Московский Государственный Технический Университет
Гражданской авиации
Кафедра гуманитарных и социально-политических наук
Контрольная работа по «Истории воздухоплавания и авиации в России» студента 1 курса заочного факультета
Назаровой Екатерины Владимировны специальность 201300 шифр:РС-041347
Москва 2004
Тема: «Конструкторы авиационных двигателей А.М.Люлька, Н.Д.Кузнецов.»
ПЛАН:
ВВЕДЕНИЕ
I. Архип Михайлович Люлька
II. Николай Дмитриевич Кузнецов
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
ВВЕДЕНИЕ
На основе достижений науки два первых десятилетия 20 века стали в России
периодом зарождения отечественной авиации, а в дальнейшем были заложены
материальные и правовые основы для создания гражданской авиации.
В начале 20-го века рядом наших соотечественников-авиаконструкторов были
построены первые аэропланы и совершены полеты на них. Начали создаваться
аэроклубы и авиашколы, появились свои летчики-профессионалы. Открылись
первые полукустарные частные заводы и мастерские, которые, занимаясь в
основном сборкой самолетов по французским лицензиям, приступили к
строительству и отечественных самолетов.
Многое, что создавало базу для зарождения гражданской авиации, являлось,
в основном, следствием высокого энтузиазма талантливых любителей-
конструкторов, ученых и самих пилотов, которых не покидало стремление
внести свой вклад в прославление Отечества.
Мы поговорим о двух отечественных авиаконструкторах 20-го века, которые
внесли огромный вклад в развитие гражданской авиации.
Архип Михайлович Люлька.
В начале 30-х годов группа инженеров Военно-воздушной академии имени
Н.Е.Жуковского под руководством профессора В.В.Уварова работала над
созданием двигателей новой, никому не известной конструкции. Это были
газотурбинные двигатели. В это время несколькими конструкторскими группами
в Москве, Ленинграде и Харькове было поручено спроектировать паровые
авиационные турбины для больших самолетов, разрабатываемых А.Н.Туполевым.
Попытка применить в авиации паровые турбины вызвалась тем, что возможное
использование пара в качестве рабочего тела и его дешевизна на первый
взгляд сулили экономичность, простоту и легкость. В Харьковском авиационном
институте (ХАИ) проектировалась авиационная паровая турбина, а также
конденсатор для охлаждения и преобразования в воду пара, отработанная
самолетной установкой. Однако если проектирование турбины осуществлялось
более или менее успешно, то с преобразователем пара в воду дела обстояли
иначе. Большое лобовое сопротивление радиатора этой установки сводило на
нет экономические преимущества всей установки перед авиационными дизельными
установками. Также, объем конденсатора получался чрезмерно большим.
В поисках средств повышения экономичности паровой установки принимается
решение ввести в эту установку вспомогательную газовую турбину. Появляется
новое название – парогазотурбинная установка. Впрочем, в дальнейшем
пришлось отказаться в схеме силовой установки от пара и перейти к чисто
газотурбинному двигателю. Это произошло в 1937 году.
В те годы камнем преткновения при проектировании и постройке новой
силовой установки явилась газовая турбина. Ее применение в турбореактивных
двигателях эффективно при высокой температуре газа перед лопатками турбины.
Материалов же, работающих в условиях высоких температур, в то время не
было, и трудно было ожидать их появления в ближайшем будущем. Так и встал
вопрос о создании для авиации низкотемпературных турбореактивных
двигателях.
Работы шли медленно. Однако, в результате появился проект «Ракетный
турбореактивный двигатель» (А.М.Люлька). Но поскольку этот проект не нашел
поддержки со стороны членов совета института, Люлька отправляется в Москву.
Экспертная комиссия, в состав которой входил профессор В.В.Уваров, одобрила
выдвинутые в проекте предложения по созданию силовой установки подобного
типа.
В.В.Уваров занимался разработкой и созданием турбовинтовых двигателей и
считался крупным специалистом в области этого нового вида силовых установок
для авиации. Больше всего в проекте В.В.Уварова заинтересовало теоретически
обоснованное применение относительно низких температур рабочих лопатках
турбины.
Люлька А.М. переводится из ХАИ в СКБ-1(специальное конструкторское бюро).
Специальное Конструкторское Бюро, созданное по решению правительства,
работало при заводе, имевшим хорошую производительную и экспериментальную
базу. В этом бюро велись работы по парогазотурбинным установкам, а также
турбореактивным двигателям. Руководителем проекта турбореактивного
двигателя и стал А.М.Люлька.
