Навигация:
О чём эта книга
Компоновка летного варианта экспериментального РД-1
Эвакуация на Урал
Переход в НИИ-3 для работы над прямоточным реактивным двигателем
Центральный институт авиационного моторостроения и склад авиационного металлолома в Ступино
Перевод в новый НИИ-1
Опытный турбореактивный двигатель С-18
Помпаж
Знаменитая карикатура
Изучение трофейных реактивных двигателей: Jumo-004 (РД-10), BMW-003 (РД-20), Хе-1
Сравнение ранних советских и трофейных немецких двигателей
Первый двигатель ТР-1
Макетная комиссия
Доводка двигателя ТР-1
Трудности изготовления лопаток компрессора для первых экземпляров ТР-1
Кольцевая камера сгорания
Поломка замка лопатки
Воспоминания ведущего конструктора Е. В. Комарова о создании ТР-1, первого отечественного ТРД конструкции Героя Социалистического Труда, лауреата Ленинской и Государственных премий, генерального конструктора, академика Архипа Михайловича Люльки ...
В экспериментальном РД-1 все корпуса, роторы и коробки передач проектировались из стальных сварных конструкций. Делалось это для скорейшего изготовления первого образца для горячих испытаний. В летном варианте максимально применяли литые и сварные конструкции из легких сплавов. Помню, был чертеж РД-1 с литыми корпусами и местами его крепления в трубчатой раме для испытания на самолете. Совершенно новым вопросом, полностью неизвестным, являлся запуск РД. До каких оборотов раскручивать ротор и какая мощность пускового устройства необходима—таких данных не было, и рассчитать их было невозможно. Архип Михайлович установил обороты сопровождения в пределах 1200—1500 об/мин и из многих типов стартеров для авиамоторов одобрил выбор электроинерционного стартера с маховиком, раскручиваемым как электромотором, так и вручную. В этом стартере надо было уменьшить выходной момент и увеличить выходные обороты. Электромотор такого стартера успешно применялся на турбокомпрессорном стартере ТСЕФ для АЛ-5 и стал прототипом для электромотора СТ-3, применяемого для ТС-21. В то время это была новинка, не имевшая прототипа. Идейными вдохновителями ее стали А. М. Люлька и И. Ф. Козлов, разработавшие тех- условия. Исполнителями — Федоров, Бариненков, Лусс и я. Бариненкову и мне поручили проектирование приводов и обслуживающих агрегатов.
Мы разработали несколько вариантов, но все это требовало много времени на проектировку и доводку многих сложных узлов и агрегатов. В свое время для установки ПТ-2 были спроектированы и частично изготовлены компактные вспомогательные агрегаты, размещавшиеся на одной раме. Они использовались и на РД-1, но по своим характеристикам и назначению не соответствовали летному варианту РД. И вот возникла идея использовать отдельные узлы от серийных самолетных и моторных агрегатов. Архип Михайлович эту идею поддержал, хотя было не совсем ясно, как их можно было использовать для нашего РД. Меня послали в командировку в Москву с заданием, согласованным с НКАП. В наркомате мне оказали содействие в подборе информации (как тогда говорили «материалов») на авиационных агрегатных и моторных заводах, а также в ЦИАМе. Инженер В. В. Яковлевский, работник НКАП, устроил мне пропуск в СКБ и сборочные цеха нужных заводов и в ЦИАМ. Было отобрано много технических условий и характеристик узлов и агрегатов от разных моторов, все они были упакованы и посланы в Ленинград. При жесткой секретности того времени это было нелегкое дело. Но материалы очень пригодились при проектировании не только РД, но и С-18 и ТР-1.
Яковлевский пригласил меня на совещание, где летчик Супрун делал сообщение о новых немецких самолетах и моторах. Он говорил, что немцы приглашали его «покататься» на реактивном самолете в конце 1941 года. Говорил, что немцы усиленно работают над созданием реактивных двигателей и самолетов: хотят иметь преимущества в скорости истребителей. В нашем СКБ был хороший обычай, заведенный Н. М. Синевым, — делать подробные сообщения о камандировках или новых разработках. Я сделал сообщение о том, что видел на московских заводах и слышал из сообщения Супруна. Архип Михайлович сказал, что это не новость: над созданием ВРД и немцы, и англичане работают давно, но вот какие принципиальные схемы положены в основу, какие параметры, и как скоро они решат все задачи, интересно знать. Но узнать это нам суждено было не скоро.
