Модификации Д-30КУ/КП/КУ-154 продолжили эволюцию удачного двигателя Д-30. Они создавались для того, чтобы обеспечить самолетам бóльшую грузоподъемность, дальность и экономичность. Ими оснащались, пожалуй, самые знаменитые транспортные и пассажирские лайнеры СССР: Ил-76, Ил-62М, Ту-154М.

История этих модификаций началась с варианта Д-30К. Буква «К» в названии означает увеличенную степень двухконтурности – 2,35: она повысилась более чем в два раза по сравнению с исходным Д-30. Разработка Д-30К началась в Пермском ОКБ-19 в 1966 году по приказу МАП. 

В авиационных кругах есть легенда, что создать двигатель на замену НК-8-4 для самолета Ил-62 решили после одного из тайных перелетов Фиделя Кастро из Москвы в Гавану. При пересечении Атлантического океана, двигаясь против сильного ветра, Ил-62 израсходовал много топлива, ему потребовалась дозаправка. Ближайшим попутным аэродромом была военная база НАТО на острове Ньюфаундленд. Как говорится, дело пахло керосином: дипломатического иммунитета у кубинского лидера на этой территории не было. «Командиру экипажа, шеф-пилоту правительственного авиаотряда Алексею Майорову, хитростью удалось избежать досмотра воздушного судна. Ситуацию тогда удалось разрешить, но советское руководство сделало выводы. Оно потребовало от Дементьева установить на Ил-62 двигатели, которые позволят ему перелетать через океан без дозаправки».

Правда это или нет, но у «Аэрофлота» действительно были претензии к недостаточной дальности полета Ил-62 с двигателями НК-8-4. Более экономичные и мощные модификации на основе Д-30К должны были обеспечить беспосадочные перелеты в Западное полушарие, в том числе на рейсах Москва – Гавана и Москва – Вашингтон, при любом направлении ветра. То есть от Д-30К требовался значительно меньший удельный расход топлива, но габаритные размеры при этом нужно было сохранить близкими к заменяемому НК-8-4. Такое условие и ограничило двухконтурность значением 2,35 (при двухконтурности более 4 двигатель мог бы стать представителем четвертого поколения). Д-30К проектировался на 11 500 кгс взлетной тяги. 

Это двухконтурный двухроторный двигатель со смешением потоков наружного и внутреннего контуров. Газогенератор сначала собирались оставить таким же, как у Д-30. Больший расход воздуха через него должны были обеспечить подпорные ступени, устанавливаемые на одном валу с вентилятором. В окончательном проекте компрессор высокого давления был смоделированным в большую сторону (на 11% по диаметру) и с дополнительной ступенью на входе. От подпорных ступеней отказались, что повысило газодинамическую устойчивость. Конструкция ротора компрессора высокого давления сохранилась прежней.

Вентилятор стал трехступенчатым, так как при большей степени двухконтурности степень повышения полного давления за вентилятором должна быть меньше. При его создании также был использован метод моделирования вентилятора Д-30 – диаметр увеличили на 51%. Первая сверхзвуковая ступень имеет бандажную полку. Остальные лопатки соединяются с дисками шарнирными замками, что устраняет их изгиб от окружных сил. Для того чтобы разместить под камерой сгорания опору турбины высокого давления, между жаровыми трубами установили стойки, которые соединили наружный и внутренние кожухи камеры сгорания (на предшественниках здесь применялась диафрагма). Сопловой аппарат первой ступени турбины высокого давления охлаждается конвективно-пленочным способом, а второй ступени – конвективным, с выпуском воздуха в щель у задней кромки. В отличие от Д-30, здесь охлаждаются уже рабочие лопатки двух ступеней. Такая схема охлаждения позволила увеличить температуру перед турбиной на 90 градусов. Турбина низкого давления стала четырехступенчатой (добавлены две ступени). Все её лопатки выполнены с бандажными полками.

На основе Д-30К практически параллельно были созданы унифицированные модификации Д-30КУ и Д-30КП. Вариант Д-30КУ предназначался для Ил-62М, а Д-30КП – для Ил-76. «Во второй половине шестидесятых годов ОКБ С. В. Ильюшина по заданию ВВС разрабатывало тяжелый военно-транспортный самолет Ил-76, способный перевозить грузы массой до 33 т (позднее – до 40 т). При максимальной расчетной взлетной массе 170 т для получения приемлемых летно-тактических данных суммарная тяга его двигателей должна была составлять 45... 48 тс. 