В короткое время, а это был предвоенный период, в СКБ-1 удалось завершить
выполнение рабочего проекта реактивного двигателя РД-1, который должен был
иметь тягу 530кгс, и подготовить рабочие чертежи всех узлов и деталей
двигателя. Вопрос о парогазотурбинных установках для авиации к этому
времени был снят, и реактивный двигатель, турбореактивный в частности,
является и в настоящее время наиболее перспективным авиационным двигателем.
В целях повышения экономичности А.М.Люлька предложил схему двухконтурного
турбореактивного двигателя. Таким образом, приоритет в разработке схемы
двухконтурного турбореактивного двигателя принадлежит советским
конструкторам.
Предполагаемый двигатель отличается от известного турбореактивного
двигателя применением низконапорного вентилятора, установленного за входным
диффузором двигателя, и разделительного потока воздуха за вентилятором на
два потока, из которых проходит через компрессор, камеру сгорания и
турбину, образующие внутренний контур, а другой – по внешнему контуру,
смешиваясь затем с продуктами сгорания внутреннего контура перед общим
реактивным соплом.
Предлагаемый двигатель имеет преимущество в экономичности перед
одноконтурным турбореактивным авиационным двигателем при умеренных
скоростях полета.
Наряду с работами по двухконтурной схеме двигателя в 1939-1941гг.
А.М.Люлька впервые начал заниматься разработками различных схем воздушно-
реактивных двигателей, в то числе и схемой ТРД с форсажным устройством.
К маю 1941г. двигатель на 70% был готов в металле. На стенде работали
камера сгорания и турбина, в производстве находился компрессор –
собственно, это основное, из чего состоит газотурбинный двигатель.
Началась Великая Отечественная Война. Но оставалась необходимость
форсирования у нас в стране работ по реактивным двигателям и самолетам.
В 1941 году решением Государственного Комитета Обороны был создан
специализированный научно-исследовательский институт по разработке и
конструированию для авиации реактивных двигателей всех видов. Там же
организуется отдел по исследованию и конструированию турбореактивных
двигателей. Руководителем его стал А.М.Люлька.
В 1945г. первый отечественный турбореактивный двигатель был собран и
установлен на испытательном стенде. В ходе испытаний удалось достигнуть
заветной цифры: тяга – 1250кгс, как и предполагалось по проекту.
По общему предложению представителей промышленности и военных
специалистов правительство утверждает решение о постройке летного варианта
двигателя, который получил наименование ТР-1(турбореактивный первый). Для
выполнения этого задания была создана экспериментальная база и выделен
опытный завод. Главным конструктором назначается А.М.Люлька. В 1947г.
двигатель ТР-1 прошел все Государственные испытания на стенде, в ходе
которых были получены проектные данные и проверена его надежность. Тяга
двигателя составляла 1360кгс, что явилось достаточным для установки его на
опытных самолетах П.О.Сухого и С.В.Ильюшина.
28 мая 1947 года был осуществлен первый полет самолета Су-11 с
двигателями ТР-1.
В 1946г. коллектив, руководимый А.М.Люлькой, приступает к созданию
двигателя тягой 4500кгс, получившего наименование ВРД-5 или ТР-3. Позже
этот двигатель под маркой АЛ-5 был запущен в серийное производство.
Параллельно А.М.Люлька занимался проблемой конструирования сверхзвукового
компрессора, создание которого позволило бы уменьшить массу и габариты
двигателя. Завершением этих работ явилось создание в 1952г. двигателя ТР-7
с осевым компрессором, имеющим первую сверхзвуковую ступень компрессора.
Двигатель ТР-7 (АЛ-7) в своем первоначальном варианте имел тягу 6500кгс и
был предназначен для установки на самолет Ил-54.
В области гражданской авиации двигатель А.М.Люльки были установлены на
самолете Ту-110, рассчитанном на размещении в его пассажирской кабине 100
человек.
С двигателями, созданными под руководством А.М.Люльки, было установлено
на самолетах П.О.Сухого и Г.М.Бериева свыше двадцати мировых рекордов
скорости и высоты полета.
Николай Дмитриевич Кузнецов.
Среди конструкторов отечественных авиационных двигателей одно из ведущих
мест принадлежит Н.Д.Кузнецову.
В конце сороковых годов наша промышленность выпускает первые
отечественные реактивные двигатели. В связи с этим направления развития
реактивных двигателей были неодинаковы, например, для самолетов-
истребителей и бомбардировщиков с небольшим и средним радиусом действия.
