Центральный институт авиационного
моторостроения имени П.И. Баранова
Rus
<< Назад

30 июня 1958 года завершены испытания ТРДФ Р11-300 разработки А.А. Микулина

1958 год

30 июня 1958 года завершены испытания ТРДФ Р11-300 разработки А.А. Микулина

30 июня 1958 г. завершены испытания ТРДФ Р11-300 разработки А.А. Микулина

Р11-300, разработанный в ОКБ завода № 300 (ныне АМНТК «Союз»), стал первым отечественным двухвальным ТРДФ. Большой вклад в его создание, доводку и испытания внес ЦИАМ. Принципы и метод расчета двухвальных ТРД были разработаны в стенах института в 1952‒1954 гг. О.Н. Фаворским.
ТРДФ Р11-300 (первоначально назывался АМ-11) – последняя разработка выдающегося советского конструктора Александра Александровича Микулина, одного из корифеев отечественного авиадвигателестроения, с 1930 по 1936 г. руководившего отделом бензиновых двигателей ЦИАМ.
Двигатель задумывался для истребителей со скоростью полёта выше М=2, и главной трудностью при его разработке было создание компрессора, который обеспечивал бы высокую газодинамическую устойчивость и экономичность во всем диапазоне скоростей и высот полета. Именно поэтому для Р11-300 была выбрана двухвальная схема. Каскады низкого и высокого давления компрессора в двухвальном двигателе приводятся в действие отдельными турбинами. При этом компрессоры связывались между собой не жесткой, а газодинамической связью. В сравнении с одновальными двигателями для двухкаскадных характерны пониженный расход топлива, расширенный диапазон газодинамической устойчивости, облегченный запуск и улучшенная приемистость.
Вот как рассказывает о рождении идеи двухвального двигателя академик Олег Николаевич Фаворский (в 1973 г. ему суждено будет возглавить ОКБ-300), в то время работавший в ЦИАМ в отделе К.В. Холщевникова: «Исходным пунктом было намерение облегчить работу подшипников. Первоначальная идея была такой: давайте разделим нагрузку на два вала, подшипников будет больше, но система в целом станет надежнее. А когда начали делать расчет характеристик, то убедились, что в результате резко повышается запас устойчивости по помпажу. Где-то в 1953 году у нас вышли первые работы по двухвальной схеме, потом был эксперимент на стенде. В ЦИАМ существовала такая практика: по каждому конструкторскому бюро назначался ответственный инженер от института. Меня назначили ответственным представителем ЦИАМ в ОКБ-300, которое создал и возглавлял Александр Александрович Микулин. У него было два заместителя: Борис Сергеевич Стечкин по научной части и Сергей Константинович Туманский по конструкторской работе. И вот в каком-то разговоре со Стечкиным я ему рассказал про наши расчеты двухвальной машины. Мне запомнилось, что он сказал сначала: «Не может быть!», а потом: «О, интересно!» Он тут же ухватился за эту идею, и почти сразу в ОКБ стали проектировать АМ-11 с учетом тех данных, которые мы с Холщевниковым им передали».
Любопытно, что изначально А.А. Микулин выбрал однокаскадную схему с регулируемыми поворотными лопатками направляющих аппаратов компрессора, что существенно усложняло конструкцию. Б.С. Стечкин предложил двухвальную схему. А.А. Микулин с большим уважением относился к мнению Бориса Сергеевича, с которым еще во время учёбы в Высшем техническом училище создал мотор АМБС-1 мощностью 300л.с., а в 1930-е годы вместе работал в ЦИАМ. Но в данном случае мнения разошлись. И тогда Б.С. Стечкин предложил рассчитать систему так, чтобы оба вала имели одинаковую скорость вращения на основном расчетном режиме. В случае неудачи с двухвальной конструкцией можно было соединить два ротора и перейти к одновальной схеме с поворотными лопатками направляющих аппаратов компрессора.


