Д-25ВФ

Д-25ВФ — это советский турбовинтовой авиационный двигатель, разработанный в ОКБ-19 под руководством П. А. Соловьёва в 1950-х годах. Представляет собой модификацию двигателя Д-25В (ТВ-2М) с форсажной камерой, предназначенную для установки на опытные образцы тяжёлых вертолётов и самолётов. Двигатель отличался высокой мощностью и сложной конструкцией, но не был запущен в серийное производство.

История создания

В середине 1950-х годов в СССР возникла потребность в мощных турбовинтовых двигателях для перспективных летательных аппаратов. ОКБ-19, возглавляемое Павлом Александровичем Соловьёвым, занималось разработкой семейства двигателей на базе ТВ-2. В 1955 году был создан двигатель Д-25В (ТВ-2М), который устанавливался на вертолёты Ми-6 и Ми-10. Однако для некоторых проектов требовалась ещё большая мощность, особенно на взлётных режимах.

В 1956 году началась разработка форсированной версии — Д-25ВФ. Основным отличием от базовой модели стало наличие форсажной камеры (камеры дожигания), которая позволяла кратковременно увеличивать мощность на 25–30%. Двигатель предназначался для установки на опытный тяжёлый вертолёт Ми-6М (проект «В-6М») и на экспериментальный самолёт-летающую лодку Бе-10. Первые испытания Д-25ВФ прошли в 1957 году на стенде, а затем на летающих лабораториях.

В 1958 году двигатель прошёл государственные испытания, но в серийное производство не пошёл. Причиной стали технические сложности: форсажная камера значительно усложняла конструкцию, увеличивала массу и снижала надёжность. Кроме того, к концу 1950-х годов наметился переход к газотурбинным двигателям с большей степенью двухконтурности, что сделало Д-25ВФ неактуальным. Всего было изготовлено несколько опытных экземпляров, которые использовались для наземных и лётных испытаний.

Конструкция

Д-25ВФ представлял собой одновальный турбовинтовой двигатель с форсажной камерой. Компоновка — классическая для турбовинтовых двигателей того времени.

Основные узлы

• Компрессор — осевой, 12-ступенчатый, с регулируемыми направляющими аппаратами первых трёх ступеней. Степень повышения давления — около 7,5.
• Камера сгорания — кольцевая, с 12 форсунками. В форсажном режиме в неё подавалось дополнительное топливо.
• Турбина — осевая, 4-ступенчатая. Первые две ступени — высокого давления, последние две — низкого. Лопатки турбины изготавливались из жаропрочных сплавов на никелевой основе.
• Форсажная камера — располагалась между турбиной и свободной турбиной (или непосредственно за турбиной, в зависимости от модификации). Представляла собой цилиндрическую камеру с системой впрыска топлива и стабилизаторами пламени. Включение форсажа производилось пилотом с помощью рычага управления двигателем.
• Редуктор — планетарный, двухступенчатый, с передаточным числом 1:12. Обеспечивал снижение оборотов с 12 000 об/мин (ротор турбокомпрессора) до 1000 об/мин (выходной вал).
• Выходное устройство — сопло с регулируемым створками для форсажного режима.

Система управления

Управление двигателем осуществлялось с помощью электромеханической системы, включавшей датчики оборотов, температуры и давления. Для форсажного режима имелась отдельная топливная система с дополнительным насосом и форсунками. Включение форсажа было возможно только на взлётном режиме и при определённых условиях (температура наружного воздуха, высота).

Характеристики

Основные технические характеристики двигателя Д-25ВФ (по данным испытаний):

Применение

Д-25ВФ был разработан для двух основных проектов:

Вертолёт Ми-6М (проект «В-6М»)

В 1957 году в ОКБ-329 под руководством М. Л. Миля началась разработка модификации вертолёта Ми-6 с увеличенной грузоподъёмностью. Для этого требовался двигатель мощностью не менее 6500 л. с. на взлётном режиме. Д-25ВФ с форсажем обеспечивал 7000 л. с., что позволяло вертолёту поднимать до 15 тонн груза (против 12 тонн у базового Ми-6). Однако из-за сложностей с форсажной камерой и её ненадёжности проект был закрыт в 1959 году. Вертолёт Ми-6 в серийном производстве остался с двигателями Д-25В (без форсажа).

