12 305 subscribers

Авиационный турбореактивный двигатель РД-500.

5,3k full reads

Здравствуйте. В конце сороковых годов прошлого века началось активное применение новых типов авиационных двигателей. Перед нашей страной стояла задача в кратчайшие сроки разработать и освоить производство таких изделий. Однако отставание, возникшие в результате разрушительных последствий Великой Отечественной войны, давало о себе знать. Чтобы как можно скорее его преодолеть пришлось воспользоваться зарубежным опытом. На первоначальном этапе мы освоили производство немецких турбореактивных двигателей (выпуская их под индексами РД-10 и РД-20). Но уже через несколько лет эти трофейные изделия перестали отвечать все более возрастающим требованиям. Мощным толчком к дальнейшему развитию стало приобретение более современных английских турбореактивных двигателей Rolls-Royce Derwent 5 и Rolls-Royce Nene. Сегодня мы рассмотрим советский вариант первого изделия, который выпускался у нас под обозначением РД-500. Работы по воспроизведению данной силовой установки велись на заводе № 500 в Тушино, под руководством главного конструктора В. М. Яковлева. Соответствующий приказ МАП вышел 28 марта 1947 года. Также к этим работам были привлечены и другие организации- ВИАМ, МАИ, ОКБ-117 и другие. Общее руководство при этом осуществлял В. Я. Климов. Из партии купленных образцов двигателя Rolls-Royce Derwent 5 четыре было полностью разобрано. С их узлов и агрегатов снимали размеры, выпускали чертежи. Также проводились анализы материалов (в первую очередь жаропрочных сплавов) с целью создания отечественных аналогов. Один образец оригинального двигателя использовался для стендовых испытаний. Первый экземпляр собственной постройки передали на такие испытания в начале 1948 года. Доводка изделия и устранение многочисленных недостатков (к примеру появление трещин, различных деформаций) заняли почти полгода. В целом конструкция РД-500 соответствовала оригиналу, однако были внесены определенные изменения в систему запуска и некоторые другие узлы. РД-500 получился несколько тяжелее оригинала (580 кг против 567 кг у Derwent 5). В сентябре 1948 года двигатель прошел государственные испытания. Его серийное производство было организовано на нескольких заводах. К примеру на Запорожском моторном заводе № 29 и на Казанском моторном заводе № 16. Суммарно было изготовлено около 1300 экземпляров. Двигатель РД-500 применялся на таких серийных истребителях как Ла-15 (Ссылка на статью), Як-23 и учебно-тренировочном самолете Як-23 УТИ. Короткоресурсный вариант РД-500К устанавливался на самолете-снаряде КС-1 "Комета". Модификация РД-500К изначально представляла собой обычный вариант изделия, который проходил капитальный ремонт после выработки основного ресурса. Впоследствии стали выпускать двигатели новой постройки, которые отличались от базового варианта использованием более дешевых материалов.

Для справки. КС-1 " Комета " (Изделие Б, индекс ГРАУ 4К87). Представляла собой первую советскую противокорабельную крылатую ракету, разработанную совместно в ОКБ-155 и СБ-1 (КБ-1) в начале пятидесятых годов. В ходе создания данной системы были разработаны самолеты-аналоги "К", несколько летающих лабораторий для отработки функциональных систем (к примеру на базе самолетов Ли-2, МиГ-9) и модификация самолета-носителя Ту-4К. Система была принята на вооружение в 1953 году и эксплуатировалась примерно до конца шестидесятых годов.

Также этот турбореактивный двигатель применялся и на некоторых экспериментальных самолетах. К примеру на Як-25 (первый), Як-30 (первый), Ла-174ТК (Ссылка на статью), Ла-15 УТИ и некоторых других. Этот обзор будет относится к циклу статей по советскому реактивному истребителю Як-23. Предыдущая публикация по данной теме была посвящена описанию основных функциональных систем этого самолета (Ссылка на статью). Новым читателям рекомендую предварительно с ней ознакомиться, ввиду того что там приводится описание топливной системы самолета. В рамках текущего обзора мы расскажем про основные технические особенности двигателя РД-500, приведем его подробные характеристики, а также покажем размещение данной силовой установки и сопутствующих узлов на примере фронтового истребителя Як-23. Ранее мы неоднократно упоминали про этот двигатель, а в серии публикаций по истребителю Ла-15, уже были раскрыты некоторые основные моменты. В частности там было приведен пример размещения данной силовой установки на самолете классической фюзеляжной схемы.

Двигатель Rolls-Royce Derwent 5. Источник: http://www.aviationmuseum.eu/
Двигатель Rolls-Royce Derwent 5. Источник: http://www.aviationmuseum.eu/

Основные особенности конструкции двигателя РД-500.

Турбореактивный двигатель РД-500 представлял собой совокупность различных агрегатов, систем и специального оборудования. Среди его основных компонентов можно выделить:

  • Одноступенчатый центробежный компрессор;
  • Девять прямоточных камер сгорания;
  • Одноступенчатая газовая турбина;
  • Коробка приводов;
  • Электростартер;
  • Система выхлопа;
  • Система охлаждения;
  • Система смазки;
  • Топливная система двигателя;

Рассмотрим состав и назначение некоторых из них более подробно. Воздух, попадающий в двигатель, поступал в компрессор, где происходило его сжатие. На РД-500 применялся центробежный тип компрессора, поэтому он имел достаточно большой диаметр. Компрессор состоял из корпуса (который к тому же являлся основным силовым элементом двигателя), крышки, ротора, диффузора, переходных патрубков и некоторых других узлов.

