О ключевых разработках ОКБ Николая Дмитриевича Кузнецова, от НК-12 до НК-86

Фото: Объединенная двигателестроительная корпорация

Продолжение. Начало здесь

НК-12: двигатель для стратегической авиации

В конце 1940-х — начале 1950-х годов в Советском Союзе велись активные работы по созданию межконтинентальных тяжелых бомбардировщиков, способных доставить атомное оружие на территорию вероятного противника — США. Над созданием такого самолета активно работало ОКБ А.Н. Туполева. Предварительные расчеты показали, что такой самолет будет иметь взлетную массу около 200 тонн и для него необходимы четыре турбовинтовых двигателя мощностью 12 000–15 000 л.с. каждый. Таких двигателей в то время в мире не существовало.

На первой встрече двух конструкторов Кузнецов предложил Туполеву проект ТВД мощностью 10 000 л.с. Туполев внимательно выслушал Кузнецова и, надеясь на свой Ту-85, проходивший испытания с мощными поршневыми авиамоторами, предложил Николаю Дмитриевичу продолжать на всякий случай работу по сверхмощному ТВД.

Через полгода происходит вторая встреча Туполева и Кузнецова. Как Андрей Николаевич ни бился над Ту-85, достичь заявленной дальности машина не смогла, и Туполеву стал нужен турбовинтовой двигатель, но мощностью уже 12 000 л.с. В ответ Кузнецов просит Туполева оказать необходимую помощь заводу — нужны новые лаборатории, оборудование, оснастка, инструмент и опытные кадры. Андрей Николаевич, известный своим мощным административным ресурсом, оказывает заводу Кузнецова всю необходимую помощь. И результат не замедлил сказаться — уже через три месяца вышло постановление Совета министров СССР о проведении работ по двигателю ТВ-12 для самолета Ту-95 и создании двигателя-спарки 2ТВ-2Ф — двух форсированных двигателей ТВ-2Ф, расположенных рядом и имеющих общий дифференциальный редуктор, передающий мощность на два соосных винта.

Дальнемагистральный лайнер Ту-114 с четырьмя двигателями НК-12 в Хабаровске. Фото: Борис Вдовенко

Первое испытание 2ТВ-2Ф было проведено в конце 1951 года, а уже через год начались летные испытания Ту-95 с четырьмя двигателями 2ТВ-2Ф. Самолет выполнил 16 полетов, но 11 мая 1953 г. во время полета на одном из двигателей возник пожар, машина потерпела катастрофу, погибло четверо членов экипажа. Причиной пожара явилась поломка шестерни.

Проект Ту-95 с двигателями Николая Кузнецова буквально повис на волоске. В этот тяжелый период огромную поддержку Николаю Кузнецову оказал А.Н. Туполев, который на одном из заседаний аварийной комиссии категорично высказался в поддержку ОКБ Кузнецова и за продолжение работ по новому ТВД и самолету Ту-95. Было принято решение все усилия ОКБ Кузнецова сосредоточить на ТВ-12. Также с поддержкой выступил и Владимир Климов, который заявил, что уверен в том, что Кузнецов сделает новый мотор уже через три-четыре месяца. Зимой 1954 года двигатель успешно прошел 100-часовые госиспытания, а через год второй Ту-95 совершил первый полет с четырьмя двигателями ТВ-12.

15 июня 1955 года Совет министров СССР, признавая огромные заслуги Николая Кузнецова, присвоил серийному двигателю ТВ-12 наименование НК-12, что означало «двигатель Николая Кузнецова мощностью 12 000 л.с.». Серийный самолет Ту-95 оснащался уже модернизированными двигателями мощностью 12 500 л.с.

12 июля 1957 года за успешное выполнение заданий правительства по созданию новой авиационной техники Николаю Дмитриевичу Кузнецову присвоено звание Героя Социалистического Труда с вручением золотой медали «Серп и молот» и ордена Ленина.

Двигатели семейства НК-12, кроме стратегических бомбардировщиков-ракетоносцев семейства Ту-95, устанавливались на пассажирских самолетах Ту-114, самолетах ДРЛО Ту-126 и противолодочных Ту-142. Для военно-транспортного самолета Ан-22 «Антей» был разработан двигатель НК-12МА с винтами АВ-90 увеличенного диаметра по сравнению с винтами АВ-60, которые применялись на самолетах Туполева, а для экраноплана «Орленок» — двигатель НК-12МК.

От Ту-144 до Ту-160: покорение сверхзвука

В феврале 1963 года Николаю Дмитриевичу Кузнецову было присвоено звание генерал-майора инженерно-технической службы. После создания НК-12 в ОКБ Кузнецова разработали турбовинтовой двигатель для пассажирских самолетов НК-4 и двухконтурный с форсажной камерой турбореактивный двигатель НК-6. «Шестой» стал первым в СССР двухконтурным двигателем с титановыми сплавами в компрессоре и форсажной камерой в наружном контуре. Однако довести НК-6 до серии не удалось — самолет, для которого он проектировался, так и не был построен, хотя двигатель успешно прошел 50-часовые стендовые испытания с заданной тягой 22 тонны.