R-11-F.jpg

Разработка АМ-11 началась в мае 1953 г. Большой вклад в создание и доводку двигателя внес ЦИАМ. В институте были теоретически разработаны и применены основные принципы регулирования двухвальных ТРДФ, что обеспечило получение оптимальных высотно-скоростных характеристик, простоту, надёжность эксплуатации. Применение ограничителя частоты вращения ротора высокого давления позволило ограничить для любых режимов работы и климатических условий максимально допустимую температуру газа перед турбиной, что позволило существенно повысить надёжность турбины, а в дальнейшем и ресурс двигателя. В 1955 г. в термобарокамере ЦИАМ под руководством О.Н. Фаворского был проведен цикл испытаний этого двигателя.

В Р11-300 было внедрено немало новых идей помимо двухвальной схемы. Одна из них – отсутствие выносных опор: вместо традиционного переднего корпуса компрессора применено консольное крепление первой ступени к ротору, что стало шагом к внедрению модульной конструкции, заметно облегчающей замену первой ступени при повреждении в процессе эксплуатации.

Заложенные в Р11-300 идеи позволили создать двигатель с высоким уровнем совершенства и рекордной удельной массой. Его американский аналог J-79 имел в 2,5 раза большее количество ступеней (17 в компрессоре и 3 в турбине) по сравнению с восемью у двухвального Р11-300 (3+3 в компрессоре и 1+1 в турбине). Причем первые три ступени в компрессоре были сверхзвуковыми (околозвуковыми). 

Создание двигателя такой степени новизны проходило очень трудно, что вызывало раздражение у руководства отрасли. В 1955 г. произошло неприятное для А.А. Микулина событие: с поста председателя Совмина СССР был снят Г.М. Маленков, который оказывал конструктору личную поддержку. Это обстоятельство позволило министру авиационной промышленности П.В. Дементьеву принять решение об увольнении главного конструктора ОКБ-300. Среди обвинений, записанных в решении специально созданной для оценки деятельности ОКБ комиссии, были и такие формулировки: «в мировой практике до сего времени не применяется».

Разумеется, проблемы с увольнением А.А. Микулина не исчезли. Стремясь ускорить разработку, решено было начать летные испытания истребителя на еще не доведенном двигателе. В ходе полетов Е-5 (прототипа МиГ-21) в 1957 г. двигатель пришлось менять 10 раз. Испытания Е-6, нового прототипа, закончились гибелью летчика-испытателя В.А. Нефедова. И всё же в 1958г. ТРД Р11-300 успешно прошёл Государственные испытания, началось его серийное производство.

Однако работа над двигателем продолжалась. Среди его модификаций особое место занимает версия с увеличенной форсажной камерой – Р11Ф-300, созданием которой руководил уже С.К. Туманский, в 1930–36 гг. занимавший в ЦИАМ должность главного конструктора отдела бензиновых двигателей, руководителем которого был А.А. Микулин.

В 1959 г. на стендах ЦИАМ состоялись всеобъемлющие испытания Р11Ф-300 в высотных и климатических условиях по отработке рабочего процесса, устойчивости, эксплуатационных и прочностных характеристик (Н.Я. Литвинов, Ю.А. Литвинов, В.О. Боровик, В.М. Силин и др.). А в октябре 1959 г. летчик-испытатель Г.К. Мосолов на Е-66 с этим двигателем установил мировой рекорд скорости – 2388 км/ч.

Именно с Р11Ф-300 начал летать МиГ-21 – самый массовый сверхзвуковой истребитель в мире, который до сих пор стоит на вооружении почти двух десятков стран. На самолетах семейства МиГ-21 установлено 17 мировых рекордов. Двигатели Р11-300 применялись на самолётах МиГ-21/21Ф, Як-28 Б/И, Як-25РВ, Су-15. До 1997г было произведено свыше 20 000 Р11-300 разных модификаций.