Авиация и космонавтика 2012 02
Шрифт:
Однако все эти меры последовали чуть позднее, а пока дефицит производственных помещений оставался насущной проблемой. Чтобы справиться с ожидаемыми трудностями в ходе постройки опытных В-8, изготовление крупных агрегатов и сборку фюзеляжей пяти первых опытных машин по договору вели на филевском заводе № 23, где имелось представительство Милевского ОКБ, сопровождавшее производство Ми-6. Серьезные препятствия создавала и учиненная Н.С. Хрущевым реформация управления народным хозяйством, в ходе которой привычные формы организации министерств упразднялись, и устоявшиеся структуры заменялись территориальными совнархозами, объединявшими промышленные и сельскохозяйственные предприятия. Совнархозы были объявлены новой формой социалистического хозяйствования, однако деятельность неповоротливых структур сказывалась на темпах работы. Затруднялось сотрудничество и кооперация с предприятиями-смежниками, вместо авиапрома подчинявшихся
Постройка первого экземпляра В-8 была завершена к началу лета 1961 года, заняв тем самым почти три с половиной года — куда больше, чем потребовалось для реализации проекта Ми-4 и даже гигантского Ми-6. После отработки систем перешли к первым полетам на привязи — вернее, отрывам от земли на метр-другой, во избежание риска разбить опытную машину. Первый полет был выполнен под управлением летчика-испытателя Б.В. Земскова 24 июня 1961 года. Заводские испытания шли практически без замечаний. Машина удалась — в этом не было сомнений. М.Л. Миль по заведенному обычаю присутствовал почти на всех испытательных полетах. Участники испытаний знали о верности Главного летным традициям и приметам. Как и у многих старых летчиков, давней привычкой Миля был зарок — не держать при себе денег, пока машина в воздухе. Пока шла подготовка к испытательному полету, Миль выгребал всю наличность из карманов и отдавал кому-нибудь поблизости с наказом — спрятать подальше и не возвращать, пока полет не завершится.
При всех обнадеживающих результатах испытаний В-8 конструкторам было ясно, что дальше эта машина не пойдет. Перспективы всё настойчивее связывались с двухмоторным вариантом. В-8 даже не спешили передавать на совместные Госиспытания с заказчиком. Однако прототип сыграл немалую роль в продвижении всей разработки, будучи используемым для всякого рода демонстрационных целей. Уже двумя неделями после первого полета В-8 был представлен на показе новой авиационной техники и воздушном параде в Тушино. После этого он выставлялся на ВДНХ. Интерес к новой машине был настолько велик, что как-то Н.С. Хрущев воспользовался находившимся на выставке вертолетом в качестве конференц-зала, проведя в его салоне выездное заседание Политбюро ЦК КПСС. Следствием такой «пиар-компании» стало увеличение государственной поддержки программе.
В декабре 1961 года В-8 поступил на Госиспытания, хотя самими создателями его перспективы в качестве прототипа для серии оценивались весьма уступающими задуманному двухмоторному варианту. Заказчик также всё больше склонялся к двухмоторной машине, причем в качестве довода приводилась большая надежность такой схемы — как-никак, с повестки дня не снималось задание на представительский вертолет и речь шла о безопасности при использовании первыми лицами страны. В дальнейшем В-8 использовался ОКБ в качестве летающего стенда при отработке новых систем и агрегатов.
Вторая машина, собранная в ноябре 1961 года, даже не поднималась в воздух и на летные испытания не выводилась. Первоначально она предназначалась для прочностных и ресурсных испытаний, но её сразу же использовали в работах по переоборудованию под двухмоторную силовую установку. Макет двухмоторной машины был представлен на рассмотрение комиссии уже в начале 1960 года, еще до первого полета В-8. Поскольку двигателя требуемой мощности в стране не было, несколько авиадвигательных КБ получили задание на создание газотурбинного вертолетного двигателя мощностью 1250 л.с. Наиболее перспективным стало предложение ленинградского КБ- 117 под руководством С. П. Изотова. Этому же конструкторскому коллективу было поручено создание нового редуктора для двухвальной силовой установки. Постройка двухмоторного варианта вертолета под наименованием В-8А приобрела силу правительственного задания Постановлением Совмина СССР от 30 мая 1960 года, пока еще без отказа от выпуска одномоторного В-8.
