| Предыдущая глава |
↓ Содержание ↓
↑ Свернуть ↑
| Следующая глава |
Так и вышло — только начав перепроверять свои расчеты с самого начала, я сразу же нашел самую первую и главную ошибку. И такое настало благодушие — не передать словами ! Все было хорошо, и даже замечательно — нам не требовалось добывать 144 кубических километра в год, нам требовалось всего 0,144 кубических километра — 144 миллиона, а не миллиарда кубических метров — это квадрат размерами 12 на 12 километров и глубиной метр. Фух-х-х-х, отлегло. Да мы таких квадратов можем и по десятку в год строгать ! Да мы тогда будем генерировать электроэнергии как десять Союзов, нет — как двадцать ! Да мы ... тут, конечно, я вовремя себя остановил от новых публичных обязательств, просто отметил что если что — могем.
Оставалось решить — что делать с той гонкой, что я инициировал в разработке прежде всего энергетических установок. Тут уже я действовал осторожно, так бы действовать сразу — и проблем вообще бы не было. Прежде всего, я за неделю снизил накал планерок — уже не пытался подогнать работы насыщением новыми сотрудниками и материалами, а медленно спускал пар пожеланиями более вдумчивой работы и похвалами за сделанное. Затем провел несколько даже не инспекций — скорее ознакомительных экскурсий по лабораториям и опытным производствам, отметил, конечно, что народ хотя и получил жесткие указания бросить все силы на энергетические установки, но и про транспортные не забывал — просто задвинул их в уголок подальше от начальственных глаз и так и продолжал по ним работу, только втихую. Хотя это и было нарушением дисциплины, но нарушением правильным, на пользу дела, поэтому я даже несколько раз высказался в том смысле что 'если получится вести работы параллельно — то и отлично' — тем более что там действительно было много общего. В общем — неофициально легализовал 'подпольные' работы, чтобы и там не было провала. Так что к апрелю 1943 все снова вернулось в рабочую колею. Хотя конечно энергетическая составляющая за прошедшие пару месяцев получила мощный импульс и далее только продолжала набирать обороты.
А этот случай в очередной раз напомнил мне, что надо следить не только за словами политиков и прочих начальников, но и за тем, что за этим стоит, что вообще происходит вокруг, какие действия предпринимаются, насколько слова совпадают с делами. Сравнивать. Делать выводы. Действовать по фактам, а не по словам. Глаз да глаз.
И по энергетике мы продвинулись очень неплохо, в чем-то даже опередив передовые образцы, которых, впрочем, пока было немного — весь мир еще ориентировался на паровые установки, и лишь отдельные фирмы строили единичные экземпляры газовых турбин. Например, та же швейцарская 'Броун-Бовери' все-таки построила в 1940 году ГТУ непрерывного, а не периодического горения с осевым компрессором, но температура газов у нее была вообще 550 градусов — установка была паро-газовой, где в камеру сгорания подавался пар чтобы охладить конструкцию. И тем не менее КПД установки оказался 18% на мощности 4 мегаватта — вполне неплохо. Но они уже использовали компрессор с лопатками на основе теоретических работ словацкого ученого Стодолы — и этот компрессор имел КПД 88% — мы его честно передрали, а вычислительная техника позволила уменьшить сетку расчетов на порядок, поэтому КПД компрессора повысился до 90%, а с методикой Уварова и поворотными лопатками КПД обещал быть еще выше.
В общем, мы активно игрались с турбинными движителями для привода электрогенераторов, пусть пока и небольших мощностей — к осени 1943 года самым мощным был пока пятимегаваттный движок, а вообще у нас пока до мощностей в два мегаватта — это примерно две в половиной тысячи лошадиных сил — выгоднее были ДВС — там и технология отработаннее, и топлива жрут меньше, если рассматривать только механическую работу, без последующей утилизации тепла продуктов сгорания. Да, в мое время дизельные двигатели уже имели КПД под полсотни процентов, моторесурс до ста тысяч часов, поэтому на мощностях до 60 мегаватт они были эффективнее турбин — помню, проскочила как-то такая удивительная для меня информация. Но у нас таких двигателей пока не было и не предвиделось. Поэтому уже с превышением четырехмегаваттного порога мощности газовые турбины начинали брать свое — стабильность горения и круговое вращение рабочих органов, а также разнесенность процессов сжатия, сгорания и использования его результатов по разным устройствам — компрессору, камере сгорания и турбине, тогда как в ДВС все делалось внутри цилиндра — все это позволяло создавать узлы, заточенные под определенные параметры работы, а не сразу на все возможные. К тому же в турбинах не было периодических возвратно-поступательных движений, которые на таких мощностях требовали неординарной технической и производственной мысли — выдержать подобные нагрузки могла не всякая железяка.
