Оглавление цикла «Тушкины потроха»
Другой цикл канала — «ТЭД — труженик электродвигатель»
Кто сидел с мангалом на опушке леса у аэропорта и наблюдал взлёты туполевских лайнеров — поначалу удивлялся. Тощий Ту-134 гремит словно ракета, и неудивительно — по двигателям он родня тяжёлому истребителю МиГ-31. Первая волна грома ударяет в уши, а вторая, отразившись от леса, бьёт в спину, сбивая с толку — непривычные люди вертят головой. А пока вертят — до них докатывается жаркое мутное марево... Канонада слышна даже тогда, когда самолёт уже виден лишь по дымному следу.
Ту-154Б — вдвое тяжелее, трёхмоторный, но гремит потише, а мути совсем нет — выхлоп чист как слеза. Ту-154М хоть по двигателям и родня огромному грузовику-афганцу Ил-76, но взлетает тише всех — интеллигентно переходит с незабываемого колокольного звона на ровный гром и плавно уходит, оставляя за собой трезубец жидковатого дыма. Через минуту «эмку» уже не слышно. Недаром ей до последнего были разрешены полёты за рубеж, она проходила по жёстким шумовым нормам.
«Бездымные» машины с НК-8 — больше половины выпущенных Ту-154, 604 самолёта. Распиленный кузнецовский двигатель, вернее, первую его половину — компрессор — я показал в предыдущей статье. Однако более 300 туполей выкатились из ворот седьмого цеха Куйбышевского авиационного завода с двигателями Д-30КУ-154. У этого двигателя довольно длинная родословная, поэтому начнём с неё, а окончим статью видеозаписью опробования двигателя на учебной «эмке».
Началось всё с Д-20 — этот двигатель, первый в СССР 2-контурный 2-вальный, был создан для «тёмной лошадки» Ту-124, уменьшенной версии Ту-104. Если Ту-154 посвящён, можно сказать, целый фильм («Экипаж»), Ту-134 неоднократно мелькал в известных картинах («Ирония судьбы», «...приключения итальянцев...»), красовался на пачке TU-134, то из биографии Ту-124 обыватель не вспомнит ничего.
Хотя были и яркие страницы — например, посадка на Неву. Выпускался он мало, летал мало — едва успел справить совершеннолетие, но послужил родоначальником Ту-134 и семейства двигателей, четвёртое поколение которого производится и сейчас.
Если у НК-8 компрессор 10-ступенчатый (4 ступени КНД — компрессора низкого давления — и 6 ступеней КВД), то у Д-20 он 11-ступенчатый. Компрессор низкого давления — 3-ступенчатый:
Причём здесь у КНД нет вентиляторных и подпорных ступеней — все три ступени работают на оба контура, и на горячий, и на второй. Эту особенность соловьёвские двигатели пронесли аж до Д-30КУ. КНД разделился на вентилятор и подпорные ступени лишь на следующей ступени эволюции, ПС-90 — созданном в 1980-е годы двигателе для Ту-204 и Ил-96.
Поворотные лопатки статора (регулируемые направляющие аппараты) инженерная мысль тогда ещё не воплотила, из механизации на компрессоре Д-20 есть лишь клапаны перепуска, увидевшие свет ещё в 1946 году на реактивном первенце Александра Микулина — АМТКРД-1. Привод у них на Д-20 не общий от ведущего кольца, как у НК-8, а индивидуальный, каждый клапан открывается своим топливным цилиндром. И конструкция иная — створки клапанов поворотные.
Есть ещё пара серьёзных отличий от кузнецовских двигателей. Во-первых, КВД, как видим — радиальной разборки, статор можно разнять на две половинки и вынуть ротор как из матрёшки. Во-вторых, повышен КПД системы отбора воздуха — на малых режимах он отбирается с конца компрессора, при повышении же режима перекидывается заслонка переключения воздуха (ЗПВ) и отбор идёт ближе к началу компрессора, экономя драгоценный воздух высокого давления для камеры сгорания.