Опыт работы над НК-6 пригодился при разработке двигателя НК-144 с тягой на взлетном режиме 17 500 кгс для первого в мире сверхзвукового пассажирского самолета Ту-144, созданного в ОКБ Туполева. В последний день декабря 1968 года Ту-144 с четырьмя двигателями НК-144 поднялся в воздух. Этот самолет стал этапной машиной для всей мировой авиации и намного опередил свое время. Ту-144 выпускался серийно, машина совершала почтово-грузовые рейсы в Хабаровск и пассажирские — в Алма-Ату. Но массовая эксплуатация самолета не состоялась.

Двигатели НК-144 под крылом Ту-144 на стоянке в Жуковском. Фото: Alex Beltyukov / wikimedia.org

В 1980 году разработка двигателя НК-144 и его модификаций НК-144А, НК-144В была прекращена в связи с закрытием проекта Ту-144. Сверхзвуковой пассажирский самолет требовал большого объема доводочных работ и больших вложений в перестройку инфраструктуры «Аэрофлота», на что денег в бюджете страны тогда не нашлось.

Но, к счастью, работы по уникальному двигателю НК-144 оказались не напрасны. Силовой установкой Ту-144 заинтересовались в военной авиации. Теперь из гражданского НК-144 пришлось создавать двигатель военный — НК-22 тягой 20 000 кгс. И уже в 1969 году он успешно прошел испытания и был запущен в серийное производство. Этими двигателями оснащался новый дальний стратегический бомбардировщик Ту-22М2.

Одновременно с доводкой двигателя НК-22 в ОКБ Н.Д. Кузнецова спроектировали двухконтурный двигатель, который на момент создания стал самым мощным в мире двигателем военного назначения. Летом 1977 года в воздух впервые поднялся дальний бомбардировщик Ту-22М3. Эти крылатые машины и сегодня состоят на вооружении Дальней авиации ВКС России. В том же году в ОКБ Кузнецова начато проектирование НК-32 — трехвального двухконтурного ТРД с форсажной камерой. Двигатель предназначался для стратегического ракетоносца Ту-160. Этот ракетоносец, именуемый «Белым лебедем», стал во многих отношениях уникальной боевой машиной.

Двигатели для космоса и Земли

ОКБ Николая Дмитриевича Кузнецова довелось принять участие в советских космических программах. В начале 1960-х годов в ОКБ был создан двигатель НК-9, ставший первым в мире кислородо-керосиновым жидкостно-реактивным двигателем (ЖРД) тягой более 100 тс, выполненным по замкнутой схеме — с дожиганием генераторного газа. Он предназначался для первой ступени межконтинентальной баллистической ракеты ГР-1, создаваемой в ОКБ Королева, и состоял из четырех одиночных двигателей, объединенных общей силовой рамой. А для второй ступени ракеты ГР-1 был разработан двигатель НК-9В с высотным соплом. Оба этих двигателя производились серийно.

Под руководством Николая Дмитриевича Кузнецова велось проектирование целой серии ЖРД для ракеты Н-1, разрабатываемой в ОКБ Королева для полета к Луне. Двигателями для «лунной» ракеты стали НК-15 тягой 154 тс, НК-15В тягой 178 тс, НК-19 и НК-21 тягой по 41 тс. Их испытания завершились в 1967 году.

К сожалению, советскую «лунную» ракету преследовали неудачи — все четыре пуска, проведенные в период с 1969 по 1972 год, оказались аварийными. Но в ОКБ Кузнецова верили в успех и продолжали работу над ЖРД — были разработаны модификации двигателей, установленных на Н-1: НК-33 тягой 154 тс, НК-43 тягой 179 тс, НК-39 и НК-31 тягой по 41 тс, которые успешно прошли испытания. Планировалось использовать эти двигатели на модернизированной ракете-носителе Н-1М. Но в 1974 году лунная космическая программа в Советском Союзе была свернута.

Пуск ракеты-носителя «Союз-2.1в» с двигателями НК-33А на первой ступени с космодрома Плесецк. Фото: Роскосмос

За весь период испытаний двигателей НК-33 от начала отработки (декабрь 1969 г.) до прекращения работ по двигателям (январь 1977 г.) в общей сложности был испытан 191 двигатель, на которых выполнено 469 запусков с суммарной наработкой 44 393 с. Суммарная наработка, подтверждающая надежность двигателя НК-33, составляет 96 000 с. Изготовленный в 1970-х годах двигатель НК-33 после 23 лет хранения и проведения подготовки успешно прошел в 1995 году испытания на стенде американской фирмы «Аэроджет», где отработал 450 с за пять пусков, подтвердив свою высокую надежность и заданные характеристики. ЖРД НК-33 использовались как маршевые в первой ступени легкого отечественного носителя «Союз-2.1в», а модифицированные версии этого двигателя устанавливались на американские ракеты-носители «Антарес» (Taurus II).

