В начале 1960-х годов важной задачей при создании самолетов фронтовой авиации стало уменьшение длины их пробега и разбега. Один из способов, улучшающий взлетно-посадочные характеристики, - это включение подъемных двигателей в состав силовой установки.

Такие двигатели должны обладать минимальным удельным весом, поскольку предназначаются для работы только на взлетном и посадочном участках полета, а на остальных режимах становятся для летательного аппарата “мертвым грузом”. Условия использования - всего до 5% длительности полетного цикла - позволяют “разменять” ресурс двигателя на малый вес. Для снижения массы применяют композитные материалы и легкие сплавы, избавляют от части агрегатов топливной и масляной систем, системы автоматики и запуска, сокращают число опор. Наличие маршевого двигателя в силовой установке дает возможность предельно упростить конструкцию “подъемника”.

Работу над подъемными двигателями начали в 1962 году в Рыбинском конструкторском бюро под руководством П.А. Колесова. Поначалу проект разрабатывали по собственной инициативе. Уже в следующем году он был рассмотрен на научно-техническом совете ЦИАМ и рекомендован к производству опытных экземпляров. В КБ Сухого и Микояна заинтересовались идеей применить подъемные двигатели для коротких взлета и посадки своих уже готовых опытных самолетов. В конце 1963 года вышли соответствующие приказы Министерства авиационной промышленности.

В апреле следующего года первый подъемный двигатель в нашей стране - пока ещё опытный - был собран. Он получил название РД36-35 (изделие “33”). Через несколько месяцев на стендовых испытаниях удалось получить основные требуемые данные. Последующая доводка была связана с дальнейшим уменьшением массы и габаритов - старались добиться предельно низких значений. В 1966 году на Рыбинском моторостроительном заводе изготовили уже 20 экземпляров РД36-35, а на опытном заводе - ещё 32. 

РД36-35 - это одноконтурный турбореактивный двигатель, работающий циклами продолжительностью 2-3 минуты. Он состоит из осевого шестиступенчатого компрессора с входным направляющим аппаратом, прямоточной кольцевой камеры сгорания, осевой одноступенчатой турбины с неохлаждаемыми рабочими лопатками, сужающегося нерегулируемого реактивного сопла. Ротор двигателя двухопорный, барабанно-дискового типа. Турбина консольная. Корпус компрессора литой. Первая ступень компрессора сверхзвуковая, с окружной скоростью 376 м/с.

Особенности назначения двигателя потребовали упрощения всех вспомогательных систем. На РД36-35 остался только один приводной агрегат - высокооборотный топливный насос, который приводится во вращение непосредственно от вала компрессора. Автономная маслосистема двигателя имеет оригинальное конструктивное исполнение - она состоит из трех последовательных систем, связанных между собой гидравлически и обеспечивающих автоматическую одноразовую подачу порции масла за цикл. Циркуляция масла обеспечивается следующим образом. Масло, впрыснутое через форсунки в полости подшипников, центробежной силой от вращения ротора отбрасывается к стенке маслосборников, забирается маслозаборниками циркуляторов и через жиклеры на другом конце маслозаборников непрерывной струей в течение цикла подается на смазку подшипников.

Подача масла обеспечивается порционером - неприводным агрегатом поршневого типа, состоящим из маслобака и двух цилиндров с поршнями. Выдача порции масла производится при запуске под действием давления топлива от топливного насоса на поршни порционера.

При запуске на земле ротор раскручивается подачей воздуха на рабочие лопатки турбины от компрессора маршевого двигателя. В полете перед посадкой раскрутка производится авторотацией.

Чтобы обеспечить необходимый запас устойчивости на малом газе и нерасчетных режимах, первоначально была установлена лента перепуска воздуха за четвертой ступенью. В процессе доводки применили дополнительные меры: вместо ленты перепуска воздуха установили надроторное устройство над первой ступенью компрессора в виде щелевой проставки с присоединенным замкнутым объемом над ней, развернули на 5 градусов направляющие аппараты трех последних ступеней и увеличили число рабочих лопаток на второй ступени компрессора.

