Николай кузнецов конструктор авиационных и ракетных двигателей

Обновлено: 27.03.2024

Сегодня исполняется 109 лет со дня рождения легендарного конструктора Николая Дмитриевича Кузнецова.

Почти про каждый двигатель, созданный Кузнецовым, можно сказать «первый» или «самый». Это первый отечественный и самый мощный в мире турбовинтовой двигатель, первый в авиации двигатель на криогенном топливе, самый мощный в мире двухконтурный двигатель для сверхзвуковых самолетов и другие рекордсмены.

После себя Николай Дмитриевич оставил большое наследие – созданную им школу конструирования двигателей, огромный научно-технический задел, и даже некоторые проекты, которые конструктор не успел завершить. Сегодня эти темы реализовывает ПАО «ОДК-Кузнецов». О пяти интересных двигателях с инициалами «НК» – в нашем материале.

НК-12: прорыв в турбовинтовых двигателях

В 1949 году КБ Андрея Николаевича Туполева начало работы по созданию перспективного бомбардировщика, способного перелететь океан и вернуться. Правительство в качестве новой машины видело реактивный самолет. Однако Туполев отстаивал концепцию турбовинтового самолета. Как обоснованно считал конструктор, проект реактивного стратегического бомбардировщика обошелся бы стране гораздо дороже. Во-первых, для такой машины просто не существовало подходящего по экономичности двигателя. Туполев же присмотрелся к опытному ТВ-022, который разрабатывался Николаем Кузнецовым.

Общеизвестен тот факт, что данная силовая установка была создана на основе первого в мире серийного газотурбинного агрегата немецкой компании Junkers Motorenbau. Как и многие другие страны-победительницы, СССР перенимал некоторые достижения немецкой промышленности. Однако отечественные ученые под руководством Кузнецова так переработали этот проект ТВД, что получился, можно сказать, новый двигатель. Он обладал необходимой для стратегической авиации мощностью – 12 тыс. л. с. Таким образом, двигатель получил название ТВ-12, а в серийное производство вышел как НК-12, по инициалам своего легендарного создателя.

Первым этот двигатель получил стратегический бомбардировщик Ту-95 «Медведь». Благодаря НК-12 этот самолет мог без посадки и дозаправки пролетать до 15 тыс. км, и брать на борт до 12 тонн вооружения. «Медведь» на службе с 1955 года и до сих пор сохраняет статус самого скоростного турбовинтового самолета в мире.

На протяжении более полувека Ту-95 несколько раз модернизировался, а вместе с ним совершенствовался и НК-12. Мощность базовой модели непрерывно возрастала – НК-12М уже получил 15 000 л. с., а мощность модификации НК-16 составила 12 500 л. с. В настоящее время компания «Туполев» проводит очередную модернизацию Ту-95.

Помимо Ту-95, двигателем НК-12 в различных вариациях оснащались самолет ДРЛО Ту-126, противолодочный Ту-142, дальнемагистральный пассажирский лайнер Ту-114, тяжелый транспортник Ан-22 «Антей» и экраноплан А-90 «Орленок». НК-12 нашел свое место и на земле – в 1970-е годы на его основе был разработан турбовальный газоперекачивающий агрегат НК-12СТ. До сих пор российские добывающие компании эксплуатируют модификации этого двигателя.

НК-32: двигатель для «Белого лебедя»

Еще во время работ по турбовинтовому двигателю НК-12, Николай Кузнецов пришел к выводу, что стратегическая авиация должна преодолеть скорость звука. Для этого турбовинтовые двигатели не подойдут. Конструктор нашел выход из ситуации – воздушный винт должен быть заменен вентилятором в оболочке.

С начала 1953 года под руководством Николая Дмитриевича началась разработка теории двухконтурных двигателей. Такого до него еще никто в мире не делал. Саму идею пришлось отстаивать в Министерстве авиационной промышленности, и здесь в защиту проекта двухконтурных двигателей выступил сам Туполев.

Для преодоления звука Кузнецов предложил не только двухконтурность, но и форсирование двигателя. Так вскоре на свет появился первый в мире двухконтурный с форсажом двигатель НК-6 с максимальной тягой 22 тонны. Его первые испытания состоялись в 1956 году. Стоит отметить, что такие двигатели в США появились спустя 15 лет.

Этот проект Кузнецова стал базой для многих двигателей 1970-1980-х годов, в том числе для НК-32, которым оснащался легендарный ракетоносец Ту-160 «Белый лебедь». Одному из этих самолетов даже присвоено имя «Николай Кузнецов», отдавая дань роли конструктора в принятии стратегических ракетоносцев на вооружение.

Работы над созданием двигателя НК-32 начались в 1977 году, а в серию он вышел уже в 1983 году. Но спустя десять лет серийное производство было прекращено. Однако в 2016 году ПАО «Кузнецов» заявило о том, что возобновляет серийный выпуск двигателей НК-32 для ракетоносцев Ту-160. Новые двигатели устанавливаются на модернизированные самолеты Ту-160М. Двигатели НК-32 второй серии позволят «Белому лебедю» увеличить дальность полета на тысячу километров.

НК-144: обогнать звук и «Конкорд»

Во время войны боевые самолеты успешно преодолели скорость звука, так что в послевоенные годы стали появляться первые проекты сверхзвуковых пассажирских лайнеров. Вскоре выяснилось, что гражданский сверхзвуковой самолет невозможно быстро создать на базе военного истребителя – нужен другой подход.

В 1960-х Великобритания и Франция начали разработку сверхзвукового авиалайнера – проект получил название «Конкорд». Самолет должен был за три часа перевозить около ста пассажиров через океан, когда на обычном авиалайнере этот путь занимал 6-8 часов.