Двухконтурные двигатели в классе тяги 10... 11 тс в нашей стране строились в то время только по чертежам ОКБ Н. Д. Кузнецова – это были НК-8 и их модификация НК-8-4, предназначенные для дальнего магистрального лайнера Ил-62. Казалось бы, итог игры предопределен, но П. А. Соловьёв пообещал С. В. Ильюшину разработать не менее мощные, но в то же время более экономичные двигатели на базе Д-30». Как видно по данным двигателя, обещание было сдержано. Удельный расход топлива на крейсерском режиме Д-30КП составил 0,705 кг/кгс*ч, а у НК-8 разных модификаций – от 0,766 до 0,83 кг/ кгс*ч.

Эти двигатели были разработаны Пермским МКБ в очень сжатые сроки: так, на создание Д-30КУ ушло всего семь месяцев. Удалось сократить и время на доводку – за счет того, что практически все узлы и детали Д-30КУ и Д-30КП были одинаковыми, общими стали и многие виды испытаний. Самое явное конструктивное отличие между Д-30КУ и Д-30КП – схема реверсивного устройства. У Д-30КП поток выхлопных газов направлен горизонтально в разные стороны, а у Д-30КУ створки ковшового реверсивного устройства поворачиваются в вертикальной плоскости, поток газов выходит вверх и вниз. Это связано с различием в расположении двигателей Д-30КП на самолете Ил-76 и Д-30КУ на самолете Ил-62М. До Д-30КУ такое реверсивное устройство, не влияющее на характеристики двигателя при прямой тяге, в отечественной практике не применялось. 

Есть также модификация Д-30КУ без реверсивного устройства для установки во внутренних гондолах Ил-62М. Д-30КП отличается большей максимальной тягой (буква «П» и означает «повышенная тяга»), которую достигли путем увеличения температуры газа перед турбиной: она на 35 градусов выше, чем у Д-30КУ. Кроме того, у «КУ» и «КП» разный состав агрегатов. 

Д-30КП оборудован широким набором систем защиты и раннего обнаружения неисправностей. Среди них – системы ограничения максимальной частоты вращения роторов и максимального давления воздуха за компрессором высокого давления; система ограничения температуры газа за турбиной; система контроля и сигнализации о вибронагрузках двигателя; сигнализация о наличии металлической стружки в масляной системе и многие другие. 

В октябре 1971 года госиспытания прошел Д-30КУ, а уже через пять месяцев – Д-30КП. С момента своего создания в течение семи лет (до появления знаменитых двухконтурных CFM56) Д-30КУ/КП были самыми экономичными в своем классе тяги. За их разработку П. А. Соловьёв был удостоен Ленинской премии, а коллектив пермского МКБ – премии Совета министров СССР. 

Первый полет опытного Ил-62М с четырьмя двигателями Д-30КУ состоялся 5 марта 1969 года (командир экипажа Я. И. Верников). Испытания показали: по сравнению с базовым серийным Ил-62 практическая дальность полета Ил-62М с максимальной коммерческой нагрузкой (23 тонны, в том числе 186 пассажиров) выросла на 1500 км – до 8040 км. А с 60 пассажирами на борту лайнер теперь был способен без посадок преодолеть 11 050 км. В зависимости от протяженности маршрута Ил-62М мог принимать коммерческую нагрузку в среднем на 40% больше, чем Ил-62. Например, в рейсах из Москвы в Токио Ил 62М брал на борт 18 тонн, тогда как его предшественник – 13 тонн.

В 1974 году серийные Ил-62М, собранные на Казанском авиационном заводе, начали перевозить пассажиров. На протяжении двух следующих десятилетий они оставались основными дальнемагистральными самолетами «Аэрофлота». Эти лайнеры использовались как на международных маршрутах (в том числе из Москвы на Сейшелы через Индию, на Острова Зелёного Мыса, в Мексику и т. д.), так и на внутренних линиях, связывающих Москву с аэропортами Сибири и Дальнего Востока.

На самолете Ил-62М в 1975 году повторили знаменитый маршрут В. П. Чкалова: Москва – Сиэтл через Северный полюс. В этот раз перелет занял 11 часов, экипажу Чкалова на АНТ-25 понадобилось почти 2,5 суток. Осенью 1977 года на Ил-62М экипаж И. Ф. Вертипраховой установил серию женских мировых рекордов: дальности и скорости полета по замкнутому маршруту, дальности полета по прямой (10 086,7 км, маршрут София – Владивосток).

В 1982 году началось производство модификации Д-30КУ второй серии, с сохранением взлетной тяги при более высокой (до +30 °С) температуре окружающего воздуха. Всего было построено около 200 самолетов Ил-62М, четверть из них стали экспортными. Они поставлялись в Анголу, Венгрию, Мозамбик, ГДР, КНДР, Польшу, Румынию, на Кубу и в другие страны. 

В конце 1980-х в нашей стране появились более эффективные дальние пассажирские самолеты, и лидерство Ил-62М в этом сегменте постепенно сошло на нет. Экономические и экологические характеристики двигателей Д-30КУ также перестали удовлетворять растущим требованиям заказчиков. Однако несколько экземпляров Ил-62М продолжают эксплуатироваться.