Далее воздух по девяти выходным патрубкам подводился к соответствующим камерам сгорания. Там он разделялся на первичный и вторичный потоки. Топливо впрыскивалось в камеру сгорания, где смешивалось с первичным воздушным потоком. После сгорания этой смеси образовывались горячие газы, которые поступали в газовую турбину. В состав камеры сгорания входила топливная форсунка, горловина, колпак, перегородка, жаровая труба, наружный кожух и завихритель. В газовой турбине рабочий процесс протекал обратно процессу в компрессоре. Давление и температура газов здесь уменьшалась и часть их энергии преобразовывалась в механическую работу вращения. Компрессор и турбина были связаны специальным валом. Газовая турбина состояла из корпуса, ротора, подшипников, соплового аппарата, газосборника и некоторых других узлов. Горячие газы после турбины попадали в систему выхлопа и далее выбрасывались в атмосферу. Соответственно за обеспечение корректной работы всех основных узлов и решения прочих задач отвечали различные функциональные системы двигателя. Каждая из них представляла собой совокупность узлов, приборов, трубопроводов и прочих агрегатов.

К примеру в состав топливной системы двигателя входили топливный насос, барометрический регулятор, топливный фильтр, дроссельный кран и т.д.

Характеристики двигателя РД-500.

Что касается основных характеристик этого изделия. Думаю будет лучше привести развернутую таблицу из оригинального советского технического описания истребителя Як-23 под редакцией Б. С. Солодского. В ней будут отмечены все основные габаритные размеры двигателя и общие сведения по основным узлам и агрегатам (компрессор, камера сгорания, турбина и др.). Кроме того там указаны значения давления масла и некоторые характеристики элементов маслосистемы (масляный насос, масляный фильтр, масляный бак).

Отдельной таблицей выделены и эксплуатационные ограничения двигателя РД-500. Кстати аналогичную информацию можно почерпнуть и из технического описания истребителя Ла-15. Кого интересуют подробности, могут найти эти издания в сети.

Таблица эксплуатационных ограничений двигателя РД-500.
Таблица эксплуатационных ограничений двигателя РД-500.

Пример установки турбореактивного двигателя РД-500 на истребителе Як-23.

В связи с применением на данном истребителе реданной компоновочной схемы, силовая установка была размещена в носовой части фюзеляжа. Двигатель РД-500 устанавливался под небольшим углом в 4 градуса и 30 минут к горизонтали. Его крепление к фюзеляжу было выполнено в четырех точках. Две из них находились спереди и опирались на специальные гнезда в первом шпангоуте. Задние узлы располагались на силовой балке фюзеляжа. Задняя подвеска двигателя позволяла проводить необходимую регулировку при его установке. Кроме того она предусматривала наличие зазоров, необходимых при возможной температурной деформации. Спереди двигатель закрывался съемной частью фюзеляжа. Его сопло выходило через отверстие в девятом шпангоуте. Оно закрывалось снизу специальным съемным капотом. Этот капот был выполнен из дуралюмина, за исключением задней части, которая находилась в непосредственной близи с соплом. Она была изготовлена из специальной жароупорной стали. Система управления двигателя состояла из набора тяг, рычагов и качалок. С ее помощью можно было управлять числом оборотов двигателя, а также пожарным краном и стопкраном. Непосредственно рычаги управления устанавливались в кабине пилота на левом пульте. Общая схема этой системы приведена на соответствующем скриншоте ниже. Для осуществления демонтажа силовой установки необходимо было предварительно снять переднюю часть фюзеляжа и нижний капот. Также требовалось отсоединить все тяги системы управления, трубопроводы, электроразъемы и т. д.. После выполнения всех операций, предписанных в соответствующей инструкции, осуществлялся непосредственный демонтаж двигателя с помощью подъемного крана.

Что можно сказать в завершении статьи? Появление в Советском Союзе двигателя Rolls-Royce Derwent 5 безусловно сыграло важную роль в развитии авиационной и двигателестроительной отрасли. Однако его копия РД-500, не получила такого широкого распространения по сравнению с советской локализацией Rolls-Royce Nene (варианты РД-45 и ВК-1). Запущенные в серийное производство истребители Ла-15 и Як-23 довольно быстро сошли со сцены. Они не смогли выдержать внутренней конкуренции и уступили место знаменитому МиГ-15. Различные модификации двигателей РД-45 и ВК-1 применялись на массовом фронтовом бомбардировщике Ил-28 (и его вариантах), серийном бомбардировщике-торпедоносце Ту-14, истребителях семейства МиГ-15 и МиГ-17. Кроме того их использовали и на наземной технике специального назначения (АИСТ-5ТМ, ТМ-59 и другие). Суммарный выпуск этих двигателей составил почти двадцать тысяч экземпляров, что было почти в двадцать раз больше чем у РД-500. Об этих изделиях мы подробно расскажем уже в последующих публикациях. Далее по теме истребителя Як-23 выйдет статья, посвященная его вооружению и сопутствующим системам.

При написании данной статьи использовались материалы со следующих источников: http://авиару.рф/, https://aviarestorer.ru/, http://www.russianarms.su/, http://www.aviationmuseum.eu/, книга В. Б. Шавров. История конструкций самолетов в СССР 1938-1950 г, книга Техническое описание самолета Як-23 под редакцией Б. С. Солодского, книга Ремонт самолета Як-23 под редакцией П. И. Смирнова, книга Б. Н. Егоров. Летные испытания самолетов, книга К. А. Гильзин. Воздушно-реактивные двигатели, книга М. М. Пашинин. Реактивные двигатели и самолеты Англии, книга Техническое описание двигателя РД-45Ф и РД-45А, книга В. Ю. Марковский. Крылатые ракеты СССР и России, журнал История авиации.

Уважаемые читатели, подписывайтесь на канал, ожидайте новых публикаций.

Ознакомиться с полным каталогом наших статей вы можете здесь (Ссылка на обзор).