Как авиадвигатель НК-93 оказался ненужным

История авиадвигателя НК-93 до сих пор вызывает многочисленные споры в среде любителей российской авиации и двигателестроения. Разумеется, она обросла мифами и различными домыслами. Что это был за силовой агрегат и почему он не стал серийным? Попробуем разобраться в нашем материале.

Всё началось с военных

В 1980-х годах находившийся на пике своего технологического развития СССР мог позволить вести разработки сразу нескольких авиадвигателей одного класса. Самарское предприятие «Кузнецов» (сейчас «ОДК-Кузнецов») начало разработку двигателя НК-92 для перспективного военно-транспортного самолета Ил-106. Предполагалось, что это будет новый двигатель со сверхвысокой степенью двухконтурности, высокой удельной тягой и экономичностью. По НК-92 был выполнен определенный объем работ: по газогенератору и по винтовентилятору.

Военные при этом поставили серьезные задачи перед двигателестроителями. В частности, заказчик хотел получить силовой агрегат с высоким отношением взлётной тяги к тяге крейсерской (для обеспечения короткого взлёта с грунта); невысокой скоростью продолжительного полёта (около 900 км/ч) на большой высоте; коротким пробегом при посадке; специальными условиями компоновки двигателя. Так появился проект двигателя с закапотированным биротативным винтовентилятором, приводимым через редуктор, со степенью повышения давления πк* = 1,22…1,27 и с регулируемыми углами установки лопаток. Под эту работу в Ступино был спроектирован и создан специальный перспективный винтовентилятор СВ-92 с композитными лопатками и регулятор РСВ-92, которым должен оснащаться двигатель. Разработанный регулятор с двигателем не испытывался.

Проект Ил-106 вначале затормозился в конце 1980-х годов, затем и вовсе перестал осуществляться. В дальнейшем его неоднократно пытались возобновить, и только примерно в 2016 году окончательно похоронили. «Ответвлением» проекта НК-92 стала разработка НК-93, чуть меньшего размера, с использованием тех же наработок.

НК-93: Путем проб и ошибок

Новый двигатель буквально «попал под девяностые». Первоначально всё должно было идти еще по советскому плану: 6 лет на разработку (1990-1996 гг.), затем быстрые государственные сертификационные испытания в 1996-97 годах и начало серийного производства в 1997 году. Первый демонстрационный экземпляр НК-93 собрали в 1991 году, затем уже в условиях постоянного недофинансирования и срыва всех сроков в Самаре все-таки попытались выполнить задуманное. Параллельно в СМИ постоянно сообщали о высоком потенциале нового двигателя, который будет использоваться на новых самолетах Ту-204, Ил-96 и Ту-330.

Что обещали разработчики? Тягу на взлетном режиме 18 тонн, расход топлива в крейсерском режиме в районе 0,49 кг/кгс · час, массу всего в 3,5 тонны (потом она в техзадании составила уже 5,1 тонну), длину двигателя – около 6 метров, диаметр винтовентилятора 2,9 метра. Плюс параметры надежности – 7500 часов до первого капремонта и 15000 часов – назначенный ресурс.

Опытно-конструкторские работы по НК-93 стартовали без наличия достаточного научно-технического задела, особенно по новым узлам, которых уникальный силовой агрегат включал в себя немало: биротативный винтовентилятор, «тонкая» гондола, планетарно-дифференциальный редуктор большой мощности с высоким ресурсом, система автоматического управления биротативным винтовентилятором. Путем бесконечных проб и ошибок на фоне отсутствия какого-либо интереса со стороны потенциального заказчика было собрано 10 опытных двигателей, на двух из них отрабатывали композиционные лопатки винтовентилятора. За все 1990-е и 2000-е годы суммарная наработка двигателей составила всего 3600 часов.

Выйти на требовавшиеся изначально параметры не получалось, что подтверждали и испытания. Так, в 1999 году, прошли испытания газогенератора НК-93 в ЦИАМ в имитации полетных условий, где выяснилось, что после 8 лет разработки и доводки, из-за недоборов КПД, фактическая температура газа перед турбиной на взлетном режиме превысила расчетную температуру на 140 градусов Цельсия, а удельный расход топлива на крейсерском режиме работы оказался выше на 9% заявленного значения.