В 1963 году в гражданскую «сверхзвуковую гонку» включаются США и СССР. У нас в стране разработкой такого самолета занялось ОКБ Туполева. Проектом руководил сын знаменитого авиаконструктора – Алексей Андреевич Туполев. Крейсерская скорость нового самолета должна была превысить 2500 км/ч, дальность полета достигнуть 4,5 тыс. км, а количество пассажиров на борту составить 100 человек.

5 июня 1969 года авиалайнер Ту-144 впервые преодолел число Маха. Таким образом он опередил не только звук, но и весь мир – «Конкорд», разработка которого началась раньше, поднялся в небо спустя несколько месяцев. При этом советский Ту-144 по некоторым характеристикам даже обошел своего европейского «собрата».

Для создания первого сверхзвукового авиалайнера были разработаны многие передовые решения. Но, пожалуй, главным в этой «сверхзвуковой гонке» стал двигатель – двухконтурный турбовентиляторный НК-144 с форсажной камерой, который позволил превысить скорость звука в гражданской авиации.

НК-33: двигатель для «лунной» ракеты

В 1958 году Кузнецов познакомился с Сергеем Павловичем Королевым. После полета Юрия Гагарина, Королев размышлял о доставке советских космонавтов на Луну. Для этого нужны были усовершенствованные жидкостные ракетные двигатели (ЖРД). В этом Королев надеялся на помощь Кузнецова.

Итак, в 1959 году ОКБ под руководством Кузнецова и при участии Королева начало работать над жидкостно-ракетными двигателями. Было решено разработать ЖРД по замкнутой схеме – в стране и в мире ничего подобного еще не создавалось.

Пуск ракеты «Союз-2.1в» с двигателем НК-33А с космодрома Плесецк. Фото: Роскосмос

Первое испытание разрабатываемого НК-33 состоялось в ноябре 1963 года. Но двигателю не суждено было стать лунным. В 1966 году не стало Сергея Королева, а спустя три года на Луну вступил первый американский астронавт. В СССР отказываются от лунной программы, хотя в 1972 году двигатели НК-33 и НК-43 уже успешно прошли государственные стендовые испытания.

Произведенные двигатели решено было уничтожить, но Кузнецов не мог пойти на такое. Списанные НК-33 и НК-43 хранили в одном из цехов предприятия, пока в 1992 году им не предоставили второй шанс. Тогда в Москве на первой международной выставке «Авиадвигатель» Николай Кузнецов представил миру свои ракетные двигатели. Они произвели настоящий фурор среди иностранных специалистов. В итоге 46 двигателей НК-33 и НК-43 были проданы США. Американские специалисты немного изменили их и переименовали в AJ-26. В 2013 году они три раза вывели на орбиту ракету Antares. Однако в следующем году ракета с AJ-26 потерпела крушение, и от использования НК-33 американцы отказались, заменив на российские РД-181.

В 2010 году «Кузнецов» совместно с РКЦ «Прогресс» начал адаптацию НК-33 для ракеты «Союз-2.1в». Обновленный двигатель был назван НК-33А. В России первый старт ракеты-носителя с ним состоялся в декабре 2013 года. Программа летно-конструкторских испытаний «Союз-2.1в» с НК-33А завершилась в прошлом году. Всего было проведено пять пусков, все задачи были выполнены в полном объеме.

НК-93: обогнавший свое время

Турбовентиляторный двигатель НК-93 заслуженно в перечне самых ярких разработок Николай Дмитриевича. Уже тогда его назвали двигателем XXI века.

В конце 1980-х годов Кузнецов начал думать над созданием для гражданских самолетов ГТД со сверхвысокой степенью двухконтурности. Чем больше этот параметр, тем больший КПД двигателя можно получить. Особенно это важно для пассажирских самолетов – здесь высокая степень двухконтурности положительно сказывается на экономической эффективности. К примеру, у современных лайнеров Boeing 737 и Airbus A320 этот параметр на уровне 5,5-6,6.

Еще в те годы Николай Дмитриевич решил разработать двигатель с двухконтурностью 16! Сконструированный им НК-93 со степенью двухконтурности 16,7 открыл бы новую главу в авиационном двигателестроении. Переход от степени двухконтурности 6 к 16,7 позволяет уменьшить примерно на 15% удельный расход топлива.

Первое испытание НК-93 состоялось в декабре 1989 года. Но из-за глобальных перемен в стране, нехватки средств, работы по проекту двигались очень медленно, и только в мае 2007 года НК-93 поднялся в небо на летающей лаборатории Ил-76ЛЛ. В том же году на МАКСе был представлен испытательный Ил-76 с силовой установкой НК-93. В серию уникальный двигатель так и не вышел. НК-93 нашел себе применение на земле. На его основе был разработан промышленный НК-38СТ, который устанавливается на ГПА-16 «Волга».

Двигатель НК-93 стал еще одним примером особого стиля Николая Кузнецова – все его проекты на годы опережали работы отечественных и иностранных конструкторов. Научно-технической задел, который остался после выдающегося конструктора, может стать фундаментом для создания новых перспективных моторов, тем самым удерживая место России в лидерах авиационного двигателестроения.

«Вечные двигатели» и их создатели. Николай Кузнецов

Авиационные двигатели часто называют именами их создателей. Так, ПС-90А, лучший двигатель в России для дальнемагистральной авиации, назван в честь Павла Соловьева, технический бестселлер ХХ века АЛ-31 носит имя легендарного Архипа Люльки, «Ночные охотники» в небо поднимают двигатели ВК-2500 с инициалами Владимира Климова, а самый мощный серийный турбовинтовой двигатель в мире НК-12 носит имя Николая Кузнецова.

