Мировую авиацию невозможно сейчас представить без Су-27 — самолета-легенды лучшего в мире истребителя завоевания господства в воздухе, базовой модели современного семейства «суховских» боевых самолетов, ставшего «становым хребтом» тактической авиации России и основой российского оружейного экспорта, своеобразной визитной карточкой нашей страны. Самые авторитетные международные авиакосмические салоны бледнеют без участия в них Су.
Су-27 с АЛ-31Ф — это более чем достойный ответ Павла Осиповича Сухого и Архипа Михайловича Люльки и созданных ими КБ на брошенный нашей стране вызов со стороны США.
Первые линии чертежей нового истребителя, которому было суждено войти в мировую историю под именем Су-27, появились на чертежных досках отдела проектов ОКБ Сухого в 70-м году. Долгим и очень непростым было рождение этого самолета. Было все: и неприятие прогрессивных технических решений со стороны отраслевой науки, и коренная переделка самолета после того, как на испытания уже вышли первые прототипы, и горечь потерь.
Ведь мы ставили задачу создать самолет, превосходящий по боевой эффективности любой другой современный истребитель. Он должен быть самолетом завоевания господства в воздухе. И эту задачу мы успешно выполнили.
Нестандартный подход к вечным проблемам авиации: весу, дальности, скорости, маневренности, — позволил создать такой истребитель, о котором можно сказать — это один из лучших боевых самолетов конца XX века! Этот факт признан и ведущими зарубежными авиаспециалистами. Созданное на базе Су-27 семейство модификаций различного назначения уверенно вошло в новое тысячелетие и наверняка еще долгие годы не будет иметь себе равных в мире.
Конечно, Су-27 — дитя всей авиапромышленности СССР и России. Судьбы тысяч людей связаны с Су-27. Это ученые, конструкторы, инженеры, испытатели, авиастроители, летчики, техники, другие специалисты. Наряду с ОКБ Сухого его полноправными соавторами стали такие ведущие предприятия и институты, как ОКБ А.М. Люльки (ныне — «Сатурн»), НИИП им. В.В. Тихомирова, ЦАГИ, ЛИИ, ЦИАМ, ВИАМ, ГосНИИ-АС, а также серийные авиазаводы, в первую очередь авиационное производственное объединение в Комсомольске-на-Амуре. Оно уже более 20 лет выпускает самолеты данного типа. Особенно надо отметить вклад летчиков-испытателей, давших Су-27 дорогу в небо, — Владимира Ильюшина, Евгения Соловьева, Александра Комарова, Николая Садовникова, Виктора Пугачева, Олега Цоя, Игоря Вотинцева, Евгения Фролова, Сергея Мельникова, Вячеслава Аверьянова и других. К сожалению, некоторых уже нет с нами. Вечная память погибшим пилотам и высокого неба ныне здравствующим летчикам-испытателям — особой гордости отечественной авиации.
«Су-27 с двигателями АЛ-31Ф во всех отношениях необыкновенная машина. Уникальны его возможности. Воплотив в себе все самое лучшее и передовое, что было и чего еще не было в авиастроении, истребитель стал визитной карточкой российской авиации.
В каких бы международных выставках и салонах ни приходилось участвовать авиаторам России, везде зрители и специалисты с нетерпением ожидали демонстрационных полетов Су-27.
В настоящее время Су-27 и его более совершенные модификации — это не только могучий боевой потенциал российских ВВС, но и серьезный соперник для именитых зарубежных конкурентов на мировом рынке. С помощью истребителей семейства Су-27 и двигателей АЛ-31Ф Россия удерживает и будет удерживать одно из ведущих мест в мире как экспортер современных боевых самолетов. Авиация не стоит на месте, и появились модификации более совершенные, чем Су-27, но этот истребитель навсегда войдет в историю мировой авиации, как самолет высочайших достоинств и поистине легендарной судьбы.
Сотрудничество КБ Сухого, НПО «А. Люлька-Сатурн» и нашего Комсомольского авиационного предприятия КнААЛО длится почти 50 лет. Оно дало огромные результаты. Будем верить, что XXI век принесет нам новые успехи, новые поколения авиационной техники».