Эта командировка расширила горизонты моих технических понятий. Я увидел первоклассные заводы и новейшую авиационную технику и глубже осознал значение разрабатываемой нами реактивной установки для самолетов нового типа. Вместе с тем стала более заметна примитивность наших конструктивных решений главнейших узлов РД в сравнении с тщательно отобранными элементами авиационных ДВС того времени. Мне стали более понятны логика рассуждений и требование Архипа Михайловича, чтобы конструкция РД была подчинена кольцевой проточной части, так как вся она в целом должна быть приспособлена к большим скоростям. Из привезенных метериалов отобрали узлы и агрегаты, которые можно было использовать в РД и которые хорошо вписывались в общую компоновку (это коловратные бензо- и маслонасосы, шестеренчатые гидронасосы высокого давления, шестеренчатые насосы от винтов регулируемого шага с центробежным регулятором и направлением подачи масла, электрогенератор постоянного тока для зарядки аккумуляторов, бобины высокого напряжения для электросвечей зажигания, инерционный электростартер с сериесным электромотором и др.). Компоновка летного варианта РД-1 с размещенными на двигателе обслуживающими агрегатами была сделана.
Кажется, в начале августа к директору завода Зальцману вызвали главного конструктора Яковлева, его заместителей Константинова, Эфроса и Синева, ведущего по теме РД Люльку и Козлова как парторга СКБ. Было принято решение нашу тему временно законсервировать, летную группу передать в КБ авиадизелей, которое со своим производством эвакуировалось в Свердловск, а весь состав нашего СКБ перевести в танковое КБ и на его производство. Известие о свертывании темы всех расстроило, но обстоятельства военного времени заставили немедленно переключиться на другую работу. Особенно был расстроен Архип Михайлович, который столько сил и знаний вложил в осуществление своей идеи. Внешне это было малозаметно, но мне думается, он чувствовал себя, как отец семьи, получивший повестку на призывной пункт. Сосредоточенно он руководил подготовкой к сохранению основных чертежей и расчетов.
Упаковкой всех материалов и закончилась работа нашего СКБ на Кировском заводе. Сконструированный автомат включения гидромуфт передали Константинову. Мне с Андреевым и еще одним инженером предложили эвакуироваться в Свердловск. По совету Ивана Федоровича Козлова это предложение было принято. Вскоре, простившись с оставшимися товарищами, поздно вечером вместе с работниками дизельного КБ я погрузился с семьей в эшелон с эвакуируемым оборудованием, сформированный на территории завода, и поехал на далекий Урал. Так для многих товарищей и для меня закончился этап работы по созданию первых воздушно-реактивных двигателей. Впереди была неизвестность.
На восьмой день наш эшелон подошел к строящемуся Уральскому турбомашиностроительному заводу (УТМЗ) на окраине Свердловска, в нескольких километрах от известного завода «Уралмаш». На УТМЗ были уже построены два огромных, рядом стоящих трехпролетных цеха, с антресолями на верху среднего пролета. Третий такой же цех стоял недостроен — основание, колонны и фермы кровли смонтированы, а стен еще не было. Четвертый цех, самый большой, расположенный перпендикулярно трем первым, был в начальной стадии строительства: стены из красного кирпича частично возведены, но металлических подкрановых ферм и крыши еще не было. Завод не работал. Выгрузив семьи на пустыре, и оставив их на попечении пожилых мужчин, мы въехали на территорию завода. Сохраняя административные подразделения Кировского завода, стали устанавливать станки и оборудование.