Создаваемый двигатель ТВ2-117 являлся оригинальной разработкой, будучи изначально предназначенным для использования на вертолете (в отличие от прежних турбовальных двигателей ТВ-2ВМ и Д-25В, использовавшихся на Ми-6, которые были переделкой самолетных силовых установок). Новый турбовальный двигатель имел схему со свободной турбиной, позволявшей регулировать частоту вращения
несущего винта в широком диапазоне, обеспечивая набор потребных режимов, от экономичных до максимальных, сочетая высокие несущие характеристики с большой дальностью полета. Особенностью силовой установки со «спаркой» двух двигателей являлась необходимость обеспечения их взаимосвязанной работы, для чего потребовалось внедрение соответствующего управления. Благодаря высоким качествам двигателей реальным было достижение поставленных задач по безопасности полета: так, при отказе одного двигателя мощности остававшегося было достаточно для продолжения полета вертолета без снижения.ТВ2-117 был выполнен по схеме с десятиступенчатым осевым компрессором, прямоточной кольцевой камерой сгорания двухступенчатой свободной турбиной. Выхлопная труба была отклонена на 60° от оси двигателя для отвода потока газов от поверхности вертолета. На двигателе монтировался стартер- генератор постоянного тока с противовзрывным кожухом на искрящем узле. В конструкции использовались новые материалы и технологии, только осваивавшиеся авиапромом, включая вновь созданные марки сталей и титан в подверженных высоким температурным нагрузкам узлах.
Значительной проблемой при создании малоразмерного турбовального двигателя стала необходимость преодоления неприятного эффекта «парного вихря», присущего осевым компрессорам таких двигателям. При прохождении воздуха через проточную часть вследствие трения потока о стенки конструкции возникают завихрения на втулочном и периферийном радиусе лопаток компрессора. У мощных газотурбинных двигателей с их длинными лопатками вредное влияние вихрей локально и менее заметно, позволяя создать должный напор. Однако при небольших лопатках малоразмерных ГГД (особенно крохотных лопатках последних ступеней компрессора) вихри целиком охватывали всю их высоту, сводя расчетные режимы работы на нет и «съедая» к.п.д. до непозволительно малых значений. Известные решения конструктивной проблемы с осецентробежным компрессором выглядели громоздко, препятствуя намерению создать компактную силовую установку небольшой поперечной размерности.
Конструкторы избрали путь регулировки компрессора, избавляемого от вредных влияний посредством управляемого входного направляющего аппарата и направляющих аппаратов трех первых ступеней, а также клапанов перепуска воздуха. Регулируемый направляющий аппарат был новинкой, позволяя повысить запасы устойчивости компрессора, «настраиваемого» в зависимости от режима работы двигателя и обеспечивающего бессрывное протекание потока. Впервые в практике отечественного двигателестроения использовалась конструкция опущенных замков турбинных лопаток для улучшения охлаждения и снижения напряжений в дисках турбин. Полки турбинных лопаток выполнялись с лабиринтами, демпфировавшими переменные напряжения в лопатках и повышавшими к.п.д… Ротор компрессора имел цельную жесткую конструкцию, точеную из титанового сплава. Для предотвращения раскрутки свободной турбины управление двигателем включало систему защиты, контролировавшую выход на критические обороты.
Двигатель ТВ2-117 проходил отработку параллельно вертолету и его Госиспытания были завершены в 1964 году. Взлетная мощность ТВ2- 117 была доведена до 1500 л.с., крейсерская мощность продолжительного полета, при котором время работы двигателя не ограничивалось, составляла 1000 л.с. Двигатель отличался небольшим весом в 330 кг и компактностью, имея поперечный размер в пределах 550 мм (для сравнения — поршневой мотор Ми-4 имел 1300 мм в поперечнике). Силовая установка из двух ТВ2-117 по сравнению с одним мотором ALU-82B обладала мощностью на три четверти большей и весила на 400 с лишним килограммов меньше, давая более чем 40 % выигрыш весовых характеристик.
Конструкторам изотовского КБ было чем гордиться. Экономичность, обычно «хромающую» у малоразмерных двигателей, создателям ТВ2- 117 удалось довести до весьма приемлемых показателей: на крейсерском режиме удельный расход топлива составлял 0,310 кг/л.с. час против 0,343 кг/л.с. час у гораздо более мощного Д-25В на Ми-6. Такие характеристики удалось обеспечить благодаря прогрессивным конструктивным решениям. Степень сжатия компрессора ТВ2-117, выглядевшего буквально игрушечным по сравнению с «настоящим» Д-25В, превосходила соответствующий показатель того, достигая значения 6,6 против 5,6 у вертолетного гиганта. Расход воздуха, обеспечиваемый малогабаритным компрессором ТВ2-117, на взлетном режиме составлял 6,6 кг в секунду. Что касается весовой отдачи, то у ТВ2-117 она была доведена до уровня полноразмерных турбовальных двигателей: с килограмма веса двигателя при взлетной мощности «снималось» 4,37 л.с. (у Д-25В параметр равнялся 4,42 л.с./кг). Применительно к предшественнику Ми-4 с его поршневой силовой установкой весовая отдача находилась на уровне 1,60 л.с./кг, тем самым эта характеристика у газотурбинного двигателя возросла без малого втрое.