«Пламенные моторы» Архипа Люльки
Итак, первое признание проекта состоялось. Главное управление авиационной промышленности выделило некоторую сумму на его дальнейшую разработку. Люлька победителем вернулся в ХАИ. И что же дальше? Дальше дело не пошло.
Один из самых видных институтов страны – ХАИ встал в тупик после полученного разрешения работать над ТРД. Ведь ХАИ учебный центр, а не опытно-конструкторское бюро или научно-исследовательский институт. Даже выделенные деньги не могли помочь – нужно было полностью переоснащать производственную базу, организовывать новые мастерские, не говоря уж о том, что конструкторские кадры также необходимы.
Люлька опять проявил удивительную трезвость и здравый смысл в оценке обстановки. Нет, он не стал биться, как рыба об лед, сколачивая ОКБ, «выбивая станки» и строя новые помещения. Он ясно увидел, что его идея просто не умещается в отведенные ей рамки. Ну а раз так, то долой рамки, но отнюдь не идею. Отступать он не хотел – слишком тверда была вера. И вот он снова в Москве.
Дирекция ХАИ оформила ему командировку в наркомат. Оно, конечно, с одной стороны, поддержка, а с другой, кто его знает, может быть, и иные мысли руководили администрацией – хорошо бы Москва забрала к себе этого беспокойного Люльку с его реактивными делами.
Разрешите построить турбореактивный двигатель
Много дней и вечеров провел Люлька в приемной наркома авиапромышленности.
– Нарком занят, принять вас не может, – следовал ежедневно один и тот же ответ на просьбу о приеме.
И он терпеливо сидел в приемной. Каждое утро секретарь удивленно бросала на него сочувственный взгляд.
На тринадцатый день нарком не выдержал его упрямства. Люльке был назначен прием на два часа ночи.
Работа по ночам не была тогда в диковинку.
Когда он вошел в кабинет наркома, тот принял его стоя, вынул часы и положил их на стол. Люлька глянул на него и понял, что убедить этого человека в отведенные считаные минуты – один шанс из тысячи. И он ухватился за этот шанс. Весь сжавшись в комок энергии и мысли, он стал излагать свой проект. Долго говорить не удалось. Нарком прервал его:
– Вы уверены, что обеспечите взлет?
Люлька стал называть цифры, но его снова прервали:
– Вы что-нибудь слышали о мотокомпрессорном двигателе, о жидкостном двигателе реактивном?
– Да, конечно, но я выбрал другое направление и прошу дать мне возможность построить турбореактивный двигатель. Убежден, что будущее авиации в нем.
– Какую скорость можно на нем получить?
– 900 километров в час.
– А больше не сможете?
– Пока нет. В перспективе возможно…
Нарком искоса взглянул на него и проворчал, садясь в кресло:
– Перспективами мы все богаты.
Он нажал кнопку звонка. Вошла секретарь. Люлька все стоял у длинного стола с разложенными материалами проекта. «Вот и все. Пора домой», – мелькнуло у него.
Как сквозь толщу воды, услышал:
– Соберите совещание сейчас же. Пригласите начальника главка, начальника техсовета и всех, кого они посчитают нужным. Докладчик – вот этот молодой человек. Повестка – турбореактивный двигатель.
Медленно возвращалась надежда. Сердце билось учащенно и радостно. Шанс был выигран. Теперь он его не упустит!
Совещание длилось до утра. Счастливый, взволнованный брел Люлька по пустынным московским улицам, щедро обливаемый теплым дождем. Радужные искры в воздухе, радужные мысли внутри. Его назначили техническим руководителем проекта ТРД и переводили из Харькова в Ленинград. Приказом наркома выделялись средства на постройку опытного образца ТРД.
Из Харькова с Архипом Михайловичем в Ленинград уехали только два единомышленника и ближайших помощника – И.Ф. Козлов и И.А. Тарасов. А где же остальные? Не так-то просто решиться на крутые перемены в жизни даже во имя большой цели. Большинство в Харькове составляли семейные люди. Их пугала бытовая неустроенность – жилье в Ленинграде неизвестно когда дадут, жить предстояло или в гостинице, или на частных квартирах.
