РД-36-51А

РД-36-51А — это советский турбореактивный двухконтурный двигатель со смешением потоков, разработанный в ОКБ-36 (ныне — ОДК-Кузнецов, г. Самара) под руководством главного конструктора Николая Кузнецова. Предназначался для установки на сверхзвуковой пассажирский самолёт Ту-144Д. Является одним из самых мощных и экономичных турбореактивных двигателей своего времени, а также первым в мире серийным двигателем, работавшим на криогенном топливе — жидком водороде (в модификации РД-36-51).

История создания

Предпосылки

Разработка сверхзвукового пассажирского самолёта Ту-144 началась в 1960-х годах. Первоначально самолёт оснащался двигателями НК-144 (разработка того же ОКБ-36), которые были турбореактивными двухконтурными с форсажной камерой. Однако для достижения требуемой дальности полёта (не менее 6500 км) и снижения расхода топлива на крейсерском сверхзвуковом режиме (М=2,2) требовался более совершенный двигатель.

Разработка

В 1968 году вышло постановление ЦК КПСС и Совета Министров СССР о создании для Ту-144Д двигателя РД-36-51. Главным конструктором был назначен Н.Д. Кузнецов. Работы велись в ОКБ-36 совместно с ЦИАМ (Центральный институт авиационного моторостроения) и другими отраслевыми институтами.

Основные требования к двигателю:

• Высокая степень двухконтурности (для снижения удельного расхода топлива на сверхзвуке).
• Отсутствие форсажной камеры (для уменьшения массы и упрощения конструкции).
• Работа на керосине (Т-6, Т-8В) с возможностью перехода на жидкий водород в перспективе.
• Максимальная тяга на взлётном режиме — не менее 200 кН.

Первый стендовый запуск РД-36-51 состоялся в 1971 году. В 1973 году двигатель прошёл государственные испытания и был рекомендован к серийному производству.

Испытания на Ту-144Д

Первый полёт самолёта Ту-144Д с двигателями РД-36-51 состоялся 4 июня 1974 года (борт № 77106). В ходе лётных испытаний было выполнено более 100 полётов, в том числе на дальность до 6000 км. Двигатель показал высокую надёжность и экономичность: удельный расход топлива на крейсерском режиме составил 0,78 кг/кгс·ч, что было рекордным показателем для сверхзвуковых двигателей того времени.

Однако в 1978 году программа Ту-144 была закрыта по экономическим и политическим причинам. РД-36-51 остался в истории как один из самых совершенных двигателей для сверхзвуковой авиации.

Конструкция

Основные узлы

РД-36-51 — это турбореактивный двухконтурный двигатель со смешением потоков и общей форсажной камерой (на первых модификациях — без форсажа). Конструктивно состоит из:

• Входное устройство — сверхзвуковой воздухозаборник с регулируемым конусом.
• Компрессор — 14-ступенчатый осевой компрессор с регулируемыми направляющими аппаратами первых 4 ступеней.
• Камера сгорания — кольцевая, с 20 форсунками.
• Турбина — 4-ступенчатая (2 ступени высокого давления, 2 — низкого).
• Смеситель — устройство для смешения потоков наружного и внутреннего контуров.
• Форсажная камера (на модификациях) — с регулируемым соплом.
• Реактивное сопло — регулируемое, с изменяемым сечением.

Системы

• Система управления — электронно-гидромеханическая, с дублированием.
• Система смазки — замкнутая, с масляным баком и насосами.
• Система охлаждения — воздушная, с отбором воздуха от компрессора для охлаждения лопаток турбины.
• Система запуска — воздушная, от наземного источника или от вспомогательной силовой установки (ВСУ).

Технические характеристики

Модификации

РД-36-51А (базовая)

Серийная версия для Ту-144Д. Работала на керосине Т-6. Устанавливалась на самолёты № 77106, 77107, 77108.

РД-36-51В (водородный)

Экспериментальная модификация, работавшая на жидком водороде. Разрабатывалась в рамках программы создания сверхзвукового самолёта на альтернативном топливе. В 1975 году на базе Ту-144 был построен летающий стенд Ту-144ЛЛ («Летающая лаборатория»), оснащённый одним водородным двигателем РД-36-51В. Первый полёт состоялся 15 апреля 1976 года. Двигатель работал устойчиво, но программа была закрыта из-за сложностей с хранением и транспортировкой водорода.

РД-36-51М (модернизированный)

Проект модернизации с увеличенной тягой (до 220 кН) и улучшенной экономичностью. Не реализован.

Применение

Ту-144Д

Основное применение — сверхзвуковой пассажирский самолёт Ту-144Д. Двигатели РД-36-51 устанавливались на серийные машины, выпущенные в 1974–1978 годах. Всего было построено 5 самолётов Ту-144Д с этими двигателями.

Другие проекты

• Ту-160 — на ранних этапах проектирования рассматривался вариант установки РД-36-51 на стратегический бомбардировщик, но в итоге был выбран НК-32.
• М-17 «Стратосфера» — высотный самолёт-разведчик (проект) — предполагалось использование РД-36-51 для достижения высоты 25–30 км.

Оценка и значение

Преимущества

• Высокая экономичность — удельный расход топлива на сверхзвуке был на 15–20% ниже, чем у аналогов (например, у «Конкорда» — 0,85 кг/кгс·ч).
• Надёжность — двигатель прошёл полный цикл лётных испытаний без серьёзных отказов.
• Технологический задел — опыт создания РД-36-51 был использован при разработке двигателей НК-32 (Ту-160) и НК-93 (турбовентиляторный двигатель).

Недостатки

• Сложность конструкции — высокая степень двухконтурности и регулируемое сопло усложняли производство и обслуживание.
• Ограниченный ресурс — 1000 часов для того времени было недостаточно для коммерческой эксплуатации.
• Высокий уровень шума — из-за отсутствия шумоглушения на входе.

Критика

В западной прессе РД-36-51 часто сравнивали с двигателем «Олимп 593» (использовался на «Конкорде»). Отмечалось, что советский двигатель был тяжелее и менее мощным, но более экономичным. Однако из-за закрытия программы Ту-144 полноценное сравнение в эксплуатации не состоялось.

Интересные факты

• РД-36-51 стал первым в мире серийным турбореактивным двигателем, работавшим на жидком водороде (модификация РД-36-51В).
• В 1976 году на Ту-144Д с двигателями РД-36-51 был установлен мировой рекорд скорости на замкнутом маршруте — 2300 км/ч.
• Двигатель использовался в качестве наземного стенда для отработки технологий охлаждения лопаток турбины, которые позже применялись в двигателях НК-32 и НК-93.
• В 1990-х годах один экземпляр РД-36-51 был передан в музей ОКБ-36 (г. Самара), где находится по сей день.

Источники

• Кузнецов Н.Д. «Авиационные двигатели ОКБ-36» (1990).
• ЦИАМ. «Отчёт по испытаниям двигателя РД-36-51» (1973).
• «Сверхзвуковой пассажирский самолёт Ту-144» / под ред. А.А. Туполева (1985).
• «Авиация и космонавтика» № 4, 1998 — статья «РД-36-51: двигатель для Ту-144».
• Архив ОДК-Кузнецов: технические описания и чертежи РД-36-51.