23 июня исполняется 108 лет со дня рождения Николая Дмитриевича Кузнецова, выдающегося конструктора двигателей, академика Российской академии наук, дважды Героя Социалистического Труда, лауреата Ленинской премии, доктора технических наук, почетного гражданина города Самары, создателя Самарского научно-технического комплекса (входит в ОДК ).

Начало пути

Под руководством Николая Кузнецова с 1949 по 1994 год на самарском предприятии, которое теперь носит его имя, было создано 57 модификаций двигателей марки НК. Практически вся стратегическая и грузовая отечественная авиация летает на самолетах с двигателями Кузнецова. Более трети газоперекачивающих агрегатов страны работают на двигателях НК. Разработки коллектива Николая Кузнецова в области ракетных двигателей до сих пор остаются актуальными и востребованными.

Николай родился в 1911 году в городе Актюбинске в Казахстане, куда его отец, член компартии и участник крестьянских восстаний, бежал от преследования властей. С ранних лет Николай проявил интерес к кузнечному делу, подтверждая профессиональную принадлежность фамилии. В школе с удовольствием занимался точными науками. В 15 лет вместе с друзьями по журнальным чертежам, раздобыв автомобильный двигатель и винт от самолета, Николай собрал аэросани. С этого момента, по всей видимости, начинается увлечение Кузнецова авиацией.

В 1930 году 19-летний юноша поступает в Московский авиационный техникум. Чтобы получить место в общежитии, Кузнецову приходится совмещать учебу с работой на авиамоторном заводе №24 им. М.В. Фрунзе. По удивительному стечению обстоятельств на этом заводе через много лет будут выпускаться двигатели, спроектированные самим Кузнецовым. В 1932 году будущего конструктора, как одного из лучших комсомольцев, отправляют учиться на авиамоторный факультет Военно-воздушной инженерной академии им. Н.Е. Жуковского.

54e23c0acecd63a433bd31c0ac71f244077ab4e9_712.jpg

Н.Д. Кузнецов в годы Великой Отечественной войны

Николай мечтает стать летчиком-испытателем, для этого занимается на летных курсах, нарабатывая опыт полетов и прыжков с парашютом. Но этой мечте не суждено было сбыться – отличника академии рекомендуют на кафедру конструкции авиадвигателей, где он в апреле 1941 года с успехом защищает кандидатскую диссертацию.

Дальнейшей научной деятельности помешала война. С ее началом Кузнецов подает рапорт об отправке на фронт. Не с первого раза, но ценного сотрудника отпускают в армию ввиду того, что Кузнецов был не только инженером, но и летчиком. На фронте он пробыл недолго – в октябре 1942 года указом секретаря ЦК ВКП(б) Г.М. Маленкова Кузнецова назначают парторгом в ОКБ В.Я. Климова на Уфимский авиационный завод №26. Основная задача Кузнецова на новом месте − обеспечить скорейшее создание, доводку и запуск в серийное производство нового мощного поршневого двигателя ВК-107А, в котором очень нуждалась авиация. Со временем В.Я. Климов оценил профессиональные знания и опыт Кузнецова и ходатайствовал о его переводе с партийной работы на должность своего первого заместителя. Климов, более сосредоточенный на углубленной индивидуальной работе, и Кузнецов, активно обсуждавший задачи с коллективом, удачно дополняли друг друга.

… именно коллектив – сотни конструкторов и тысячи рабочих нашего завода – именно они, а не я, решают успех дела. Современный двигатель очень сложен, а завтра будет еще сложнее. И никакой генеральный конструктор никогда лично ничего не сделает, если не будет опираться на коллектив.

Первые успехи конструктора

После войны Климов возглавляет новое ОКБ в Ленинграде по разработке реактивных двигателей, а его заместитель Кузнецов становится главным конструктором ОКБ в Уфе. На его плечи ложится освоение немецкого реактивного двигателя ЮМО-004. Уже в 1947 году на Дне авиации в Тушино были показаны реактивные истребители Як-15 с серийным двигателем РД-10, разработанным коллективом Кузнецова. В том же году Уфимское ОКБ переводится в разряд серийных (СКБ) для сопровождения производства уже разработанных двигателей. Кузнецов же хочет продолжить создание новых устройств.

i_036.jpg

Первый советский реактивный истребитель Як-15 с двигателем РД-10. 1947 год

В 1949 году его назначают главным конструктором куйбышевского завода №2, ОКБ которого было сформировано из вывезенных из Германии специалистов заводов «БМВ» и «Юнкерс» и молодых советских ученых. С собой Кузнецов привлек команду опытных инженеров из Уфы. Проанализировав обстановку и находящиеся в работе модели двигателей, Николай Дмитриевич принимает ключевое решение, определившее специфику работу завода на долгие годы – предприятие будет создавать мощные турбовинтовые двигатели для бомбардировочной и транспортной авиации.

Кузнецов, благодаря своему энтузиазму, блестящему знанию дела и вере в коллектив, смог увлечь сотрудников вверенного ему ОКБ и добиться революционных результатов в проектировании турбин. В 1951 году двигатель ТВ-2 прошел испытания и продемонстрировал сверхнизкие показатели расхода топлива, которые ранее считались недостижимыми.

