История авиадвигателя НК-93 до сих пор вызывает многочисленные споры в среде любителей российской авиации и двигателестроения. Разумеется, она обросла мифами и различными домыслами. Что это был за силовой агрегат и почему он не стал серийным? Попробуем разобраться в нашем материале.
Всё началось с военных
В 1980-х годах находившийся на пике своего технологического развития СССР мог позволить вести разработки сразу нескольких авиадвигателей одного класса. Самарское предприятие «Кузнецов» (сейчас «ОДК-Кузнецов») начало разработку двигателя НК-92 для перспективного военно-транспортного самолета Ил-106. Предполагалось, что это будет новый двигатель со сверхвысокой степенью двухконтурности, высокой удельной тягой и экономичностью. По НК-92 был выполнен определенный объем работ: по газогенератору и по винтовентилятору.
Военные при этом поставили серьезные задачи перед двигателестроителями. В частности, заказчик хотел получить силовой агрегат с высоким отношением взлётной тяги к тяге крейсерской (для обеспечения короткого взлёта с грунта); невысокой скоростью продолжительного полёта (около 900 км/ч) на большой высоте; коротким пробегом при посадке; специальными условиями компоновки двигателя. Так появился проект двигателя с закапотированным биротативным винтовентилятором, приводимым через редуктор, со степенью повышения давления πк* = 1,22…1,27 и с регулируемыми углами установки лопаток. Под эту работу в Ступино был спроектирован и создан специальный перспективный винтовентилятор СВ-92 с композитными лопатками и регулятор РСВ-92, которым должен оснащаться двигатель. Разработанный регулятор с двигателем не испытывался.
Проект Ил-106 вначале затормозился в конце 1980-х годов, затем и вовсе перестал осуществляться. В дальнейшем его неоднократно пытались возобновить, и только примерно в 2016 году окончательно похоронили. «Ответвлением» проекта НК-92 стала разработка НК-93, чуть меньшего размера, с использованием тех же наработок.
НК-93: Путем проб и ошибок
Новый двигатель буквально «попал под девяностые». Первоначально всё должно было идти еще по советскому плану: 6 лет на разработку (1990-1996 гг.), затем быстрые государственные сертификационные испытания в 1996-97 годах и начало серийного производства в 1997 году. Первый демонстрационный экземпляр НК-93 собрали в 1991 году, затем уже в условиях постоянного недофинансирования и срыва всех сроков в Самаре все-таки попытались выполнить задуманное. Параллельно в СМИ постоянно сообщали о высоком потенциале нового двигателя, который будет использоваться на новых самолетах Ту-204, Ил-96 и Ту-330.
Что обещали разработчики? Тягу на взлетном режиме 18 тонн, расход топлива в крейсерском режиме в районе 0,49 кг/кгс · час, массу всего в 3,5 тонны (потом она в техзадании составила уже 5,1 тонну), длину двигателя – около 6 метров, диаметр винтовентилятора 2,9 метра. Плюс параметры надежности – 7500 часов до первого капремонта и 15000 часов – назначенный ресурс.
Опытно-конструкторские работы по НК-93 стартовали без наличия достаточного научно-технического задела, особенно по новым узлам, которых уникальный силовой агрегат включал в себя немало: биротативный винтовентилятор, «тонкая» гондола, планетарно-дифференциальный редуктор большой мощности с высоким ресурсом, система автоматического управления биротативным винтовентилятором. Путем бесконечных проб и ошибок на фоне отсутствия какого-либо интереса со стороны потенциального заказчика было собрано 10 опытных двигателей, на двух из них отрабатывали композиционные лопатки винтовентилятора. За все 1990-е и 2000-е годы суммарная наработка двигателей составила всего 3600 часов.
Выйти на требовавшиеся изначально параметры не получалось, что подтверждали и испытания. Так, в 1999 году, прошли испытания газогенератора НК-93 в ЦИАМ в имитации полетных условий, где выяснилось, что после 8 лет разработки и доводки, из-за недоборов КПД, фактическая температура газа перед турбиной на взлетном режиме превысила расчетную температуру на 140 градусов Цельсия, а удельный расход топлива на крейсерском режиме работы оказался выше на 9% заявленного значения.