А его не пугала? Нет, потому что его Галя все понимала. Она согласилась остаться пока с детьми в Харькове, а он уехал в Ленинград и с головой окунулся в работу. Только через год перевез семью: получили комнату в коммунальной квартире. На кухне десять столов и десять примусов. Но жили дружно. Климат добрососедства создавали Люльки, доброжелательные, общительные, отзывчивые на чужую беду.
За этот год с лишним произошло много событий. И когда смотришь на них повнимательнее, всегда обнаруживаешь в центре основного «виновника», инициатора перемен – Архипа Люльку.
Ему оказалось мало того, что вместе с ним в Ленинград «переехала» реактивная тематика. Он добивается, чтобы закрыли паротурбинную тему, которой КБ занималось до него. Люлька так яростно, ожесточенно, убежденно доказывал бесперспективность парового цикла для авиации, что очень скоро перетянул на свою сторону почти весь коллектив, и только руководители были в нерешительности, и то потому, что не знали, как в то непростое время выйти наверх с предложением о закрытии темы, которая считалась актуальной, постоянно освещалась в иностранных авиационных журналах и на которую уже были истрачены немалые деньги. И все-таки решиться пришлось.
Руководители КБ увидели в Архипе Михайловиче, приехавшем к ним со своим проектом нового двигателя, не просто изобретателя, каких стало много к тому времени, лозунгом которого было: «Техника решает все», а человека с крупным творческим дарованием, легко разбирающегося как в теории, так и в инженерных вопросах, и поддались, заразились новой идеей. И не только потому, что Люлька умел убедить, увлечь за собой. Они почувствовали, что этот человек знает дороги в завтрашний день авиации, дороги к сверхскоростям и сверхвысотам. Несмотря на сложность обстановки, трезво и объективно подошли к анализу старой темы и убедительно обосновали перспективность новой тематики – разработку воздушно-реактивного двигателя всеми имеющимися силами.
Наркомат, рассмотрев докладную записку, составленную руководством вместе с Архипом Люлькой, принял решение работы по авиационным паровым установкам в
Харькове и Ленинграде прекратить, тему закрыть и организовать на базе ленинградского КБ разработку экспериментальных воздушно-реактивных двигателей.
Но сколько копий было сломано при решении вопроса? Главный пункт разногласий заключался в том, что на малых скоростях полета реактивный двигатель проигрывает по расходам горючего поршневому.
– Самолет с таким двигателем вряд ли взлетит, – утверждали противники, – а если и взлетит, то быстро израсходует все топливо. А то, что новый двигатель экономичнее на больших скоростях, не принималось в расчет.
Кроме того, скептики не хотели понять, что тяга, развиваемая поршневым мотором с близким их сердцу винтом, с увеличением скорости и высоты полета быстро уменьшается, а у РД, наоборот, она растет.
Начать разработку принципиально нового двигателя для будущих сверхзвуковых самолетов в эпоху, когда еще не исчерпал себя поршневой двигатель внутреннего сгорания и максимальные скорости самолетов не превышали половины скорости звука! Для этого нужна большая дальнозоркость и смелость на всех уровнях руководства. И все же глубокая проработка нового двигателя, сделанная Архипом Люлькой, склонила чашу весов в его пользу.
Из Центрального котлотурбостроительного института пришли «новенькие» сотрудники: С.П. Кувшинников, П.В. Мартынов, Е.И. Вольпер, И.С. Виноградов и другие, которым суждено стать «старейшими» люльковцами.
Коллектив разместился на территории Кировского завода в одноэтажном корпусе, в четырех комнатах и двух залах с верхним светом. К расположенному рядом турбинному цеху примыкало здание испытательного стенда и мастерских. Стенд представлял собой макет самолета ТБ-3 с действующей паротурбинной установкой.
Новый двигатель сулил переворот в авиатехнике. Реактивный? Без винта? Это казалось невероятным, фантастичным. И пришлось перестраиваться многим и многим на новый лад, и вдумываться, и вслушиваться в то, что говорил этот неугомонный Архип Люлька.
Теперь кажется все простым. Воздух засасывается в канал осевым, с многими рядами лопаток, компрессором и сильно уплотняется перед входом в камеру сгорания. В камере он подогревается до высокой температуры за счет сгорания топлива. Полученный таким образом газ расширяется и с огромной скоростью попадает на рабочие лопатки турбины. А турбина? Она вращает компрессор, сидящий с ней на одном валу. А дальше путь раскаленных газов – в открытое сопло. Наружу. Чем больше масса и скорость вырывающихся газов, тем больше тяга двигателя и скорость самолета.
