ДВИГАТЕЛИ ОАО «СНТК ИМ. Н.Д. КУЗНЕЦОВА»

ОАО«СНТКим. Н.Д. Кузнецова» - самое крупное предприятие в России по разработке и созданию авиационных двигателей. Предприятие основано в 1946 году и имеет структурные подразделения в Казани и Самаре.

С 1949 по 1993 год этим предприятием руководил выдающийся ученый и авиаконструктор-моторист Н.Д. Кузнецов. Моторы с маркой «НК» уже более 50 лет высоко несут в небе честь и славу их творца. В июне 1993 г. руководителем ОАО «СНТК им. НД. Кузнецова» становится Е.А. Гриценко.

На предприятии, руководимом Н.Д. Кузнецовым, создано 57 оригинальных и модернизированных авиационных и ракетных двигателей. Среди них не имеющий аналогов в мире НК-12 с редуктором мощностью 15 000 л.с, серийный, изготовляемый с 1955 года до настоящего времени.

НК-12 и его модификации применялись на пассажирском самолете Ту-114 и применяются в настоящее время на тяжелом транспортном самолете Ан-22 «Антей». В двигателе впервые применены дифференциальный редуктор и двухрядный винт противоположного вращения диаметром более 6 м. Подобные конструкторские решения для двигателя с такой мощностью не имеют аналогов за рубежом. Попытка за рубежом создать подобный двигатель успеха не имела. Одна из причин - трудности в создании надежного редуктора с высоким КПД и малой массой. С этой задачей удалось справиться только ОКБ Н.Д. Кузнецова.

Компрессор турбовинтового двигателя НК-12 обеспечивает высокую степень повышения давления: турбина работает при высокой температуре на входе, что предопределило реализацию большой мощности в одном агрегате и низкий удельный расход топлива.

Турбовинтовой двигатель НК-12 оказался завидным «здоровяком»: не было ни одной аварии по причине его «недомоганий». А потому он прожил завидную долгую жизнь. Именно надежность двигателя НК-12 повлияла натообстоятельство, что самолеты с этими двигателями вот уже свыше сорока лет стоят на вооружении в авиационных частях.

В начале 1960-х годов начата работа над двухконтурным турбореактивным двигателем (ДТРД) НК-8 с тягой 9000 кг для пассажирского самолета Ил-62. На базе НК-8 разработали модификации Н К-8-2У с тягой 10 500 кг для Ту-154Б и НК-8-4 для Ил-62.

На этих двигателях авиаконструктор Н.Д. Кузнецов разрешил такие вопросы, как простота конструкдии при малом количестве опор, умеренная степень повышения давления, широкое применение титановых сплавов и достижение больших ресурсов работы до первого капитального ремонта. Также авиаконструктору удалось достичь еще одного очень важного эффекта, уже экологического характера - бездымного выхлопа двигателя, не загрязняющего окружающую среду.

Впервые в мире для НК-8 создали многофорсуночную кольцевую камеру сгорания (139 форсунок), обеспечивающую на всех режимах минимальную неравномерность температурного поля, требуемого для турбины, и почти полную бездымность выхлопных газов. На Западе многофорсуночными камерами сгорания начали заниматься только в конце 1970-х годов. На НК-8 впервые в практике советского моторостроения был установлен реверс - специальный узел, который создавал отрицательную, то есть тормозящую, тягу двигателей. До этого единственный реактивный самолет Аэрофлота - Ту-104 - при посадке, чтобы не проскочить взлетно-посадочную полосу, выбрасывал тормозной парашют. Но неудобство его применения в том, что снова взлетать машина может только после того, как будет «снаряжена» вновь парашютом.

Реверс, который пилот включал, когда колеса самолета уже бежали по полосе, позволял резко сократить пробег самолета и повышал безопасность его посадки.

НК-8 - первый отечественный мощный серийный двух-контурный двигатель для межконтинентальных пассажирских самолетов.

ОСНОВНЫЕ ДАННЫЕ ДВИГАТЕЛЯ НК-8-4

Тип двигателя Турбореактивный,

двухконтурный, двухкаскадный с внутренним смешением потоков газов наружного и внутреннего контуров Взлетная тяга, кг 10 500

Степей ь двухконтурности 1,042

Степень повышения давления 10,8

Удельный расход топлива на взлетном режиме,

кг топлива/кг тягихчас 0,601

Расход воздуха, кг/сек 222

Масса двигателя без реверса, кг 2200

Масса двигателя с реверсом, кг 2400

Длина дви гателя, мм 5100

Максимальный диаметр, мм 1442

Расход топлива:

