Неизвестный Люлька. Пламенные сердца гения
Шрифт:
Дросселирование тяги двигателя без снижения расхода воздуха на больших скоростях полета было решено ручным управлением площадью регулируемого сопла с одновременным поднятием оборотов малого газа вплоть до максимального значения. Этим методом обеспечили запасы устойчивости воздухозаборника самолета в конце разгона.
При создании системы предупреждения помпажа на двигателе вместо традиционного клапана сброса использовали развитую систему механизации компрессора его девяти всережимных поворотных ступеней и всережимные створки регулируемого сопла. Эта система получила название СУНА (система упреждения направляющими аппаратами). Генеральный конструктор Люлька, понимая важность этой проблемы, создал специальную лабораторию топливо-регулирующей аппаратуры (ТРА), где отрабатывалась совместная
«В конструкторское бюро А.М. Люльки я поступил в апреле 1967 года на должность инженера-конструктора 2-й категории, — вспоминает ведущий конструктор Виктор Сергеевич Кириллов. Это было время, когда конструкторское бюро напряженно работало над водородным двигателем для лунной ракеты и над турбореактивным двигателем АЛ-21 Ф. Учитывая мой предыдущий опыт работы в агрегатном конструкторском бюро, меня направили в отдел топливной автоматики, возглавляемый кандидатом технических наук Павлом Алексеевичем Юкало, участвовавшим в создании первого отечественного турбореактивного двигателя ТF-1.
Турбореактивный двигатель АЛ-21Ф, с топливной автоматикой которого мне пришлось непосредственно работать, был двигателем третьего поколения и имел регулируемые направляющие аппараты компрессора и регулируемое всережимное сопло. Именно системы управления этими узлами преподнесли нам большие проблемы и доставили много неприятностей. Так, конструкция системы управления направляющих аппаратов принципиально менялась три раза: от автономного агрегата до узла, встроенного в насос-регулятор. Много пришлось поработать над конструкцией тросовой обратной связи от исполнительных гидроцилиндров к регулятору, так как даже незначительное растяжение троса или заедание его в защитном трубопроводе приводили к колебательному движению гидроцилиндров. Одновременно разрабатывалось использование регулируемых направляющих аппаратов компрессора и регулируемого сопла в качестве системы предупреждения помпажа при тепловом воздействии от ракет и бортового оружия на вход двигателя за счет кратковременной перестройки программ управления.
Особенно запомнились два случая, связанные с неполадками в системе управления направляющими аппаратами.
Ввиду того, что двигатель АЛ-21Ф был наиболее экономичным среди отечественных двигателей этого класса, Министерство совместно с ВВС приняло решение об использовании его на самолетах МиГ-23 и МиГ-235. В одном из первых полетов произошел помпаж двигателя. Двигатель был остановлен и вновь запущен до режима «малый газ», но при увеличении оборотов двигателя снова произошел помпаж. Для самолета с одним двигателем такой отказ мог привести к его потере. Только мастерство летчика-испытателя Петра Остапенко позволило посадить самолет. Анализ записи бортовых регистраторов пара метров показал, что направляющие аппараты компрессе» ра установились в нерасчетное положение. Дефект был устранен заменой насоса регулятора на двигателе. Одна ко при исследовании снятого насоса регулятора на заводе-изготовителе дефект не подтвердился. Дефекты, которые проявляются только периодически, а не постоянно, у нас называются «плавающими» и представляют наибольшую трудность в выявлении. Через некоторое время дефект повторился уже с замененным насосом-регулятором.
В летно-испытательный институт ЛИИ выехали ведущий конструктор отдела регулирования Михаил Михайлович Костюченко и ведущий конструктор насоса регулятора от КБ Ф.А. Короткова Давид Меерович
Второй случай с подобным проявлением произошел при первом опробовании двигателя АЛ-21 Ф на первом серийном самолете Су-24 на заводе им. В.П. Чкалова в Новосибирске. В этом случае тоже был виноват человеческий фактор. Была нарушена технология термообработки пластин, по которым скользили центрирующие штифты поворотного кольца направляющих аппаратов, в результате чего на пластинах образовались трещины, которые и привели к заклинке направляющих аппаратов.
