О турбореактивном авиадвигателе Архипа Люльки, опередившем свое время

Истребитель Су-27 с двигателями Архипа Люльки. Фото: Александр Бельтюков / wikimedia.org

22 апреля 1941 года конструктор Архип Люлька получил авторское свидетельство на первый разработанный в СССР двухконтурный турбореактивный двигатель. Но сам двигатель был создан значительно позднее. Только в середине 1970-х годов Люлька наконец подошел к реализации своего давнего изобретения – он начал строить уникальный двухконтурный двигатель АЛ-31. Сейчас по схеме Люльки создается абсолютное большинство турбореактивных двухконтурных двигателей (ТРДД) в мире.

О турбореактивных двигателях и возможностях, которые они открыли в авиации, а также о «вечном» АЛ-31 – в нашем материале.

Первый реактивный

Как часто бывает с выдающимися изобретениями, двухконтурный турбореактивный двигатель Архипа Михайловича опередил время. Разработав его схему еще в конце 1930-х годов, конструктор смог заглянуть в будущее. Ведь в 1941 году, когда он получил патент на свое изобретение, даже одноконтурные ТРД ставились авиастроителями под сомнение, и впереди был многолетний путь по созданию первого реактивного авиадвигателя. Это достижение не зафиксировано в своде патентов, но оно также бесспорно принадлежит Архипу Люльке.

В 1937 году 29-летний сотрудник Харьковского авиационного института Архип Люлька вместе с группой энтузиастов начинает заниматься до той поры неизведанной темой – реактивным газотурбинным двигателем, который сначала называли ракетным. Первые встречи проходили на кухне в коммунальной квартире конструктора. Затем Люлька везет свой смелый проект в Москву, где получает одобрение крупного специалиста по газовым турбинам, профессора МВТУ им. Баумана Владимира Уварова и поддержку наркомата авиапромышленности.

А.М. Люлька с группой работников КБ и завода у макета первого отечественного ТРД ТР-1

Начинается работа над первым реактивным. Люльку назначают техническим руководителем проекта ТРД, переводят из Харькова в Ленинград и выделяют средства на опытный образец. Параллельно на волне интереса к ТРД Архип Михайлович добивается закрытия бесперспективного направления авиационных паровых установок, чтобы направить все силы на новый двигатель.

К устройству первого ТРД можно было применить поговорку «все гениальное – просто». Воздух засасывался в двигатель осевым компрессором, уставленным рядами лопаток, и перед камерой сгорания сильно уплотнялся. В камере за счет сгорания топлива воздух подогревался, и расширенный газ на огромной скорости подавался на лопатки турбины, которая, в свою очередь, вращала компрессор. Далее раскаленный газ вылетал наружу через сопло, а самолет двигался вперед. Скорость самолета зависела от массы и скорости выходящих газов. Неожиданной особенностью ТРД оказалось то, что этот тип двигателя эффективнее работал как раз на больших скоростях, для которых он и предназначался.

«Инженера Люльку разыскать. Срочно»

Осенью 1940 года молодая и дружная команда Люльки закончила проект двигателя, получившего название РД-1. Но война смешала все планы. В августе 1941 года КБ эвакуируется на Урал, работы по двигателю закрываются. Люлька считал это решение ошибочным, писал письма руководству, ведь двигатель был готов в металле на 70% и требовался фронту. Но враг подступал к Ленинграду, и конструктору перед эвакуацией пришлось спрятать большую часть наработок на территории Кировского завода.

А когда в 1942 году стало известно, что немцы ведут работы по реактивным самолетам, о Люльке и его «ракетном» двигателе вспомнили. По требованию высшего руководства его разыскали в эвакуации на Урале, где Люлька занимался танковыми двигателями, и доставили в Москву. Вместе с отрядом саперов он лично вернулся в осажденный Ленинград и по Дороге жизни вывез драгоценные чертежи и детали РД-1.

Уже осенью 1942 года в ЦК партии был представлен проект реактивного самолета авиаконструктора Михаила Гудкова с двигателем Архипа Люльки РД-1. Однако отечественные специалисты не были готовы принять машину. Проект данного самолета не был воплощен, но старт работам в области турбореактивного двигателестроения в стране был официально дан.