И вот раскаленные газы вырываются из сопла двигателя, и самолет неудержимо стремится вперед, разгоняясь до огромной скорости.
Просто! Но тогда, в то время, все это не так легко было осмыслить и еще труднее осуществить.
– Многие, – говорил Люлька, вспоминая тот период, – просто не понимали, как струя, входящая во «что-то» и выходящая из «чего-то», способна двигать самолет.
Ведущим по теме назначили А.М. Люльку. За ним была закреплена вся расчетно-техническая часть работ.
Для завтрашнего дня авиации
Грандиозность поставленной задачи захватывала. Все чувствовали себя первооткрывателями. Заканчивая отчеты по паротурбинным установкам, КБ уже в полную силу занималось турбореактивным двигателем.
Начинали с нуля. Что было известно о ВРД в мире на то время? Только следующее: состоять он должен из компрессора, сжимающего воздух, камеры сгорания, турбины и реактивного сопла. Ни тип или тем более конструкция компрессора, камеры сгорания, турбины, ни температурные режимы, ни методы расчета – словом, ничего известно не было. Хотя уже знали, что над самолетом с ВРД работают англичане, немцы, итальянец Кампини. Документальных материалов, кроме книги профессора Мориса Руа, статьи Б.С. Стечкина, трудов ЦИАМ по турбокомпрессорному наддуву двигателей внутреннего сгорания, никаких не было.
Выбирали принципиальную схему двигателя и его главные параметры.
Центром обсуждения на совещании стал вопрос о компрессоре. Какой? Осевой или центробежный? Неизвестный осевой пугал всех. Но автор проекта Люлька настаивал именно на нем.
– Да, – говорил он, – никто их еще не строил. Да, осевой компрессор – это несколько рядов дисков с лопатками сложного профиля на одном вращающемся валу. Лопаток может быть не одна сотня, но только осевой компрессор способен дать большую производительность, высокую степень сжатия, нужный КПД.
Когда он успел отказаться от центробежного компрессора, первоначально имевшегося в его проекте? Когда успел все пересчитать и переделать?
– Осевой компрессор имеет минимальное поперечное сечение мидель, он хорошо вписывается в плавную, обтекаемую форму двигателя, а это особенно важно для аэродинамики сверхскоростных полетов, – говорил Люлька.
– Архип Михайлович, нам не справиться сразу со столь сложной задачей, – возражает ему начальник КБ И.М. Синев. – Вы предлагаете нам работать над уравнением с десятком неизвестных. Дайте же нам хоть одно известное. Центробежный компрессор – достаточно простая и изученная вещь.
– Но центробежный компрессор из-за большого поперечного сечения, пожалуй, не будет перспективным для скоростного самолета. Нельзя на него тратить время. А вопросов сложных с ним может возникнуть не меньше, чем с осевым, – убеждает Люлька.
– Ну, какие там вопросы, Архип Михайлович, – отвечал миролюбиво Синев. – Вон, посмотрите в форточку. Видите вентилятор? Это тот же наш компрессор. Какие там проблемы?
– Пример неудачный, в зале всегда душно и дым стоит из курилки, – парировал Люлька.
Все смеются. А трое приверженцев Люльки – В. Голубев, Е. Комаров, А. Котов – заговорщически, голова к голове, что-то чертят на листе ватмана. Через несколько дней они появились в зале с блестящей алюминиевой сигарой в руках, выбросили из форточки почерневший, обросший бородой из пыли вентилятор и на его место прикрепили эту штуку. Сигара, очень похожая на осевой компрессор, при общем ликовании его сторонников заработала с характерным свистом, гоня плотную струю свежего воздуха с улицы. Вечерами они вытачивали и монтировали все детали и сейчас торжествовали. Осевой миникомпрессор за несколько минут очистил воздух огромного зала.
То ли эта «выходка» преданных друзей Люльки, то ли упорство самого Люльки повлияли, но Синев уступил. Проект стали разрабатывать с осевым компрессором.