В марте 2003 года на «Кузнецове» совместно с ЦИАМ имени Баранова расписали новый план по доводке НК-93. Предполагалось, что за примерно 6 лет будут доработаны практически все узлы и системы двигателя, будет создана штатная электронная система автоматического управления (САУ), плюс доведен до нужных параметров винтовентилятор и его система управления. Фактически переделать всё. Только в этом случае можно было бы попробовать выйти на те уникальные характеристики, которые обещали при представлении проекта его авторы. Но и тут всё пошло не так.

2000-е годы: Испытания и выводы

Запланированные работы не были выполнены. Точнее будет сказать, что их выполнили (по данным ЦИАМ 2011 года) примерно на 10% от объема за все 2000-е годы. На этом фоне решение о проведении летных испытаний опытного двигателя №10 на летающей лаборатории Ил-76ЛЛ в 2006-2008 годах ничего нового не дало. В отчете сообщалось, что самолет с одним НК-93 поднимался в небо 5 раз. При этом в одном из полетов двигатель все-таки запустили, но не на полную мощность, так как были ограничения по так и не созданной полноценной системе автоматического управления. Это не помешало в 2007 году показать на авиасалоне МАКС-2007 Ил-76ЛЛ с этим самым НК-93 и говорить в СМИ о «выдающихся характеристиках нового двигателя» и его «скором запуске в серию». Однако, выводы испытателей были совсем иными: «цели летных испытаний, состоящие в демонстрации новых технических решений (регулируемый биротативный винтовентилятор с реверсом тяги, редуктор, система управления винтовентилятором и др.) и выявлении реальных тягово-экономических характеристик силовой установки сверхбольшой степени двухконтурности в обеспечение создания научно-технического задела для перспективных авиационных двигателей, не могли быть достигнуты».

Когда подошли к концу и 2000-е годы, ситуация по разработке НК-93 была также далека от завершения. В 2009-2011 годах на совещаниях двигателестроители и испытатели начали подводить итоги и пытаться понять, что же делать дальше. На них отмечалось, что до сих пор нет даже типовой конструкции двигателя (окончательный конструктивный профиль двигателя), масса 10-го, наиболее совершенного из опытных образцов, НК-93 на 24% превышает параметры технического задания (6,3 тонны вместо 5,1 тонны). Специалисты также обратили внимание, что лопаточные машины двигателя выполнены на уровне технологий 1980-х годов, а штатной системы автоматического управления двигателем так и не создано. Теоретически можно было продолжить работы (неясно на сколько еще лет) и получить силовой агрегат для Ту-204 и Ил-96 с характеристиками на 7-8% лучше в плане топливной эффективности, чем уже у выпускавшегося серийно ПС-90А.

Наконец, прозвучал логичный вывод, что без уже обозначенной многолетней комплексной доработки двигателя даже проведение летных испытаний не имеет смысла. Да, конструкция работоспособна, но до серийного производства было еще очень далеко… История с НК-93 в 2011 году стала историей.

P.S. Свидетельство участника разработки НК-93

Далее текст публикуется в авторской редакции, всё вполне доступно и понятно любителям авиации: «Байки про НК-93 гуляют по Интернету, а правду деликатно замалчивают. Супервысокая степень двухконтурности (16:1), выбранная непонятно зачем (нынешние ТРДД дошли до 11:1), потянула 3 проблемы, каждой из которых достаточно было для похорон изделия. Выигрыш в удельном расходе топлива при росте двухконтурности с 10:1 до 16:1 отсутствует, а большой наружный диаметр приводит к росту полетного сопротивления двигателя. Как отметили в замечаниях, современные двигатели при таком диаметре имеют взлетную тягу до 50 тонн, вместо 18. Большая степень двухконтурности влияет на соотношение взлетной и крейсерской тяг. Поэтому, имея на пару тонн больше тяги на взлете, НК-93 проиграл на крейсере старенькому ПС-90, т.е. не мог эффективно обеспечить режим крейсерского полета самолета. И, наконец, чтобы сделать эффективно и долго работающий внутренний редуктор, нужно максимально снизить его нагрузку, то есть опять снижать степень двухконтурности, что и сделал сегодня Pratt-Whitney. На НК-93 редуктор выдерживал 200-300 часов ресурса, а для его ремонта нужно разбирать двигатель целиком. Так сказка не состоялась… Остальное — досужие сплетни».