В первых экземплярах РД36-35 камера сгорания имела непосредственный розжиг топлива с подачей через 12 одноканальных центробежных форсунок, две из которых на запуске выполняли функцию пусковых. Топливный коллектор располагался снаружи. Затем, чтобы снизить вес, уменьшить число наружных разъемов и увеличить надежность запуска, топливный коллектор перенеслись топливный коллектор перенесли внутрь камеры сгорания. Вместо двух форсунок пусковыми стали три. В процессе доводки также увеличили диаметр турбины, установили новые рабочие лопатки с бандажными полками, заменили штампованные стойки в сопле на литые.

Техническое задание требовало, чтобы удельный вес двигателя был меньше 0,1, а масса - не выше 200 кг. В результате параметры получились лучше ожидаемых: удельный вес - всего 0,0749 кг/кгс, сухая масса - 176 кг. Взлетная тяга РД36-35 составляла 2350 кгс. Ресурс был невелик - 25 часов, но это обеспечивало 920 рабочих циклов.

В 1966 году начались летные испытания самолетов укороченного взлета и посадки с этими двигателями. Таких самолетов было четыре: два - конструкции ОКБ Микояна ("23-31" и “23-01”, на которых устанавливалось по два подъемных двигателя) и два - ОКБ Сухого (Т-58ВД с тремя “подъемниками” и Т-6-1 с четырьмя).

На экспериментальном самолете “23-31”, который иногда упоминают как МиГ-21ПД ("подъемные двигатели"), они были расположены в районе центра масс планера, сопла немного отклонены назад. Воздух подводился через поворотные створки с приводом, которые открывались при взлете и посадке. В полете подъемные двигатели никак не использовались и створки оставались закрытыми.

На выходе РД36-35 устанавливалась решетка поворотных профилированных лопаток для изменения вектора тяги. Решетка имела три положения: “взлет”, “посадка”, “закрыто”. Но её использование приводило к потерям тяги, поэтому на последующих модификациях подъемных двигателей в Рыбинском ОКБ создали короткое поворотное сопло. Оно позволило существенно уменьшить потери тяги и снизить вес силовой установки на 60-80 кг.

16 июня 1966 года летчик П.М. Остапенко совершил первый полет на МиГ-21ПД. Годом позже заводские испытания были закончены. Они продемонстрировали, что самолет с двумя двигателями РД36-35 (и одним маршевым Р13Ф-300) получил возможность совершать взлет и посадку на грунтовом аэродроме. Длина разбега при взлете сократилась с 1100 до 250 м, что было исключительным показателем. 

Первый полет на самолете Сухого Т-58ВД ("вертикальные двигатели") с использованием РД36-35 летчик Е.С. Соловьев выполнил в июле 1966 года. Эта машина после установки трех подъемников показала меньшую в 2,5 раза длину разбега на взлете и в 2 раза - длину пробега при посадке. Взлетная скорость уменьшилась с 390 до 285 км/ч, а посадочная - с 315 до 225 км/ч. В условиях грунтовых взлетно-посадочных полос работа РД36-35 также соответствовала требованиям. “Поведение самолета с включенными подъемными двигателями на взлете практически не отличилась от поведения обычного Су-15, - пишет А. Николаев (Взлетаем вертикально!) - Однако посадку, выполняемую на меньших скоростях существенно затруднял значительный кабрирующий момент, поэтому приходилось не запускать передний РД36-35”. Как отмечали конструкторы двигателей, в полной мере использовать преимущества “подъемников” помешала недостаточная устойчивость самолетов на режимах взлета и посадки из-за проблем с управлением при резко сократившихся скоростях взлета и посадки. 

МиГ-21ПД и Т-58ВД демонстрировались на авиационном празднике в Домодедово в июне 1967 года. Затем развитие этих проектов было прекращено. Полученный опыт использовался при разработке самолетов, планировавшихся как серийные: истребителя МиГ-23-01 и тяжелого штурмовика Т-58М.

