Такой же исследовательской работе были подвергнуты результаты выключения изделий. Эти работы защищены свидетельствами об изобретении.
При всех видах испытаний важную роль играл «его величество случай», а значит, и были драматические эпизоды.
В декабре 1964 года на экспериментальном стенде проходит первое испытание установки «газогенератор + камера сгорания» на жидком кислороде и газообразном водороде. Внешне все нормально.
Глубокая ночь, что характерно для большинства испытаний, так как в целях безопасности других предприятий в окружающем районе необходимо было дожидаться конца рабочего дня. Прибежали из укрытия, посмотрели, а вместо форсунок камеры сгорания — дыра. Лишь только днем, когда проанализировали параметры, самый знающий и опытный (три года на испытаниях газогенераторов в институте Ленинграда) конструктор Ювеналий Павлович Марчуков констатировал — не сработал клапан продувки линии кислорода.
…Идет испытание газогенератора на экспериментальном стенде. И вдруг секундомер на команду выключение сработал на десяток секунд больше, чем запланировано. Конечно, газогенератора нет. Сгорел.
Оказалось, что точно в это время, принимая смену на подстанции, дежурный электрик отключил рубильник одного электрогенератора и медленно-медленно включил рубильник другого. Этого было достаточно.
…Шло обычное испытание газогенератора на экспериментальном стенде. Как всегда, на тонких трубочках подвешены датчики пульсаций давления по всем компонентам.
Видимо, пульсации были достаточные на данном типе смесительных элементов газогенератора. Первым делом разрушается трубка отбора давления по линии жидкого кислорода — ничего из укрытия не видно, далее трубка отбора по линии водорода — ничего, но когда разрушилась трубка отбора на линии горячего газа… Только тогда стал понятен взрывоопасный характер компонентов: металлические листы крыши стенда поднялись на 10–20 метров, в соседнем корпусе окон не осталось.
Сам по себе жидкий водород не опасен, если нет источника огня. Так называемое захолаживание — охлаждение емкостей стенда для заправки криогенной жидкости — идет с выбросом в атмосферу до 500 кг водорода. И случаев его воспламенения не наблюдалось.
В результате сложных, иногда небезопасных, испытаний под началом Архипа Михайловича Люльки был создан единственный в своем классе ракетный двигатель с высоким уровнем параметров и достаточной надежностью. Позже он привлек внимание НАСА и был в 1993 году продемонстрирован в Америке.
Двигатель 11Д-57 прошел полный комплекс наземной отработки и был подготовлен к Государственным испытаниям. К концу его доводки в 1976 году в рамках программы Н-1 была разработана его модификация 11Д-57М — большей тяги и с соплом изменяемой геометрии. Проведено было около 2000 испытаний 250 комплектов узлов и агрегатов, 470 испытаний 105 полноразмерных изделий.
Но несмотря на уникальные характеристики, на лунный ракетно-космический комплекс двигатель так и не поставили, потому что все четыре запуска ракеты-носителя Н-1 закончились авариями. Программа по Д-57 не была завершена, и эту тему закрыли. Первым на Луне побывал американец.
Затраты США на программу «Аполлон» составили 25 млрд долл. Официальных данных по затратам на Н-1 не опубликовано, но, по мнению академика В.П. Мишина, который после кончины С.П. Королева в январе 1966 года был назначен главным конструктором космических систем, они за все годы составили около 4,5 млрд долл. «Сатурн» затратил на разработку, изготовление и испытания 11 Д-57 около 115 млн долл. Двигатель, созданный много лет назад, может быть использован и сегодня. Американские специалисты серьезно рассматривали варианты его применения на верхних ступенях ракет, как модернизируемых и ныне существующих, так и новых коммерческих носителей XXI века. Особенно их привлекала возможность плавно менять тягу в диапазоне по давлению от 11 до 20 атм. от номинальной.
Двигатель имеет малую массу и заполняет не занятую пока нишу — 40 т тяги.
