Зарождение реактивной авиации
Несмотря на успехи, достигнутые создателями ракетных двигателей, и относительную простоту их конструкции, надлежащий уровень надежности при длительной работе и безопасность эксплуатации могли обеспечить только турбореактивные двигатели.
К сожалению, приходится признать, что наша страна в этих разработках отстала в первую очередь от немецких, английских и американских разработчиков авиационных двигателей по многим объективным и субъективным причинам. Хотя еще в 1920-х годах в СССР проводились опыты и экспериментальные работы в области турбореактивных двигателей, но опыт практического проектирования реактивных двигателей был только у Архипа Михайловича Люльки.
По окончании войны Правительством и Министерством авиационной промышленности организуется конференция конструкторов в Москве, где обсуждаются вопросы дальнейших путей развития отечественной авиации.
Главный конструктор уфимского ОКБ Климов делает доклад «Законы развития конструкций авиационных моторов», над которым он работал последний год…
Перед началом конференции, где собрались все мэтры и самые перспективные из молодых исследователей, в ожидании Сталина конструкторы прогуливались под сводами великолепного зала. Владимир Яковлевич в генеральском мундире был величествен и строг. И вдруг к нему подошли двое молодых людей из охраны и предложили следовать за ними. Оказавшись в небольшом служебном помещении, лейтенанты начали исподволь расспрашивать генерала, какое оружие он имеет, не взял ли его с собой.
Климов в полной растерянности. Не понимая, чего от него добиваются офицеры охраны, решил спросить напрямую – в чем дело?
– Оружия никогда не имел и не имею. Посему с собой его взять никак не мог. Попрошу объяснить, чем вызвано мое задержание?
– Что вы, товарищ генерал, вас никто не задерживал. Попрошу предъявить тот предмет, что лежит у вас в заднем кармане брюк.
И тут Владимир Яковлевич, смеясь, достает… свою неизменную записную книжку, так называемый «поминальник». Пришлось разъяснить, что с некоторых пор его память отказывается удерживать обилие фамилий, имен и отчеств, неизменно пополняющееся с каждым днем. Потому везде и всюду он берет с собой эту книжку, в которую систематически записывает имена всех новых знакомых.
Офицеры охраны, убедившись в правоте слов конструктора, извинились и, попросив оставить книжку на время конференции у них – слишком подозрительно оттопыривается карман строгой генеральской формы, препроводили Владимира Яковлевича в общий зал.
В своем выступлении Климов предлагает всем вспомнить недавнюю историю европейских авиационных фирм, прежде чем делать какие-либо прогнозы:
«…Для авиационной промышленности как для важнейшей военной промышленности, определяющей собой характер и развитие нового вида войны – войны тыловой, наиболее жестокой и кровопролитной, для этой промышленности прогнозы перспективного развития объектов строительства представляют собой сугубый интерес и особую важность. Правильный прогноз развития объектов авиационной промышленности нужен не только руководителям авиационной промышленности, он нужен всей военной промышленности и гражданскому строительству, поскольку самолет есть основа военных действий в глубоком тылу, основа так называемой войны тотальной, ужасающей, опустошительной войны будущего, войны не на линии фронта, происходящей на всем пространстве страны, затрагивающей поэтому интересы, выходящие далеко за пределы вопросов одной авиационной промышленности.
Прогнозы перспективного развития авиации не только в настоящее время, но и в прошлом интересовали мировую технику. Немало статей было написано по этому вопросу в английской и американской литературе, время от времени появляются статьи и у нас. Наиболее ценные сведения по перспективному развитию конструкций авиационных моторов содержатся в статьях знаменитого английского конструктора, основоположника мощных моторов воздушного охлаждения Р. Феддена, который с такими прогнозами выступает периодически каждые 3–4 года.
25 мая 1944 года, на заседании в память Уилбера Райта, Р. Федден выступил со своим очередным докладом о послевоенном развитии авиамоторных установок, напечатанном впервые в информации ЦИАМ № 2–3 за 1945 год, где привели диаграмму ожидаемого повышения мощности вплоть до 1960 года. В основу этой диаграммы Р. Федден положил соображение, что развертывание военных событий позволит приступить к проектированию новых моторов, а длительность доводки любого мощного авиамотора до серийного выпуска составляет не менее 5–6 лет. Исходя из этого, Федден пишет, что кривые роста мощностей, экстерполированные на основании указанных условий до 1960 года, показывают, что в этом году можно ожидать появление двигателя мощностью 8000 л. с. При этом Федден уверяет, что „появление новых моторов в эксплуатации можно ожидать не ранее 1950 года. Эти моторы будут жизненны в течение 5–10 лет. Будет наблюдаться постепенное вытеснение поршневого авиадвигателя газовой турбиной. Поэтому техническую политику в отношении поршневых двигателей целесообразно планировать из расчета на этот краткий период времени и на базе существующих типов цилиндровых групп и проверенных конструктивных схем двигателей”.