К концу дня нас с семьями перевезли в школу, а через день выдали ордера на жилье. Расселяли в порядке уплотнения во всех концах города. Несколько человек, в том числе и я, получили комнаты на окраине в двухэтажных домах барачного типа, другие — в деревяных домах старого Свердловска, некоторые— в каменных. Единственным транспортом был трамвай, ездить до завода приходилось через весь город. Был введен двенадцатичасовой рабочий день с часовым перерывом, в воскресенье все работали на каком-либо отстающем участке. Подходили новые эшелоны, и люди с ходу включались в работу. В очень короткий срок, не более десяти дней, завод поставил на испытание первый авиационный дизельный мотор «сороковку», собранный на Урале. За третьим недостроенным цехом на пустыре была оборудована испытательная станция с двумя стендами. КБ и столовая разместились на антресолях среднего цеха.
Завод работал с перебоями, с авралами, но с каждым днем увеличивал темпы. Первый экземпляр автомата включения и выключения гидромуфты моей конструкции изготовлен по эскизам, испытан, затем были внесены необходимые коррективы, выпущены рабочие чертежи и запущена в производство опытная партия. Ко мне прикрепили моториста Витю по фамилии Звонок, мастера на все руки. Он все умел найти и сделать: нет резины для мембраны — смотрю, потрошит медицинские грелки и делает отличные мембраны; нет эмалированной медной проволоки для электромагнита — расплетает какие-то провода, и электромагниты отлично работают.
Вскоре пришел эшелон из Челябинска с конструкторами, технологами, мастерами, сборщиками, с техдокументацией на изготовление танкового дизеля В-2. Приехавшие были с Харьковского завода, эвакуированными в Челябинск, а затем уже в Свердловск. На «Уралмаше» организовалось производство танков Т-34, а моторы к ним должен был делать УТМЗ. В короткий срок наладили производство. Перед работниками нашего завода была поставлена задача: в конце сентября выпускать в день по 15 моторов.
Весной 1942 года было принято решение жителям города организовать посадки картофеля и овощей, чтобы дополнительно к пайку по карточкам обеспечить людей питанием. Предприятиям выделили земельные участки в окрестностях города, выдавались семена и посадочный материал, обрабатывался каждый клочок земли. Очищая небольшой участок под картофель между фундаментами недостроенного корпуса областной больницы, я встретился с М. Г. Панковым, который трудился на соседнем участке, как и я тщательно убирая всякий строительный мусор. Отдыхая на кучах камней, мы разговорились.
Панков предложил мне работать в НИИ-3, куда он был переведен с УТМЗ. Имелась возможность оформить мой перевод в отдел, начальником которого он был. По его словам, работа была интересной и нужной, похожей на ту, которую я выполнял в Ленинграде. На заводе Константинов не возражал, и Панков оформил мой перевод. НИИ-3 занимал большой четырехэтажный учебный корпус Политехнического института. Отдел Панкова размещался на четвертом этаже. Стенды и мастерские были на первом этаже. Рядом по-соседству находился отдел Л. С. Душкина, а его мастерские и стенды были рядом с нашими. Душкин со своим небольшим коллективом проектировал, изготавливал и испытывал ЖРД. Работая рядом, мы помогали друг другу.
НИИ было дано задание спроектировать и испытать прямоточный реактивный двигатель—ускоритель для скоростных самолетов — РПУ. Отдел Панкова состоял из конструкторской группы, небольшой мастерской с несколькими станками и испытательного стенда с двумя авиационными моторами — воздуходувками, работавшими на бензине. В мастерских по чертежам, а то и по указанию, делались экспериментальные конструкции разных вариантов РПУ. Работой в мастерских и на стенде ведал Б. Л. Эдельнант. Во время испытаний главным распорядителем был Панков, он же управлял с пульта работой РПУ. Работали слаженно и дружно. Сам Панков выполнял все расчеты, Андреев конструировал магнитный радиовзрыватель, а я занимался разработкой конструкции и выпуском чертежей прямоточного реактивного ускорителя, регулированием подачи топлива, форсунками и механизмом замера тяги. Нам помогало несколько техников.