Может быть, и отечественные создатели ракет будущего так же, как американцы, заинтересуются двигателем 11 Д-57 и 115 млн долл. не пропадут даром?
Из большой группы молодых специалистов — выпускников МАИ, прибывших в ОКБ в 1960 году, ныне на предприятии остались: А.И. Волков, В.С. Геллер, Ю.А. Канахин О.И. Орлов, В.М. Беркович, Н.Л. Тарасов, В.В. Большаков, И.В. Востриков — все это высококлассные специалисты в области двигателестроения для авиации.
«В то время, когда ОКБ создавало кислородно-водородный ЖРД для лунной программы, мы все активно, — вспоминает Альберт Иванович Волков, — с большим энтузиазмом включились в эту работу: занимались расчетами, изобретали конструкцию двигателя, испытывали технику. ОКБ сделало этот двигатель, но, к сожалению, программа Н-1 была закрыта, работа была законсервирована. Спустя почти 25 лет к этому ЖРД проявила интерес фирма «Аэро-джет» США. Американские инженеры были поражены изяществом конструкции двигателя, его надежностью, новизной инженерных решений: аналогов такому двигателю нет до сих пор. По-моему, это можно объяснить тем, что проектирование ЖРД было поручено ОКБ, которое занималось авиационными двигателями с высокой культурой проектирования».
«В 1993–1995 гг. мы контактировали со специалистами фирмы «Аэроджет» (г. Сакраменто, США), и когда с согласия руководства нашего предприятия мы ознакомили их с конструкцией турбонасосного агрегата, а также с конструкцией других узлов двигателя 11Д57, изумлению у них не было предела.
Помню, как их специалист по насосам ЖРД Билл Кэмпбелл после подробного изучения конструкции насоса долго выражал свой восторг как среди нас, так и на конференции НАСА.
Архип Михайлович всегда обладал большой интуицией и предвидением. И в этом случае он, — считает Валерий Лебедев, — был тысячу раз прав, заложив в двигатель средний диапазон тяги. Именно это делает его нужным и сейчас, через 30 лет. Поэтому американцы заинтересовались этим двигателем и даже хотели приобрести его, но политика оказалась выше целесообразности».
Архип Михайлович не любил работать, как принято говорить в конструкторских бюро, на полку, — вспоминал С.П. Кувшинников. — Мы несколько лет работали над новой силовой установкой, которая не была привязана к объекту, Архип Михайлович настойчиво добивается разъяснений о практическом применении разрабатываемой установки. Не получив от заказчика ответа, Архип Михайлович отказался продолжать работу над этой силовой установкой, мотивируя свой отказ тем, что конструкторское бюро не должно работать над изделиями, которые не имеют перспективы практического применения.
Год 1965-й является годом начала работ по созданию двигателей АЛ третьего поколения, которые будут успешно завершены в 1972 году. Наши двигатели третьего поколения много лет находятся в серийном производстве и массовой эксплуатации.
Немецкий поэт и философ Гёте говорил: «Опыт — вот учитель вечный». Поэтому вспомнить прошлое во всех его аспектах — удач и провалов, радостей и огорчений — не бесполезная затея.
К Архипу Михайловичу пришли все почести и награды, которыми отмечала наша Родина своих лучших сыновей. В 1957 году ему Указом Президиума Верховного Совета присвоено звание Героя Социалистического Труда. В 1954 году он стал профессором кафедры авиационных двигателей Московского авиационного института, в 1958 году ему присвоена ученая степень доктора технических наук, а в 1968 году он избран действительным членом Академии наук СССР. В 1976 году Архипу Михайловичу присуждена Ленинская премия.