А пока Архип Люлька стоял у доски и уверенно защищался. Он боролся за завтрашний день нашей авиации. Именно за завтрашний.
– Параметры и КПД основных узлов должны быть очень высокими, иначе ВРД не сможет конкурировать с ДВС – двигателями внутреннего сгорания.
Споры в ОКБ возникали часто. В центре спора обязательно находился Люлька. Он парировал нападки на родные ему идеи, опрокидывал неверные аргументы, доказывал, убеждал. Особенно любил сразиться с ним Сергей Петрович Кувшинников.
– Архип Михайлович, – скажет Кувшинников, – а ведь газовая турбина как привод дает возможность концентрировать огромную мощность в легком по весу конструктивном воплощении двигателя с винтом. Это ее весьма положительное качество.
Люлька тут же доказывает, что обособленная турбина станет выгодна лишь при весьма высокой температуре газа, а материалов, выдерживающих такие температуры, нет.
«Так что же, прикажете ждать, пока появятся особо жаропрочные сплавы, а до этого оставить винт?»
«Новая идея сперва приходит к одному. Она озаряет поначалу одного наиболее одаренного, талантливого, трудолюбивого – так было и с А.М. Люлькой», – говорил заместитель главного конструктора лауреат Государственной премии С.П. Кувшинников. И надо отдать должное настойчивости и упорству Архипа Михайловича, он делал все, что мог, чтобы идея турбореактивного двигателя «овладела массами».
Чтобы ускорить получение результатов, решили первую экспериментальную проверку работы отдельных узлов двигателя провести на моделях. Это было мудро, если учесть ограниченные возможности имевшегося тогда в их распоряжении производства, стендового хозяйства.
Модели изготовлялись полным ходом, а Люлька, хитро поблескивая своими смешливыми глазами, не дожидаясь результатов испытания моделей, параллельно проектировал настоящий ТРД.
Испытания моделей ступеней компрессора и отсека камеры сгорания дали очень многое. Он тут же безоговорочно признал это, обнаружив едва ли не самое главное из всех своих душевных качеств – полное отсутствие зазнайства и ложного самолюбия. О престиже у него было свое несгибаемое представление: возвысить человека в глазах других может только отлично выполненное им трудное дело при полнейшем демократизме в поведении.
На моделях сразу же нащупали самые трудные места. Прежде всего это были лопатки. Стали учиться их точить и тогда только оценили, насколько это непросто. Кировский завод имел большой опыт изготовления стальных лопаток переменного и постоянного профиля, но люльковские лопатки из алюминиевого сплава обычным методом изготовить было нельзя: фреза сминала тонкую кромку лопаток.
Съездили на Мариупольский металлургический завод к хорошим специалистам по лопаткам судовых турбин, но нужного опыта и там не почерпнули.
Пошли на ощупь сами. Виктор Голубев встал к токарному станку. Нет, он не был токарем. Он был инженером, но когда-то увлекался токарным делом. Охваченный тем же подъемом и вдохновением, что и весь коллектив, он сделал то, что токарю оказалось бы не под силу, применив специально спроектированные им приспособления.
Лопатки получались, хотя и очень трудоемкие. На тот момент уже этого стало достаточно: доказано, что лопатки изготовить можно. Первая маленькая проба постройки ТРД состоялась.
Затем «наткнулась» на подшипники. Считать нагрузки на них как следует не умели и «шарики не держали». Первая модель компрессора вышла из строя после нескольких часов работы. Вторую построили не на шариковых, а на скользящих подшипниках, несколько ухудшив ходовые свойства компрессора. Вторая модель уже «держала».
Рабочий проект первого ТРД готов!
Труднейшим агрегатом оказалась камера сгорания. Ее поэтому решили делать сразу в натуральном виде и смонтировав на стенде. Этот агрегат Люлька вместе с Луссом, Орловым, Куликом, Смирновым рассчитывал и конструировал особенно тщательно: это был первый натурный агрегат его будущего двигателя. В то время Архип Михайлович напоминал шахматиста, который задумал безупречную комбинацию и, четко переставляя фигуры, делает безошибочно ходы, приближающие неминуемую победу.
Долго бились с регулированием подачи топлива. Так как не имели насосов высокого давления, использовали шестеренчатые насосы подачи масла от паротурбинных установок ПТ-1.
