Большой, мощный, экономичный, тихий, экологичный, дешевый и недооцененный винтовентиляторный двигатель пятого поколения НК-93. Примерно такие легенды ходят в сети об этой силовой установке.
Затрагивая тему двигателей Кузнецова, многие интернет издания придерживаются мнения, что винтовентиляторный двигатель НК-93 не был до конца оценён. Некоторые даже считают, что все технологии по этой силовой установки утеряны, тогда как другие утверждают, что он всё же получит второй шанс.
Более того есть те кто сравнивает его с двигателем ПД-14, и даже пытаются ставить его на тот же МС-21. Но все же не стоит забывать, что это принципиально другая схема, да и само предназначение. Говорить о том, что НК-93 мог бы стать сердцем МС-21, не совсем логично.
Эти умозаключения пожалуй не имеют под собой никаких оснований. Да и сам двигатель НК-93 по размерам просто не влезет под крыло российского перспективнрого среднемагистрала.
Главный конструктор двигателя НК-93 Николай Дмитриевич Кузнецов - это один из самых талантливых ученых и конструкторов двадцатого века. Его невероятные и уникальные разработки до сих пор актуальны и будоражат умы западных авиастроителей.
Чего только стоит до сих пор непревзойдённый двигатель НК-32 для стратега Ту-160, который на протяжении более четырех десятилетий является самой мощной в мире серийной турбореактивной силовой установкой и предметом гордости отечественной школы авиастроения. То же самое можно сказать и о турбовинтовом непревзойденном шедевре, двигателе линейки НК-12 для Ту-95
Однако винтовентиляторный двигатель сверхвысокой степени двухконтурности НК-93 до сих пор остается предметом горячих дискуссий и споров.
Нет сомнений и в том, что этот двигатель является очередной уникальной разработкой команды Николая Дмитриевича Кузнецова. Но все же, к глубочайшему сожалению, его так и не довели до серийного производства.
По поводу того, что на данный момент НК-93 будет более экономичнее турбовентиляторных двигателей с аналогичной удельной тягой - спору нет. Здесь стоит отметить, что даже обычные турбовинтовые двигатели с аналогичной тягой будут экономичнее турбовентиляторных. Однако говорить, что винтовентиляторный НК-93 достаточно тихий, пока рано.
Безусловно, если бы работы по двигателю не приостановили, то возможно сегодня бы наши конструкторы уже решили бы проблему не только с шумом. Тем более с учетом активного внедрения цифровых систем управления в отечественные авиационные двигатели.
Стоит отметить, что на сегодняшний день все современные коммерческие авиалайнеры оснащены только двумя типами двигателей — традиционными турбовинтовыми и турбовентиляторными силовыми установками.
Но все же турбовинтовые двигатели, даже при очень хороших показателях топливной эффективности, имеют несколько серьезных недостатков.
Пожалуй, самым основным недостатком турбовинтовых двигателей для авиаперевозчиков, является ограниченный скоростной барьер, а также повышенные шумовые и вибрационные характеристики.
В добавок ко всему, невозможность создания турбовинтовых двигателей, обладающих большой тягой, при условии сохранении тех же размеров и весовых характеристик.
То же самое касается и турбовентиляторных двигателей, где в первую очередь недостатком является большой диаметр самого вентилятора. Такие размеры создают значительное лобовое сопротивление, а как следствие, большой двигатель — большая масса.
Тем не менее в настоящее время более эффективного двигателя, что бы летать на дозвуковых скоростях, человечество пока еще не придумало. Однако и с винтовентиляторными двигателями не все так гладко, как многим бы этого хотелось.
Зачастую заслугу по разработке винтовентиляторных двигателей присваивают Советскому Союзу, а именно Николаю Дмитриевичу Кузнецову. Но это не совсем так. И вот почему.
К разработкам винтовентиляторного двигателя ведущие западные двигателестроительные корпорации приступили практически параллельно с советскими конструкторами, а точнее только в 70-х годах.
Западными пионерами в этом направлении были, американская компания «Пратт энд Уитни» и компания «Элисон», которые в свое время совместно разработали винтовентиляторную силовую установку под индексом 578-DX. А также - американская компания «Дженерал Элекрик» и французская «Снекма» со своей совместной разработкой - GE-36.