Деятельность завода, конструкторского бюро непрерывно связана с именем Архипа Михайловича. Двигатели, которые созданы и создаются в КБ, носят имя Архипа Михайловича. И все, кто работал с Архипом Михайловичем, независимо от того, сколько лет — пятьдесят или много меньше, гордятся этим именем. Архип Михайлович никогда не уединялся, не отдалялся от коллектива, он всегда был с ним. К Архипу Михайловичу в полной мере применимы слова, высказанные французским писателем-просветителем Монтескье: «Чтобы совершать великие дела, не нужно быть выше людей, нужно быть вместе с ними». Он всегда был доступен во все времена каждому работающему с ним, и когда он был начальником небольшой группы, и когда стал генеральным конструктором, академиком.
Архип Михайлович всю свою жизнь трудился, созидал, творил, и этим он создал себе имя. Его жизнь не была простой, нет, она была полна трудностей, борьбы. Австрийский писатель Стефан Цвейг говорил: «Лишь сумма преодоленных препятствий является действительно правильным мерилом подвига и человека, совершившего этот подвиг.
Количество препятствий, преодоленных Архипом Михайловичем на пути осуществления своей идеи за время долгой творческой жизни, так велико, что с полным основанием можно сказать: да, Архип Михайлович совершил свой подвиг!
В 1965 году в КБ П.О. Сухого приступили к проектированию истребителя-бомбардировщика Су-17 с изменяемой в полете стреловидностью крыла или, как еще говорят, с изменяемой геометрией крыла. Почему возникла эта идея? Дело в том, что различные режимы полета предъявляют крылу весьма противоречивые требования. Для полета на больших скоростях нужны крылья большой стреловидности, а для взлета, посадки и полета на большую дальность стреловидность крыла нужна минимальная. Крыло с компромиссной умеренной стреловидностью не обеспечивает выполнение лучшим образом ни одного из этих требований. Поэтому самолет с изменяемой геометрией крыла должен выступить как бы один в нескольких лицах, что существенно расширит диапазон его применения.
Для упрощения постройки этого самолета Павел Осипович Сухой создает его на базе серийного истребителя-бомбардировщика Су-7Б, имеющего большую стреловидность крыла, на котором все другие системы уже отработаны, и он хорошо и надежно показал себя в строю.
Так началось создание одной из лучших модификаций Су-7 — самолета Су-17. Оригинальность заключалась в том, что Павел Осипович решил не поворачивать все крыло, а сделать поворотной только часть его. Соединить неподвижную и поворотную части крыла оказалось сложно. На одном из совещаний генеральный конструктор высказал смелую мысль — поворотную часть вдвигать внутрь неподвижной.
После долгих поисков все проблемы с необычным крылом оказались удачно решенными. А какой двигатель поднимет этот новый самолет? Сомнений не было — это будет АЛ. Да, и на этот раз Павел Осипович и Архип Михайлович работают в тесном контакте, чтобы добиться полной гармонии между планером самолета и двигателем. Разработка проекта ТРД третьего поколения началась в августе 1965 года. В это время вышло Постановление Совета Министров о создании на Московском машиностроительном заводе (ММЗ) «Сатурн» двигателя АЛ-21Ф. Предназначался этот двигатель и для истребителя-бомбардировщика Су-17, и для новейшего сверхзвукового фронтового бомбардировщика Су-24. Главным конструктором и руководителем темы Су-24 был один из выдающихся заместителей П.О. Сухого Евгений Сергеевич Фельснер.
Из-за требований секретности новый двигатель назвали заводским шифром изделие «85», модификации его «87», «89».
Работа началась с участия в конкурсе на разработку проекта подъемных и маршевых двигателей для Су-24. Анализ различных схем двигателей, проведенный отделом ОКБ совместно с конструкторами КБ Сухого, разрабатывавшими проект, показал, что для такого типа самолета наивыгоднейшим будет одноконтурный одновальный ТРДФ с высоконапорным регулируемым компрессором. Этот двигатель должен обладать высокой лобовой и удельной тягой, относительно низкими удельными расходами топлива как на форсажных, так и на крейсерских режимах полета.
