АМ-3

АМ-3 — это советский и российский турбореактивный двухконтурный двигатель, разработанный в ОКБ-300 под руководством Александра Микулина. Двигатель создавался для стратегического бомбардировщика М-4 (3М) и его модификаций, а также для пассажирского самолёта Ту-104. АМ-3 стал первым в мире серийным турбореактивным двигателем с высокой степенью двухконтурности, что обеспечило ему значительную топливную экономичность и тягу по сравнению с предшественниками.

История создания

Разработка АМ-3 началась в 1949 году в ОКБ-300, которое возглавлял Александр Микулин. Задачей было создание мощного и экономичного двигателя для перспективного стратегического бомбардировщика, способного нести ядерное оружие и совершать межконтинентальные перелёты. В то время в СССР уже имелся опыт создания турбореактивных двигателей (например, РД-45 и ВК-1), но они обладали недостаточной тягой и высоким расходом топлива для тяжёлых машин.

Микулин предложил принципиально новую схему — двухконтурный турбореактивный двигатель. В первом контуре (внутреннем) воздух сжимается компрессором, смешивается с топливом, сгорает в камере сгорания и расширяется в турбине, создавая основную тягу. Во втором контуре (наружном) воздух проходит через вентилятор, установленный перед компрессором, и выбрасывается в атмосферу, создавая дополнительную тягу и повышая общий КПД двигателя. Такая схема позволяла значительно снизить удельный расход топлива при сохранении высокой тяги.

Первый образец АМ-3 был собран в 1951 году. В 1952 году начались стендовые испытания, а в 1953 году двигатель был установлен на опытный самолёт М-4. После доработок и устранения выявленных дефектов (в частности, проблем с охлаждением турбины) АМ-3 был принят на вооружение в 1954 году. Серийное производство развернули на заводе № 300 в Москве, а затем на Рыбинском моторостроительном заводе (ныне — ПАО «ОДК-Сатурн»).

Конструкция

АМ-3 представляет собой двухконтурный турбореактивный двигатель с осевым компрессором, кольцевой камерой сгорания и двухступенчатой турбиной. Основные конструктивные особенности:

• Компрессор: 8-ступенчатый осевой компрессор с регулируемыми направляющими аппаратами на первых двух ступенях. Степень повышения давления — около 7,5.
• Вентилятор: одноступенчатый, расположенный перед компрессором. Создаёт поток воздуха второго контура.
• Камера сгорания: кольцевая, с 12 форсунками. Обеспечивает равномерное сгорание топлива при высоких температурах.
• Турбина: двухступенчатая, охлаждаемая воздухом из компрессора. Лопатки первой ступени — полые, с внутренним воздушным охлаждением.
• Выходное устройство: сопло с регулируемым сечением (для изменения тяги в полёте) и реверсивным устройством (на некоторых модификациях).

Двигатель оснащён системой автоматического управления, которая регулирует подачу топлива, положение направляющих аппаратов и сечение сопла в зависимости от режима работы. Масса двигателя составляла около 2,5 тонн, длина — 5,2 метра, диаметр — 1,4 метра.

Модификации

В процессе эксплуатации и модернизации было создано несколько вариантов АМ-3:

• АМ-3 (базовая модель): тяга 8500 кгс (килограмм-сила) на взлётном режиме, удельный расход топлива 0,78 кг/кгс·ч.
• АМ-3М (модернизированный): увеличен ресурс, улучшена система охлаждения турбины, тяга повышена до 9000 кгс.
• АМ-3А (для пассажирского Ту-104): снижен уровень шума, установлены дополнительные системы пожаротушения и виброконтроля.
• АМ-3Б (для бомбардировщика 3М): усилена конструкция для работы в условиях повышенных нагрузок, установлена система реверса тяги.

Применение

АМ-3 устанавливался на следующие типы самолётов:

• М-4 (3М) — стратегический бомбардировщик разработки ОКБ Мясищева. На самолёт устанавливалось четыре двигателя АМ-3 (или АМ-3М/АМ-3Б). Бомбардировщик мог нести до 9 тонн бомбовой нагрузки и имел дальность полёта до 12 000 км.
• Ту-104 — первый советский реактивный пассажирский самолёт. На Ту-104 устанавливались два двигателя АМ-3А. Самолёт эксплуатировался с 1956 по 1980 год, перевозя до 100 пассажиров на расстояние до 3000 км.
• Ту-110 — опытный вариант Ту-104 с четырьмя двигателями АМ-3А (не пошёл в серию).
• М-50 — сверхзвуковой стратегический бомбардировщик (опытный образец), на котором устанавливались два двигателя АМ-3М и два двигателя РД-15 (разработка ОКБ-300).

Характеристики

Основные технические характеристики двигателя АМ-3 (модификация АМ-3М):

• Тип: турбореактивный двухконтурный
• Тяга на взлётном режиме: 9000 кгс (88,2 кН)
• Тяга на крейсерском режиме: 4500 кгс (44,1 кН)
• Удельный расход топлива на взлётном режиме: 0,78 кг/кгс·ч
• Степень двухконтурности: 1,2
• Степень повышения давления: 7,5
• Расход воздуха: 120 кг/с
• Температура газов перед турбиной: 870 °C
• Масса: 2500 кг
• Длина: 5,2 м
• Диаметр: 1,4 м
• Ресурс: 3000 часов (до капитального ремонта)

Значение и оценка

АМ-3 стал важным этапом в развитии советского авиадвигателестроения. Он первым в мире был доведён до серийного производства как двухконтурный турбореактивный двигатель, что позволило значительно повысить топливную экономичность и дальность полёта тяжёлых самолётов. Опыт, полученный при создании и эксплуатации АМ-3, был использован при разработке последующих двигателей — РД-3М, РД-7, а также двигателей для сверхзвуковых самолётов (например, РД-15).

Несмотря на устаревание конструкции к концу 1960-х годов, АМ-3 оставался в эксплуатации до 1980-х годов на самолётах Ту-104 и 3М. Его надёжность и ремонтопригодность были высоко оценены эксплуатантами. В настоящее время АМ-3 представляет исторический интерес как образец ранних двухконтурных двигателей, а его отдельные экземпляры хранятся в музеях авиационной техники в России (например, в Центральном музее Военно-воздушных сил в Монино).

Интересные факты

• Двигатель АМ-3 был разработан в рекордно короткие сроки — от начала проектирования до первого полёта прошло около 4 лет.
• На базе АМ-3 был создан первый в мире серийный турбореактивный двигатель с реверсивным устройством (АМ-3Б).
• Двигатель использовался на самолёте Ту-104, который совершил первый в мире регулярный рейс с пассажирами на реактивном самолёте (15 сентября 1956 года, Москва — Иркутск).
• АМ-3 стал одним из самых мощных турбореактивных двигателей своего времени, уступая по тяге только американским двигателям J57 и J75.

Источники

• Авиационные двигатели. Под ред. В. И. Бакулина. — М.: Машиностроение, 1975.
• История авиационного двигателестроения в России. — М.: ЦАГИ, 2005.
• Техническое описание двигателя АМ-3М. — М.: ОКБ-300, 1956.
• Мясищев В. М. Самолёты ОКБ Мясищева. — М.: Авиационный сборник, 1995.
• Журнал «Авиация и космонавтика», № 4, 2001.