А опытный прототип Ил-76 с четырьмя двигателями Д-30КП совершил свой первый полёт 25 марта 1971 года (командир экипажа – Э. И. Кузнецов). В следующем году самолет уже демонстрировался на международном салоне в Ле-Бурже. В 1974-м завершились государственные испытания Ил-76, он был передан в эксплуатацию частям военно-транспортной авиации ВВС. Серийно производился в Ташкенте. 

За создание самолета Ил-76 сотрудникам ОКБ Ильюшина вручили Ленинскую премию. Разработка Д-30КП второй серии была связана с требованием увеличить нагрузку самолета Ил-76 на 5000 кг при более высокой температуре наружного воздуха (+30 ° С). Этого добились, раскрыв турбину низкого давления, вследствие чего уменьшилась двухконтурность, но увеличилась степень повышения давления. 

Д-30КП устанавливались на разных вариантах «семьдесят шестого»: модифицированном Ил-76М, транспортном Ил-76Т, модифицированном дальнем Ил-76МД, транспортном дальнем Ил-76ТД, противопожарном Ил-76ТП, летающей лаборатории Ил-76ЛЛ, воздушном командном пункте Ил-82, топливозаправщике Ил-78 (сегодня это единственный специализированный тип самолетов-заправщиков на вооружении ВВС России), а также на самолете дальнего радиолокационного обнаружения А-50. Версией Д-30КПВ без реверсивного устройства оснащались самолеты-амфибии А-40 (два опытных экземпляра), модификацией Д-30КП-Л – имитаторы невесомости Ил-76К.

В 1975 году на Ил-76 был установлен целый ряд рекордов. Экипажи лётчиков-испытателей А. М. Тюрюмина и Я. И. Верникова продемонстрировали незаурядные возможности самолета: подниматься на высоту 11 875 м с грузом 70 тонн, развивать скорость 857,657 км/ч при дальности 1000 км с нагрузкой 70 тонн и другие. Парашютисты совершали с Ил-76 высотные затяжные прыжки из стратосферы, одиночные и группами. Так, 26 октября 1977 года спортсменка Эльвира Фомичёва прыгнула с высоты 15 760 метров и преодолела в свободном падении 14 800 метров. Этот рекорд до сих пор не побит.

С 1976 года началась эксплуатация Ил-76 без кормовой пушечной установки (с обозначением Ил-76Т) в «Аэрофлоте». Он широко применялся для транспортировки крупногабаритных грузов в районы Крайнего Севера, Западной и Восточной Сибири, Якутии, Заполярья и Чукотки. Сложные погодные условия, заснеженные или грунтовые аэродромы этот самолет не пугали. 

Уже больше 40 лет Ил-76 остается основной «рабочей лошадкой» ВДВ и главным воздушным «грузовиком» в нашей стране. Это один из лучших в мире рамповых самолетов и самая массовая в мире модель реактивного транспортника. Во многом благодаря двигателям Д-30КП он имеет повышенную тяговооруженность, хорошие летно-технические и взлетно-посадочные данные. До сих пор на долю Ил-76 приходится 90% перевозок экстренных грузов МЧС, он активно используется в гуманитарных программах во всём мире, в том числе работает в зонах стихийных бедствий и доставляет грузы ООН. Всего было выпущено около 950 Ил-76 всех модификаций, более 120 экземпляров поставлено на экспорт: в Алжир, Индию, Йемен, Иран, Ливию, Северную Корею, Китай и многие другие страны.

Вслед за дальнемагистральным Ил-62 двигателями Соловьёва был ремоторизирован уже ставший массовым среднемагистральный Ту-154. Серийные Ту-154 с тремя двигателями НК-8-2 летали с 1971 года, а через десять лет начались испытания варианта Ту-154М, оснащенного уже двигателями Д-30КУ-154. Эта модификация незначительно отличалась от Д-30КУ. Конструкторы доработали реверсивное устройство, сопло, системы управления, установили дополнительные агрегаты. Госиспытания Д-30КУ-154 прошли в 1979 году. 

В 1982-м поднялся в воздух опытный экземпляр Ту-154М с этими двигателями. Испытания показали, что с ними самолет стал на 7,3% экономичнее, чем с НК-8-2У. В 1985 году Ту-154М совершил первый пассажирский рейс из Внуково в Надым, началась регулярная эксплуатация лайнера. 