Большое внимание при проектировании уделялось газодинамической устойчивости двигателя, особенно необходимой для обеспечения совместной работы подъемных и маршевых двигателей на взлете и при посадке. Не менее жестким было и требование к весовым характеристикам двигателя.
В результате тщательных расчетов для создания двигателя была выбрана схема ТРДФ с тринадцатиступенчатым осевым компрессором, регулируемым с помощью семи поворотных направляющих аппаратов.
Для обеспечения заданного удельного веса в конструкции широко применены титановые и новые жаропрочные сплавы. Значительной экономии веса удалось достичь конструктивными решениями узлов компрессора — были применены консольные лопатки с 8-й по 12-ю ступень, спаренные корпуса направляющих аппаратов последних ступеней компрессора. Также было выполнено объединение приводов моторных и самолетных агрегатов в один общий редуктор; еще произведено рациональное размещение агрегатов двигателя, позволившее намного сократить количество и протяженность коммуникаций. В ходе дальнейшей доводки удалось значительно снизить вес турбины в основном за счет применения рабочих и сопловых лопаток с большими удлинениями. Жесткие требования по весу были предъявлены и к разработчикам агрегатов — в первую очередь к агрегатам системы регулирования. С этой же целью на двигателе был применен воздушно-пороховой стартер, который разрабатывался ОКБ-43 главного конструктора Ю.И. Дмитриева.
Рабочее проектирование АЛ-21Ф и выпуск чертежей были закончены в первом квартале 1966 года. Параллельно с этим велась подготовка производства, заказ заготовок, проектирование и изготовление оснастки. Первый экземпляр двигателя был собран в сентябре 1966 года. Стендовые испытания двигателя 85–01 были начаты в Тураеве 17 сентября 1966 года.
Рассказывает Феодосий Александрович Ожигин, начальник экспериментального исследовательского отдела в Тураеве:
«Снятые при первых стендовых испытаниях характеристики оказались выше расчетных. Существенное превышение расходов воздуха над расчетным на 7–9 процентов значительно упрощало задачу доводки турбины, форсажной камеры и автоматики двигателя и открывало перспективу доводки двигателя на значительно лучшие параметры на бесфорсажных режимах. В 1967 году ОКБ отказалось от применения ВПС (воздушно-порохового стартера) и перешло на свой турбокомпрессорный стартер ТС-21 — модификация серийного ТС-20, созданного в ОКБ еще в 1953–1955 годах.
Эта замена была вызвана существенно худшими эксплуатационными свойствами ВПС, отсутствием полной автономности запуска и значительным проигрышем в весе.
К тому же применение турбостартера ТС-21 обеспечило одновременный запуск двух двигателей в любых условиях, а ВПС — только при пороховом запуске. И что еще очень важно, стоимость запуска от ТС-21 в несколько раз дешевле порохового запуска. Доводка двигателя на 100-часовой ресурс от начала проектирования (сентябрь 1965 г.) до проведения чистовых испытаний (март 1970 г.) заняла 4,5 года вместо трех лет. Это произошло из-за того, что серийные заводы не были подключены к выполнению Постановления Совета Министров СССР по двигателю АЛ-21Ф в связи с работами по другим изделиям.
Омский моторостроительный завод им. Баранова подключен был лишь спустя 2 года после начала работ над АЛ-21Ф. К тому же он оказался совершенно не подготовленным к производству двигателей такого типа и сумел освоить изготовление всех узлов лишь через три года после получения чертежей. Первый двигатель на ОМЗ имени Баранова — был собран только в ноябре 1970 года.
Всего «Сатурном» в кооперации с предприятием «Гранит» и ОМЗ им. Баранова было изготовлено 27 двигателей. Сборка двигателей задерживалась из-за загрузки производства «Сатурн» переборочными работами по двигателю АЛ-21Ф, выпускаемому серийно на ОМЗ им. Баранова. Проведение длительных, специальных и экспериментальных испытаний для проверки вводимых мероприятий по устранению дефектов откладывалось из-за занятости стендов сдаточными и контрольными испытаниями АЛ-21Ф, так как испытательная станция (ИС) ОМЗ им. Баранова к тому времени не была готова. В результате доводка двигателя в 1971 году не была закончена».
