Аэромоторный трезубец Порождённые холодным противостоянием

В период холодной войны СССР и США как сверхдержавы-соперники постоянно наращивали мощь носителей стратегического оружия: ракет шахтного базирования, на подводных лодках и на бомбардировщиках. Окружённая океанами Америка свыше половины своего ядерного потенциала  размещала на подводных лодках, и развитие подводного флота было для неё важнейшим направлением. В результате основу стратегических сил США составили лодки «Огайо» с 24-мя ракетами «Трайдент» (Трезубец). Надо отдать должное соперникам, ракетная система «Трайдент» получилась отвечающей названию и по сей день. Это назначение американской знаковой ракеты единственное – быть исключительно военной компонентой в стратегической триаде. Холодной войне обязан быстрым рождением и бомбардировщик Ту-95, который более 20 лет был основным противовесом американским стратегическим силам.

Конверсия и конвертация НК-12. Начало.

Как известно, на базе Ту-95 был создан и пассажирский самолёт Ту-114 с двигателем НК-12. Уникальные характеристики НК-12 позволили создать, как сказали бы сегодня, стратегический транспортник Ан-22, а в последующем создать морскую версию НК-12МК для экраноплана «Орлёнок». Весь спектр применения НК-12 от авиации (стратегической,  пассажирской, транспортной) до скоростных экранопланов обеспечивал редуктор, который воспринимал усилия от 8 до 16 тонн создаваемых воздушными винтами диаметром 5,6 и 6,2 метра. Уникальный опыт двойной, и даже скорей тройной технологии.

Но объективным физическим характеристикам энергоэффективности НК-12 как двигателю с воздушными винтами противопоставили характеристики комфортности; повышенный шум от винтов и малые скорости для авиации. Авиационное применение ограничилось самолётами Ту-95 и Ан-22.

Тем не менее, в начале 2000-ых двигатель НК-12 серьёзно рассматривался уже европейским консорциумом «Эйрбас» в качестве силовой установки для 4-ёх моторного военно-транспортного А400 в диапазоне тяг 10-14 тонн.

 

Куда ведёт «двухконтурность»

Тем временем, начиная с 60-ых годов более «комфортные» двухконтурные турбореактивные двигатели, по ходу своего развития, подошли к единственно возможному пути улучшения экономичности – это увеличение степени двухконтурности. Как следствие, потребности влекут за собой увеличение диаметра вентилятора и/или переход на винтовентиляторы. Ключом к возможностям роста диаметров, а следовательно, к повышению экономичности, становится редукторный привод или «его величество редуктор».

Американцы, сняв завесу секретности, без стеснений рекламируют свои редукторные «Пратты» с индексом «G» как революционные в области авиамоторостроения. При этом чрезвычайно осторожно исследуют возможности роста передаточного отношения в редукторе от 2,3 до 4,3 с шагом «1» в диапазоне реализуемых тяг от 8 до 14 тонн. И все тяги при одной мощности двигателя. Чувствуете «волшебство редуктора»: мощность двигателя постоянна, а тяги растут!

 

Гибкие числа жёсткого редуктора

На редукторе НК-12 с самого рождения, в 50-ые годы, достигли передаточного отношения числом 11,333 и в 70-ых исследована модификация редуктора НК-12 на передаточное отношение числом 7,2, исторически закреплённая за экспериментальным двигателем НК-62. Это число передаточного отношения как 7,2 согласовывает применение новейшего винтовентилятора СВ-27 на двигателе НК-12 с улучшением характеристик «комфортности» Ту-95 и сохранением двигателя НК-12 (рис.1). В перспективе заманчиво получить и увеличение тяги СВ-27 с 12 до 14–16 тонн для восстановления лётной годности военно-транспортных Ан-22, помня о том, что увеличение диаметра воздушных винтов с 5,6 до 6,2м дало увеличение тяги с 8 до 16 тонн.

 

 

 

Рис.1

 

Реновация и ремоторизация. Авиамаркетинг.

Корзина потенциального заказа на модифицированный НК-12 с винтовентилятором СВ-27 для реновации действующего авиапарка 4-ёх моторных Ту-95 (менее 65 единиц), Ан-22 (менее 24 единиц) и Ту-142 с учётом 30%-го запаса может достигать 470 – 500 единиц. С целью получения и подтверждения безупречных лётных характеристик надёжности, экономичности и «комфортности» НК-12 с СВ-27 можно ремоторизовать самолёт с российской родословной типа Ил-18/38. Замена 4-ёх двигателей Аи-20 на два НК-12 с СВ-27 при равенстве диаметров исходных воздушных винтов (4,5м) и винтовентилятора (4,5м) сводит до минимума риски и сроки реконструкции крыла.