В марте 2003 года на «Кузнецове» совместно с ЦИАМ имени Баранова расписали новый план по доводке НК-93. Предполагалось, что за примерно 6 лет будут доработаны практически все узлы и системы двигателя, будет создана штатная электронная система автоматического управления (САУ), плюс доведен до нужных параметров винтовентилятор и его система управления. Фактически переделать всё. Только в этом случае можно было бы попробовать выйти на те уникальные характеристики, которые обещали при представлении проекта его авторы. Но и тут всё пошло не так.
2000-е годы: Испытания и выводы
Запланированные работы не были выполнены. Точнее будет сказать, что их выполнили (по данным ЦИАМ 2011 года) примерно на 10% от объема за все 2000-е годы. На этом фоне решение о проведении летных испытаний опытного двигателя №10 на летающей лаборатории Ил-76ЛЛ в 2006-2008 годах ничего нового не дало. В отчете сообщалось, что самолет с одним НК-93 поднимался в небо 5 раз. При этом в одном из полетов двигатель все-таки запустили, но не на полную мощность, так как были ограничения по так и не созданной полноценной системе автоматического управления. Это не помешало в 2007 году показать на авиасалоне МАКС-2007 Ил-76ЛЛ с этим самым НК-93 и говорить в СМИ о «выдающихся характеристиках нового двигателя» и его «скором запуске в серию». Однако, выводы испытателей были совсем иными: «цели летных испытаний, состоящие в демонстрации новых технических решений (регулируемый биротативный винтовентилятор с реверсом тяги, редуктор, система управления винтовентилятором и др.) и выявлении реальных тягово-экономических характеристик силовой установки сверхбольшой степени двухконтурности в обеспечение создания научно-технического задела для перспективных авиационных двигателей, не могли быть достигнуты».
Когда подошли к концу и 2000-е годы, ситуация по разработке НК-93 была также далека от завершения. В 2009-2011 годах на совещаниях двигателестроители и испытатели начали подводить итоги и пытаться понять, что же делать дальше. На них отмечалось, что до сих пор нет даже типовой конструкции двигателя (окончательный конструктивный профиль двигателя), масса 10-го, наиболее совершенного из опытных образцов, НК-93 на 24% превышает параметры технического задания (6,3 тонны вместо 5,1 тонны). Специалисты также обратили внимание, что лопаточные машины двигателя выполнены на уровне технологий 1980-х годов, а штатной системы автоматического управления двигателем так и не создано. Теоретически можно было продолжить работы (неясно на сколько еще лет) и получить силовой агрегат для Ту-204 и Ил-96 с характеристиками на 7-8% лучше в плане топливной эффективности, чем уже у выпускавшегося серийно ПС-90А.
Наконец, прозвучал логичный вывод, что без уже обозначенной многолетней комплексной доработки двигателя даже проведение летных испытаний не имеет смысла. Да, конструкция работоспособна, но до серийного производства было еще очень далеко…
Так история с НК-93 в 2011 году окончательно стала историей.
P.S. Свидетельство участника разработки НК-93
Далее текст публикуется в авторской редакции, всё вполне доступно и понятно любителям авиации: «Байки про НК-93 гуляют по Интернету, а правду деликатно замалчивают. Супервысокая степень двухконтурности (16:1), выбранная непонятно зачем (нынешние ТРДД дошли до 11:1), потянула 3 проблемы, каждой из которых достаточно было для похорон изделия. Выигрыш в удельном расходе топлива при росте двухконтурности с 10:1 до 16:1 отсутствует, а большой наружный диаметр приводит к росту полетного сопротивления двигателя. Как отметили в замечаниях, современные двигатели при таком диаметре имеют взлетную тягу до 50 тонн, вместо 18. Большая степень двухконтурности влияет на соотношение взлетной и крейсерской тяг. Поэтому, имея на пару тонн больше тяги на взлете, НК-93 проиграл на крейсере старенькому ПС-90, т.е. не мог эффективно обеспечить режим крейсерского полета самолета. И, наконец, чтобы сделать эффективно и долго работающий внутренний редуктор, нужно максимально снизить его нагрузку, то есть опять снижать степень двухконтурности, что и сделал сегодня Pratt-Whitney. На НК-93 редуктор выдерживал 200-300 часов ресурса, а для его ремонта нужно разбирать двигатель целиком. Так сказка не состоялась… Остальное — досужие сплетни».