С турбиной было легче. Турбины изучили основательно еще раньше. Модель ее изготовили в мастерских КБ из жаропрочной стали марки Кировского завода. Турбину установила на стенде, который использовался для ее паровой предшественницы.
Спустя месяц камера сгорания была готова. Больше добавить было нечего. Все смонтировано, обвешано датчиками и приборами, опутано трубопроводами, и Люлька вдруг сказал:
– А чего бы нам ее не поджечь?
И никто домой не ушел, хотя было поздно. Всем очень захотелось сейчас же, сегодня увидеть, как загорится первое пламя в камере сгорания будущего ТРД, как оно загудит.
Как пойдет процесс сгорания керосина (а топливом был выбран керосин), будет ли достигнуто равномерное температурное поле за камерой?
Командовал экспериментом Люлька. Он закрепил за ведущими инженерами участки, каждому рассказал, какие показания приборов нужно снять.
Запустили воздуходувку, зажгли керосин в камере сгорания… Раздался гул, отблески огня осветили взволнованные лица. Люлька внешне спокоен, подшучивает, посмеивается. И вдруг посерьезнел, наклонил голову набок, вслушиваясь в гудение работающей камеры сгорания. Теперь уже все слышат, что звук какой-то необычный. К нему примешивается непонятный зуд, словно огромная оса бьется в окно. Люлька дает команду увеличить подачу топлива, но тут раздается звук такой силы, словно оса выросла до размеров слона, и стало видно, как выведенная наружу на усыпанную песком площадку выхлопная труба поползла на козлах, увлекая за собой камеру сгорания.
– Держи ее, – закричал Люлька и бросился к козлам, которые от начавшейся вибрация стали зарываться в песок.
– Гаси камеру! Огнетушители в ход!
Все кинулись ему помогать, ухватились за козлы. Топливо выключили, остановили воздуходувку, но в трубопроводах топлива оставалось еще много, и взбесившаяся камера продолжает рычать и обжигать удерживающие ее руки, раскаленная выхлопная труба вот-вот упадет. Камеру поливают из огнетушителей, валит густой черный дым. Наконец все затихло. Из дыма возникает Люлька. Лицо и волосы у него черные.
– Все целы? – оглядывает он сотрудников. – Добро. Ну, поздравляю вас с успехом. Чего же вы смеетесь? Слышали, как она гудела? Мы наткнулись на вибрационное горение.
Да, про эту штуку многие слышали. Это серьезно. Высокочастотная пульсация сгорающего топлива!
– Не горюйте, что-нибудь придумаем и устраним, – убежденно и весело сказал Люлька.
Засели за расчеты, и, когда снова раздался рев действующего стенда, неожиданностей больше не случилось. Поднимая от чертежей головы, сотрудники КБ зачарованно прислушивались – гудел занимающийся завтрашний день авиации.
Архип Люлька во время создания двигателя РД-1.
Чем успешнее шли дела с моделями и стендом, тем шире и смелее разворачивалась работа над первым настоящим реактивным двигателем, уже получившим свое имя, которому суждено было войти в историю советской авиации как РД-1.
Во всех технических вопросах, особенно в выборе параметров, решающее слово осталось за автором проекта Люлькой. Главным его помощником был И.Ф. Козлов, талантливый инженер, человек больших и разносторонних знаний. Группу компрессоров вели А.П. Котов и В.М. Голубев, камерой сгорания занимались Л.И. Вольпер, И.А. Тарасов, Б.Л. Бухаров, турбиной С.Т. Иванов, Р.В. Федоров, С.А. Кирзнер, автоматикой П.В. Мартынов и С.П. Кувшинников, редукторами Е.В. Комаров. Конструкция двигателей была в ведении М.И. Бариенкова и Э.Э. Лусса.
Один из главных помощников при создании проекта РД-1 Иван Федорович Козлов, впоследствии зам. генерального конструктора.
Осенью 1940 года завершили рабочий проект первого турбореактивного двигателя РД-1. Его компоновку выполнил Эдуард Эдуардович Лусс. Лусс выделялся уже тогда как лучший конструктор-компоновщик. Он быстро чертил, еще быстрее рисовал от руки эскизы, легко находил новые оригинальные решения.