НК-12: прорыв в турбовинтовых двигателях

Уже в 1950 году Николай Дмитриевич, проявив свойственную ему дальновидность, инициировал разработку проекта турбовинтового двигателя мощностью 10 000 л. с. Именно такой двигатель позволил бы тяжелому бомбардировщику в условиях нараставшей холодной войны донести до США «полезный груз» и вернуться обратно. Создавался новый двигатель под дальний стратегический бомбардировщик Ту-95, работу над которым вело ОКБ А.Н. Туполева. Разработка двигателя ТВ-12 шла непросто, и только в 1954 году первый экземпляр машины прошел испытания. Серийный двигатель стал называться НК-12 – по имени и фамилии руководителя завода.

tu95-1.jpg

Турбовинтовой стратегический бомбардировщик-ракетоносец Ту-95 с двигателями НК-12

НК-12 благодаря мощности в 15 000 л. с. стал самым мощным в мире авиационным турбовинтовым двигателем. Его модификации эксплуатируются уже более 50 лет. Двигателем НК-12 в различных вариациях оснащались самолеты Ту-95, Ту-126, Ту-142, Ту-114, Ту-95МС, Ан-22 «Антей» и экраноплан «Орленок». Разработанная коллективом Николая Кузнецова методика расчетов газовых турбин позволила создать турбовинтовой двигатель с низким удельным расходом топлива для полета без посадки и заправки топливом на дальность до 15 000 км.

Создание НК-12 вывело коллектив ОКБ Кузнецова в число передовых двигателестроительных предприятий, а самого Николая Дмитриевича поставило в один ряд с другими выдающимися конструкторами.

Двигатели Кузнецова: наземные, атомные, сверхзвуковые, космические

Далее была работа над турбовинтовым двигателем НК-4 для гражданской авиации и турбовентиляторным двухконтурным двигателем НК-6 для военных, которые так и не пошли в серию. Несмотря на это, коллектив ОКБ Кузнецова получил большой опыт, который пригодился в последующих разработках. В 1958 году Николай Дмитриевич по своей инициативе создает в составе ОКБ отдел по наземному использованию авиадвигателей, в которых остро нуждалась нефтегазовая промышленность. Однако правительство эту идею не поддержало, и отдел был закрыт.

В 1955 году в обстановке строжайшей секретности в ОКБ совместно с другими организациями была начата работа по созданию атомного двигателя. Для летающей лаборатории на самолете Ту-95 был создан экспериментальный водно-водяной реактор мощностью 100 кВт – ЛАЛ-ВВР (летающая атомная лаборатория – водно-водяной реактор). Несмотря на то что в 1961 году работы был свернуты, результаты исследований были уникальными и продвинули изучение атомной энергии далеко вперед.

original.jpg

Трехдвигательный реактивный пассажирский авиалайнер Ту-154 с двигателями НК-8

В начале 1960-х коллектив ОКБ вступил в международное соперничество по созданию двигателя для сверхзвукового пассажирского самолета. 31 декабря 1968 года состоялся первый полет самолета Ту-144 с двигателями НК-144, который почти на два месяца опередил первый полет англо-французского «Конкорда». Двигатель Кузнецова позволил впервые в мире в два раза превысить скорость звука в гражданской авиации.

Параллельно с работами по авиационной, атомной и наземной тематикам в 1959 году ОКБ под руководством Кузнецова начало трудиться над жидкостно-ракетными двигателями (ЖРД). Генеральный конструктор принял решение разрабатывать ЖРД по замкнутой схеме, его поддержал С.П. Королев, для ракет которого создавались эти двигатели. В стране и в мире подобного опыта еще не было. Кислородно-керосиновые двигатели НК-33, НК-39, НК-43, НК-31 до сих пор остаются непревзойденными по параметрам и надежности, а наработки команды Кузнецова в создании ЖРД замкнутой схемы потом применялись многими конструкторами космической техники.

47.jpg

Стендовое испытание двигателя НК-33 на испытательном комплексе «Винтай» в Самаре

В области разработки авиадвигателей, работающих на криогенном топливе, ОКБ Кузнецова опередило западных конструкторов на несколько лет. Двигатели НК-88 и НК-89, работающие на жидком водороде и сжиженном природном газе, использовались на самолетах Ту-155 с конца 1980-х. Разработка двигателей на альтернативном топливе была очень актуальной ввиду общемировой озабоченности проблемами экологии.

Прирожденный генеральный конструктор

В последние годы жизни Кузнецов был председателем научного Совета по надежности АН СССР, занимался созданием и внедрением в практику проектирования различных моделей и методов конструирования. Можно сказать, что Николай Дмитриевич создал целую конструкторскую школу со своими принципами и методиками. После его ухода в 1995 году остался большой задел для новых двигателей.

Твоя главная задача – в каждом крупном техническом вопросе выработать принципиальную линию и выдерживать генеральное направление, и в соответствии с ними решать ежедневно возникающие затруднения.

Из принципов работы Н.Д. Кузнецова

По воспоминаниям его современников, главным личностным качеством Николая Дмитриевича было умение устанавливать деловые и дружеские отношения с подчиненными, несмотря на ранги и заслуги. Кузнецов с чрезвычайным вниманием прислушивался к чужому мнению, выстраивая и воспитывая коллектив. Личным примером он показывал, с какой самоотверженностью и погруженностью можно работать даже в сложных условиях. Николай Дмитриевич обладал уникальными мыслительными способностями, высокой скоростью и вариативностью мышления. Глубокие знания во всех отраслях науки и техники позволяли ему видеть картину целиком, чувствовать взаимосвязи и прогнозировать изменения. Он с легкостью увлекался новыми идеями и увлекал других, брался за все новое и неизведанное в конструировании, выбирая самые сложные вопросы. И коллектив доверял ему, с уважением называя Кузнецова «наш генерал».

3.jpg

Несмотря на огромную загрузку основной работой, Николай Дмитриевич был еще и крупным государственным и общественным деятелем. В течение 30 лет он являлся депутатом Верховного Совета РСФСР и членом Президиума Верховного Совета РСФСР. Сегодня предприятие, объединившее конструкторское бюро, опытное и серийное производство, носит его имя − «Кузнецов».

Двигатели Кузнецова: опережая время

Почти про каждый двигатель, созданный Кузнецовым, можно сказать «первый» или «самый». Это первый отечественный и самый мощный в мире турбовинтовой двигатель, первый в авиации двигатель на криогенном топливе , самый мощный в мире двухконтурный двигатель для сверхзвуковых самолетов и другие рекордсмены.