Для достижения высоких скоростей винтовентиляторных двигателей, западные инженеры использовали двухрядную схему вентиляторов из композитных материалов, ступени которых вращались в противоположных направлениях. А количество композитных лопастей, по сравнению с обычным турбовинтовым двигателем, существенно увеличилось.
Причем сами вентиляторы винтовентиляторного двигателя крутились на определенном числе максимальных оборотов. Это было сделано для того, чтобы избежать эффекта волнового и шумового кризиса, а также чтобы не приблизиться к так называемому эффекту запирания.
Более того эти двигатели в середине 80-х активно проходили летные испытания, тогда как отечественный винтовентиляторный двигатель НК-93 впервые полетел только в 2006 году.
Тогда в результате испытаний американским инженерам всё же удалось достичь показателей крейсерской скорости в пределах 830 км/ч. Такие скоростные характеристики являлись общепринятым стандартом для магистральных пассажирских лайнеров.
Испытания обоих винтовентиляторных двигателей западных двигателестроителных гигантов завершились в 1988 году. Их результаты были впечатляющими и одновременно разочаровывающие.
Так например, оказалось, что винтовентиляторные двигатели употребляли в 3 раза меньше топлива, при тех же характеристиках, что и штатные турбовинтовые силовые установки.
Однако из-за ограниченного числа оборотов, винтовентиляторные двигатели имели меньшую тягу при том же диаметре, что и турбовинтовые агрегаты.
Для увеличения мощности требовалось значительно увеличивать размер самих вентиляторов и увеличивать обороты, что собственно и приводило к повышенной вибрации, а как следствие сказывалось и на ресурсе самих силовых установок.
В результате дорогостоящую программу по дальнейшей разработке винтовентиляторных двигателей западным компаниям пришлось все же свернуть, так как повышенный шум и вибрации не позволяли им пройти сертификацию для использования их в гражданской авиации.
С коммерческой точки зрения эти двигатели стали не интересны для западных авиастроительных корпораций и в серийное производство естественно не пошли.
Практически в то же время на Запорожском заводе «Прогресс» начались работы над советским винтовентиляторным двигателем Д-27, который разрабатывали на основе газогенератора турбовентиляторного двигателя Д-36. Но это тема заслуживает отдельного внимания.
Параллельно с работами по двигателю Д-27, на Куйбышевском научно-производственном объединении «Труд» им. Кузнецова началась разработка и винтовентиляторного двигателя НК-92, который в последствии и послужил базой для прототипа двигателя НК-93.
Изначально эта силовая установка должна была стать сердцем перспективного тяжелого военно-транспортного самолета Ил-106, разрабатываемый в свою очередь на замену Ан-22 и Ил-76.
Здесь стоит отметить, что в результате стендовых испытаний НК-92, советские конструкторы столкнулись с той же проблемой, что и западные инженеры. А именно с проблемой повышенных шумовых характеристик.
А так как на тот момент военным транспортникам не требовалось укладываться в шумовые нормы и прохождение международных сертификаций, то изначально на эту проблему конструкторы просто забили.
Однако когда в 1986 году НК-92 был добавлен в проект дальне магистрального пассажирского широкофюзеляжного Ил-96МК, то к работам по снижению шума пришлось всё же вернуться. Так началась доработка уже существующего двигателя НК-92 до версии НК-93.
В результате не малых трудов и длительных стендовых испытаний конструкторы выяснили, что бы действительно добиться понижение шумового порога на разных режимах, есть только один выход.
Необходимо было сделать так, что бы лопасти вентилятора были поворотными с разного направления вращения, что, собственно говоря, и было сделано. Стоит отметить, что такого в мировой авиации до того момента никто не делал.
В 1995 году двигатель должен был пройти государственные испытания, так как начало производства первого прототипа Ил-106 с четырьмя винтовентиляторными двигателями были намечены на 1995 год, а начало лётных испытаний в составе самого самолета - на 1997-ой.
Тем не менее сложная экономическая ситуация в стране и распад Союза, внесли свои коррективы. В 1992 году прекратилось финансирование, а все работы по перспективным изделиям на время были приостановлены.