Показательно, что это сотрудничество в нашем веке, помимо важнейших военных программ, пошло и по пути создания нового гражданского самолета — Сухой Супер-джет 100, опять же с двигателями «Сатурна», создаваемыми совместно с французской компанией «Снекма».
Спустя более тридцати лет после получения авторского свидетельства на свою схему двухконтурного турбореактивного двигателя Архип Михайлович приступил в 1973 году к его разработке в своем КБ. Его назвали АЛ-31Ф. Это уникальный двигатель. Огромное достижение выдающегося, даже гениального авиаконструктора. Два таких двигателя установили на самолете Су-27. Суммарная тяга их 25 000 кгс. Именно благодаря этим двигателям Су-27 произвел ошеломляющее впечатление своей маневренностью на авиасалоне в Ле Бурже. О «Кобре» Виктора Пугачева, наверное, знает весь мир. А первым поднял в воздух АЛ-31Ф 23 августа 1979 года Герой Советского Союза Владимир Ильюшин. Руководителями проекта на различных стадиях разработки и доводки были: А.В. Воронцов, С.П. Кувшинников, В.К. Кобченко. Большую роль в создании двигателя сыграли главные конструкторы Э.Э. Лусс, Ю.Н. Бытев, Ю.П. Марчуков.
В технике часто много неясного в вопросах приоритета на крупные изобретения. И сейчас еще спорят — Попов или Маркони, Ползунов или Уатт, Можайский или братья Райт.
Хотя авторского свидетельства на изобретение одноконтурного турбореактивного двигателя в нашей стране никому не выдавали, но бесспорно, что первый отечественный ТРД создал именно Архип Михайлович Люлька.
И все-таки приоритетное авторское свидетельство на конструкцию турбореактивного двигателя у него есть. На двухконтурный. И вручили его Люльке 22 апреля 1941 года за № 312328/25.
Действительно, удивляет, как он сумел разработать двухконтурный ТРД еще в 1939 году, когда даже одноконтурные ТРД не воспринимались всерьез.
Он еще тогда заглянул даже не в завтрашний, а в послезавтрашний день авиатехники, ибо двухконтурные двигатели стали создавать в нашей стране, да и во всем мире, после того как научились строить одноконтурные.
ДТРД выглядит на фотографии с авторского свидетельства совсем просто, вполне доступно и понятно, но это та самая простота всех гениальных изобретений.
С середины 60-х годов, спустя четверть века после того, как Люлька придумал ДТРД, их широко начали применять в авиации. Но сам Архип Михайлович двухконтурный двигатель начал создавать позже других.
Когда этому удивлялись, он говорил: «Как-то руки все не доходили».
Правда ли, что руки не доходили? Правда. Ведь его схема одноконтурного настолько перспективна, удобна, гибка, что ею только и занимались, выжимая новые тонны тяги. Зато его двухконтурным занимались многие другие двигателисты и у нас, и за рубежом…
И вот наконец предложенный А.М. Люлькой еще в 1941 году наиболее экономичный двухконтурный двигатель начал обретать жизнь в его КБ.
«…Создание эффективного двухконтурного двигателя требовало освоения относительно высокого уровня параметров термодинамического цикла, решения ряда сложных конструктивно-технологических и газодинамических проблем, что было невозможно в начальный период развития реактивной техники. Поэтому первые турбореактивные двигатели были построены по схеме одноконтурного ТРД…»
Так что это такое ДТРД — двухконтурный турбореактивный двигатель?
Полный коэффициент полезного действия двигателя состоит из термического КПД и тягового КПД, а они зависят от скорости истечения газов из двигателя и скорости полета.
Для одноконтурного двигателя существует противоречие: его тяговый КПД растет, а термический уменьшается, если падает скорость истечения газов.
У двухконтурного двигателя этого противоречия нет. Зная, что при малых скоростях полета выгоднее отбрасывать большие массы газа с относительно меньшей скоростью, чем меньшие массы с большей скоростью, Люлька поставил впереди компрессора вентилятор и заставил большие массы воздуха поступать в обход основного контура двигателя непосредственно в сопло. А поскольку перед соплом при этом создавались все необходимые условия для сгорания топлива, есть воздух — есть давление, то туда можно впрыскивать горючее и получать дополнительную, так называемую форсажную тягу.