МиГ-23-01 конструкторского бюро Микояна начал строиться в 1965 году. Два подъемных двигателя РД-36-35 располагались в середине фюзеляжа, под небольшим углом к вертикали. Чтобы обеспечить их воздухом, на этапах взлета и посадки в верхней части фюзеляжа открывалась поворотная крышка - люк с жалюзи. Маршевым двигателем был Р27ФФ-300. Выхлопные сопла имели поворотные решетки, которые действовали как устройства реверса тяги при посадке, а на взлете добавляли часть тяги подъемников к тяге маршевого двигателя.

В 1967 году “23-01” впервые поднялся в воздух, спустя несколько месяцев этот самолет тоже принимал участие в параде в Домодедово. Однако дальнейшие его испытания вскоре были свернуты, потому что в качестве прототипа для серийного МиГ-23 выбрали самолет с изменяемой стреловидностью крыла. Эта схема представлялась более перспективной. “… Уже в момент окончания сборки самолета ”23-01" Микоян начал серьезно сомневаться в правильности выбора такой схемы, - отмечено в энциклопедии Р.А. Белякова и Ж. Мармена “Самолеты ”МиГ" 1939-1995". - Сомнения основывались на следующих фактах:

– даже при короткой - порядка 300-350 м - посадочной дистанции самолета 23-01 (т.е. в два раза меньше стандартной) необходимо учитывать опасность отказа одного из двух подъемных двигателей и даже обоих, что является ещё более опасным в конце разбега;

– большой компоновочный объем, необходимый для установки двух реактивных двигателей, можно использовать более рационально для размещения топливных баков, что позволит увеличить дальность полета".

Столь же недолгой оказалась жизнь тяжелого штурмовика ОКБ Сухого Т-58М с четырьмя подъемными двигателями РД36-35 и двумя маршевыми Р27Ф2-300. В 1967 году В.С. Ильюшин поднял в небо опытный экземпляр самолета, но очень скоро работы по нему были прекращены, и ресурсы ОКБ сосредоточились на создании фронтового бомбардировщика с крылом изменяемой стреловидности (Су-24).

Первым серийным подъемным двигателем в нашей стране стал РД36-35ФВ (изделие “24”) - модификация опытного РД36-35. Он предназначался для самолета вертикального взлета и посадки Як-36М (принят на вооружение как Як-38) с одним подъемно-маршевым Р27В-300 и двумя подъемными. Новый подъемный двигатель должен был быть приспособленным для использования на палубном самолете и обладать большей тягой, чем РД36-35.

В 1968 году изготовили первый экземпляр РД36-35ВФ. Через два года он прошел длительные стендовые чистовые испытания. К тому моменту его наработка составила 459 часов, или 10 054 рабочих цикла. В 1972-м двигатель выдержал государственные испытания и был рекомендован к серийному производству, которое началось на Рыбинском моторостроительном заводе.

РД36-35ФВ - однороторный ТРД с шестиступенчатым осевым компрессором, первая ступень которого сверхзвуковая, кольцевой камерой сгорания, одноступенчатой турбиной с охлаждаемыми сопловыми и рабочими лопатками и нерегулируемым поворотным реактивным соплом.

“Отсутствие наружных приводных агрегатов, маслопомп, агрегатов суфлирования и воздухоотделения, а также приводов и силовых агрегатов для раскрутки ротора при запуске - всё это позволило обеспечить удельную массу двигателя 0,07 кг/кгс, в то время как у маршевых двигателей удельная масса порядка 0,20…0,22 кг/кгс”, - писал А.Л. Дынкин в книге “Самолет начинается с двигателя”.

