Малогабаритные, но мощные двигатели АМ-5 и РД-9Б обеспечили отечественной авиации прорыв к недостижимым ранее сверхзвуковым скоростям.

В конце 1940-х годов А.А. Микулин увлекся проектированием малогабаритных ТРД, впервые в мире применив метод моделирования двигателя-прототипа. На основе теории подобия, разработанной Б.С. Стечкиным, он сделал вывод, что некоторое уменьшение размеров ТРД ведёт к снижению его удельного веса. Александр Александрович определил, какой будет оптимальная размерность двигателя, обеспечивающая максимальную весовую отдачу и максимальный удельный расход топлива. По предложению Микулина, необходимую тягу можно будет получить, использовав связки таких двигателей в нужных количествах.

Эта идея основывается на так называемом законе “квадрата - куба”, который гласит, что при изменении размеров изделия площади увеличиваются пропорционально квадрату масштаба, а масса - пропорционально кубу. Поэтому, уменьшив диаметр двигателя, мы получим снижение расхода воздуха, а значит и тяги (при прочих неизменных параметрах) пропорционально квадрату, а масса будет убывать пропорционально кубу. Поэтому отношение веса к тяге, или удельный вес двигателя, уменьшится. Однако закон “квадрата - куба” действует до некоторого предела, который диктуется условиями изготовления деталей малых размеров и толщин.

Всё предыдущее пятилетие разработка турбореактивных двигателей шла под девизом “больше тяги”. И идея Микулина не сразу нашла сторонников. Первый проект малогабаритного микулинского ТРД назывался АМ-4. Его статическая тяга должна была быть 1500 кгс, а удельная лобовая - в три раза больше, чем у двигателя РД-45, который устанавливался тогда на новейший истребитель МиГ-15.

Интересно, что через четыре года на фирме “Дженерал Электрик” начали разработку маленького ТРД J85 для беспилотного летательного аппарата “Мак-Доннел” GAM-72. Двигатель оказался удачным, и в дальнейшем его модификации устанавливались на различные самолеты нескольких стран. Размерность американского J85 оказалась близкой к проекту АМ-4, его тяга составляла 1110-1135 кгс.

Двигателем Микулина сразу заинтересовались авиаконструкторы. А.И. Микоян рассматривал возможность установить его на свой истребитель И-350 (М), в то время не вполне удачно испытывавшийся с двигателями АЛ-5 Люльки. А.С. Яковлев, создававший новый двухмоторный всепогодный истребитель-перехватчик, также обратился к Микулину. По просьбе Микояна Микулин увеличил тягу двигателя до 2000 кгс. Его начали проектировать под названием АМ-5. В марте 1951 года были готовы рабочие чертежи, а уже через два месяца собран первый экземпляр и запущены стендовые испытания двигателя.

Общая конструктивная схема АМ-5 была аналогична АМ-3, но размерность, расход воздуха и тяга “младшего” - меньше в четыре раза, а масса в семь раз. Прогнозы Микулина относительно удельной массы оправдались: она получилась рекордно низкой - 0,22 кг/кгс, что в полтора раза меньше, чем у всех отечественных и зарубежных ТРД того времени. Двигатель имел восьмиступенчатый осевой компрессор. Перепуск воздуха осуществлялся за четвертой ступенью компрессора. Камера сгорания стала кольцевой (на АМ-3 она была трубчато-кольцевой). Впервые в практике авиадвигателестроения применен электрический стартер-генератор, использованный как обратимая электромашина. Узел соединения валов турбины и компрессора был абсолютно оригинальным.

В апреле 1952 года начались летные испытания АМ-5 на опытном микояновском самолете СМ-1 (летчик-испытатель К.К. Коккинаки). Потом испытания продолжились на специально спроектированном под двигатель АМ-5 истребителе сопровождения СМ-2. В июне летчик-испытатель Г.А. Седов достиг на этом самолете рекордной скорости в 1220 км/ч. Но это была скорость на пикировании, а в горизонтальном полете звуковой барьер преодолеть тогда не удалось. Нужно было значительно увеличивать тягу двигателей. А.А. Микулин в срочном порядке начал разрабатывать форсированный вариант - АМ-5Ф с тягой на максимальном режиме в 2700 кгс.

Проблем с доводкой форсажной камеры оказалось много, хотя некоторый опыт по использованию энергии дожигаемого топлива был у Микулина ещё со времён поршневых моторов. Этот двигатель серийно не выпускался и устанавливался только на опытном реактивном бронированном штурмовике Ил-40 конструкции С.В. Ильюшина.

19 июня 1952 года совершил свой первый вылет дальний истребитель-перехватчик Як-25, оснащенный двумя АМ-5А (летчик-испытатель В.М. Волков). Для этого самолета двигатель АМ-5А начал серийно производиться на заводе №500 в Тушино, где было создано небольшое ОКБ, впоследствии превратившееся в крупный конструкторский коллектив. Всего было выпущено 483 самолета Як-25 и Як-25Р (разведчик) и для них - 2566 двигателей АМ-5.

“… Агрессивный напор, собственная творческая активность и кураж помогли ОКБ Микулина за 5-7 лет совершить гигантский скачок и создать семейство турбореактивных двигателей АМ новых, оригинальных конструкций с уникальными параметрами. <…> Двигатель АМ-5 имел значительно меньшую размерность и самые высокие удельные параметры, его тяга в пять раз превышала массу двигателя - показатель, имеющий важное значение для скоростных, особенно для сверхзвуковых самолетов-истребителей”. Ольштейн Л.Е. Победы и поражения.

Советская авиация нуждалась во всё более мощных двигателях, способных обеспечить выход истребителей на сверхзвуковую скорость. На основе АМ-5Ф под руководством Микулина создан следующий двигатель - АМ-9, более известный как РД-9Б. Именно он помог фронтовому истребителю МиГ-19 стать первым советским серийным сверхзвуковым двухдвигательным самолетом, по некоторым параметрам превосходившим иностранные аналоги.

“… РД-9Б был для своего времени выдающимся двигателем, - пишет В.Н. Коровин. - Он выделялся малой массой и небольшими габаритами, уровнем удельных параметров, температурных и силовых нагрузок, повышенными требованиями к точности изготовления деталей и узлов".

От АМ-5 в новом двигателе сохранилась размерность и некоторые конструктивные принципы. Но РД-9Б должен был обладать значительно более высокой тягой, поэтому в итоге существенные изменения коснулись большинства узлов. К восьми ступеням компрессора АМ-5 “приставили” ещё одну, нулевую ступень. К тому времени в отраслевых институтах, ЦИАМ и ЦАГИ, были разработаны методы расчета сверхзвуковых ступеней компрессора. Микулин решил воспользоваться этой разработкой и выполнить нулевую ступень своего компрессора сверхзвуковой, со степенью повышения полного давления 1,3. Относительный диаметр втулки этой ступени был на треть меньше, чем у первой ступени компрессора АМ-5. Благодаря этому степень повышения давления в компрессоре выросла до 7,5, то есть на 30% по сравнению с АМ-5, а расход воздуха увеличился до 43,3 кг/с (на 15%). РД-9Б стал первым серийным двигателем со сверхзвуковой ступенью компрессора. Другое принципиальное новшество РД-9Б - форсажная камера, в которой дожигалась дополнительная порция топлива, с трехпозиционным регулируемым соплом. Благодаря этому конструкторскому решению удалось получить тягу на форсажном режиме в 3250 кгс и высокую степень форсирования тяги - 1,535. По этим показателям двигатель превзошел все отечественные турбореактивные двигатели того времени. Камера сгорания вновь стала трубчато-кольцевой, как у АМ-3, число жаровых труб - десять. Двухступенчатая турбина была спроектирована заново и её КПД достиг очень большого значения - 92,5%. Удельный вес двигателя остался на исключительно низком уровне, как и у АМ-5.

“Сравнивая американский двигатель J57-P-7, установленный на истребителе F-100, с нашим РД-9Б, можно сказать, что американцы раньше перешли на двухвальный компрессор, благодаря чему им удалось достигнуть высокой степени сжатия (12,5) и получить низкий удельный расход топлива на номинальном режиме (0,8), но двигатель получился очень тяжелым, его удельная масса на 60% выше, чем у РД-9Б”. Сорокин В.Н. “Секреты” двигателей АМ-5 и РД-9.

Двигатель был создан за поистине фантастические сроки: от начала разработки (октябрь 1952) до первого полета самолета, оснащенного двумя РД-9Б, прошло всего 16 месяцев! В январе 1954 года летчик-испытатель Г.А. Седов поднял в небо опытный образец истребителя МиГ-19 - машину СМ 9/1. В процессе испытаний был получен рекордный результат: максимальная скорость 1450 км/ч (1.35М). В это время американский аналог, истребитель “Норт-Америкен F-100 Супер Сейбр”, в первых испытательных полетах вышел только на число 1,09М. Такие превосходные летные данные способствовали тому, что двигатель РД-9Б и самолет МиГ-19 успешно прошли государственные испытания и ещё до их окончания были запущены в серию. МиГ-19 с двумя двигателями РД-9Б был принят на вооружение ВВС в 1955 году, и уже к концу этого года в Горьком было выпущено 139 экземпляров самолетов.

“А.Г. Солодовников, участвовавший в этих испытаниях (МиГ-19) в качестве летчика облета, рассказывал: ”Двигатели РД-9Б с форсажными камерами обеспечивали самолету более высокие вертикальную и горизонтальную скорости, улучшили разгонные характеристики. Включение форсажа на скорости 700 км/ч давало прирост тяги на 1000 кг, а на скорости 1400 км/ч - 1870 кг. По тем временам такая тяга двигателей была довольно велика и почти равнялась весу самолета. Машина на сверхзвуковых скоростях становилась какой-то инертной и непослушной, на отклонение ручки управления реагировала слабо". Как это не печально, но эффективность рулей высоты истребителя оставалась прежней и на некоторых режима полета при маневрировании. При снижении скорости от сверхзвуковой до околозвуковой резко изменялись перегрузки. Тем не менее, самолет запустили в серийное производство". Якубович Н.В. Истребитель МиГ-19.

В 1956 году МиГ-19 полностью сменила в серии его модификация - МиГ-19С. Это фронтовой многоцелевой истребитель, на котором был установлен управляемый стабилизатор. Благодаря стабилизатору улучшились маневренные возможности самолета и устойчивость полета на сверхзвуковых скоростях, особенно на больших высотах. Силовая установка осталась прежней: два двигателя РД-9Б, установленные рядом в хвостовой части фюзеляжа. На основе МиГ-19С были разработаны модификации, выпускавшиеся серийно в больших количествах: истребитель-перехватчик МиГ-19ПМ с управляемыми ракетами, тактический фоторазведчик МиГ-19Р. Все они комплектовались двигателями РД-9Б разных серий: так, РД-9Б шестой серии имел систему кнопочного включения максимального и форсированного режимов и систему “КС” для устойчивой работы двигателя при стрельбе из бортового оружия. Была создана ещё и высотная версия самолета, получившая название МиГ-19СВ. Для неё разработали форсированную модификацию двигателя - РД-9БФ2. На МиГ-19СВ летчик-испытатель Н.И. Коровушкин 6 декабря 1956 года достиг высоты 20 740 м.

МиГ-19 защищали рубежи страны вдоль северных и южных границ, состояли на вооружении почти 60 авиаполков ВВС, авиации ПВО и морской авиации. После нескольких удачных перехватов самолетами МиГ-19П разведчиков RB-47 в 1960 году их вторжения на нашу территорию надолго прекратились.

Выпускался МиГ-19 по договорам о лицензии и в других странах. Так, в Китае было развернуто крупносерийное производство самолета J-6 (тот же МиГ-19С), оборудованного двигателями WP-6 (лицензионное воплощение РД-9Б). За всё время было сделано более 4000 экземпляров “китайского аналога” МиГ-19С.

S-105 - это чехословацкий вариант МиГ-19С. Поначалу его собирали с советскими двигателями РД-9Б, но затем в Чехословакии стали по лицензии делать их копию под названием М-09. Всего здесь было выпущено около 100 этих самолетов. Советский Союз экспортировал МиГ-19 и его модификации во многие страны мира: Афганистан, Болгарию, Венгрию, Вьетнам, ГДР, Египет, Индонезию, Ирак, КНДР, Кубу, Польшу, Румынию, Сирию. МиГ-19 и его модификации производились серийно совсем недолго, около пяти лет. Однако за это время на заводах СССР было построено 1979 этих самолетов.

 Новые возможности, открывшиеся благодаря мощным двигателям РД-9Б, использовались при создании фронтовых сверхзвуковых самолетов семейства Як: бомбардировщика, перехватчика и разведчика. Все они разрабатывались параллельно на основании постановления правительства от 30 марта 1955 года.

Бомбардировщик Як-26 должен был достигать скорости 1400 км/ч, высоты 16 700 м и дальности полета 2200 км. Он предназначался для доставки к цели атомной бомбы “Татьяна” массой 1200 кг. Опытные самолеты испытывались сначала с двигателями РД-9АК (это РД-9Б с другим расположением коробки приводов, для установки в гондолах под крылом), а затем с форсированными РД-9Ф. На госиспытаниях были подтверждены основные расчетные характеристики, но выявились и серьезные недостатки. Летно-технические данные этой машины уже не соответствовали требованиям заказчика. Однако Яковлеву удалось добиться решения Военно-промышленной комиссии о строительстве опытной партии Як-26 из 10 машин. Як-26 стал первым отечественным сверхзвуковым бомбардировщиком, правда, лишь опытным. В будущем на его основе был разработан удачный крупносерийный самолет Як-28.

Опытными остались и сверхзвуковые перехватчики Як-27 и Як-27К с двигателями Рд-9АК и РД-9БФ, так как к тому времени на вооружение авиации ПВО были приняты более совершенные перехватчики Сухого и Туполева. Интересны эксперименты по созданию высотного истребителя-перехватчика с комбинированной силовой установкой. Соответствующее постановление Совмина вышло в 1955 году. Первым прототип такого самолета создало ОКБ Микояна. Это была опытная машина Е-50, оснащенная модифицированными двигателями РД-9АКЕ (РД-9Е) и дополнительным жидкостным ракетным двигателем. На ней летчик-испытатель В.Г. Мухин достиг скорости 2470 км/ч (2,32М) на высоте 18 000 м и динамического потолка 25 580 м. Яковлеву тогда поручили разработать самолет с дополнительным ЖРД, который мог бы достигать высоты в 24-25 км. Так появилась ещё одна опытная модификация самолета - Як-27В. Она имела два двигателя РД-9Е и установленный в хвостовой части фюзеляжа ЖРД, который должен был работать на высоте 20 000 метров не менее трех минут. Первые летные испытания Як-27В, так же как и микояновского Е-50, проводил летчик-испытатель В.Г. Мухин. Был взят потолок в 23 500 м и скорость соответствовала М=1,8. В 1959 все работы по самолетам с комбинированными силовыми установками были прекращены по причине быстрого развития зенитно-ракетной техники.

Серийным стал самолет-разведчик Як-27Р с двигателями РД-9Ф (выпущено 165 экземпляров), но и он остался переходной машиной к более перспективному Як-28Р, который полностью вытеснил своего предшественника в строевых частях к 1970-м годам.

“Недостатки машины особенно замечались на фоне надежного и неприхотливого Ил-28. Главным преимуществом нового разведчика перед ильюшинским ветераном считалась сверхзвуковая скорость. Однако в полках такие полеты не входили в обязательную подготовку экипажей, выполнялись лишь отдельными наиболее опытными летчиками и носили скорее экспериментальный характер. Як-27 обладал большой крейсерской скоростью и потолком, чем Ил-28, но на европейском ТВД эти характеристики не могли принести ему решающих преимуществ. В те годы уже было признано, что, прижимаясь к земле, самолет имеет больше шансов преодолеть систему ПВО, а на таких режимах преимущество Яка таяли”. Гордон Е.И. Большое семейство.

Серийное производство двигателей РД-9Б было организовано на Уфимском моторостроительном заводе. Для конструкторского сопровождения сюда направили В.Н. Сорокина, заместителя главного конструктора московского завода №300 и давнего соратника Микулина. В 1955 году он создал в Уфе ОКБ-26. Первые государственные испытания в истории нового ОКБ прошли в декабре 1956 года. Это были испытания двигателя РД-9Ф с нерегулируемым соплом и увеличенной до 3800 кгс тягой за счет повышения температуры газов перед турбиной. Затем коллектив занимался модернизацией, дальнейшим форсированием РД-9Ф, решал вопросы надежности включения форсажных режимов, устойчивости работы форсажной камеры на больших высотах, увеличение прочности деталей и агрегатов и пр.

Всего в ОКБ-26 было создано девять версий двигателя РД-9 для самолетов и несколько модификаций для крылатых ракет различного назначения.

РД-9 стал в своё время одним из мировых эталонов газотурбинной техники. Представители других стран, отстающих по уровню научно-технического развития в сфере авиадвигателестроения, стремились ознакомиться с его конструкцией и принципами создания. С этим связан один курьезный случай.

В 1961 году индийский премьер-министр Джавахарлал Неру обратился к Н.С. Хрущеву с просьбой оказать помощь в организации производства авиадвигателей. Вскоре в Индию были переданы три экземпляра РД-9Ф. Техническую документацию индийская сторона не запрашивала. Один из двигателей наши зарубежные друзья планировали разобрать, чтобы по результатам изучения деталей и узлов выпустить рабочие чертежи.

Без особых проблем индийские специалисты сняли агрегаты, отсоединили переднюю часть форсажной камеры от соплового аппарата турбины… И тут процесс остановился. На видимых частях компрессора и турбины не было никаких крепежных деталей. Как ни бились местные инженеры, понять секрет разборки РД-9Ф они не могли. Пришлось просить помощи у иностранных специалистов.

Секретом конструкции был конический ключ в виде конической шестерни, с помощью которого поворачивалась муфта. “В пазы муфты своими выступами входит вал турбины, после чего муфта проворачивается и фиксирует вал от осевых перемещений, - пишет В.Н. Сорокин. - При выводе ключа из зацепления пружинная защелка фиксирует муфту в соединенном с валом ротора турбины положении. Разборка производится путем ввода ключа в патрубок на корпусе камер сгорания…” Такое конструктивное решение, примененное А.С. Уваровым ещё на АМ-5 способствовало повышению надежности двигателя и снижению веса.

Другой экземпляр РД-9Ф индусы установили на испытательный стенд, чтобы отследить его тяговые характеристики, расход топлива и другие параметры. И тут двигатель тоже удивил специалистов, особенно своими показателями приемистости.

“В то время летчиков на реактивных самолетах учили вести РУД плавно, чтобы не заглушить двигатель. Так поступал и командующий ВВС Индии, обучавшийся в Великобритании. Сначала он очень плавно вёл РУД, затем всё быстрее и быстрее, всё время поглядывая на Г.Г. Петрова, ожидая, что тот его остановит. Но он не останавливал. Тогда командующий через переводчика прямо спросил у инженера, как быстро можно перемещать сектор газа. На что получил ответ: ”Как можете". Двигатель РД-9Ф принимал с любой скорости перемещение сектора". Сорокин В.Н. “Секреты двигателей АМ-5 и РД-9”.

Двигатель РД-9Б и его модификации производились в СССР на протяжении 20 лет. За это время было выпущено не менее 10 637 экземпляров.

В.Н. Сорокин, главный конструктор ОКБ-26, так оценивает роль турбореактивных двигателей А.А. Микулина: “Создание и постановка на серийное производство в начале 50-х годов двигателей АМ-3, АМ-5, РД-9Б и их модификаций обеспечили создание современных самолетов. При этом надо заметить, что отечественные реактивные двигатели как по конструктивным схемам, так и по развиваемой тяге не имели себе равных среди зарубежных двигателей”.