Причем концентрация работ и мои послезнания, пусть и на основе общих картинок, давали нам дополнительные преимущества. Дело в том, что в это время газовые турбины во всем мире проектировали люди, которые ранее занимались паровыми турбинами — это было заметно и по самолетным ТРД, и по 'наземным' турбинам. Соответственно, для них все эти теплообменники и трубы были нормальным явлением, они так и лепили — я когда увидел добытые нами чертежи разработок — советских, швейцарских, немецких, английских — офигел. Вполне нормальной (но не нормальной для меня) была конструкция, где находилось несколько компрессорных турбин, между ними — теплообменники охладителей, несколько последовательно включенных камер сгорания, каждая — со своей турбиной — то есть компрессор сжал воздух, он поступил в первую камеру, там немного прогорел от топлива, прошел дальше через турбины на следующую камеру сгорания, там еще немного прогорел — и так три-пять раз. И каждый из этих агрегатов — в отдельном литом корпусе, причем заодно со станиной, и все эти агрегаты соединяются между собой системой труб. То есть все эти большие давления и температуры передавались по змеящимся проводникам на сравнительно большие дистанции — некоторые звенья были до трех метров, а общий путь мог превысить и двадцать метров. Нет, для меня, привыкшего к виду турбореактивных двигателей, это не были турбинные двигатели — это были какие-то сказочные драконы, пышущие жаром во все стороны, но никак не компактные ТРД моего времени.
Поэтому еще в сорок втором я начальственным произволом прекратил потуги наших тепловиков проектировать таких же монстров и нарисовал схему ТРД привычного мне вида, благо не раз видел на картинках. Из массивных деталей в ней была только труба внешнего корпуса — да и то не литая, а сваренная из колец прокатанной стали, чтобы только выдерживали давление в несколько атмосфер и усилия от быстровращающихся деталей — компрессора и турбины — хотя и это было необязательно, так как поддерживающие центральную ось консоли можно было провести через корпус и замкнуть нагрузки на станину, а не на трубу. Труба крепилась на бетонном основании и уже в нее напихивались компрессоры, камеры сгорания и турбины с соплами. Да, там были свои сложности — прежде всего с согласованием давления на выходе из компрессора с последующими частями, что с перепускными трубами и клапанами сделать было проще, но нашим несомненным плюсом были жаростойкие материалы и напыления, что позволяло сразу получить достаточный КПД без всех этих промежуточных охладителей, а также возможность делать лопатки компрессоров и турбины из любого материала и любой формы. Конечно, потом займемся и всеми этими промежуточными охладителями, и выносными камерами сгорания, чтобы еще улучшить КПД, но пока требовалось отработать самую простую конструкцию.
Много проблем доставил гадский помпаж. В нормальном режиме работы турбодвигателя компрессор создает давление, которое удерживает возникающий в камере сгорания горизонтальный столб горячего газа — точнее, пустотелый цилиндр, так как центральная — осевая — часть с валом и дисками турбины защищены внутренним корпусом и проходящим через него воздухом. И этот цилиндр раскаленных газов удерживается давлением от компрессора и ему ничего не остается, как только давить на лопатки турбины и выходить дальше в сопло. Но такой баланс может нарушиться — либо компрессор вдруг начнет подавать больше или меньше воздуха — например, если к его входу поступит область воздуха с чуть повышенным или чуть пониженным давлением, либо форсунки дадут чуть больше топлива или топлива с отличающейся теплотворной способностью — и давления компрессора может уже не хватить, чтобы противостоять противодавлению от турбины — горячие газы начинают прорываться в обратном направлении — через компрессор к воздухозаборнику. Из него с резким хлопком вырывается пламя, что уже само по себе опасно, так еще по пути этот бросок раскаленных газов может разрушить конструкции компрессора и даже двигателя, ну и как минимум нарушает его работу.
И вот чтобы справиться с этой напастью, наши инженеры проделали большую работу — навертят отверстий в очередном двигателе, укрепят в них датчики давления, выведут их показатели на запись на магнитную ленту — и вперед, корежить движок разными режимами работы. Несколько записей пропали из-за взрывов, тогда мы стали ставить рядом с двигателем только модуляторы высокой частоты, на которой данные с датчиков передавались по кабелям к магнитофонам, установленным на безопасном расстоянии — так снижались искажения и вместе с тем пленка оставалась целой. И потом, прокручивая ее на меньшей скорости, рисовали на бумаге графики давлений. И заодно думали, как избавиться от проблемы.
Частично ее смогли решить автоматически открывающимися клапанами в корпусе двигателя, через которые можно было сбрасывать излишнее давление, частично — поворачивающимися лопатками входной ступени, чем можно было увеличить или уменьшить напор от компрессора. Окончательно от проблемы пока так и не избавились, но количество помпажей снизили примерно на треть, а их силу — на порядок, так что если и пыхало из компрессора, то несильно, и работа двигателя быстро восстанавливалась, а при запуске турбины, когда помпаж возникал почти всегда, просто сразу открывали противопомпажные клапаны и ждали, пока начальная продувка установит стационарный режим — все-равно сразу запускать на рабочую мощность нельзя, требовалось постепенно прогреть весь двигатель чтобы жаростойкие покрытия просто не осыпались из-за слишком больших градиентов температуры, да и валу требовалось пройти резонансные частоты вращения на щадящей нагрузке.
Конечно, большую помощь оказывала вычислительная техника. Ведь температуры внутри двигателей, и особенно на лопатках турбины, были таковы, что обычные методы расчета, которые применялись для паровых турбин, уже не подходили. Ведь обычно считали по усредненной температуре, в турбо-двигателях же градиенты температур были таковы, что усреднять температуру тех же лопаток было нельзя — их грани были гораздо горячее чем сердцевина. Да и теплопроводность, теплоемкость — все эти параметры зависели от температуры, и брать среднюю также было нельзя. Все эти тонкости и учитывались с помощью ЭВМ.
Например, для охлаждения лопаток. Поначалу, когда у нас еще не было каких-то расчетных программ, сами лопатки работали безо всякого охлаждения, да и рабочие температуры были сравнительно низкими, в том числе за счет подвода пара в камеры сгорания. КПД был низковат, зато такие конструкции позволяли прощупать саму технологию. Затем, по мере перехода от паро-газовых к чисто газовым двигателям, температуры возрастали, и даже несмотря на теплостойкое напыление, приходилось все больше задумываться об охлаждении лопаток. Я-то сразу топил за создание внутренних охлаждающих каналов отливкой лопаток — это единственное что я знал по этой теме. Но такие отливки были довольно сложными, поэтому инженеры придумали и несколько других схем.
Так, по одной перегретая вода просто выбрызгивалась из диска турбины на лопатки — так довольно эффективно охлаждались передние кромки лопаток — тоже немалое дело для таких температур. Сейчас же основной схемой была гильзовая лопатка — сердцевина такой лопатки делалась практически из любого материала — выдержал бы нужные нагрузки. По ее поверхности, совпадающей с внешней поверхностью лопатки, делались открытые каналы — фрезерованием, химическим травлением — способ был неважен, главное, что они выполнялись на поверхности, а не внутри лопатки. И затем сверху на эту сердцевину надевалась гильза, которая и определяла конечную внешнюю поверхность лопатки. В результате гильза одними участками внутренней поверхности опиралась на выступы в стержне, а другими закрывала проделанные на поверхности стержня каналы, и через них можно было прокачивать охлаждающие реагенты — хоть воду, хоть воздух, хоть жидкий натрий — без разницы. Факт в том, что внешнюю гильзу можно было отформовать любыми средствами — хоть обычным прессом, и из любого материала — хватило бы его прочности чтобы выдержать давление газа на участках, которыми перекрывались каналы, и хватило бы теплоуноса чтобы этот материал не расплавился — так-то можно было делать хоть из меди, но делали либо из жаростойкой стали либо из титана — естественно, с жаростойкими покрытиями. Когда мы 'получили' от немцев их первые Ме-262, пусть и в сбитом состоянии, и увидели там почти такие же лопатки, только пустотелые, без внутреннего стержня — мы даже удивились, почему немцы не сделали следующий шаг — ведь гильзу они уже делали, но она представляла собой всю лопатку, без поддержки, соответственно, только она и держала все нагрузки, а потому могла смяться и оторваться, да и ограничения по выбору материалов и способам изготовления в таком случае были большими. Странно.
У нас же технология получалась очень технологичной — мало того что не было возни с проделыванием каналов в толще материала, так и тонкостенность гильзы — два-три миллиметра — позволяла довольно просто формировать аэродинамические поверхности любых форм. Более того — материалы стержня и гильзы можно было подбирать отдельно, под их конкретные задачи — защищенный от жара стержень мог быть более упругим, а гильза, не несущая больших нагрузок — более жаростойкой или деформируемой для придания более сложных аэродинамических форм. Почему так не делали в мое время — мне было неизвестно, но мне оставалось лишь в очередной раз убедиться в том, что я не один тут такой умный, даже со всеми своими послезнаниями — к этому я уже привык. Хотя на всякий случай я продвигал работы и по направленной кристаллизации отливок с готовыми каналами, благо что направленную кристаллизацию мы уже применяли для изготовления поршневых колец, шатунов, коленвалов, пресс-форм и оправок-пуассонов, и для многих других ответственных деталей, тем более что электрошлаковый переплав открыл новые возможности и по созданию сложных литьевых форм, и по тонкому управлению процессами кристаллизации даже на отдельных участках, когда можно было подавать больше или меньше охлаждения к стенке формы и тем самым варьировать размеры кристаллов, да и магнитное, ультразвуковое воздействие на их рост никуда не делось — оставалось 'только' разобраться со всеми этими богатыми возможностями. К тому же литье — это единственное что я знал про изготовление лопаток, да и то из передач канала Discovery — и раз в мое время так делали, значит и нам надо. Впрочем, для формирования лопаток сложных форм у нас уже были и другие технологии, о которых я расскажу чуть позднее.
| Предыдущая глава |
↓ Содержание ↓
↑ Свернуть ↑
| Следующая глава |