Чтобы достигнуть увеличения максимальной тяги на 23,5% по сравнению с базовым двигателем, как это требовалось техническим заданием, конструкторы повысили расход воздуха, установив новую первую ступень компрессора с выросшей на 11% производительностью. Рабочие лопатки турбины сделаны охлаждаемыми с двухканальным подводом охлаждающего воздуха, что позволило поднять температуру газа перед турбиной на 120 градусов. Диск турбины впервые в отечественной практике выполнили из титанового сплава. В камере сгорания заменили жаровую трубу - теперь на топливном коллекторе стало 30 форсунок вместо 12, как было на РД36-35. Это способствовало выравниванию поля температур перед турбиной. Поворотное сопло, которое обеспечивало необходимый поворот реактивной струи с минимальными потерями тяги, было разработано и внедрено впервые на РД36-35ФВ. Кроме того, корпус компрессора стал сборным из шести колец с шестью разъемами (на прототипе литой). Применены меры антикоррозионной защиты лопаток компрессора. В результате всех нововведений взлетная тяга двигателя составила 2900 кгс (у РД36-35 - 2350 кгс). “РД36-35ФВ наиболее полно отражает все особенности семейства созданных в КБ подъемных двигателей. Хорошие удельные массовые и тяговые характеристики, простота конструкции, сравнительно малое количество деталей и их наименований - отличительные особенности двигателя, - считает А.Л. Дынкин. - Применение легких и прочных материалов, оригинальные конструктивные решения обеспечили получение минимально возможной массы, простоты, удобство в эксплуатации и надежности”.

В процессе довольно интенсивной эксплуатации РД36-35ФВ внедрялись и другие усовершенствования. Для того, чтобы улучшить характеристики Як-38, позволить ему летать с полным комплектом вооружения на нужную дальность, нужно было повысить тягу двигателей. С 1981 года стали выпускаться модифицированные РД36-35ФВР (изделие “24Р”) ("Р" - раскрученный), тяга которых увеличилась на 150 кгс. Этого удалось достичь, подняв максимальные обороты на 200 об/мин, благодаря чему расход воздуха вырос до 45,3 кг/сек, а степень повышения давления в компрессоре - до 5,15. Всего с 1972 по 1983 год было изготовлено 575 двигателей РД36-35ФВ и РД35-36ФВР для самолета Як-38.

В 1979 году Рыбинское ОКБ получило задание разработать подъемный двигатель для модернизированного самолета вертикального взлета и посадки Як-38М со взлетной массой на 500 кг больше, чем Як-38. Так был создан двигатель РД-38 (изделие “38”). Его заводская стендовая доводка началась уже в 1980-м, а через три года он был поставлен на летные испытания.

Конструктивная схема РД-38 была сохранена той же, что и на предшественниках. Однако ряд изменений обеспечил повышение тяги двигателя 350 кгс по сравнению с последней модификацией РД36-35ФВ. Температура газа перед турбиной была поднята на 20 градусов. Нужный диаметр камеры сгорания увеличился на 70 мм, соответственно, возрос объем жаровой трубы. Форсунок стало уже 32 ( на две больше, чем на РД36-35ФВ), из них 12 - пусковые. Систему охлаждения рабочих лопаток турбины и лопаток соплового аппарата значительно усовершенствовали. Сопловые лопатки стали охлаждаться конвективно-пленочным методом. Для подвода пускового воздуха установлен кольцевой коллектор с 45 соплами вместо шестиканального пускового сопла. Это снизило нагрузки на рабочие лопатки турбины и улучшило запуск двигателя.

На самолете два подъемных РД-38 устанавливались один за другим, с небольшим отклонением от вертикального положения. Первый из них имел жесткое сопло с насадком, второй - двухпозиционное сопло. Они выполняли функции отклонения вектора тяги двигателей.

В доводочных и летных испытаниях было задействовано 20 экземпляров РД-38. Выявленные недочеты устранили новыми конструкторско-технологическими решениями. Так, изменили конструкцию маслосборника в компрессоре: масло стало подаваться к роликоподшипнику непрерывно, тем самым обеспечивалась его надежная работа. Улучшили охлаждение наружной стенки жаровой трубы за счет увеличения диаметра охлаждающих отверстий и дополнительной перфорации наружной и внутренней стенок. Заменили материалы некоторых узлов на более прочные. В целом недостатков в работе двигателя на испытаниях оказалось немного.