После себя Николай Дмитриевич оставил большое наследие – созданную им школу конструирования двигателей, огромный научно-технический задел, и даже некоторые проекты, которые конструктор не успел завершить. Сегодня эти темы реализовывает ПАО «ОДК-Кузнецов». О пяти интересных двигателях с инициалами «НК» – в нашем материале.

НК-12: прорыв в турбовинтовых двигателях

В 1949 году КБ Андрея Николаевича Туполева начало работы по созданию перспективного бомбардировщика, способного перелететь океан и вернуться. Правительство в качестве новой машины видело реактивный самолет. Однако Туполев отстаивал концепцию турбовинтового самолета. Как обоснованно считал конструктор, проект реактивного стратегического бомбардировщика обошелся бы стране гораздо дороже. Во-первых, для такой машины просто не существовало подходящего по экономичности двигателя. Туполев же присмотрелся к опытному ТВ-022, который разрабатывался Николаем Кузнецовым.

Общеизвестен тот факт, что данная силовая установка была создана на основе первого в мире серийного газотурбинного агрегата немецкой компании Junkers Motorenbau. Как и многие другие страны-победительницы, СССР перенимал некоторые достижения немецкой промышленности. Однако отечественные ученые под руководством Кузнецова так переработали этот проект ТВД, что получился, можно сказать, новый двигатель. Он обладал необходимой для стратегической авиации мощностью – 12 тыс. л. с. Таким образом, двигатель получил название ТВ-12, а в серийное производство вышел как НК-12, по инициалам своего легендарного создателя.

Первым этот двигатель получил стратегический бомбардировщик Ту-95 «Медведь». Благодаря НК-12 этот самолет мог без посадки и дозаправки пролетать до 15 тыс. км, и брать на борт до 12 тонн вооружения. «Медведь» на службе с 1955 года и до сих пор сохраняет статус самого скоростного турбовинтового самолета в мире.

На протяжении более полувека Ту-95 несколько раз модернизировался, а вместе с ним совершенствовался и НК-12. Мощность базовой модели непрерывно возрастала – НК-12М уже получил 15 000 л. с., а мощность модификации НК-16 составила 12 500 л. с. В настоящее время компания «Туполев» проводит очередную модернизацию Ту-95.

Помимо Ту-95, двигателем НК-12 в различных вариациях оснащались самолет ДРЛО Ту-126, противолодочный Ту-142, дальнемагистральный пассажирский лайнер Ту-114, тяжелый транспортник Ан-22 «Антей» и экраноплан А-90 «Орленок». НК-12 нашел свое место и на земле – в 1970-е годы на его основе был разработан турбовальный газоперекачивающий агрегат НК-12СТ. До сих пор российские добывающие компании эксплуатируют модификации этого двигателя.

НК-32: двигатель для «Белого лебедя»

Еще во время работ по турбовинтовому двигателю НК-12, Николай Кузнецов пришел к выводу, что стратегическая авиация должна преодолеть скорость звука. Для этого турбовинтовые двигатели не подойдут. Конструктор нашел выход из ситуации – воздушный винт должен быть заменен вентилятором в оболочке.

С начала 1953 года под руководством Николая Дмитриевича началась разработка теории двухконтурных двигателей. Такого до него еще никто в мире не делал. Саму идею пришлось отстаивать в Министерстве авиационной промышленности, и здесь в защиту проекта двухконтурных двигателей выступил сам Туполев.

Для преодоления звука Кузнецов предложил не только двухконтурность, но и форсирование двигателя. Так вскоре на свет появился первый в мире двухконтурный с форсажом двигатель НК-6 с максимальной тягой 22 тонны. Его первые испытания состоялись в 1956 году. Стоит отметить, что такие двигатели в США появились спустя 15 лет.

Этот проект Кузнецова стал базой для многих двигателей 1970-1980-х годов, в том числе для НК-32, которым оснащался легендарный ракетоносец Ту-160 «Белый лебедь». Одному из этих самолетов даже присвоено имя «Николай Кузнецов», отдавая дань роли конструктора в принятии стратегических ракетоносцев на вооружение.

Работы над созданием двигателя НК-32 начались в 1977 году, а в серию он вышел уже в 1983 году. Но спустя десять лет серийное производство было прекращено. Однако в 2016 году ПАО «Кузнецов» заявило о том, что возобновляет серийный выпуск двигателей НК-32 для ракетоносцев Ту-160. Новые двигатели устанавливаются на модернизированные самолеты Ту-160М . Двигатели НК-32 второй серии позволят «Белому лебедю» увеличить дальность полета на тысячу километров.

НК-144: обогнать звук и «Конкорд»

Во время войны боевые самолеты успешно преодолели скорость звука, так что в послевоенные годы стали появляться первые проекты сверхзвуковых пассажирских лайнеров. Вскоре выяснилось, что гражданский сверхзвуковой самолет невозможно быстро создать на базе военного истребителя – нужен другой подход.

В 1960-х Великобритания и Франция начали разработку сверхзвукового авиалайнера – проект получил название «Конкорд». Самолет должен был за три часа перевозить около ста пассажиров через океан, когда на обычном авиалайнере этот путь занимал 6-8 часов.

В 1963 году в гражданскую «сверхзвуковую гонку» включаются США и СССР. У нас в стране разработкой такого самолета занялось ОКБ Туполева. Проектом руководил сын знаменитого авиаконструктора – Алексей Андреевич Туполев. Крейсерская скорость нового самолета должна была превысить 2500 км/ч, дальность полета достигнуть 4,5 тыс. км, а количество пассажиров на борту составить 100 человек.