В НИИ-3 в то время в основном разрабатывались три вида реактивных механизмов: снаряды PC (топливом служили пороховые шашки с замедленным горением), жидкостные двигатели ЖРД (в качестве топлива применялся керосин, а в качестве окислителя — азотная кислота) и наш РПУ (топливом служил авиационный бензин, а окислителем — кислород из набегающего потока воздуха). Магнитный радиовзрыватель, разрабатываемый в нашем НИИ, никак не удавалось скомпоновать в головке зенитного снаряда или PC из-за большого размера электронных ламп, и осенью 1942 г. Андреева и меня послали в командировку на эвакуированный из Ленинграда завод им. Козицкого, размещенный в городе Сарапуле. Знаменитые ленинградские мастера по радиоприемникам и радиопередатчикам ничем нам помочь не смогли: в то время маленьких ламп не было.
Конструкция РПУ была очень простой; он состоял из входного диффузора, фронта горелок, камеры сгорания и выходного сопла. Первый экземпляр фронта горелок для КС РПУ мы сделали похожим на ленинградский вариант КС для РД, со змеевиком подогрева топлива и защитой от высокой температуры стенок камеры, только форсунки были обычные, без перепуска. Когда запустили камеру РПУ, то обнаружили, что бензин в змеевике быстро превращается в пар, и форсунки начинают работать, как примусные горелки. Расход топлива через форсунки во время работы становился меньше и регулированию не поддавался, а самопроизвольная пульсация зависела от нагрева змеевика. Выбросили змеевик, расход через форсунки стали регулировать давлением топлива, а охлаждение стенок — воздушной пеленой. Так как фронт с горелками изготовить было легко, то экспериментальным путем довольно быстро получили то, что нужно. А вот с регулированием выходной площади сопла мы «застряли». Хотя в доводке сделали несколько вариантов сопла с регулируемыми створками, все же с этой задачей так и не справились. Створки коробило, заедало (в конструкции было четыре створки: две подвижных и две неподвижных), они быстро обгорали, но КС с ними хорошо зажигалась на больших скоростях воздуха на входе. За этой разнообразной интересной работой мы не замечали времени, хотя трудились по 12—14 часов в сутки.
Слушая рассказы товарищей об их работе, показывая им прямоточный ракетный ускоритель, я невольно сравнивал масштабы работ по созданию воздушно-реактивного двигателя с работой по РПУ: РПУ — всего лишь камера сгорания, тогда как ВРД был самостоятельным двигателем, имевшим сложную конструкцию и систему вспомогательных агрегатов. Стали особенно понятны объяснения А. М. Люльки о преимуществах и перспективах применения ВРД в авиации в качестве основного двигателя для скоростных самолетов. Однако сделать ВРД было непросто, а фронт требовал немедленно новых видов вооружения.
Главные конструкторы Костиков и Болховитинов форсировали разработки PC для реактивных минометов «Катюш», ЖРД и самолета с реактивной тягой. Уже проходил летные испытания первый реактивный самолет БИ-1 конструкции Березняка и Исаева с ЖРД конструкции Душкина и Исаева (Березняк и Исаев работали в ОКБ Болховитинова в Билимбае). ЖРД проектировали и испытывали еще до войны. Их производство было несложно; главная трудность заключалась в опасности работы с окислителем— азотной кислотой, в охлаждении камеры сгорания и регулировании подачи компонентов, чтобы не было взрыва.
А. М. Люлька во время пребывания в Билимбае и Химках определил оптимальный вариант мощного турбореактивного двигателя (по новой терминологии воздушно-реактивные двигатели стали называться турбореактивными). Было проработано несколько вариантов, из которых выбрали схему двигателя с высокими параметрами и тягой, в два с половиной раза превышающей тягу РД-1. Двигатель обозначили индексом М-18, (модернизированный), который позднее изменили на С-18 (стендовый).
Центральный институт авиационного моторостроения включил в свою тематику разработку турбореактивных и мотокомпрессорных двигателей для высотных и скоростных самолетов. В институте были сосредоточены исследовательские работы по авиационным моторам, там работали крупнейшие специалисты, собиралась обширная научно-техническая информация. Вновь организованному отделу А. М. Люльки предстояло выполнить исследовательские работы и проект турбореактивного двигателя С-18. Коллектив отдела, несмотря на свою малочисленность, с энтузиазмом приступил к этой большой работе. Наш оптимизм объяснялся и тем, что тогда мы знали о сложности создания авиационных высотных моторов, но почти не знали или не догадывались о предстоящих трудностях в создании ТРД. Конструкция ТРД казалась значительно проще, чем у поршневого мотора, ведь в турбореактивном двигателе не было чередования вспышек и ударов, а происходило равномерное горение и уравновешенное вращение. Для создания конструкции мощного легкого компактного двигателя надо было предусмотреть применение новейших материалов и современную технологию. Однако сохранившиеся ленинградские чертежи устарели, а экспериментальные работы были прерваны войной.