В 1984 году двигатель РД-38 был запущен в серию. Всего до 1990 года выпущено 190 двигателей.

Необычность задач двигателя РД36-35 и его последователей определила их своеобразные характеристики, в том числе малый удельный вес и габариты, а также простоту конструкции. Поэтому стали рассматривать возможность использовать их не только как подъемные для самолетов вертикального и укороченного взлета и посадки, но и как стартовые (бустерные) двигатели, и даже как маршевые для посадки экспериментального космического аппарата, и как турбогенераторы сжатого воздуха.

Версия РД36-35Т выполнена для работы в горизонтальном положении на самолете Ту-22, чтобы создавать дополнительную тягу на взлете и сокращать длину разбега. Летные испытания Ту-22 с двумя стартовыми ускорителями РД36-35 показали, что его взлетная дистанция сократилась в 1,4 раза (до 600-700 метров), но дальнейшего развития эта тема не получила.

Экспериментальная модификация РД36-35К разработана как маршевый двигатель при возвращении и посадке пилотируемого орбитального самолета “105-11” ("ЭПОС"). РД36-35К прошел длительные стендовые испытания. В 1976 году летчик-испытатель А.Г. Фастовец совершил на этой машине перелет на высоте 560 м дальностью 19 км.

Вариант двигателя РД-38 под обозначением РД-38А создан для самолета дальнего радиолокационного обнаружения и управления Ан-71. РД-38А устанавливался в горизонтальном положении, с небольшим наклоном в сторону сопла, в специальном отсеке в хвосте фюзеляжа и играл роль стартового (бустерного) двигателя, создающего дополнительную тягу при взлете самолета и наборе безопасной высоты. Летные испытания проводились на площадках Киевского самолетного завода им О. Антонова. Они были вполне успешны и продемонстрировали, кроме прочего, что возможность работы РД-38А в режиме чрезвычайного цикла обеспечивает безопасный полет и посадку самолета с одним отказавшим маршевым двигателем. РД-38А прошел государственные испытания в марте 1987 года, но уже в 1990-м на волне социально-экономического кризиса программа Ан-71 была остановлена.

Модификация РД-38К с 1988 года применялась на самолете-амфибии А-40 (Бе-42, “Альбатрос”) в качестве стартового двигателя. Интересно, что на этом гидросамолете было установлено 140 мировых рекордов.

Роль подъемных двигателей Рыбинского ОКБ в становлении отечественной палубной авиации трудно переоценить. Поскольку на тот момент, когда было принято решение о создании корабельного самолета вертикального взлета и посадки, в СССР не существовало подъемно-маршевого двигателя типа роллс-ройсовского “Пегаса”, то оставался единственный способ получить боевой СВВП в заданные сроки - применить составную силовую установку. И если бы в 1967 году не было подъемных РД36-35, уже испытанных на опытных машинах, то Як-36М появился бы с большим опозданием - в лучшем случае, на два-три года. Решение о разработке тяжелых авианесущих крейсеров проекта 1143 типа “Киев” сдвинулось бы на ещё больший срок. 

Партийное и военное руководство страны не было последовательно во взглядах на целесообразность этих программ - в результате могло возобладать мнение о том, что постройка авианесущих кораблей с самолетным вооружением не нужна.

До сих эксперты не пришли к единому мнению о том, насколько необходимо и рационально применение самолетов вертикального взлета и посадки. При этом за рубежом появившийся на шесть лет раньше, чем Як-36М, английский СВВП “Харриер” в различных модификациях плодотворно нес службу на протяжении нескольких десятилетий и продолжает эксплуатироваться до сих пор. Он имеет единую силовую установку, тогда как Як-38 и последующие опытные разработки на его основе - комбинированную, имевшую свои достоинства и недостатки. Характеристики комбинированной установки Рыбинского ОКБ при развитии темы способны были обеспечить значительно лучшую аэродинамику и большие возможности, в том числе сверхзвуковой полет, следующему отечественному самолету вертикального взлета и посадки.