После команда Люльки вошла в новый НИИ авиапромышленности, где продолжила заниматься реактивным двигателем, теперь уже в модификации С-18. В 1944 году начинается производство опытной партии. В это время в руки двигателестроителей попадают немецкие реактивные двигатели ЮМО, которые, несмотря на высокое качество, проигрывали двигателю Люльки по тяге, расходу топлива и весу. Принимается решение по установке нового двигателя на самолеты Су-11 и Ил-22.

Весна 1947 года принесла Архипу Михайловичу заслуженные плоды. 3 марта Сталин поздравил Люльку и коллектив с завершением госиспытаний первого отечественного реактивного двигателя. А 28 мая состоялся первый полет истребителя Су-11 с двигателем Люльки. Это был триумф конструктора и начало долгой дружбы с Павлом Осиповичем Сухим, практически все последующие самолеты которого оснащались двигателями АЛ.

Возвращение к двухконтурной схеме

Впоследствии под руководством Архипа Люльки был создан целый ряд удачных реактивных двигателей, которыми оснащались самолеты Сухого, Туполева, Ильюшина, Бериева. По решению руководства страны двигатели, созданные в ОКБ А.М. Люльки, стали именоваться инициалами конструктора – АЛ – Архип Люлька.

Только спустя более 30 лет после получения патента Архип Михайлович смог вернуться к одному из своих первых проектов – двухконтурному турбореактивному двигателю. Такие двигатели, построенные по схеме Люльки, уже разрабатывались и в СССР, и за рубежом. Но ОКБ Люльки до этого момента продолжало заниматься одноконтурным направлением, так как оно обладало большим запасом для развития.

Двигатель АЛ-31Ф М2. Фото: wikimedia.org

Суть изобретения Архипа Михайловича заключалась в том, что он предложил добавить в двигатель еще один воздушный контур. По нему часть воздушного потока проходит без нагрева и выбрасывается наружу без сгорания вместе с горячими газами. Использование второго контура позволило снизить потребление топлива двигателем. На дозвуковой скорости ТРДД обеспечивал экономный режим, а в случае форсажа самолет мог достигать сверхзвуковых скоростей. Сейчас по этой схеме строится абсолютное большинство турбореактивных двигателей в мире.

Современные двигатели отличаются степенью двухконтурности, то есть соотношением объема воздуха, проходящего через внешний контур, и объема воздуха, проходящего через внутренний контур. В военных самолетах применяются двигатели с низкой степенью двухконтурности, так как им важна большая тяга, а расход топлива второстепенен. Для гражданских самолетов характерны силовые установки с высокой степенью двухконтурности, где основная тяга создается за счет внешнего контура. Такие двигатели более экономны.

Работы по двигателю начались в 1972 году и продолжались 13 лет до момента окончания государственных испытаний. Сам Архип Люлька не дожил до завершения работ над АЛ-31Ф, уйдя из жизни в 1984 году.
 

Лучший двигатель для лучшего самолета

Базовый двигатель АЛ-31Ф предназначался для истребителя Су-27 и стал основой целого семейства модификаций. Он заслуженно признан вершиной творчества Архипа Михайловича. С помощью АЛ-31Ф на истребителе было поставлено 30 мировых рекордов. А в июне 1989 года в Ле Бурже на самолете Су-27 с двигателями АЛ-31Ф показана совершенно новая фигура высшего пилотажа – «Кобра Пугачева».

Истребитель Су-27, 1992 год. Фото: wikimedia.org

При выполнении фигуры самолет за считаные секунды резко поднимается из горизонтального положения в вертикальное, напоминая кобру перед броском, и возвращается обратно. В бою этот трюк может пригодиться, когда нужно уйти от преследования, резко затормозив машину и дав противнику пролететь мимо. При этом Су-27 не теряет управляемости.

Двигатель АЛ-31Ф и сегодня остается одним из лучших в мире для самолетов фронтовой авиации. Он устанавливается на истребители Су-27 и его модификации, палубные истребители Су-33, фронтовые бомбардировщики Су-34.

ОКБ имени А.Люльки – филиал ОДК-УМПО – продолжило работы по созданию глубокомодернизированной версии АЛ-31Ф. На истребителе пятого поколения Су-57 были установлены двигатели первого этапа – АЛ-41Ф-1. В рамках программы Су-57 разрабатывается перспективный двигатель пятого поколения. Первый полет истребителя пятого поколения с новой силовой установкой состоялся 5 декабря 2017 года. Вероятно, что в дальнейшем этот двигатель может по традиции получить индекс АЛ – Архип Люлька.

Двигатель АЛ-41Ф-1. Фото: ОДК