5 июня 1969 года авиалайнер Ту-144 впервые преодолел число Маха. Таким образом он опередил не только звук, но и весь мир – «Конкорд», разработка которого началась раньше, поднялся в небо спустя несколько месяцев. При этом советский Ту-144 по некоторым характеристикам даже обошел своего европейского «собрата».

Для создания первого сверхзвукового авиалайнера были разработаны многие передовые решения. Но, пожалуй, главным в этой «сверхзвуковой гонке» стал двигатель – двухконтурный турбовентиляторный НК-144 с форсажной камерой, который позволил превысить скорость звука в гражданской авиации.

НК-33: двигатель для «лунной» ракеты

В 1958 году Кузнецов познакомился с Сергеем Павловичем Королевым. После полета Юрия Гагарина, Королев размышлял о доставке советских космонавтов на Луну. Для этого нужны были усовершенствованные жидкостные ракетные двигатели (ЖРД). В этом Королев надеялся на помощь Кузнецова.

Итак, в 1959 году ОКБ под руководством Кузнецова и при участии Королева начало работать над жидкостно-ракетными двигателями. Было решено разработать ЖРД по замкнутой схеме – в стране и в мире ничего подобного еще не создавалось.

d0c16725bf0d356fe84b8a996db04b46.jpg

Пуск ракеты «Союз-2.1в» с двигателем НК-33А с космодрома Плесецк. Фото: Роскосмос

Первое испытание разрабатываемого НК-33 состоялось в ноябре 1963 года. Но двигателю не суждено было стать лунным. В 1966 году не стало Сергея Королева, а спустя три года на Луну вступил первый американский астронавт. В СССР отказываются от лунной программы, хотя в 1972 году двигатели НК-33 и НК-43 уже успешно прошли государственные стендовые испытания.

Произведенные двигатели решено было уничтожить, но Кузнецов не мог пойти на такое. Списанные НК-33 и НК-43 хранили в одном из цехов предприятия, пока в 1992 году им не предоставили второй шанс. Тогда в Москве на первой международной выставке «Авиадвигатель» Николай Кузнецов представил миру свои ракетные двигатели. Они произвели настоящий фурор среди иностранных специалистов. В итоге 46 двигателей НК-33 и НК-43 были проданы США. Американские специалисты немного изменили их и переименовали в AJ-26. В 2013 году они три раза вывели на орбиту ракету Antares. Однако в следующем году ракета с AJ-26 потерпела крушение, и от использования НК-33 американцы отказались, заменив на российские РД-181.

В 2010 году «Кузнецов» совместно с РКЦ «Прогресс» начал адаптацию НК-33 для ракеты «Союз-2.1в». Обновленный двигатель был назван НК-33А. В России первый старт ракеты-носителя с ним состоялся в декабре 2013 года. Программа летно-конструкторских испытаний «Союз-2.1в» с НК-33А завершилась в прошлом году. Всего было проведено пять пусков, все задачи были выполнены в полном объеме.

НК-93: обогнавший свое время

Турбовентиляторный двигатель НК-93 заслуженно в перечне самых ярких разработок Николай Дмитриевича. Уже тогда его назвали двигателем XXI века.

В конце 1980-х годов Кузнецов начал думать над созданием для гражданских самолетов ГТД со сверхвысокой степенью двухконтурности. Чем больше этот параметр, тем больший КПД двигателя можно получить. Особенно это важно для пассажирских самолетов – здесь высокая степень двухконтурности положительно сказывается на экономической эффективности. К примеру, у современных лайнеров Boeing 737 и Airbus A320 этот параметр на уровне 5,5-6,6.

Еще в те годы Николай Дмитриевич решил разработать двигатель с двухконтурностью 16! Сконструированный им НК-93 со степенью двухконтурности 16,7 открыл бы новую главу в авиационном двигателестроении. Переход от степени двухконтурности 6 к 16,7 позволяет уменьшить примерно на 15% удельный расход топлива.

Первое испытание НК-93 состоялось в декабре 1989 года. Но из-за глобальных перемен в стране, нехватки средств, работы по проекту двигались очень медленно, и только в мае 2007 года НК-93 поднялся в небо на летающей лаборатории Ил-76ЛЛ. В том же году на МАКСе был представлен испытательный Ил-76 с силовой установкой НК-93. В серию уникальный двигатель так и не вышел. НК-93 нашел себе применение на земле. На его основе был разработан промышленный НК-38СТ, который устанавливается на ГПА-16 «Волга».

Двигатель НК-93 стал еще одним примером особого стиля Николая Кузнецова – все его проекты на годы опережали работы отечественных и иностранных конструкторов. Научно-технической задел, который остался после выдающегося конструктора, может стать фундаментом для создания новых перспективных моторов, тем самым удерживая место России в лидерах авиационного двигателестроения.

Движение вверх: космические двигатели «Кузнецова»

9 апреля 2020 года на космодроме Байконур состоялся первый пилотируемый старт ракеты-носителя «Союз-2.1а», которая доставит корабль «Союз МС-16» с российско-американским экипажем на Международную космическую станцию. Ракета полностью оснащена российскими комплектующими, в том числе маршевыми двигателями РД-107А и РД-108А производства ПАО «Кузнецов». Примечательно, что в состав экипажа вошел космонавт-испытатель Роскосмоса Иван Вагнер, работавший ранее инженером-конструктором в АО «ОДК-Климов».

«Кузнецов» сегодня является единственным предприятием Объединенной двигателестроительной корпорации , которое специализируется на создании не только авиационной, но и ракетной техники. С 1960-х годов здесь производятся двигатели, с помощью которых человек впервые поднялся в космическое пространство.