Двигатели Николая Дмитриевича нашли применение не только в небе и космосе, но и на земле. В 1970-х годах на базе авиационного ТВД НК-12МВ был создан первый отечественный газотурбинный привод НК-12СТ, предназначенный для использования в составе газоперекачивающего агрегата ГПА-Ц-6,3. Агрегаты этого типа эксплуатируются на 43 газокомпрессорных станциях. Общий выпуск агрегатов НК-12СТ составил более 2119 экземпляров.

В 1990-х годах для газоперекачивающих агрегатов был создан высокоэффективный газотурбинный привод НК-36СТ, с КПД, равным 36,4%. Позднее был разработан привод НК-37 для работы с электрогенератором, который был установлен на Безымянской, Казанской и Лидской ТЭЦ для выработки промышленного тока.

Летайте самолетами «Аэрофлота»

В начале 1960-х годов произошел резкий рост пассажирских перевозок на трассах «Аэрофлота». Советской гражданской авиации потребовались новые самолеты, обладавшие большей дальностью полета и увеличенной пассажировместимостью. Одним из первых самолетов нового поколения стал созданный в ОКБ С.В. Ильюшина Ил-62. Разработку двигателя для этого лайнера поручили ОКБ Николая Кузнецова.

За три года был разработан, испытан и внедрен в серийное производство двигатель НК-8 с тягой на взлетном режиме 9500 кгс, на основе которого создавались двигатель НК-8-3 с узлом реверсирования и двигатель НК-8-4 с тягой на взлетном режиме 10 500 кгс, с более низкими удельным расходом топлива и массой. Серийно эти двигатели выпускались до конца 1970-х годов.

В середине 1960-х годов в ОКБ А.Н. Туполева начались работы по созданию среднего магистрального авиалайнера Ту-154. Двигатели для него также создавались под руководством Николая Дмитриевича Кузнецова. Первоначально на Ту-154 ставился двигатель НК-8-2 с тягой на взлетном режиме 9500 кгс с узлом реверсирования. Для модернизированного варианта Ту-154Б был создан новый вариант двигателя НК-8-2У с увеличенной до 10 500 кгс тягой на взлетном режиме.

Ил-86 «Аэрофлота» с двигателями НК-86. Фото: Clive R Martin / wikimedia.org

В 1968 году Николаю Дмитриевичу Кузнецову было присвоено очередное звание генерал-лейтенанта инженерно-технической службы, и в этом же году состоялось его избрание членом-корреспондентом Академии наук СССР.

В 1974 году ОКБ Н.Д. Кузнецова приступило к разработке двигателя НК-86 для первого советского широкофюзеляжного пассажирского самолета-аэробуса Ил-86. Сроки на создание двигателя были даны достаточно жесткие, поэтому в КБ Николая Дмитриевича было принято решение взять за основу НК-8 и, насколько возможно, улучшить его характеристики. По своей топливной эффективности НК-86 несколько уступал аналогичным зарубежным авиамоторам, но зато являлся высоконадежным двигателем для нового самолета-аэробуса. В конструкции двигателя был реализован целый ряд перспективных решений, таких как аналоговая электронная система управления и система защиты при обрыве лопаток компрессора.

В 1981 году за создание двигателя НК-86 Н.Д. Кузнецов был награжден второй золотой медалью Героя Социалистического труда и вторым орденом Ленина.

Кузнецов стал одним из первых отечественных конструкторов-двигателистов, который применил в своих двигательных установках криогенное горючее. На базе двигателя НК-8-2У им были разработаны первые в стране ТРДД, в которых в качестве топлива использовались жидкий водород и сжиженный природный газ. 15 апреля 1988 года совершила первый полет летающая лаборатория Ту-155, один из двигателей которой в ходе всего полета успешно работал на альтернативном виде топлива.

Николай Дмитриевич Кузнецов ушел из жизни 31 июля 1995 года. Но начатое им дело продолжает жить и развиваться уже в наши дни. Знаменитому предприятию присвоено имя Николая Кузнецова. Сегодня «ОДК-Кузнецов» входит в состав Объединенной двигателестроительной корпорации Госкорпорации Ростех. Здесь ведется выпуск жидкостных ракетных двигателей, которыми оснащаются первые и вторые ступени ракет-носителей «Союз», идет проектирование многоразовых ракетных двигателей для сверхлегких ракет-носителей, проводится модернизация и разработка авиационных двигателей, продолжается разработка и производство газотурбинных промышленных двигателей. Дело, начатое выдающимся конструктором-двигателистом Николаем Дмитриевичем Кузнецовым, живет и продолжается сегодня.