- максимальный на взлетном

режиме у земли, кг/час 6195

- на малом газе у земли, кг/час 1100

- на малом газе в полете, кг/час 830 Применение (летательные аппараты) , Ил-62

ОСНОВНЫЕ ДАННЫЕ ДВИГАТЕЛЯ НК-8-2У

Взлетная тяга, кг 10 500 Удельный расход топлива

на взлетном режиме, кг топлива/кг тягихчас 0,591

Масса двигателя с реверсом и соплом, кг 2438,5

Диаметр двигателя, мм 1442

Длина двигателя, мм 5288

Расход воздуха, кг/сек 228

Степень двухконтурности 1,049

Степень повышения давления 10,8

Применение (летательные аппараты) Ту-154Б

Лучшие черты в развитии двигателей семейства НК-8, реализованные в эксплуатации на самолете Ил-62, получили при создании двигателя НК-86 для первого советского аэробуса Ил-86.

Двигатель НК-86 является двухконтурным турбовентиляторным ГТД со смещением потоков воздуха наружного и внутреннего контуров. Двигатель НК-86 имеет относительно низкую степень двухконтурности - 1,15 (степень повышения давления в компрессоре и температуры давления газов перед турбиной). Взлетная тяга, равная 13 000 кг, сохраняется постоянной при температурах окружающего воздуха до 30°С. Характерная особенность двигателя НК-86 - высокая надежность при большом техническом ресурсе и минимальном объеме технического обслуживания. Еще достоинство двигателя - малый удельный вес. В двигателе предусмотрены также конструктивные мероприятия по существенному снижению уровня шума на всех этапах полета соответственно международным нормам 90-х годов.

Компрессор двигателя - осевой, двухкаскадный. В передней части компрессора низкого давления имеется направляющий аппарат, перед компрессором высокого давления установлен регулируемый направляющий аппарате поворотными лопатками.

Камера сгорания двигателя НК-86 - многофорсуночная, кольцевого типа. Турбина двухступенчатая: первая ступень вращает компрессор высокого, вторая - низкого давления. О режимах работы силовой установки (двигателя) экипаж самолета Ил-86 оповещают указатели и световая сигнализация.

При создании НК-86 впервые были получены акустические характеристики, соответствующие международным нормам тех лет. НК-86 был запущен в серийное производство с 1980 г.

С 1987 г. на самолете Ил-86 был применен модифицированный двигатель НК-86А. Двигатель НК-86А показал максимальную тягу 13 300 кг и межремонтный ресурс 3000 часов. Следующая конструкция НК-86М показала максимальную тягу 13 000 кг, межремонтный ресурс - 4000 часов.

ОСНОВНЫЕ ДАННЫЕ ДВИГАТЕЛЯ HK-86

Взлетная тяга, кг 13 000 Удельный расход топлива на взлетном режиме,

кг топлива/кг тягихчас 0,54

Масса двигателя с реверсом, кг 26 540

Диаметр двигателя, мм 1600 Длина двигателя

(без реверсного устройства и сопла), мм 3638

Расход воздуха, кг/сек 292

Степень двухконтурности 1,15

Степень повышения давления 13,4

Применение (летательные аппараты) Ил-86

Еще в 60-х годах Генеральным конструктором Н.Д. Кузнецовым для сверхзвукового пассажирского самолета был разработан и внедрен ТРДДФ НК-144 со взлетной тягой 13 000 кг, весом 3200 кг.

Двигатель НК-144 - двухконтурный, двухкаскадный с осевым 12-ступенчатым компрессором, кольцевой многофорсуночной камерой сгорания, 3-ступенчатой турбиной, форсажной камерой, кольцевыми стабилизаторами внутреннего контура, двумя системами запуска и регулируемым реактивным соплом.

Ввиду катастрофы самолета Ту-144 дальнейшие работы над двигателем были прекращены.

Так неоконченной осталась история Ту-144 и мотора НК-144.

Правда, в Рыбинском ОКБ под руководством главного авиаконструктора П.А. Колесова к середине 70-х годов был создан альтернативный одноконтурный турбореактивный двигатель типа РД-36-51А с максимальной тягой 20 000 кг для сверхзвукового пассажирского самолета Ту- 144Д. С прекращением выпуска самолета Ту-144 были приостановлены и работы по двигателю РД-36-512А и его модернизации.

Во второй половине 70 - начале 80-х гг. проводился конкурс на двигатели для нового дальнего пассажирского самолета Ил-96 и среднемагистрального Ту-204. Первый проект Ил-96 предусматривал установку двигателей максимальной тягой 18 000 кг. В 1980 г. был создан трехвальный ТРДД НК-56 с потребной максимальной тягой.

В начале 80-х гг. появился проект самолета Ил-96-300, у которого количество пассажирских мест было снижено с 350 до 300. Новая машина потребовала двигатели максимальной тягой 16 000 кг.

Предпочтение отдали ТРДД Д-90, созданному в 1984 г. Пермским ОКБ. Работы по НК-56 прекратили.

