ВОСПОМИНАНИЯ О «БЫЧКЕ»
Александр Рево
Самолет Ту-91 назывался обычно «Бычок», особенно на летной базе. Машина действительно была немного похожа на эту головастую черноморскую рыбу. Самолет был снабжен турбовинтовым двигателем, который являлся половиной от спарки – сдвоенного двигателя кузнецовской фирмы 2ТВ-2Ф. Один из двигателей этой спарки (которая применялась на первом экземпляре са- молета Ту-95, см. «А-К», выпуск 10) явился основой нового специально разработанного для «91»-й машины двигателя (ТВ-2М) очень оригинальной компоновки. Сам двигатель устанавливался в районе центра тяжести самолета, перед ним была кабина экипажа, слева сидел летчик, справа – штурман. Вал двигателя проходил между ними. В носу самолета был установлен двухсту- пенчатый планетарный редуктор очень оригинальной схемы, в котором крутящий момент поровну делился между передним и задним винтами соосной пары.
Эта схема редуктора была разработана в Ленинграде в моторном ОКБ В. Я. Климова. Компоновка с двигателем в центре фюзеляжа и вынесенным в носовую часть редуктором не была сама по себе новой. По такой компоновке была выполнена силовая установка американских самолетов Белл «Аэрокобра» и «Кингкобра». Но там двигатель устанавливался на свои узлы крепления, редуктор – на свои, и они соединялись приводным валом. А здесь же редуктор и двигатель были соединены между собой жестко трубой диаметром 220 мм, а внутри этой трубы проходил вал, и весь этот узел (редуктор и двигатель заводились отдельно, стыковка производилась уже на самолете) крепился к самолету в четырех точках: две цапфы впереди на редукторе и две – на самом двигателе. Такая схема, кстати, освобождала конструкцию самолета от восприятия крутящего момента двигателя, передаваемого на редуктор. Этот крутящий момент замыкался внутри жесткой системы: двигатель, соединительная труба, редуктор.
В последнее время появлялись материалы о самолете Ту-91 и в нашей, и в зарубежной печати. Очень часто отретушированные фотографии создавали превратное впечатление о компоновке самолета. Например, в одной иностранной статье и даже в журнале «Мир авиации» смотровые стекла в полу пилотской и штурманской кабин (а это были треугольные броневые стекла со скругленными углами, сквозь которые летчик и штурман могли иметь хороший обзор вниз) были приняты за входные отверстия воздухозаборников и соответственно отретушированы. Самолет получился просто непохожим сам на себя. Воздухозаборник был один, по центру, сразу за коком воздушного винта, ниже него, поднимаясь в форме латинской буквы S, он пересекался с трубой, соединяющей редуктор и сам двигатель.
Канал воздухозаборника разделял кабину экипажа на два отсека – летчика и штурмана. Двигатель был одновальный, т. е. имелась жесткая связь вала турбины как с компрессором, так и с винтом. Сейчас чаще применяются двигатели со свободной турбиной привода воздушного винта, которая связана с газогенераторной частью двигателя только через газовый тракт. У нас же была жесткая связь, и обороты выходного вала для привода редуктора винта были те же, что и у компрессора. Двигатель позволял производить торможение винтом в любых условиях полета и на посадке для уменьшения длины пробега. Это было пассивное торможение (активное торможение – это когда винт устанавливается на отрицательные углы атаки и дается газ и этим тормозится), когда при вводе в режим торможения двигатель переводился на малый газ, на минимальный расход топлива, а лопасти винта переводились принудительно на малые установочные углы, при которых получались отрицательные углы атаки этих лопастей. Набегающий поток помогал как бы крутиться винтам, вращающиеся винты создавали ометаемой ими площадью большое лобовое сопротивление. В процессе пикирования при торможении винтом создавалась отрицательная тяга порядка 10 т, что позволяло стабилизировать самолет без увеличения скорости на оптимальных скоростях пикирования, без разгона.