При создании системы автоматического управления двигателя четвертого поколения АЛ-31Ф был использован накопленный опыт, поэтому доводка в основном шла по корректировке и обеспечению точности программ управления. Была проведена большая работа по исследованию влияния самолетного воздухозаборника и радиолокационного излучения на характеристики системы автоматического управления, а также большая работа по увеличению ресурса и надежности входящих в систему агрегатов».
«Каждый новый двигатель рождается тяжело, — говорит Ювеналий Павлович Марчуков — главный конструктор в 1982–1996 годах. — В бытность создания двигателей третьего поколения он был начальником отдела основных и форсажных камер сгорания. При проектировании АЛ-21Ф у нас был уже большой опыт создания семейства двигателей АЛ-7Ф. Мы широко его использовали, и поэтому АЛ-21Ф рождался в меньших муках, но трудностей все-таки было немало.
ВВС и КБ Сухого в середине 1969 г. выдвинули требования об увеличении тяги двигателя АЛ-21 Ф для фронтового бомбардировщика Су-24 (заводской шифр Т-6) без существенного изменения его габаритов, а только за счет повышения параметров двигателя.
АЛ-21 Ф, заводской индекс «85», прошедший доводку, начали серийно изготавливать на Омском машиностроительном заводе им. Баранова «Полет».
К этому времени закончили проектирование и изготовление АЛ-21Ф-2 (заводской индекс «87»). АЛ-21 Ф привлек внимание ОКБ Микояна для МиГ-23 при условии увеличения его тяги до 11 000—11 500 кгс, что могло обеспечить летно-технические характеристики для МиГ-23 и Су-24. Уже в январе 1970 г. «Сатурн» приступил к созданию на базе АЛ-21Ф двигателя АЛ-21Ф-3 (заводской индекс «89») Работы по АЛ-21Ф-2 были прекращены, за исключением некоторых узлов, конструкцию которых применили на двигателе АЛ-21 Ф-3.
МАП Приказом от 27 января 1970 г. обязало провести срочные доводочные работы двигателя, а в мае 1970 г второй экземпляр установить для испытаний на МиГ-23Б.
Модификацию двигателя провели установкой дополнительной ступени на входе в компрессор. При этом расход воздуха через двигатель увеличивался с 88 кг/с до 104 кг/с.
За счет введения охлаждаемой рабочей лопатки первой ступени турбины температура газов перед турбиной повышалась с 1270 до 1400 °C. Для ускорения создания изделия решили применить турбину двигателя АЛ-21 ф-2 с минимальными переделками — заменили материал рабочих лопаток второй ступени, узлы маслосистемы, систем топливопитания и регулирования, электрооборудование и коммуникации двигателя. Коэффициент преемственности двигателя АЛ-21 Ф-3 относительно АЛ-21 Ф равен 83,5 %. «Первый экспериментальный образец 89-го изделия был собран в январе 1970 г., — говорит Ф.А. Ожигин, — а в феврале проведены его стендовые испытания, при которых подтверждены заявленные данные.
Для дальнейшей отработки на стендах и в полете собрали 20 двигателей. Летные испытания двигателя 89–02 на самолете МиГ-23 проводились в июне 1970 года. Первый вылет летчика-испытателя Петра Остапенко подтвердил существенное улучшение летно-технических данных. Значительно сократилось время разгона самолета, на базе 600—1100 км/ч оно составило 21–23 с, расходы топлива оказались сниженными на 20 %. При этих испытаниях были подтверждены высокие запасы устойчивости двигателя, что существенно расширило пределы использования самолета по маневру.