Для летательных аппаратов (в дальнейшем ЛА), которым в первую очередь
необходимо было иметь большую дальность и продолжительность полета
(стратегический бомбардировщик), требовалось создать дотоле неизвестный в
авиационной технике турбовинтовой двигатель (ТВД). По сравнению с
турбореактивными двигателями конструкция ТВД сложнее, более сложна и
система регулирования, так как необходимо регулировать углы установки
лопастей воздушного винта в зависимости от условий и режима полета.
Первым турбореактивным двигателем, созданным в конце 40-х годов в
конструкторском бюро, руководимым Н.Д.Кузнецовым, стал двигатель ТВ-Д.
На основе обширных теоретических и экспериментальных работ, проведенных
по турбовинтовым двигателям, в начале 50-х годов ОКБ приступило к созданию
мощного и экономичного двигателя НК-12. Этот двигатель имел высокую для
того времени степень повышения давления в компрессоре и температуру газа
перед турбиной, без чего нельзя было получить хорошие данные как по
мощности, так и по расходу топлива, что потребовало освоения новых, более
жаропрочных материалов. Впервые в этом конструкторском бюро был применен
новый высокожаропрочный сплав для изготовления литых монолитных и
пустотелых охлаждаемых лопаток оригинальной конструкции, которые
применяются в настоящее время на некоторых типах реактивных двигателей.
Турбовинтовой двигатель НК-12 развивал невиданную мощность - 15000л.с.
Естественно, потребовалось создание надежного авиационного редуктора для
передачи этой мощности.
В ОКБ Н.Д.Кузнецова эта особо сложная задача была решена в содружестве с
М.Л.Новиковым – профессором Военно-воздушной академии имени Н.Е.Жуковского
благодаря применению зубчатых передач оригинальной конструкции. Для
обеспечения устойчивого регулирования всей комплексной силовой установки с
огромными соосными винтами, вращающимися в противоположные стороны,
требовались совместные усилия двигателистов, винтовиков и самолетчиков.
Недаром в одном из первых полетов на самолете с этими двигателями
А.Н.Туполев тщательно изучал все тонкости поведения не только силовой
установки, но и самолета в целом. Двигатель НК-12 был создан в начале 50-х
годов, однако до настоящего времени он является наиболее мощной и
экономической силовой установкой этого типа в мировой практике.
Немало времени пришлось затратить на выбор силовой установки для
самолета, который должен был иметь грузоподъемность и дальность полета
большие, чем любой из существующих отечественных и зарубежных ЛА. После
рассмотрения нескольких проектов самолетов с двигателями различных типов,
заказчики единодушно решили отдать предпочтение турбовинтовому самолету.
В результате стендовых испытаний модификации двигателя НК-12, установки
их на макете самолета и всякого рода «примерок» в наземных условиях и на
летающих лабораториях в очень короткие сроки был создан самый
грузоподъемный в мире самолет Ан-22.
Силовая установка, разработанная конструкторским бюро Н.Д.Кузнецова, по-
видимому, завершает создание этого типа двигателей (мощных ТВД для
магистральных самолетов) как в нашей стране, так и за рубежом. Объясняется
это тем, что появился газотурбинный двигатель нового типа – двухконтурный
(турбовентиляторный). Мы писали об этом раньше.
Вопросы уменьшения шума, создаваемого двигателя, особенно для
пассажирских самолетов, всегда привлекали внимание ученых, конструкторов и
эксплуатационников. Они встали еще острее при увеличении тяги двигателей
современных самолетов.
Именно по этим причинам конструкторское бюро, руководимое Н.Д.Кузнецовым,
в 1960 году, приступило к разработке двухконтурного двигателя НК-8,
предназначавшегося для межконтинентального пассажирского лайнера Ил-62.
Позднее выпускается его улучшенная модификация – НК-8-4. Для самолета Ту-
154 был создан еще один вариант этого семейства - НК-8-2. Двухконтурные
двигатели должны были иметь данные на уровне современных зарубежных силовых
установок, что и было достигнуто благодаря простоте выбранной конструкции
двигателя с малым количеством опор, умеренной степени повышенного давления
и широкому применению сравнительно новых в авиационном двигателестроении
титановых сплавов. Помимо требуемых технических характеристик двигатель,
предназначенный для установки на пассажирском самолете, должен отличаться
повышенной надежностью.
В конструкции двухконтурного двигателя для первого советского аэробуса Ил-
86 получили дальнейшее развитие лучшие черты двигателей семейства НК-8,
реализованные в эксплуатацию на самолеты Ил-62.
Под руководством Н.Д.Кузнецова созданы двигатели многих типов для
различных аппаратов.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ.
1. Пономарев А.Н. «Советские авиационные конструкторы». Москва,
Воениздат, 1990.
2. «История отечественной гражданской авиации». Москва, Воздушный транспорт, 1996.