Некоторую помощь оказали богатый музей ЦИАМ и картотека заводских инструкций по моторам и агрегатам разных систем. Музей ЦИАМа находился в подвальном помещении главного корпуса. В большом зале на специальных подставках были расставлены моторы и агрегаты всевозможных систем и конструкций, отечественные и зарубежные. На стенах и колоннах размещались хорошо оформленные стенды со схемами, графиками и таблицами. По инициативе Архипа Михайловича мы несколько раз вместе с ним посетили музей. Среди многих экспонатов отечественных и зарубежных моторов поражала своей сложностью и совершенством конструкция последней модели трофейного поршневого мотора фирмы «БМВ» от высотного самолета «Фокке-Вульф». Около этого мотора всегда все останавливались и с интересом рассматривали элементы конструкций мощного турбокомпрессора наддува, который был отлично скомпонован. Дело в том, что высокотемпературная газовая турбина компрессора, компактная и доведенная, обеспечивала, используя энергию выхлопных газов, наддув и необходимую мощность мотора на высоте 12 000—14000 м. Высокую культуру изготовления сложных деталей, интересные конструкторские решения находили мы и в других моделях. Кое-что можно было применить у нас: материалы и технологию изготовления турбокомпрессоров, некоторые агрегаты, технологию литья из легких сплавов, обработку быстроходных шестерен.
В военное время получить информацию о современной авиационной технике было трудно. Работники музея подсказали, что в городе Ступино в корпусах эвакуированного металлокомбината размещается склад авиационного металлолома. Там можно найти и отобрать нужные образцы агрегатов и деталей от отечественных и немецких самолетов, но для этого нужно специальное разрешение. Вскоре поездка в Ступино состоялась.
Рано утром мы приехали на склад с разрешением от НКАП. В огромных неотапливаемых цехах, из которых было вывезено оборудование и в которых остались только фундаменты, грудами лежали моторы от разбитых самолетов. Их разделывали, как металлолом, сортируя детали по материалам: стальные—в одну сторону, бронзовые и латунные — в другую, алюминиевые, дюралевые и литье из легких сплавов — в отдельное место. Все потом шло на переплав. Здесь были все типы отечественных серийных и немецких авиамоторов. Мы прокопались в этом изобилии целый день, отобрали образцов на трехтонную машину: агрегаты и арматуру соединений трубопроводов, быстроходные шестерни с шлифованным зубом, инерционные стартеры разных систем, коловратные и плунжерные насосы высокого давления для гидросистемы, регуляторы подачи топлива и регуляторы управления оборотами центробежных компрессоров наддува, моторы и многое другое.
Одни образцы пошли на оборудование стендовых установок, другие помогли сориентироваться в выборе элементов конструкций для редукторов и агрегатов С-18, а в дальнейшем служили наглядным пособием при разработке ТР-1 и ТС. Когда мы переехали в новое здание, привезенные образцы были сложены в необорудованной душевой комнате. Конструкторы, и особенно Э. Э. Лусс, часто бывали там, рассматривали детали, придумывали варианты их применения.
Однажды уже к концу рабочего дня Архип Михайлович приехал из наркомата, и молниеносно по отделу распространилось известие—отдел Люльки переводят в НИИ-1. Это был новый научно-исследовательский институт, созданный в системе НКАП. В него вошли полностью НИИ-3 и отдельные коллективы из других организаций. Уже через несколько дней мы с кульманами и столами переезжали на новое место.