Первые экземпляры двигателей, которые были установлены на самолете Ту-91 и на специальной летающей лаборатории для испытания силовой установки, имели системы для измерения крутящего момента, передаваемого на винты, и для измерения тяги винтов – как положительной на нормальных режимах, так и отрицательной на режимах торможения.
Эти системы были быстро и компетентно созданы в КБ Павла Александровича Соловьева в Перми (тогдашнем Молотове). Кроме того, на летающей лаборатории производились измерение и запись на осциллограф углов установки лопастей. При переходе с нормального рабочего режима в режим торможения лопасти винта проходили углы установки, на которых набегающий поток слишком интенсивно раскручивал винт.
Надо было проходить эту зону интенсивной раскрутки от набегающего потока очень быстро, иначе могли быть достигнуты опасные с точки зрения прочности обороты. Дифференциальный редуктор, который разделял крутящий момент между передним и задним винтом, как любой дифференциал, обладал одной очень неприятной особенностью. Вообще дифференциал, как иногда шутят,- это устройство для передачи мощности из того места, где она может быть полезно использована, туда, где она может навредить, как на автомобиле, например. Поэтому и делаются самозапирающиеся дифференциалы. Вы знаете, что, когда одно колесо попадает на лед, оно начинает бешено раскручиваться. Вы даете газ, а второе просто не тянет, потому что исчезло сцепление по первому колесу. Так вот, если скорости перекладки лопастей переднего и заднего винтов были разные, то тот винт, который имел более низкие обороты, передавал отбираемую им от набегающего потока мощность второму винту и увеличивал его и без того высокие обороты. Чтобы этого не было, надо было добиться одинаковой скорости перекладки лопастей переднего и заднего винтов. Передний винт «сидел» на внутреннем вале редуктора, который проходил сквозь внешний вал редуктора, на который был надет задний винт. Перевод лопастей производился давлением масла. К заднему винту масло подавалось через один комплект вращающихся уплотнений с неподвижной части двигателя на вал заднего винта, а к переднему винту – через два комплекта уплотнений: сначала на выделенный для этого участок внешнего вала, а потом из внешнего вала во внутренний вал через другой комплект вращающихся уплотнений, причем здесь скорости относительного вращения были значительно больше, так как один вал вращался в одну сторону, другой – в другую. Утечки масла и потери давления поэтому были больше для переднего винта, и скорость перекладки его лопастей была меньше.
Пришлось очень много работать, чтобы добиться одинаковой потери давления на передний и задний винты и максимально близких скоростей перекладки лопастей переднего и заднего винтов.
Летающая лаборатория, где отрабатывалась силовая установка самолета Ту-91, была создана на базе самолета Ту-4 – четырехмоторного бомбардировщика с поршневыми двигателями. Вместо одного из поршневых двигателей был установлен специально для этого изготовленный экземпляр фюзеляжа самолета Ту-91. Вместо хвостовой части этого фюзеляжа стоял более короткий конический обтекатель.
На летающей лаборатории мы должны были испытывать работу силовой установки и доводить систему (практически пришлось се заново создавать) торможения винтом в полете. При этом с тормозящего винта сходил сильно возмущенный поток воздуха. Мощный беспорядочный вихрь мог опасно влиять на оперение, в частности, на ту половину стабилизатора, которая находилась за экспериментальным фюзеляжем, установленным вместо одного из двигателей самолета Ту-4.
Мы попросили главного прочниста нашей фирмы Алексея Михайловича Черемухина проанализировать эту ситуацию. Алексей Михайлович приехал на летную базу. Погода была довольно свежая, он был в коротком пальто, без шапки. Подошел к самолету, посмотрел на силовую установку, посмотрел на хвост, попросил подкатить стремянку к хвостовому оперению, влез на стабилизатор Ту-4 и, не вынимая рук из карманов пальто, не спеша прошелся по стабилизатору, потом в отдельных точках стабилизатора попрыгал