Когда начали заниматься новым двигателем, начальником перспективного отдела был заместитель главного конструктора Александр Васильевич Воронцов. Конструкторскую группу в нем возглавлял Константин Васильевич Кулешов, во главе расчетчиков был Юрий Николаевич Бытев. Габаритами двигателя под руководством Валентина Митрофановича Копылова занимался молодой специалист Павел Гусев.
Двигатель предназначался для истребителя-бомбардировщика с изменяемой в полете стреловидностью крыла Су-17. Но пока шло проектирование АЛ-21, на первые Су-17 ставили АЛ-7Ф.
В это время во Вьетнаме шла война. На одном из сбитых американских самолетов F-111, нещадно бомбивших вьетнамскую землю и ее многострадальное население, был обнаружен в хорошем состоянии двигатель фирмы «Дженерал Электрик» — Л-79. Его доставили в Москву в ОКБ Люльки. Руководство МАЛ предложило люльковцам скопировать Л-79. Архип Михайлович отказался категорически: «Мы это уже проходили. В конце войны нам предлагали скопировать трофейный ЮМО-004. Но наш первый ТРД был лучше немецкого. У ЮМО тяга оказалась меньше, а удельный вес и удельный расход топлива значительно больше, чем у нашего. Думаю, что и наш двигатель третьего поколения будет что надо». Но все-таки «американца» разобрали, рассортировали по узлам, сделали описание. Технологически он был очень хорошо отработан. Интерес представляли некоторые агрегаты, удачно скомпонованные и тщательно обработанные. Технология изготовления на высоком уровне, ведь станочное оборудование у американцев было более современное.
Проектирование АЛ-21 продолжилось с учетом некоторого опыта «Дженерал Электрик». В конце 1966 года были изготовлены первые экземпляры АЛ-21 Ф для самолета Су-17. Его тяга на стенде составляла 8900 кгс. Уже в 1969 году АЛ-21Ф был форсирован по тяге на 23–30 %. Форсирования достигли увеличением расхода воздуха, повышением давления и температуры газа перед турбиной. Для этого во все узлы были введены значительные изменения.
Работы по совершенствованию двигателя продолжались.
«После защиты диплома в МАИ в 1957 году, — вспоминает Игорь Емельянович Уваров, — я попал в престижное КБ генерального конструктора А.М. Люльки. Когда в пер-вый раз пришел на работу, нас, молодых специалистов принял сам Архип Михайлович, спросил о наших пожеланиях и представил нас нашим будущим начальникам. В бригаде компрессоров, где начальником был М.А. Дубинин, приняли меня радушно, помогали постигать азы своего непростого дела. Кроме работы, удавалось заниматься и спортом. В 1957 году я в составе спортивной делегации участвовал во Всемирном форуме молодежи и студентов. Первые мои шаги как конструктора были связаны с работой над компрессором двигателя 2-го поколения АЛ-7, первого серийного двигателя нашего предприятия, который применялся на самолетах фирм Сухого, Микояна, Ильюшина, Туполева. Затем была работа над космической тематикой, в составе отдела турбин пришлось заниматься пусковыми турбинами, работающими на пороховых зарядах. В середине 60-х годов я вернулся в бригаду компрессоров для работы над компрессором двигателя третьего поколения АЛ-21Ф, возглавив небольшую группу конструкторов. Мы проектировали и доводили опоры, силовые корпуса, поворотные аппараты, механизм перепуска воздуха. Много пришлось заниматься дефектами и ездить в командировки, чаще всего на фирму Николая Дмитриевича Кузнецова в Самару, а также вместе с первым замом Люльки Юрием Николаевичем Бытевым к заказчикам. Работа с дефектами и в дальнейшем составляла значительную долю в моей работе».