Самолёт-летающая лодка Бе-10

В 1956 году в ОКБ-49 под руководством Г. М. Бериева началась разработка реактивного самолёта-амфибии Бе-10. Первоначально планировалось установить на него два турбореактивных двигателя АЛ-7, но из-за проблем с их доводкой рассматривался вариант с турбовинтовыми двигателями. Д-25ВФ предлагался в качестве альтернативы, но в итоге от него отказались из-за недостаточной тяги для взлёта с воды. Бе-10 в итоге оснащался турбореактивными двигателями АЛ-7ПБ.

Сравнение с аналогами

В конце 1950-х годов в мире существовало несколько турбовинтовых двигателей с форсажными камерами, однако все они оставались экспериментальными. Основные конкуренты Д-25ВФ:

• Pratt & Whitney T34-P-7 (США) — турбовинтовой двигатель мощностью 6000 л. с. с форсажем до 7500 л. с. Устанавливался на экспериментальный вертолёт Hughes XH-17. Имел схожие характеристики, но был тяжелее (1300 кг).
• Rolls-Royce Tyne R.Ty.12 (Великобритания) — турбовинтовой двигатель мощностью 5500 л. с. с форсажем до 6500 л. с. Применялся на самолётах Vickers Vanguard и Canadair CL-44. Отличался более высоким ресурсом (2000 часов) и меньшим расходом топлива.
• Кузнецов НК-12МВ (СССР) — турбовинтовой двигатель мощностью 15000 л. с. (без форсажа), устанавливался на стратегический бомбардировщик Ту-95. Хотя он был значительно мощнее, его габариты и масса не позволяли использовать его на вертолётах.

По сравнению с аналогами, Д-25ВФ имел более компактную конструкцию и меньшую массу, что было важно для вертолётного применения. Однако его форсажная камера была менее эффективна, чем у западных образцов, и требовала более частого обслуживания.

Критика и недостатки

В ходе испытаний Д-25ВФ выявился ряд недостатков:

1. Низкая надёжность форсажной камеры. Из-за высоких температур и вибраций происходило разрушение стабилизаторов пламени и прогорание стенок камеры. Ресурс форсажного режима составлял всего 50 часов, после чего требовалась замена узла.
2. Повышенный расход топлива. В форсажном режиме удельный расход топлива возрастал на 60% по сравнению с крейсерским, что делало длительное использование форсажа экономически невыгодным.
3. Сложность обслуживания. Конструкция форсажной камеры требовала специального инструмента и высокой квалификации персонала. В полевых условиях ремонт был практически невозможен.
4. Увеличение массы. Дополнительное оборудование (форсунки, насосы, система управления) увеличило массу двигателя на 150 кг по сравнению с базовым Д-25В, что снижало полезную нагрузку вертолёта.

Эти недостатки привели к тому, что в 1959 году работы по Д-25ВФ были прекращены. Опыт, полученный при его создании, был использован при разработке более совершенных двигателей семейства Д-25 (Д-25ВК, Д-25ВМ) и Д-30.

Оценка и значение

Несмотря на то, что Д-25ВФ не пошёл в серию, его создание стало важным этапом в развитии советского двигателестроения. Впервые в СССР был создан турбовинтовой двигатель с форсажной камерой, что продемонстрировало возможность кратковременного увеличения мощности для взлётных режимов. Опыт, накопленный при проектировании и испытаниях Д-25ВФ, был использован при создании более совершенных двигателей, таких как Д-25ВК (для вертолёта Ми-10) и Д-30 (для самолёта Ту-134).

Кроме того, работы над Д-25ВФ стимулировали развитие технологий жаропрочных сплавов, систем управления и форсажных камер. Впоследствии эти технологии были применены в турбореактивных двигателях с форсажными камерами (например, Р-15Б-300 для МиГ-25).

Источники

• «Авиационные двигатели. История и современность» / Под ред. В. А. Зрелова. — М.: Машиностроение, 2005.
• «Двигатели П. А. Соловьёва» / В. Н. Блинов, А. А. Иноземцев. — Пермь: Пермский государственный технический университет, 2001.
• «Вертолёты Миля. История и конструкция» / М. Л. Миль, Н. А. Крылов. — М.: Транспорт, 1967.
• Технический отчёт ОКБ-19 «Двигатель Д-25ВФ. Результаты государственных испытаний» (1958). Архив ЦИАМ.
• «Советские авиационные двигатели. Энциклопедия» / А. А. Шаров. — М.: Воениздат, 1999.