Многие из этих и многих других решений кочуют из поколения в поколение — Д-20, Д-30, Д-30КУ, ПС-90. КБ Туполева, перенеся на Ту-124 двигатели в хвост, получило Ту-134:
А КБ Соловьёва, добавив ступеней и поставив регулируемый направляющий аппарат КВД, получило Д-30:
У этого двигателя несколько серий (I, II, III), а на МиГ-31 стоит его версия с форсажной камерой — Д-30Ф6. Вот разрез КНД двигателя II серии, он состоит из четырёх ступеней:
Попавший в кадр суфлёр, стоящий на коробке приводов, отделяет откачанное из подшипников двигателя масло от воздуха. Смесь воздуха и паров масла по большой чёрной трубе отводится в сопло двигателя, её вытягивает потоком выходящих газов.
Компрессор высокого давления получил более экономичное, чем клапаны перепуска, противопомпажное средство — регулируемый входной направляющий аппарат. Лопатки, как и у НК-8, приводятся от общего ведущего кольца.
Привод — типичный для авиадвигателей топливный цилиндр, только управление не по перепаду давления, как у НК-8, а по оборотам.
Клапаны по конструкции как на Д-20 — заслонки, управляемые каждый своим цилиндром. И перепуск тоже идёт сразу за несколькими ступенями:
Многие из этих решений перекочевали на Д-30К, в разных вариантах стоящий на Ил-62М (Д-30КУ), Ту-154М (Д-30КУ-154), Ил-76 (Д-30КП). Сходство видно даже с фасада — начиная с кока:
Та же ромашка головки болта в центре, те же отверстия по периметру основания... По сути, по большинству узлов это совершенно другой двигатель, у него иные размеры, масса и тяга — если Д-30 III серии выдаёт менее 7 тонно-сил, то Д-30КП выдаёт до 12. Но конструкция узлов (опор, дисков...), общая схема до боли знакомы.
Д-30КУ-154 я пока не распилил, но это вопрос времени, да и Д-30 с Д-20 показывал не зря — у КУ-154 внутри всё почти так же, разница лишь в цифрах. Компрессор низкого давления — 3-ступенчатый, после него на рёбрах разделительного корпуса (так у Соловьёва называется средняя опора) поток разделяется на внутренний и внешний, причём большая часть, около 70 %, идёт во внешний. Это одна из причин, почему КУ-154 экономичней НК-8.
КВД — 11-ступенчатый, на нём тоже есть клапаны перепуска на нескольких ступенях, а на входе стоит регулируемый ВНА. Правда, и ВНА несколько иной конструкции, и клапаны перепуска не поворотные, а тарельчатые, цилиндры стоят прямо на них.
И если на Д-30 вся механизация срабатывает синхронно — при повышении оборотов более примерно 80 % сразу открывается ВНА и закрываются КПВ, то на Д-30КУ-154 всё срабатывает поочерёдно, это видно по табло в кабине. Для примера вернёмся в англоязычную кабину словацкой правительственной машины — она на фото выше.
Тахометры, как видим, русскоязычные — угадываются надписи «ОБОРОТЫ / TOURS / REVOLUTIONS», на каждом видна только первая стрелка — оборотов КВД, по ней ставят режим работы двигателя. Горячий контур даёт и основную тягу в стратосфере, где разрежённый воздух. Вторая стрелка (обороты КНД) — за первой. Обороты КНД — по сути тяга на малых высотах.
При повышении режима работы двигателя механизация работает так:
— сперва (при оборотах КВД 74 %) начинает открываться ВНА и гаснет табло «ВНА 33°» (здесь оно «IGV 33° — inlet guide vane, входной направляющий аппарат по-английски);
— потом (при 79 %) закрываются КПВ (гаснут табло «BLOWOFF VLVS» — blowoff valves);
— перед выходом двигателя на номинальный режим (при 92,5 %), полностью открывается ВНА (гаснет «ВНА 0°»).
В будущем обязательно сниму разрезанный Д-30КУ-154 и доработаю статью, а пока сяду за две следующих — про камеры сгорания, турбины и реверсы. А там и до навесных агрегатов — генератора, стартёра, гидронасосов — доберёмся.
Оглавление цикла «Тушкины потроха»
Другой цикл канала — «ТЭД — труженик электродвигатель»