В Самарском научно-техническом комплексе им. Кузнецова несколько раз предпринимали попытку завершить начатое дело. Причем без госфинансирования, на собственные средства и средства полученные от частных лиц, которым не была безразлична судьба двигателя НК-93.
Но все же большую часть средств на эти цели были выделены после продажи американцам нескольких ракетных двигателей НК-33, которые ранее предназначались для советской лунной ракеты Н-1.
Стоит отметить, что в 70-х после неудачи с лунной программой, конкурент ракетчик Глушко приказал порезать ракетные двигатели НК-33 на металлолом. Но тогда, на свой страх и риск, Николай Дмитриевич Кузнецов спрятал порядка 100 двигателей на испытательном полигоне в неприметном ангаре.
Ведущий конструктор Самарского научно-технического комплекса им. Кузнецова по двигателю НК-93 Анатолий Лоцман в свое время рассказывал, что тогда никто не сомневался, что двигатель прошел бы испытания. К 1992 году было собрано уже 8 двигателей и половина 9-го.
Более того, на тот момент собранные образцы даже уже прошли стендовые испытания. В 2007 году при прохождении летных испытаний даже выяснилось, что благодаря поворотным винтам двигатель НК-93, который ранее рассчитывался на тягу в 18 тонн, выдал чуть более 20 тонн.
На вопрос, как такое вообще могло получиться, то есть фактическая мощность превысила 10% выше заявленной, Анатолий Лоцман ответил: «Мы не знаем!!! Это нужно было спросить у самого Кузнецова».
Также выяснилось, что шумовые характеристики значительно превосходили всех своих западных одноклассников. Но все же на некоторых режимах вопрос по шуму так до конца и не был решён.
Что видимо и стало камнем преткновения и предметом спора о необходимости дальнейших работ по двигателю НК-93 для гражданской авиации и дальнейшего его финансирования со стороны государства.
Безусловно, двигатели НК-93 это отличное экономичное решение не только для военно-транспортной авиации, но и незаменимый выбор для строительства экранопланов, в области разработки которых Советский Союз был мировым лидером.
Также необходимо учитывать и тот факт, что на тот момент под такой тип двигателя был необходим интерес заказчиков, то есть самих авиастроителей. Однако в таком случае нашим КБ необходимо было учитывать и очередную разработку нового планера под конкретную силовую установку, и дальнейшие большие работы по его интеграции на конкретный самолет.
Но видимо на тот момент закупка иностранных пассажирских лайнеров для Министерства промышленности и торговли, а также правительства в целом, являлось более приоритетной и более перспективной задачей, чем быть на мировом рынке страной-конкурентом в области авиастроения.
Так вместо того, что бы действительно поддержать отечественное авиастроительную инфраструктуру, в 2010 году президент России Д.А. Медведев прибыл в США, где подписал предварительное соглашение на покупку 65 самолетов компании «Боинг».
Более того, на тот момент президент США Барак Обама поблагодарил Медведева за то, что этот контракт обеспечит американцам дополнительных 44 тыс. рабочих места.
Конечно, что бы начать дальнейшие работы по двигателю НК-93, который будет предназначен только для модернизации существующего парка самолетов, таких как Ил-76 и Ан-124 «Руслан», никаких экономических обоснований не было, считали в Объединенной авиастроительной корпорации.
Как показала дальнейшая практика позже, в конечном итоге в Ростехе всё же сделали ставку на будущий отечественный двигатель большой мощности ПД-35, который в вою очередь должен был появиться с большим запозданием, но все же имел традиционную проверенную турбовентиляторную схему.
Тем более, что на тот момент производство в России военно-транспортных самолетов и пассажирских широкофюзеляжников, находилось еще "в подвешенном состоянии".
Справедливости ради стоит отметить, что все работы по интеграции двигателя НК-93 для гражданской и военно-транспортной авиации, официально так не были прекращены. Их просто заморозили на неопределенный срок.
Более того, модификация двигателя НК- 93 сегодня активно используются в газопромышленной отрасли. То есть говорить о том, что все технологии утеряны, было бы не правильно, а подобные высказывания не имеют под собой никаких оснований.
Остается только и надеется, что с развитием отечественного авиастроения работы по двигателю НК-93 всё-таки возобновят, и возможно когда-нибудь мы все же увидим их под крылом российских самолетов либо на современных отечественных экранопланах.