«Кузнецовскими» двигательными установками РД-107А/РД-108А и НК-33 оснащаются все ракеты-носители «Союз». Доля предприятия в сегменте ракетных двигателей на российском рынке составляет 80%, а по пилотируемым пускам – 100%. Мир до сих пор не предложил модель космического двигателя, которая бы превзошла советские/российские разработки по стоимости и надежности в эксплуатации. Они до сих пор составляют основу отечественной космонавтики.

От «Гномов» до великанов

История ПАО «Кузнецов» началась в 1912 году, когда в Москве был открыт механический завод французского общества «Гном» (позже − «Гном и Рон») по сборке одноименных авиационных двигателей. В царской России двигатели устанавливались на покупные самолеты и авиатехнику отечественного производства. Моторы «Гном и Рон» поднимали в небо практически все самолеты времен Первой мировой войны, причем всех сторон конфликта.

После революции завод был национализирован и получил обозначение «№2», а после объединения с заводом №4 в 1927 году стал Государственным заводом №24 имени М.В. Фрунзе. Здесь выпускались в серию первые советские двигатели для легкомоторной авиации и один из лучших поршневых двигателей в мире АМ-34. В 1937 году на самолетах АНТ-25 с двигателями АМ-34 советские летчики под командованием Валерия Чкалова совершили легендарный беспосадочный перелет Москва – Северный полюс – Ванкувер (США).

beseda_s_nach-1._otd._okb.jpg

Н.Д. Кузнецов

В 1941 году завод эвакуируется в Куйбышев (ныне − Самара) и продолжает производить двигатели для военных самолетов и кораблей. В конце 1940-х − начале 1950-х на заводе осваивается выпуск первого в СССР серийного турбореактивного двигателя ВК-1 конструктора Владимира Климова.

В 1949 году в Куйбышев приезжает конструктор Николай Кузнецов , который возглавляет Государственный союзный опытный завод №2 по разработке и производству опытных реактивных двигателей. Под его руководством создается 57 оригинальных и модифицированных двигателей марки «НК» для самолетов, ракетно-космических комплексов и наземного применения. В 1996 году предприятию присваивается имя конструктора, а после объединения с другими машиностроительными предприятиями Самары весь комплекс получает имя «Кузнецов».

Выход на новые орбиты

Космическая страница в истории предприятия была открыта в 1958 году, когда самарский завод освоил производство новых двигателей РД-107 и РД-108, разработанных в ОКБ-456 специально для межконтинентальной баллистической ракеты Р-7.

Р-7 была жидкостной двухступенчатой ракетой. Первая ступень представляла собой четыре конических боковых блока длиной 19 метров и наибольшим диаметром три метра. На каждом блоке первой ступени были установлены двигатели РД-107. Они располагались симметрично вокруг центрального блока, второй ступени. Каждый двигатель имел шесть камер сгорания, две из которых использовались как рулевые.

3476-4073.jpg

Запуск ракеты-носителя «Восток-1» с Юрием Гагариным

В качестве двигателя второй ступени применялся РД-108, конструктивно основанный на РД-107. РД-108 отличался большим количеством рулевых камер и был способен работать дольше силовых установок блоков первой ступени. Запуск двигателей первой и второй ступени производился одновременно во время старта на Земле при помощи пирозажигательных устройств в каждой из 32 камер сгорания.

Конструкция Р-7 оказалась настолько удачной и надежной, что на ее основе было создано целое семейство ракет-носителей. Они подняли в космос первый искусственный спутник Земли, корабль «Восток» Юрия Гагарина, отправили в полет межпланетные станции для изучения Луны и космического пространства. С помощью двигателей РД-107 и РД-108 и сегодня доставляют на орбиту российских космонавтов, американских астронавтов и космических туристов из разных стран.

РД-107/108: двигатель-рекордсмен

С 1960 года РД-107/РД-108 продолжает совершенствоваться, создаются новые модификации. К настоящему времени были проведены работы по модернизации базовых двигателей РД-107 для первой ступени (основные модернизации – двигатели 8Д74, 8Д728, 11Д511 и 14Д22) и двигателей РД-108 для второй ступени (основные модернизации – двигатели 8Д75, 8Д727, 11Д512 и 14Д21) – всего 18 модификаций для различных программ.

4c625fcf0ace3253f93f0c2cc9aa9cdf.jpg

Двигатель РД-107/РД-108 уже поставил свой космический рекорд по долголетию. Конечно, когда-нибудь и его время пройдет, но еще сегодня ему нет альтернативы во всем мире. В наши дни все космонавты, не только российские, добираются до МКС благодаря этим двигателям. Когда в 2011 году эксплуатация американских шаттлов прекратилась, «Союзы» с двигателями РД-107/РД-108 остались единственным средством доставки на МКС астронавтов NASA и Европейского космического агентства.

9 апреля этого года с космодрома Байконур впервые с космонавтами на борту стартовала ракета-носитель «Союз-2.1а». Она доставит корабль «Союз МС-16» с российско-американским экипажем на Международную космическую станцию. Ракета полностью оснащена российскими комплектующими, в том числе маршевыми двигателями РД-107А и РД-108А производства ПАО «Кузнецов». Всего же за все время серийного производства с помощью двигателей РД-107, РД-108 и их модификаций выполнено более 1900 запусков космических кораблей.


НК-33: возвращение «лунного» двигателя

В 1960-е годы после первых успехов в освоении космоса СССР включается в «лунную» гонку. Советские ученые разрабатывают сверхтяжелую ракету для полета на Луну. Фантастический по масштабам проект реализовывается силами многих КБ. Для создания двигателя, который смог бы доставить космонавтов на Луну и вернуть их обратно, разработчик ракеты Сергей Королев выбирает Государственный союзный опытный завод №276. Здесь под руководством Николая Кузнецова создается жидкостный ракетный двигатель (ЖРД) НК-15 для первой ступени ракеты-носителя Н1.