В 1984 г. для самолета Ту-204 был создан ТРДД Н К-64 с максимальной тягой 16 000 кгс, он подходил по тяге и для Ил-96-300. Вес двигателя - 2850 кг, диаметр - 1860 мм, удельный расход топлива на крейсерском режиме - 0,58 кг/кгс, степень двухконтурности - 4,1, температура газа перед турбиной - 1550К. Но предпочтение отдали опять тому же пермскому ТРДД Д-90. Было изготовлено два Н К-64.

В настоящее время предприятие разрабатывает три типа двигателей для гражданских самолетов: НК-93, НК-88, НК-44.

НК-93 - перспективный винтовентиляторный двигатель нового поколения с редуктором мощностью 33 000 л.с. и тягой на взлетном режиме 18 000 кг при сверхвысокой степени двухконтурности 16,6.

НК-93 представляет собой трехвальный двигатель со свободной турбиной, приводящей через редуктор двухступенчатый винтовентилятор противоположного вращения в кольцевом канале.

Первый опытный экземпляр двигателя НК-93 был собран в 1989 г. Двигатель проходит стендовую обработку в полноразмерном варианте. Работы, проводимые на двигателе НК-93, опережают разработки зарубежных фирм МТУ и «Пратг энд Уитни» на несколько лет.

Диаметр вентилятора ТВВД Н К-93 равен 2900 мм, а длина лопатки составляет 1050 мм. Полная длина двигателя составляет 5972 мм, а его масса равна 3650 кг (с вентилятором).

По экономичности этот двигатель не имеет аналогов в мировой практике и должен обеспечить снижение удельного расхода топлива на 12-15 % по сравнению с эксплуатируемыми ТРДД.

Двигатель НК-93 соответствует современным нормам ИКАО по шуму и перспективным нормам по эмиссии вредных веществ.

По оценке специалистов, на крейсерском режиме полета при М=0,75 и высоте полета 11 000 м удельный расход топлива ТВВД Н К-93 будет равен 0,49 кг/кг-час. Суммарный расход воздуха на крейсерском режиме должен составлять 1000 кг/сек. Степень повышения давления - 37.

Применение двигателя НК-93 на самолетах Ил-96, Ту-204-200, Ту-330 приведет к существенной экономии топлива и снижению эксплуатационных затрат по сравнению с двигателями ПС-90А, PW2337 и RB211-535E4, устанавливаемыми на эти самолеты.

На базе газогенератора Н К-93 разработан ряд двигателей в диапазоне тяг 8000 кг и 15 000 кг.

Двигатель Н К-44 спроектирован на тягу 40 000-50 000 кг. Двигатель такой тяги создается в России впервые и явится в XXI веке основным двигателем для самолетов гражданской авиации.

Экономию можно получить и путем замещения нефтяных топлив менее дефицитными. В этом отношении большое значение имеет соответствующая работа АО «СНТК им. Н.Д. Кузнецова» при участии ЦИАМ. В результате уже проводятся летные исследования по замене авиакеросина сжиженными природным газом и водородом.

Перспективной работой является создание двигателя НК-89, работающего на сжиженном природном газе, и Н К-88 на водороде. На этих двигателях экспериментальный самолет Ту-155 совершил первые полеты и демонстрировался на международных выставках.

Создание экспериментальных двигателей НК-88 и НК-89, работающих на альтернативных топливах, явилось большим творческим успехом конструкторского бюро АО «СНТК им. НД. Кузнецова».

Не утратило своей перспективы и создание двигателей для сверхзвуковых пассажирских самолетов (СПС).

Уже создан комбинированный газотурбинно-прямо-точный двигатель изменяемого цикла, разработанный в ЦИАМ. Демонстрировался в 1990 г. в Москве на выставке «Авиадвигателестроение». Предназначен для сверхзвукового пассажирского самолета второго поколения с четырьмя двигателями. Топливо - обычный авиакеросин. Согласно расчетным оценкам, силовая установка будет на 20 процентов экономичнее, чем на англо-французском самолете «Конкорд». При этом удовлетворены требования по снижению шума на взлете, в крейсерском режиме и на посадке.

Разработан в ЦИАМ и гиперзвуковой прямоточный воздушно-реактивный двигатель (ПВРД) на водородном топливе. В 1992 г. в Казахстане впервые в мире были проведены летные испытания с достижением скорости шести «М». Оснащенный такими двигателями СПС с пассажирами способен преодолеть расстояние из Москвы до Нью-Йорка за полтора-два часа.

Двигатели семейства «НК» отличаются высокой надежностью и высоким ресурсом. Около 40% пассажирооборота в России проводится на самолетах, оснащенных двигателями, созданными АО «СНТК им. Н.Д. Кузнецова».

Оглавление