Получалось, что для дозвуковой скорости полета обеспечивается высокая экономичность, а в случае форсажа достигаются сверхзвуковые скорости. Сам Люлька добавлял:
— Я так и писал в заявке тогда: «Предполагаемый двигатель имеет преимущество в экономичности перед одноконтурным турбореактивным двигателем при умеренных скоростях полета. Для сверхзвуковых скоростей двухконтурный турбореактивный двигатель имеет свои особенности. Оптимальные параметры такого двигателя определены теоретически».
Сейчас-то они уже есть и практически. Академик Сергей Алексеевич Христианович упрекал Люльку при встречах:
— Эх, Архип Михайлович, кинули вы тогда это дело. А какой мог быть еще тогда двигатель! То, что нужно для авиации: экономичность на небольших скоростях, например при барражировании, и в нужный момент — рывок форсаж, сверхскорость!
— Так вы же знаете, почему…
— И самолеты Сухого в 50-х годах пошли не с этим двухконтурным, а с простым одноконтурным.
— А самолеты получились превосходные.
— Может быть, вы и правы в том отношении, что, если бы мы с вами тогда не работали над АЛ-5, не было бы и АЛ-7. А если бы взялись за двухконтурный… За две вещи сразу браться нельзя. Но идеи стали известны: привлекли всеобщее внимание… Расчеты были проделаны, и многие взялись за двухконтурный — и Павел Александрович Соловьев, и Николай Дмитриевич Кузнецов, и Владимир Алексеевич Лотарев.
Первые в мире двухконтурные форсированные двигатели для сверхзвукового пассажирского самолета Ту-144 были созданы у нас в КБ Рыбинская, вошедшего позже в НПО «Сатурн». Сейчас вся мировая гражданская авиация летает на двухконтурном и военные самолеты стали делать с ДТРД. В Англии их строит «Роллс-Ройс», в США — «Пратт-Уитни», «Дженерал Электрик».
Весь мир теперь знает о самолете Су-27, о летчике Пугачеве и о его «Кобре».
А вот о том, что этот ошеломляющий успех стал возможен благодаря уникальному двигателю ОКБ Люльки АЛ-31Ф, узнали позже, в основном авиаспециалисты-инженеры, летчики наши и зарубежные. О том, как создавался этот уникальный двигатель, рассказывают его создатели.
Работа по двигателю АЛ-31Ф началась в 1972 году с приказа об открытии темы, назначении первого руководителя темы — заместителя главного конструктора Александра Васильевича Воронцова и ведущего конструктора Марка Вольмана и длилась 13 лет до окончаний госиспытаний.
Михаилу Михайловичу Липовицкому присвоено звание ведущего конструктора особо сложных объектов, и он был назначен руководителем двух бригад: № 12 и № 16, которым поручили создание форсажной камеры и реактивного сопла для двигателя АЛ-31Ф. «Приступив к этой работе, — вспоминает М.М. Липовицкий, — мы постарались использовать накопленный опыт и горячо взялись за дело. Форсажной камерой руководил М.К. Сладков, корпусом форсажной камеры — А.А. Коваль, реактивным соплом — Б.В. Дубровский, расчетными работами по форсажной камере занимались З.В. Птицына, С.И. Киселева, С.В. Лазарев, расчетами по соплу — Г.В. Комиссаров. Для достижения высокой полноты сгорания в форсажной камере необходимо добиваться равномерного распределения воздуха, поступающего из наружного контура и форсажного топлива по всему сечению. Это достигалось специальным смесителем, кольцевыми стабилизаторами и топливными трубчатыми кольцевыми коллекторами, имеющими струйные форсунки под углом к продольной оси камеры. При распределении воздуха следует оставлять достаточный пристеночный слой воздуха, необходимый для охлаждения теплозащитных экранов и сопла. С одобрения Архипа Михайловича было принято наше предложение — сверхзвуковое сопло проектировать по классической схеме сопла Ловаля. При проектировании были использованы новые наилучшие, созданные Всесоюзным институтом авиационных материалов (ВИАМом), сплавы: титановый ВТ-20, листовой ВЖ-101 и литейный сплав ВЖЛ12У. Помимо уменьшения веса конструкции литье позволяло применять необходимые сложные формы, делая конструкцию более технологичной.