Нам, советским конструкторам, безусловно необходимо обсудить эти прогнозы Феддена и составить свое мнение о путях развития авиационных моторов. Это необходимо хотя бы потому, что наш опытный план ближайших лет совершенно не отвечает прогнозам Феддена, и, если эти прогнозы окажутся справедливыми, наша страна вновь окажется отстающей. Мало того, наши опытные базы совершенно недостаточны ни по объему, ни по численности для выполнения того плана развития, который предположен в докладе Феддена. Спрашивается, сколь правильны эти прогнозы Феддена и надлежит ли нашему авиационному моторостроению следовать этим прогнозам?
Мы имеем достаточные основания ставить такие вопросы, ибо прогнозы Феддена исходят из предположений, что мощность моторов будет расти в большей своей части за счет увеличения числа цилиндров, т. е. тем путем, который много раз предполагался и в прошлом, по которому шли и намеревались идти в прошлом многие конструкторские фирмы и который, в огромном большинстве случаев, приводил к полным неудачам и роковым последствиям.
Приведем несколько исторических примеров.
В 1920 году фирма „Роллс-Ройс” стремилась создать 16-цилиндровый мотор КЭБ мощностью 1000 л. с. В конце концов фирма прекратила работы над этим мотором и возвратилась к развитию 12-цилиндровых моторов классической схемы. В 1926 году фирма Паккард выпустила 24-цилиндровый мотор, который после нескольких лет существования сошел со сцены. В 1928 году три основные французские фирмы – „Испано”, „Лоррен” и „Рено” – работали над созданием 18-цилиндровых моторов, затратили на это много сил и средств, однако свернули свои работы и вернулись вновь на 12-цилиндровые двигатели.
Таким образом, в течение ряда лет делались серьезные попытки перехода на многоцилиндровые моторы, и эти попытки, как видим, не увенчались успехом. Но мало того, что они не имели успеха, многие фирмы и конструкторы машин, которые слишком сильно поверили в идею, что развитие авиационных моторов пойдет по пути увеличения цилиндров, и упрямо держали такую линию, жизнью поплатились за свою ошибку. Приведу два таких примера.
Фирма „Лоррен” во Франции в 1926–28 году работала над созданием 18-цилиндрового мотора „Айдер”, которым она имела намерение конкурировать с 12-цилиндровыми моторами, форсированными за счет нагнетателя. В то время во Франции был широко распространен взгляд, что форсированные 12-цилиндровые моторы будут непрочны и рано или поздно сойдут со сцены. По этим, вероятно, причинам фирма „Лоррен” продолжительно и твердо держалась своего пути развития моторов. Но расчеты на непрочность форсированных 12-цилиндровых моторов не оправдались, и фирма „Лоррен” потерпела полное поражение. В 1933–1934 годах фирма изменила свое мнение о форсированных моторах с нагнетателями и стала усиленными темпами заниматься разработкой такого 12-цилиндрового двигателя („Петрель”). Но время было упущено, и до самого начала войны фирма „Лоррен” была еще в числе отстающих фирм, поддерживая свое существование искусственным образом, за счет (поощрительных) правительственных субсидий.
Неправильный взгляд на развитие авиационных двигателей во Франции в эти годы был не только на заводе Лоррена. То же самое и в тот же период произошло и на заводе „Рено” во Франции. Моторы этого завода считались до 1928 года в числе лучших мировых моторов. Тот же ошибочный план развития, как у фирмы Лоррен, настоль сильно расстроил работу завода Рено над мощными авиамоторами в период 1926–1933 годов, что фирма фактически прекратила работы над мощными авиамоторами и перешла на маломощные. Эти два примера показывают, как жестоко поплатились отдельные заводы и конструкторы за неправильный учет перспектив развития своих объектов. Такие ошибки еще дороже обходятся государству. Выпадение двух основных авиамоторных заводов Франции, выбитых из колеи на протяжении 1926–1932 годов, представляло для страны безусловную катастрофу, которая сказалась впоследствии на быстром поражении Франции в войне с фашистской Германией.
Еще большая катастрофа по тем же причинам произошла в авиационном моторостроении Италии. До 1926 года авиационные моторы Италии шли в ногу с лучшими английскими и французскими моторами и не случайно, что в состязаниях на кубок Шнейдера Италия находилась до 1926 года в числе первых конкурентов, наравне с Англией. Начиная с 1926 года, два основных авиамоторных завода Италии – „Фиат” и „Изотта-Фраскини” – не учли перспектив развития от постановки нагнетателя на моторы и пошли другими путями. Фирма „Изотта-Фраскини” создала прекрасный трехрядный 18-цилиндровый мотор…, фирма „Фиат” разрабатывала спаренный 24-цилиндровый двигатель. Оба двигателя в дальнейшем не выдержали конкуренции с 12-цилиндровым форсированным двигателем. Фирма „Лоррен” при этом прогорела и долгое время не могла возобновить своей деятельности, фирма „Фиат” из передовой фирмы превратилась в отстающую. В результате авиация Италии к моменту Второй мировой войны оказалась весьма посредственной.