В процессе летных испытаний двигатели дорабатываются до модели НК-33 и разрабатываются модификации для всех четырех ступеней ракеты − НК-15В (НК-43), НК-19 (НК-39), НК-21 (НК-31). Коллектив Кузнецова смог создать высокоэффективный и простой в эксплуатации двигатель. Главным преимуществом НК-33 стал минимальный вес к тяге и чрезвычайная надежность, подтвержденная многократными испытаниями. НК-33 стал первым в мире двигателем в своем классе, выполненным по замкнутой схеме, работающим на компонентах кислород-керосин и предназначенным для многократного применения.

ff1c9742-71a4-42bc-bede-7eceaa3ac3dc.jpg

Фото: ПАО «Кузнецов»

Как известно, американцы опередили Советский Союз в высадке на Луну, и в 1974 году отечественная «лунная» программа была свернута. Более сотни уже изготовленных двигателей НК-33 и НК-43 подлежали уничтожению. Однако Кузнецов пошел наперекор властям и сохранил свое детище, законсервировав и спрятав двигатели на предприятии под Куйбышевым.

В 1990-е годы, когда система госзаказа рушилась на глазах, многие оборонные предприятия находились в режиме выживания. Государство дало им «зеленый свет» на самостоятельную международную торговлю. Здесь и получила продолжение история двигателей НК-33. Извлеченные Николаем Кузнецовым из запасников, они с большим успехом были продемонстрированы широкой публике и привлекли внимание иностранцев.

Зарубежные специалисты поразились оригинальности конструкции НК-33. Созданный КБ − разработчиком авиационных двигателей, он даже внешне сильно отличался от своих ракетных собратьев. Другой особенностью НК-33 была высочайшая надежность. Огромные ресурсы позволили Кузнецову на этапе испытаний выработать около 100 двигателей. Один из образцов НК-33 проработал на стенде более 4 часов, при том что расчетное время работы двигателя в космосе – около 200 секунд. Особенно двигателем заинтересовались американцы, которые затем выкупили часть сохранившихся НК-33 для своей космической программы.

С военного космодрома Плесецк стартовала ракета «Союз-2-1в»

Старт ракеты-носителя легкого класса «Союз-2-1в». Фото: Роскосмос

Работа американцев по доводке двигателей велась совместно с самарскими специалистами. Параллельно проводились отечественные опытно-конструкторские работы по модернизации НК-33 и его адаптации к современным условиям. В 2012 году после испытаний было принято решение использовать ЖРД НК-33 в качестве маршевого двигателя для первой ступени ракеты-носителя легкого класса «Союз-2-1в». В 2013 году «кузнецовский» двигатель спустя 40 с лишним лет после его создания поднялся в небо – первые полеты совершили и американская, и российская ракеты. Современная модификация НК-33А сегодня используется для запуска ракет «Союз-2-1в» и продолжает совершенствоваться.

Кузнецов Николай Дмитриевич (10 июня [23 июня] 1911 – 31 июля 1995), учёный, конструктор авиационных и ракетных двигателей. Академик АН СССР / РАН. Дважды Герой Социалистического Труда.

Родился в Актюбинске в семье рабочего-котельщика Дмитрия Матвеевича Кузнецова и домохозяйки Марии Михайловны Кузнецовой. Учился в школе крестьянской молодёжи. В 1926 г. начал работать слесарем. В 1930 г. окончил школу и поступил в Московский авиационный техникум, где учился на вечернем отделении, а днём работал слесарем-сборщиком.

В апреле 1939 г. вступил в ВКП(б) в парторганизацию академии и вскоре был избран парторгом кафедры. 4 апреля 1941 года успешно защитил кандидатскую диссертацию по проблеме конструкционной прочности авиационных моторов. В период с июля по сентябрь 1942 г. в порядке стажировки находился на фронте в должности старшего инженера 239-й истребительной дивизии 6-й воздушной армии. В октябре 1942 г. познакомился с Георгием Маленковым, который высоко оценил способности Кузнецова и направил его вскоре заместителем главного конструктора на Уфимский авиационный завод. Здесь он проработал с 1943 по 1949 г. – сначала под руководством В. Я. Климова, затем, с 1 июля 1946 г., на должности главного конструктора. В 1949 г. был переведён в Куйбышев, где возглавил Государственный союзный опытный завод № 2 по разработке и производству опытных реактивных двигателей, впоследствии названный его именем – Самарский научно-технический комплекс имени Н. Д. Кузнецова.

Генерал-лейтенант инженерно-авиационной службы. Член-корреспондент АН СССР (1968), академик АН СССР (1974) / РАН. Дважды Герой Социалистического Труда (1957, 1981). Награждён пятью орденами Ленина, орденом Октябрьской Революции, орденом Красного Знамени, двумя орденами Отечественной войны 1-й степени, двумя орденами Красной Звезды. Лауреат Ленинской премии и премии Совета Министров СССР. Почётный гражданин города Куйбышев (с 1991 – Самара).


Иллюстрации.
Справа: Генеральный конструктор Н. Д. Кузнецов. В руках у Николая Дмитриевича – лопатка турбины, одна из наиболее ответственных деталей авиационного двигателя, работающих при экстремальных температурах.
Слева внизу: Турбовинтовой стратегический бомбардировщик-ракетоносец Ту-95МС с работающими двигателями на аэродромной стоянке.
Слева вверху: Сверхзвуковой стратегический бомбардировщик-ракетоносец с крылом изменяемой стреловидности Ту-160 в полёте. Двигатели работают в режиме форсажа.
Все фото – неизвестных авторов, взяты из открытых источников.
Подбор иллюстраций, композиция: Герои Российской Истории.

Читайте также: