Прежде всего — о размерности двигателей этого назначения. Взлетный вес современного самолета воздушного боя установился уже довольно давно — еще в 1970-е гг. (20–30 тонн). Соответственно и размерность (тяга) двигателя тоже не претерпевает сильных изменений: 15–18 тонн — вот ее уровень. Вариации зависят в том числе и от выбранного количества двигателей на самолете: два или один. В нашей стране уже давно перешли на двухдвигательные самолеты, даже легкие типа МиГ-29, а в США до сих пор идут на риск применения одного двигателя на легких самолетах (F-16, JSF F-35). При этом в случае отказа двигателя в полете самолет, как правило, теряется. Так, одно время каждый месяц ВВС США теряли в среднем по одному однодвигательному самолету F-16. Недавно на авиашоу МАКС-2009 автор этих строк был свидетелем отказа двигателя во время выполнения показательного пилотажа, о чем было объявлено по радио, на французском самолете Альфа-Джет пилотажной группы «Патруль де Франс», после чего самолет благополучно приземлился на полосу — на самолете было два двигателя. Что было бы при наличии одного двигателя на этом самолете, нетрудно представить.
Но речь здесь идет не о самолете, а о двигателе. А вот двигатель F-136 представляет выдающийся инновационный продукт сам по себе. Научно-технический задел по нему разрабатывался давно (с 1970-х гг.) по различным федеральным программам, а начиная с 1994 г. по специальной федеральной программе Министерства обороны США, так называемой программе IHPTET (integrated high- performance turbine-engines program, т. е. «программа разработки газотурбинного двигателя с высокими характеристиками»). Эта программа предусматривала интеграцию всех существующих инновационных технологий, включая композиционные материалы, достижения в аэродинамике и т. д. в готовый продукт — двигатель с характеристиками (отношение тяги к весу, минимальное количество деталей и соответственно стоимость и др.), превосходящими существующие аналоги. Наиболее оригинальным был вариант двигателя для самолета, способного взлетать вертикально, хотя предусматривались варианты двигателя и для самолета обычного взлета и посадки.
Имея «стандартную» степень двухконтурности для такого типа машин (0,4–0,5), этот двигатель имеет компрессор, обеспечивающий очень высокую степень сжатия 35 всего в восьми (!) ступенях (схема 3+5, т. е. три вентиляторные ступени и пять ступеней компрессора). Соответственно турбина выполнена по схеме 1 +3, т. е. одна ступень приводит компрессор и три — вентилятор двигателя (одна ступень) и подъемный вентилятор (две ступени). Но при этом на двигателе широко используется механизация не только компрессора (все лопаточные венцы статора поворотные), но и, что инновационно, турбины высокого давления (механически изменяется площадь соплового аппарата) — достижение при разработке двигателя изменяемого цикла.
Трехступенчатая турбина привода вентиляторов (включая подъемный) вращается в противоположную сторону, что дает возможность интегрировать ее с турбиной высокого давления без обычно обязательного ряда статорных лопаток соплового аппарата. К валу вентилятора присоединен привод подъемного вентилятора, расположенного вертикально в носовой части самолета. Вертикальный подъем хвостовой части самолета осуществляется отклоняемым вниз соплом двигателя. Для стабилизации положения самолета при вертикальном взлете-посадке используются небольшие сопла в крыльях, через которые подается сжатый воздух, отбираемый из наружного контура двигателя. Кроме этого, двигатель имеет «усилитель» тяги в виде дополнительных камер сгорания в наружном и внутреннем контурах. Все, о чем мечтали инженеры нескольких поколений, реализовано в этом двигателе: высокие параметры, адаптивность к различным модусам и режимам полета, высокая весовая отдача (отношение тяги к весу двигателя около 10). Но только непонятно, будет ли этот двигатель производиться серийно. А пока в 2010 г. планируется осуществить первый полет самолета F-35 с этим двигателем Присматривается к этому двигателю и НАСА в качестве использования возвращаемого на землю «бустера» космического аппарата. В этом случае будет использоваться кластер таких двигателей для получения требуемой тяги в пределах атмосферы Земли.
МОТОР ДЛЯ ПЕРЕХВАТЧИКА
Чтобы понять, как был создан уникальный мотор для самолета-перехватчика МиГ-31, который, по официальному заключению Центрального института авиационного моторостроения на проект, «создать было невозможно», нужно рассмотреть предысторию ОКБ, создавшего этот мотор. На пустом месте действительно создать такой двигатель невозможно.