Итак, за желание развивать моторы путем увеличения числа цилиндров многие заводы и конструкторы поплатились (в прошлом) своими головами. Возникает поэтому естественный вопрос: какие же новые обстоятельства заставили Феддена предлагать такой путь развития и есть ли какие-то гарантии, что перестанут валиться головы тех, кто будет двигаться по этому пути? Ответа на этот вопрос в докладе Феддена нет.
Возьмем теперь другой пример из области развития авиационных моторов.
До сих пор мы имели в виду моторы водяного охлаждения, ибо такие именно моторы господствовали в авиации в рассмотренный нами период времени, т. е. до 1926 года приблизительно. В 1922 году появились первые образцы мощных моторов воздушного охлаждения, создателем которых был сам Федден. Первые моторы воздушного охлаждения появились в виде однорядных звезд. Хотя идея о постановке нагнетателя для наддува воздуха в мотор существовала еще со времен Первой мировой войны и, в частности, наш завод „Икар” в 1922–1924 годах под руководством всем нам известного инженера Макарука занимался изготовлением образца приводного центробежного нагнетателя для авиационного мотора, тем не менее Феддену мы приписываем честь осуществления первого мотора с центробежным нагнетателем поддува. Первый серийный однорядный звездообразный мотор воздушного охлаждения с нагнетателем был выпущен заводом „Бристоль” (конструктор Федден) приблизительно в 1924 году. С момента появления этого двигателя развитие мощностей моторов воздушного охлаждения шло главным образом за счет нагнетателя. Начиная с 1930 года, французская фирма „Гном-Рон” стала на путь увеличения числа цилиндров моторов воздушного охлаждения, переходя от однорядной 9-цилиндровой звезды к двухрядной 14-цилиндровой, а затем к 18-цилиндровой. Несколько позднее на этот же путь увеличения числа цилиндров и перехода к двухрядным звездам встали американские фирмы „Райт” и „Пратт-Уитней”. Одна лишь фирма „Бристоль” упорно держалась однорядных звезд. Примерно в 1935 году Федден в очередном докладе о развитии авиационных моторов высказывался против перехода на двухрядные звезды и обосновывал это тем, что увеличение лобового сопротивления двухрядных звезд против однорядных сводит к нулю эффект прироста мощности. Как видим теперь, в этом случае Федден оказался не прав: двухрядные звезды получили общее признание и вытеснили звезды однорядные. Такая неправильная в то время точка зрения Феддена на перспективы развития моторов воздушного охлаждения имела безусловное влияние на тот факт, что фирма „Бристоль” утратила свою ведущую роль в развитии моторов воздушного охлаждения, а сам Федден покинул должность главного конструктора фирмы „Бристоль”.
Недооценка факторов развития авиационных моторов воздушного охлаждения со стороны такого знатока их, как Федден, ясно показывает, что вопрос о наметке перспектив развития авиационных моторов есть вопрос весьма сложный, не имеющий в настоящее время какого-либо более или менее уверенного решения даже в кругах первоклассных специалистов. Мало того что мы не можем говорить о более или менее уверенном решении по перспективам развития авиационных моторов, но мы не можем указать ныне никакого убедительного подхода к решению этого вопроса. Перспективы развития авиационных моторов строятся или по самотеку, или на основе каких-то внутренних предчувствий конструктора, которые, как мы видим, часто приводят к печальному концу».
Зал слушал с большим вниманием, а Владимир Яковлевич предлагал разработанные им законы развития конструкций, где формулами и точными цифрами доказывались все приводимые аргументы.
После выступлений основных докладчиков – Климова, Швецова и Микулина – конференция завершила свою работу. Было проверено и получено одобрение принятой правительством концепции. Отставание в реактивных разработках нужно было восстанавливать в самые кратчайшие сроки – за два-три года.
Меры правительства, которые определяли темп развития отечественного реактивного двигателестроения, были следующими:
первый этап – переходный: для накопления опыта использовать трофейные двигатели ЮМО-004B с тягой 900 кг и БМВ-003 с тягой 800 кг;
второй этап – освоение на советских заводах лицензионных английских двигателей «Дервент» и «Нин» с тягой 1600–2300 кг;
третий этап – всемерное форсирование работ по отечественным реактивным двигателям силами конструкторских бюро В. Я. Климова, А. А. Микулина и А. М. Люльки, создание двигателей с тягой 3000–6000 кг.
Немалая роль в этой программе отводилась ОКБ Климова.