В результате, очень вероятно, получить улучшение характеристик самого самолёта Ил-18/38 и увеличение корзины заказа на НК-12 с СВ-27 на 100-120 единиц, пропорционально действующему авиапарку, транспортных, штабных, противолодочных типа Ил-18.

Осмелюсь предположить, что весьма близкие взлётные массы и потребные тяги самолётов Ил-18 и МС-21 представляют возможность установки усовершенствованного НК-12 на МС-21 различных модификаций. С недосягаемым уровнем топливной эффективности даже для «Праттов» с индексом «G».

 

Наземно-воздушные амфибии. Страховка.

Реализация идеи насыщения жизненного цикла произведённых НК-12 наземным использованием в газотранспортных системах даёт расход ресурса двигателя около 5 тысяч часов в год. При установленном ресурсе дефорсированного НК-12СТ в 100 тысяч часов, эпизодические ремонты не в состоянии стабильно поддерживать производство. Также, и «залповый спрос 80-х»,  дегармонизирует ритм работы предприятия. При этом жизненный цикл редуктора НК-12, в отличие от двигателя ограничен сектором «авиационный», и есть необходимость применить его в энергоустановках наземно-воздушных амфибий (НВА). Эти аппараты, способные двигаться по грунтам и воде, признаны сверхинтенсивными потребителями ресурса энергоустановки. И связано это с повышенным загрязнением воздуха, при движении НВА, и, несмотря на 3-4 ступени очистки, ускоряют эрозионный износ двигателя.

Но главное ограничение интенсивного применения НВА определяет надёжность и ресурс угловых передач и редукторов воздушного винта и вентилятора, заявленных украинским производителем в 500 часов для гражданского применения.

Ориентировочно, 2-ух двигательный перспективный НВА (рис.2) с дефорсированными двигателями и редукторами НК-12 обеспечит расход ресурса около 3000 часов в год при назначенном общем ресурсе ЭУ не менее 10 тысячи часов. Предположительно парк указанных НВА для военно-морского флота России может быть определён в 55 единиц равноценный по провозной способности флоту амфибийных кораблей на воздушной подушке Советского Союза с грузоподъёмностью 40-80 тонн. Вместе с 30% парка энергоустановок, находящихся в заводском ремонте, количество двигателей составит 150 единиц и модифицированных редукторов НК-12 порядка 300 единиц.

 

 

 

 

 

 

 

Рис.2

 

Морские экраноходы. Вторая страховка.

С непостижимой быстротой в погоне за скоростью на воде корабелы осваивали серийные производства катамаранов, глиссеров, судов на подводных крыльях (СПК) и на воздушной подушке (СВП), и осваивают производство экранопланов, идущих на высоте 1,5-2 метра над водой со скоростями 350-500 км/ч. Это чрезвычайно экономичный и весьма опасный режим движения. Промежуточное положение между СПК и экранопланами занимают аквапланы, имеющие подводные крылья, плоскости для аэродинамической разгрузки и воздушный винт в качестве главного движителя. Скорость и экономичность хода аквапланов меньше чем у экранопланов, но безопасность движения становится допустимой. По дизайну внешнего облика акваплан (рис.3) ближе к самолёту чем к судну. Идея такого судна была описана Алексеевым Р.Е. в заявке на изобретение «Судно с четырьмя способами движения» ещё в 1942 году. Первый экспериментальный аппарат, как акваплан, сделал немецкий конструктор Липпиш, который счёл необходимым вернуться от полного отрыва от воды к постоянному контакту с водой по соображениям безопасности. И добавил к уже созданному экраноплану подводные крылья. В нашем Отечестве, лидерство в теме «аквапланы» за зеленодольскими корабелами, чей аппарат (рис.3) изображён с двигателем НК-12 и винтовентилятором СВ-27.

 

 

 

 

 

Рис.3

 

Акваплан, способный двигаться со скоростью 200 км/час актуальной для океанских и морских перевозок, с пассажировместимостью 120 человек, как у известного СПК «Метеор», может быть востребован мировым рынком в объёме 1000 единиц, как когда-то оценивался спрос на СПК из Советского Союза. Разумеется, известное воздействие моря на двигатель приводит к интенсивному коррозионному износу и сокращению ресурса двигателя, который должен быть не менее 10 тыс. часов.

Из сказанного каждый может сам оценить перспективу производства двигателя и редуктора НК-12, но в отличие от американской ракеты «Трайдент» — НК-12 мирный властелин земли, воды и неба, готовый всегда быть воином.

 

Владимир Герасимов,

кафедра КиПДЛА, корабельный инженер-механик