ВД-7 стал первым серийным турбореактивным двигателем рыбинского ОКБ-36 под руководством Владимира Алексеевича Добрынина. На момент создания ВД-7 был самым мощным в мире. Именно он обеспечил стратегическому бомбардировщику 3М конструкции В.М. Мясищева возможность преодолевать расстояние до 12 000 км, то есть добираться до США, вероятного заокеанского противника, и обратно без дозаправки топливом в полете. К началу проектирования ВД-7 у рыбинской конструкторской школы уже был определенный научно-технический задел, позволивший относительно безболезненно перейти от разработки поршневых моторов к ТРД.

6 июля 1954 года вышло постановление Совета министров, предписывающее начать работы над турбореактивным двигателем ВД-7 Требования тактико-технического задания были крайне высокими. ВД-7 должен был обладать максимальной тягой в 11 000 кгс, то есть превзойти самый мощный существующий двигатель АМ-3 на 25%, и это при меньшем на 600 кг весе. Главная характеристика экономичности - удельный расход топлива - задана на 30% меньше, чем у АМ-3. “ Это было настоящим скачком в параметрах ТРД, - пишет А.Я. Черкез, работавший в то время ведущим конструктором в ОКБ-36. - Такие изменения в дальнейшем не наблюдались даже при переходе на более сложные конструкции и схемы двигателей аналогичного назначения”.

Схема ВД-7 соответствует предыдущему двигателю ОКБ Добрынина, который не пошел в серию, - ВД-5: осевой одновальный высоконапорный 9-ступенчатый компрессор с первой сверхзвуковой ступенью, прямоточная трубчато-кольцевая камера сгорания, двухступенчатая турбина и нерегулируемое реактивное сопло. Компрессор был полностью смоделирован с ВД-5. Причем в то время в Великобритании начали делать компрессор двухвальным, такую возможность обсуждали и у нас, однако в конечном счете решили придерживаться уже проверенной схемы.

Но конструктивные и технологические изменения коснулись многих узлов, были внедрены новые решения, в том числе разработанные впервые в отечественной практике. Окружная скорость на концах первой ступени компрессора достигла 458 м/с. Такая ступень по степени повышения полного давления (1,9) заменяла несколько дозвуковых ступеней и допускала большую скорость потока воздуха на входе, что позволяло уменьшить размеры последующей дозвуковой части компрессора, входного самолетного канала и всего двигателя.

В результате получена лобовая производительность компрессора 179,4 кг/(с*м в квадрате), которая для ТРД остается непревзойденной до сего времени. Регулируемый входной направляющий аппарат имеет оригинальную, нигде не использовавшуюся конструкцию гидравлического механизма поворота лопаток с центральным поршнем, благодаря которой обошлись без тягового кольца диаметром более 1200 мм, которое было бы весьма тяжелым. Ротор с фланцевым креплением дисков и кольцевой корпус компрессора оказались удачными и широко использовались в будущем в конструкциях как двигателей ОКБ-36, так и других советских ГТД. Кольцевой корпус, по сравнению с распространенным сварным, имел большую жесткость и меньший на 15% вес, кроме того, был более удобен и технологичен в изготовлении. Двигатель запускался стартером-генератором, что для двигателей такого размера было новшеством.

Уже через 3,5 месяца после получения задания первый опытный двигатель был собран. А ещё через месяц на стендовых испытаниях он показал основные данные, соответствующие требуемым.

"Сегодня может показаться удивительным, но уже осенью 1954 г., меньше чем через год после начала первых прикидочных расчетов, двигатель ВД-7 был подан на испытания. Мало того, уже на первых экземплярах двигателя в том же году были получены практически все заявленные данные. Расхождения с результатами расчетов были минимальными. Работая с весьма скудными исходными данными о характеристиках узлов и пользуясь в расчетах только логарифмической линейкой, мы вполне удовлетворительно определили параметры новой машины…

Тогда нас это не очень удивило - мы были молоды и самоуверенны. Но в последующем, через много лет, мне приходилось видеть, как расхождение между экспериментальными и расчетными значениями тяги и удельного расхода топлива составляло 10-15% - это при использовании современной вычислительной техники и наличии предварительного задела - характеристик узлов". Черкез А.Я. “Из записок инженера”.