Но применение литья было отрицательно встречено технологическими службами завода. И здесь решающее слово сказал Архип Михайлович. Он обязал технологов приступить к подготовке и изготовлению литых элементов сопла, и эта задача была выполнена.
Дозвуковые створки и проставки имели криволинейную форму в критическом сечении. Высказывалось мнение, что проще делать их прямолинейными. Но расчеты, проведенные Г.В. Комиссаровым, показали, что предлагаемая конфигурация сопла существенно уменьшает потери сопла на крейсерских режимах полета самолета, и поэтому она была принята. Однако, чтобы обеспечить плотное, без зазоров, прилегание (во всем диапазоне изменения диаметров сопла) проставок к створкам, понадобилось два изобретения, одно из которых было предложено мною, в конкретной конструкции, выполнено было конструктором Пырковым. Реализация предложений приводила к существенному уменьшению расхода топлива. К достоинствам сопла следует отнести и то, что соединение сопла с фюзеляжем самолета производилось с помощью специальных гибких элементов, обеспечивающих плавный переход от самолета к соплу, что способствовало ликвидации зон разряжения на поверхности сопла и вело к увеличению тяги.
При испытании форсажной камеры, несмотря на наличие антивибрационного экрана, возникло вибрационное горение. Эти колебания были устранены по предложению А.В. Андреева заменой затурбинного обтекателя на перфорированный отверстиями и обрезкой карманов смесителя.
Творческая обстановка в ОКБ поддерживалась руководством, и в первую очередь Архипом Михайловичем, распространялась прежде всего на конструкторские бригады. Показателем этому служит тот факт, что многие из нас получили авторские свидетельства на изобретения, большинство из которых было внедрено.
Марк Филиппович Вольман — около 40 лет ведущий конструктор по различным двигателям, из них 13 лет — по двигателю АЛ-31Ф.
При создании двигателя было несколько драматических этапов. Например, согласование технического задания. Исходя из принципа максимального удовлетворения требований заказчика, пришлось соглашаться на ряд трудновыполнимых задач — по удельному расходу, тяге и др. По менее принципиальным вопросам при непосредственном участии Вольмана находились взаимоприемлемые решения. Например, по режиму включения «аварийного» слива топлива из баков самолета в сопло двигателя. Желание самолетчиков обеспечить максимальный расход сливаемого топлива привело к их требованию проводить слив на максимальных оборотах. Марк Вольман позволил себе выступить на совещании у Павла Осиповича Сухого с мнением, что в этом случае топливо может загореться и возможны непредсказуемые последствия. Архип Михайлович мягко попросил его сесть, согласившись с суховцами, самолетчики настояли на своем требовании, но при первом же опробовании слива на аэродроме, которое проводилось в сумерках, получился настоящий фейерверк. Режим аварийного слива пришлось понизить. Марк Вольман оказался прав.
Этапы перекомпоновки двигателя на меньшее число ступеней компрессора, внедрение системы охлаждения турбины с использованием воздухо-воздушного теплообменника, системы наддува предмасляных полостей, перекомпоновки двигателя на верхнее расположение агрегатов, внедрение новой рабочей лопатки турбины высокого давления — ТВД, государственные испытания — все проходили при активном участии Вольмана и многих других люльковцев.
В ходе работы по двигателю АЛ-31Ф Вольман определялся с местом ведущего конструктора по изделию в системе создания изделия.
Резкое, но справедливое высказывание главного конструктора Лусса Э.Э. в его адрес: «Каждый сверчок должен знать свой шесток» помогло искать и находить правильные взаимоотношения с руководством, производством, испытателями и особенно с руководителями подразделений КБ, среди которых работали такие корифеи, как Потемкина А.И., Федюкин И.П., Перловский М.И., Беленький Р.Е., Бухаров Б.Л., Шварцман П.И., Бондаренко М.В.