Над проектом работали напряженно, но дружно и с подъемом. Каждый конструктор был и расчетчиком, и технологом, и испытателем. Все были молоды, жизнерадостны, энергичны, охотно помогали друг другу в трудную минуту. В обеденный перерыв сражались в шахматы. Самым заядлым игроком был А.М. Люлька. Подсмеиваясь над Комаровым, гигантом ростом метр девяносто, который в обед за шахматами съедал батон, разрезанный вдоль и начиненный 100 граммами масла и 200 граммами колбасы, он проворно расставлял фигуры на доске и сразу начинал стремительную атаку. Это был его стиль. Сам Архип Михайлович ел мало. Быстро выпивал стакан чая с парой бутербродов – и за игру. Играл увлеченно и азартно. Только еще заканчивали проект РД-1, а Архип Михайлович уже был где-то впереди. Он «привязывал» свой двигатель к реальному самолету.
«Расчеты мы делали вместе с С.А. Кирзнером, очень точным и аккуратным расчетчиком и конструктором. Получив конкурентоспособные данные в сравнении с показателями лучших поршневых двигателей, мы с Сергеем Александровичем были счастливы, радовалась как дети и несколько дней ходили под впечатлением выполненной работы, – вспоминая об этом, Архип Михайлович часто улыбался.
По расчетам выходил неожиданный для этого времени результат: чем больше скорость полета, тем выше КПД турбореактивного двигателя.
Особенно волновались за взлет самолета с нашим РД-1. Тщательно проверив расчеты и убедившись в их правильности, поехали в Москву к главному конструктору самолета СБ-1 А.А. Архангельскому. Предполагалось, что РД-1 поставят на скоростной бомбардировщик. Александр Александрович, понимая перспективность реактивных двигателей, внимательно отнесся к нашим расчетам. Однако большинство конструкторов КБ скептически встретили наш проект. Мало что зная о воздушно-реактивном двигателе, они не верили в возможность полета без привычного винта, а нас считали авантюристами, «делающими из воздуха деньги».
И грянула война
Гитлер оккупировал почти все страны Европы. Становилось очевидным: война с ним неизбежна, и в недалеком будущем. Нужно было срочно укреплять оборону. На Кировском заводе прекращено производство тракторов. Все тракторные цеха переоборудованы под производство мощных авиационных дизелей.
Весной 1941 года КБ перевели во вновь построенное на территория Кировского завода здание. К нему примыкал новый сборочный цех. Сюда же перевели группу конструкторов из ЦИАМ. Во главе был поставлен главный конструктор, видный специалист по дизелестроению В.М. Яковлев. Правда, организационная структура КБ не была затронута. Все оставалось как прежде.
А споры, порой очень яростные, продолжались. Люльке и его единомышленникам приходилось защищаться от нелепых на сегодняшний день предложений.
Длительно и серьезно обсуждали, например, компоновку РД.
– Почему вы предлагаете все узлы двигателя собрать в одном месте? Никакая конструкция этого не выдержит, – уверял очень маститый инженер, занимавшийся до этого паротурбинными установками.
И все-таки, несмотря на несуразность выдвигавшихся порой возражений против РД, эти дискуссии не были совсем бесполезны. В них впервые оттачивалась цельная теория ТРД, практика его конструирования и применения.
Но оппоненты забывали о таком факторе, как время. Война покажет, что оно было упущено.
А сколько еще решать задач, больших и малых? Сколько еще делать агрегатов? Что, если взять кое-что готовое из серийных поршневых двигателей, сэкономить на этом время и средства?
Наркомат их поддержал и особенно помогал В.В. Яковлевский.
Была организована командировка на авиационные заводы. Вернулись не пустыми, привезли техописания и характеристики на подкачивающий и напорный насосы для топлива, коловратные блоки для маслосистемы, электросвечи, электроиндукционный стартер. Вскоре стали поступать и сами агрегаты от разных моторов.
«Реактивщики» не замечали усталости, ходили довольные, с чувством хорошо выполненного долга.
Архип Михайлович по-прежнему много работал, определяя оптимальные параметры РД, но всегда находил время, чтобы рассказать, объяснить, изложить пути увеличения тяги РД и снижения расхода топлива. Наяву и во сне у него РД, РД…