструкторов стоила четырех суток задержки. Микулин был в ярости, на виновников обрушились взыскания, а заместитель главного конструктора В.А.Доллежаль, отвечавший за этот узел, был отстранен от работы и вскоре перевелся в ЦИАМ. 15 декабря двигатель снова привезли на стенд.
19 декабря 1946 года Гершман дал команду электрикам: «Включить главный рубильник — 10 ампер на вал!» Ротор начал сначала медленно, затем все быстрее вращаться. Осмотрелись: все вроде работает нормально, стрелки приборов отошли от нулевых отметок. Остановились, еще раз осмотрелись — все было нормально. Правда вызывала сомнения система охлаждения узла подшипника задней опоры. Для контроля туда поставили термопару. Сделали еще несколько прокруток, постепенно увеличивая частоту вращения. Дошли почти до 400 об/мин, но «полезла» температура подшипника. Немного, всего на 30°С, но что будет на горячей гонке?
Посоветовались с конструкторами и решили для охлаждения протянуть туда шланг промышленного воздуха. Работа заняла целый день. На 20 декабря 1946 года назначили горячий запуск.
После первого запуска двигатель разобрали, разборка показала, что все детали АМТКРД-01 не имели поломок. Проблему с гревшимся подшипником решили размещением специальной форсунки для подачи масла.
Двигатель АМТКРД-01 прошел испытания и продемонстрировал тягу 2800 кгс, не добрав немного до заявленных 3300 кгс. На следующее утро двигатель полностью разобрали. Хотя наработка была очень небольшой, но мелких дефектов оказалось достаточно.
В начале февраля 1947 года АМТКРД-01 № 1 снова установили на стенд. К этому времени двигатель оснастили воздушным турбостартером для запуска и вообще привели его к «удобоваримому» для эксплуатации виду. На этот раз все шло более буднично. Работа велась строго по программе, которая заранее была утверждена Микулиным. Были зафиксированы параметры максимального режима: тяга 3300 кгс при частоте вращения ротора 6200 об/мин, удельный расход 1,2 кг/кгс-ч.
Случилось это поздно вечером, а на следующий день Микулин уже помчался к высшему руководству, ведь другого двигателя с такой большой тягой в мире не существовало. Конечно, формально решение правительства от 17 апреля 1946 года выполнено не было. Так, двигатель не прошел 25-часовые испытания, завод не изготовил предписанных решением пяти экземпляров АМТКРД-01. Но надо учитывать, что КБ Микулина в то время продолжало разработку поршневых моторов. К этому следует добавить, что завод № 45 целиком переключился на создание двигателя ТР-1 конструкции Архипа Михайловича Люльки и для Микулина ничего не делал.
Как и ожидалось, для истребителей двигатель оказался велик и по тяге, и по габаритам, и по массе. Конструкторам «ястребков» был нужен легкий двигатель с меньшим «лбом». Зато создатели тяжелых самолетов А.Н.Туполев и C.В.Ильюшин проявили интерес, но у них еще не оказалось готовых предложений.
Летные испытания двигателя решили провести на трофейном опытном немецком бомбардировщике с обратной стреловидностью крыла Ju-287. Самолет достроли и под обозначением «EF-140» подготовили к испытаниям. В августе 1948 года на аэродроме «Теплый Стан» появился самолет EF-140 с двигателями Микулина.
10 сентября 1948 года летчик Пауль Юльге начал делать пробежки и подлеты на новом самолете «140» (другое название ЕF-140 или просто «стосороковой») с двигателями АМТКРД-01. Юльге двигатели Микулина сразу понравились: на EF-140 их было всего два, а не шесть, как на «юнкерсе» или «сто тридцать первом». Но был один нюанс. Автоматика запуска, как мы ее теперь представляем, у АМТКРД-01 отсутствовала. Летчик при запуске фактически вручную дозировал подачу топлива. Юльге так и не сумел научиться уверенно запускать двигатель. Микулин принял решение ввести в состав экипажа (из четырех человек) ведущего инженера завода № 300 по летным испытаниям.
30 сентября 1948 года самолет «140» с двумя двигателями АМТКРД-01 совершил первый вылет.
В феврале 1948 года были начаты работы по проектированию турбореактивного двигателя АМРД-02. У него была та же схема, но компрессор был девятиступенчатый. В марте 1949 года он успешно прошел государственные испытания.
Работа над первыми двумя ТРД очень много дала Микулину и его ОКБ.
В этот период за рубежом начали появляться двигатели с тягой около 5000 кгс. В СССР возникли проекты самолетов под ГТД таких же тяг. Но в ОКБ-300 уже понимали перспективу, и в июне 1949 года приступили к проектированию самого большого и самого мощного в те годы в мире турбореактивного двигателя с тягой 8700 кгс, получившего наименование АМ-3.
В 1947 году, когда в Англию на фирму «Роллс-Ройс» была командирована делегация советских двигателестроителей, Микулин потребовал включить в делегацию своего заместителя П.Ф.Зубца. Фирма «Rolls-Royce» показала нашим специалистам все, что касалось двигателей «Nene» и «Derwent», исключив при этом доступ советских специалистов в отделение сборки опытных двигателей сборочного цеха. Но англичане недооценили талант «посетителей». Они не знали, в частности, того, что П.Ф.Зубец был способным рисовальщиком, художником и отличным конструктором, компоновавшим различные модификации нагнетателей моторов «АМ». Посещая цеха, Зубец заметил детали и узлы большого двигателя с многоступенчатым компрессором. Как позже выяснилось, это был «Эвон» — двигатель тягой 4000 кгс. Когда Зубец вернулся на родной завод, он рассказал Александру Александровичу о том, что ему удалось «подсмотреть» вопреки усилиям англичан. Вместе с Микулиным они быстро набросали схему двигателя.
Закончив работу, Микулин, полюбовавшись общей схемой скомпонованного двигателя, сказал: «Следующий двигатель будем делать по классической схеме, но, конечно, совсем по-другому, чем это сделано у англичан.» После этого он как будто забыл про Зубца, но сразу вспомнил о нем тогда, когда в МАПе поднялся переполох: начались аресты членов делегации, ездивших на «Роллс-Ройс». Микулин пустил в ход все свое влияние. Результат: из восьми членов злополучной делегации продолжили работать «на воле» только двое: представители Микулина и Климова… Именно Зубцу Микулин поручил компоновку компрессора будущего АМ-3.
ТТХ:
Диаметр, мм: 1370
Длина, мм: 3135
Сухой вес, кг: 1720
Взлетная тяга, кгс: 3300
Удельный расход топлива, кг/кгс.ч: 1,2
Двигатель АМТКРД-01.
Бомбардировщик 140 (EF-140) с двигателями АМТКРД-01 (АМ-01).
.
.
Список источников:
Л.Берне, В.Перов. Александр Микулин: Человек-легенда.
А.Болотин, Я.Энтис. Век Микулина.