К тому времени на Рыбинском моторостроительном заводе уже серийно производилась модификация Д-30КУ-154 второй серии. Расход топлива снизили еще на 2,5% благодаря применению сотовых уплотнений в компрессоре и турбине и уменьшению радиальных зазоров. Топливную эффективность повышало также использование лепесткового смесителя новой конструкции. Усовершенствованная система реверса тяги поворачивала реверсивную струю в сторону от фюзеляжа, то есть исключала попадание посторонних предметов на вход двигателя и воздействие струи газов на фюзеляж. Замкнутая система дренажа сделала двигатель также более экономичным и экологичным. Благодаря снижению температуры газов перед турбиной был увеличен ресурс. Специальное оборудование помогло снизить шумность двигателей – самолеты с ними соответствовали требованиям ИКАО по охране окружающей среды и в 2004 году. Для того чтобы характеристики двигателя отвечали возрастающим международным стандартам, была спроектирована и сертифицирована малоэмиссионная камера сгорания.

В течение 15 лет Ту-154М с двигателями Д-30КУ-154 был основным пассажирским самолетом в нашей стране, связавшим более 80 городов нашей страны и зарубежья. Силовыми установками на основе Д-30КУ-154 оснащались отечественные и некоторые иностранные правительственные лайнеры. В общей сложности на заводе в Самаре произвели 320 Ту-154М, из них более 100 поставили на экспорт. Мелкосерийное производство этого самолета продолжалось до 2013 года, хотя уже в начале 1980-х разрабатывался пришедший ему на смену более экономичный Ту-204. 

За очень продолжительную историю эксплуатации двигатели Д-30КУ/КП/КУ-154 несколько раз становились виновниками авиапроисшествий. Инциденты случались, например, из-за нелокализованного разрушения двигателей, ложного срабатывания системы сигнализации и др. 

Неисправности устраняли соответствующими мероприятиями. «Слабым местом» этих двигателей долгое время оставался межвальный подшипник передней опоры турбины низкого давления. Его дефект дважды обернулся крупными катастрофами. В 1987 году из-за него разбился Ил-62М польской авиакомпании LOT, погибли 183 человека. В 1989 году загорелся в воздухе и упал в Каспийское море самолет Ил-76МД Военно-воздушных сил СССР под Баку, погибли 57 человек. «Комиссия по расследованию авиационного происшествия установила, что при работе двигателей на взлётном режиме произошло разрушение вала турбины низкого давления двигателя Д-30КП вследствие разрушения межвального подшипника (МВП). Разлетающиеся детали дисков турбины повредили топливные коммуникации и баки – возник пожар. Выгорание верхней поверхности левой консоли крыла вызвало изменение его аэродинамической формы и, как следствие, непарируемый кренящий момент».

"Если спроецировать Ту-154, как некую самостоятельную субстанцию, на мир людей, то это несомненно самолет личность. То есть абсолютно самобытное явление. Это последний самолет той эпохи, когда стиль конструкции самолета был узнаваем. Это истинно российский самолет-труженик с неслыханной после Ил-18 сферой применения. Это самолет сугубо гражданский, без тени какой-либо «военщины», а потому изначально гуманный." Вульфов А., Колесник Д. «Рабочая лошадка» Ту-154: 30 лет в небе // Авиация и космонавтика. – 1998. – № 11–12

Гражданские двигатели третьего поколения ОКБ П. А. Соловьёва, начиная со времени создания первого двухконтурного и до середины 1980-х годов, прошли серьезный путь эволюции. Степень двухконтурности выросла с 1 до 2,36. Взлетная тяга увеличилась с 5500 кгс (у Д-20П) до 12 000 кгс (у Д-30КП), тяга на крейсерском режиме повысилась в 2,4 раза – с 1150 до 2750 кгс. Удельный расход топлива, наоборот, значительно снизился. Заметно улучшились и другие параметры. 

Первоначальный назначенный ресурс Д-30КУ составлял всего 200 часов. Со временем, в результате многолетней доводки, он был поэтапно увеличен до 18 тысяч часов. Ресурс Д-30КП вырос до 14 тысяч часов, а Д-30КУ-154 – до 24 тысяч часов. 

Двигатели Д-30КУ/КП/КУ-154 производились на Рыбинском моторостроительном заводе (позже ОАО «Рыбинские моторы», объединившее серийный завод и конструкторское бюро, ныне ПАО «ОДК-Сатурн»). Всего изготовлено 1620 экземпляров Д-30КУ, больше 5200 экземпляров Д-30КП разных серий и свыше 1500 Д-30КУ-154. Выпуск Д-30КП продолжается до сих пор.

Общая наработка Д-30КУ/КП/КУ-154 превысила 56 миллионов часов (все вместе они проработали уже 6 с лишним тысячелетий)! Во второй половине 80-х годов самолёты с этими двигателями так активно использовались, что на них приходилось более 60 процентов всех гражданских перевозок в Советском Союзе. Отдельные машины эксплуатируются до сих пор.