Советские авиационные конструкторы А.М.Люлька и Н.Д.Кузнецов

Советские авиационные конструкторы А.М.Люлька и Н.Д.Кузнецов

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.

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.

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.