В 1955 году шла интенсивная доводка двигателя. Были приняты и успешно испытаны конструктивные решения по ротору, корпусу, входному диффузору и входному направляющему аппарату. Однако много проблем доставила первая сверхзвуковая ступень компрессора (напомним, практического опыта её использования на серийных двигателях в СССР ещё и не было), трудно и долго устранялись дефекты камеры сгорания, в частности её жаровых труб. “… Для проверки эффективности мероприятий, которые вводились для устранения трещин на жаровых трубах, часто требовалось повторить длительные испытания, так как дефект проявлялся только с наработкой”, - поясняет А.И. Черкез.

В итоге предъявить двигатель на госиспытания в назначенный срок (октябрь 1955-го, на следующий год после выхода постановления) не успели. “К нам зачастили инспекции из Москвы, - вспоминает А.И. Черкез. - <…> Однажды приехал с инспекцией от министра генеральный конструктор Николай Дмитриевич Кузнецов. Он с неделю изучал работу всех подразделений ОКБ, беседовал с ведущими сотрудниками и перед отъездом ознакомил нас со своими выводами - для доклада министру. Смысл их был примерно такой: коллектив работает активно, направление работы правильное; дефекты, неизбежные в процессе доводки, устраняются, и сейчас главное - дать возможность спокойно делать дело. Такое заключение опытного и высокоавторитетного специалиста на некоторое время успокоило начальство, и работа продолжилась. (Друзья-циамовцы рассказали нам, что в тот период главный конструктор Х… на всех уровнях убеждал, что вместо ВД-7 надо делать его машину, поскольку у Добрынина всё равно ничего не получится)”.

Однако вопреки скептическим прогнозам конкурентов, уже на следующий год двигатель прошел чистовые стендовые испытания (последний этап перед государственными), и начались исследования на летающих лабораториях.

Летающие лаборатории были созданы на основе поршневого Ту-4 и реактивного М-4. На М-4 новый двигатель устанавливался вместо одного из четырех штатных двигателей АМ-3А. Параллельно стали проводиться летные испытания стратегического бомбардировщика 3М: его первый опытный экземпляр оборудовали двумя опытными ВД-7 (с левой стороны) и двумя всё теми же АМ-3А.

Первый вылет опытного самолета 3М с экипажем во главе с командиром корабля М.Л. Галлаем был выполнен 27 марта 1956 года. Об этом летчик-испытатель подробно рассказывает в своей книге.

С 26 июля того же года начались полеты уже на четырех ВД-7. После каждого вылета, как всегда на этой стадии, члены экипажа готовили свои замечания, доводка двигателя и самолета продолжалась. Во время летных испытаний обнаружился дефект, не проявлявшийся при работе двигателей на стенде: помпаж двигателя на больших или средних числах оборотов, - пишет А.И. Черкез, занимавшийся устранением этого явления, - воспринимается как пушечный выстрел, иногда несколько выстрелов подряд. Приборы при этом показывают пульсацию, а потом резкое падение давления за компрессором, быстрое снижение числа оборотов (иногда вплоть до останова) и резкое возрастание температуры газа. Если каким-либо из известных способов помпаж своевременно не прекратить, турбина будет выведена из строя, сожжена".

Помпаж при открытии лент перепуска казался сначала парадоксом, ведь именно перепуск воздуха в компрессоре является противопомпажным средством, способным увеличить запас газодинамической устойчивости. Исследовав ситуации, которые провоцировали этот дефект, А.Я. Черкез выяснил его причину и вместе с военными представителями разработал решение: в одном из каналов электроклапана установил шайбу-дроссель, благодаря которой замедлилось прикрытие лопаток входного направляющего аппарата, когда оно происходит по сигналу автомата РУЛ (регулятор управления лентами). Таким образом, в момент снижения режима перестало происходить переобогащение смеси топливом и, соответственно, закончились помпажи.

Через несколько лет более серьезные неприятности принес помпаж на режиме малого газа, который выявился при вводе в эксплуатацию серийных 3М. Дефект был массовым, военные не принимали самолеты и грозили потребовать замены многих экземпляров двигателей. Представители ОКБ-36 вместе с инженерами ЛИИ проводили исследования, пытаясь выяснить природу этой проблемы. “Я продолжал напряженно искать причины столь необычного помпажа двигателей, анализировал их поведение при почти ежедневном опробовании ”нашаливших" двигателей обычно на нескольких машинах серийного завода… - пишет А.И. Черкез. - <…> При этих повторных опробованиях помпажи не происходили почти никогда! …Постепенно для меня вырисовывалась схема происходящих явлений. Почти всегда помпаж происходил только при первом опробовании двигателя после прогрева его согласно инструкции: малый газ, номинал, максимал, сброс на малый газ - всё за три минуты. При этом… были различными тепловые расширения ротора и статора: корпуса успевали прогреться, ротор оставался холодным, радиальные зазоры увеличивались, и запасы устойчивости, которые на режиме малого газа были и так небольшими, съедались.

Пришло и решение: перед переходом со взлетного режима (максимала) на малый газ поработать какое-то время на сравнительно холодном режиме, чтобы охладить корпуса и ещё немного прогреть ротор. <…> Эффект был 100%-ным, помпажи прекратились, ни один двигатель из ранее подозреваемых с самолета не был снят".

18 апреля 1957 года закончились государственные стендовые испытания. Двигатель ВД-7 продемонстрировал параметры, соответствующие заданным, и был рекомендован для серийного производства. В акте по результатам госиспытаний дана такая характеристика: “Турбореактивный двигатель ВД-7 является наиболее мощным и экономичным двигателем, созданным в СССР, и находится на уровне лучших опытных иностранных двигателей”.

Летные испытания также были весьма успешны. Ни одна опытная машина, поднявшаяся в небо с базы ОКБ-23, не была потеряна. Серийное производство 3М началось ещё до окончания испытаний, и уже к концу 1956 года на подмосковном заводе №23 появились первые 15 самолетов.

Самолет 3М - глубокая модификация М4 с увеличенной дальностью полета. Двигатели АМ-3А, которыми изначально оснащались М4, были заменены на ВД-7, которые при тяге 11 000 кгс вместо 8700 кгс имели меньший на 25% расход топлива и были легче на 335 кг. Аэродинамическое качество выросло на 7% за счет установки нового крыла большего размаха и горизонтального оперения с улучшенными характеристиками. Объем топлива также стал больше на 25%. Конструкцию планера облегчили, но максимальный вес поднялся до 202 т с подвесными баками. В результате всех изменений 3М получил прирост дальности по сравнению с предшественником на 34%. На долю ВД-7 приходилось 15% увеличения дальности. Всего выпустили 55 экземпляров 3М с двигателями ВД-7 и ВД-7Б.

Эти стратегические бомбардировщики показывали непревзойденные данные по дальности полета, высоте и грузоподъемности. “В феврале 1957 г. летчики ОКБ совершили один из сверхдальних перелетов на 3М продолжительностью более 20ч., - указано в книге ”История конструкций самолетов в СССР 1951-1965 гг." под редакцией Ю.В. Засыпкина и К.Ю. Косминкова. - Самолет экипажа летчика-испытателя Н.И. Горяйнова дважды (в том числе ночью) в течение полета дозаправлялся топливом от самолетов-заправщиков. 19 июля того же года состоялся полет на дальность самолета 3М с подвесными топливными баками. Маршрут протяженностью 12 050 км был пройден за 15 ч 15 мин без дозаправки топливом в полете". В 1959 году на самолетах 3М с двигателями ВД-7 и ВД-7Б было установлено 11 мировых рекордов.

Бомбардировщики 3М уже эксплуатировались в строевых частях дальней авиации, как вдруг случилось серьезное происшествие, изменившее столь благополучно складывающуюся судьбу двигателей ВД-7. В сентябре 1958 года на аэродроме в районе Саратова самолет 3М при наземной гонке сгорел дотла за 15 минут. По счастливой случайности обошлось без человеческих жертв.

"…На том месте, где проводилась подготовка к дальнему полету, мы увидели пятно выжженного бетона. Его форма почти соответствовала проекции самолета. Огромная двухсоттонная машина исчезла.

Обгоревшие двигатели, потеряв связь с тем, что совсем недавно было летательным аппаратом редкой красоты, валялись на выжженном бетоне. Осмотр двигателей не оставил сомнений в причине пожара: ею была рабочая лопатка первой сверхзвуковой ступени компрессора.

На оставшейся в роторе замковой части лопатки четко просматривалось усталостное разрушение.

Перо этой большой стальной лопатки, оборвавшись в нижнем сечении, вблизи замка, связывающего лопатку с диском ротора, и обладая высокой кинетической энергией, пробило топливный бак. Хлынувший керосин воспламенился. Средства пожаротушения оказались бессильными". Дынкин А.Л. “Самолет начинается с двигателя”

Сверхзвуковая ступень компрессора, обладая несомненными достоинствами, таила в себе и опасные свойства: на некоторых режимах в ней могли возникнуть автоколебания лопаток - незатухающие колебания с большой нарастающей амплитудой, которые способны привести к разрушению двигателя.

Для предотвращения автоколебаний лопаток первой ступени компрессора на двигателе ВД-7 существовала оригинальная система, получившая название “жесткая связь”: жесткое соединение рычагов, определяющих положение поворотных лопаток ВНА, с рычагом управления подачей топлива и числом приведенных оборотов двигателя. С помощью этой системы режимы работы регулировались по приведенной частоте вращения. Статистика испытаний с внушительной наработкой двигателя - более 5000 часов - свидетельствовала о её надежности. Однако “жесткая связь” и оказалась ахиллесовой пятой этого выдающегося двигателя: её отказ привел к практически моментальной гибели самолета.

Поисками причин крушения и путей их устранения занимались представители ОКБ-36, КБ В.М. Мясищева, НИИ авиационной промышленности и военно-воздушных сил. Одновременно шла проверка состояния лопаток первой ступени компрессора ВД-7 на всех серийных самолетах. “Два номера двигателей повергают меня в ужас до сих пор, - признается А.Я. Черкез. - Это №36 и 60, стоявшие на самолете 3М, который буквально на следующий день должен был улететь на Север для участия в важных военных учениях… Было очень похоже, что она (эта машина) должна была нести и сбрасывать ядерное оружие. И вот, на двух её двигателях были найдены трещины! Можно лишь представить, что могло произойти, если бы проверка лопаток запоздала”.

Для того, чтобы исключить любую возможность автоколебаний, в том числе при всевозможных ошибках в эксплуатации двигателя, конструкторам пришлось пойти на ограничения угла установки лопаток входного направляющего аппарата. Исследования показали, что прикрытие лопаток ВНА на 14 градусов относительно их расчетного положения гарантированно устранит автоколебания. Но эти несколько градусов поворота лопаток уменьшили расход воздуха через двигатель на 13,6%. Соответственно, тяга двигателя упала на 1500 кгс! Вместо заданных и подтвержденных 11 000 кгс он мог выдать теперь только 9500 кгс.

Чтобы не приостанавливать на более долгий срок эксплуатацию самолетов 3М, правительство утвердило положение о временном ограничении максимальной тяги ВД-7 до 9500 кгс. Этому двигателю было присвоено название ВД-7Б. Но ОКБ-36 было обязано провести нужные работы над аэродинамикой первой ступени компрессора и снять эти ограничения.

Рыбинским конструкторам удалось восстановить и даже несколько превзойти первоначально достигнутую тягу. В 1962 году был испытан ВД-7П, показавший 11 300 кгс на взлете (на 300 кгс выше требуемой тяги) и обладавший в 2,5 раза большим ресурсом. Этими двигателями комплектовался самолет 3МЕ.

ВД-7 и ВД-7Б серийно выпускались на Рыбинском моторостроительном заводе с 1956 по 1968 года. Было изготовлено 1169 двигателей. Они устанавливались на дозвуковые межконтинентальные стратегические бомбардировщики 3М и его модификации - 3МЕ, 3МД, 3МН.

В Горьковском ЦКБ под руководством главного конструктора Р.Е. Алексеева был построен экспериментальный экраноплан КМ (корабль-макет) взлетной массой 500 т с десятью двигателями ВД-7. Его максимальная скорость достигала 500 км/ч при высоте полета от 4 до 14 метров над водой.

Доктор технических наук Л.Е. Ольштейн выделяет этот двигатель среди других эталонных отечественных ТРД середины ХХ века: “Я был уверен тогда и думаю так сегодня - двигатели Р11-300, АЛ-7Ф и ВД-7 (самый мощный в мире, который тоже был готов к концу 50-х) - выдающиеся технические достижения своего времени и в идейном, и в технологическом плане. Первые 15 послевоенных лет по праву можно назвать золотым веком советской авиации, временем мощного прогресса фундаментальных и прикладных наук, связанных с авиацией и космонавтикой”.