В НИИ-1 сосредоточились все исследовательско-конструкторские работы по реактивной технике. Начальником его был. генерал П. И. Федоров, ранее руководивший испытаниями первого реактивного самолета БИ-1, энтузиаст реактивной техники и талантливый организатор. Главный конструктор А. Г. Костиков был снят с работы, организованный им отдел проектирования реактивного самолета с силовой установкой из двух ЖРД распался, и часть работников из расформированного отдела пополнила наш небольшой коллектив.
Тяга С-18 была увеличена до 1 200 кг (РД-1 имел тягу 530 кг), расход топлива уменьшен, у компрессора повышены расходы воздуха, степень сжатия и КПД, число ступеней увеличено до восьми. В камере сгорания уменьшены потери давления и улучшено смешение газов для создания равномерного поля температур перед турбиной, которая имела более высокую температуру газа на лопатках и более высокий КПД. Удельный вес двигателя был значительно снижен. Все узлы С-18 кардинально отличались от аналогичных узлов РД-1, поэтому узлы и детали проектируемого двигателя пришлось рассчитывать и конструировать заново.
Одним из трудных вопросов было охлаждение горячих частей двигателя. От его решения зависели выбор применяемых материалов и конструкции узлов. Двигатель устанавливался в задней части фюзеляжа самолета, и одним из условий являлось, чтобы его наружные поверхности для охлаждения не требовали обдува их внешним воздухом, как это было раньше на КС двигателя РД-1. Решение нашли в способе экранирования горячих мест корпусов КС и трубины для обдува их воздухом, поступающим от компрессора.
Заводы, которые НКАП обязал делать наш двигатель, требовали скорейшей выдачи чертежей, их также подгоняли сроки. Конечный срок выпуска чертежей был назначен на вторую половину мая — первую половину июня 1944 г. Проект требовалось выполнить в «волевые», как тогда говорили, сроки. Камнем преткновения была технология изготовления лопаток компрессора— самый сложный вопрос, который всегда возникал, когда дело касалось изготовления двигателя. Очевидцы рассказывали, как на совещании в НКАП известный конструктор А. А. Микулин, показывая лопатку осевого компрессора, сделанную почти вручную искусным лекальщиком, говорил, что массовое их изготовление потребует нереально большой затраты высококвалифицированного ручного труда, а механизировать процесс изготовления лопаток чрезвычайно трудно. Как только двигатель С-18 поручили делать заводу № 165, то еще до выпуска чертежей, по временным эскизам приступили к отработке технологии изготовления лопаток компрессора.
Завод, специализировавшийся на производстве штампов, пресс-форм и сложных приспособлений, имел для этого все возможности. На заводе был небольшой, но универсальный станочный парк, работали квалифицированные технологи, мастера, рабочие. Люлька с Котовым в технологическом бюро завода обсуждали способы изготовления лопаток с наименьшей затратой ручного труда. Ходили в цеха, советовались, на каком станке и как лучше сделать ту или иную операцию. Технологи проектировали хитроумные приспособления к токарным и фрезерным станкам. Пробные лопатки придирчиво проверялись на точность профилей, радиуса кромок, чистоту обработки. При этом учитывалось станочное время и трудоемкость. В результате, общими усилиями в короткий срок была налажена технология массового изготовления лопаток на станках с небольшой слесарной доводкой. Для выпуска лопаток был организован специальный цех.
Испытания двигателя с внесенными изменениями продолжались. Подшипники теперь работали нормально, но на больших оборотах стало выбивать масло из того же заднего подшипника турбины. Оно горело на лопатках, в экранах охлаждения. Двигатель дымил, повсюду распространялся запах горелого масла. Мог возникнуть пожар в турбине. Изменили конструкцию уплотнения, поставили центробежные отбойники, рекомендованные в том же труде профессора Яновского и с успехом применявшиеся в практике паровых турбин. Двигатель вывели на расчетные обороты, устранив множество мелких недочетов. К тому времени был изготовлен второй экземпляр двигателя, и доводка ускорилась. Пока устраняли какой-либо дефект в одном экземпляре, испытания проводили на другом. В промежутках между испытаниями совершенствовали стендовое оборудование и приборы. Все приходилось делать самим.
Однажды поздно вечером, когда двигатель работал, в компрессоре раздался сильный хлопок (по словам механиков, как выстрел из пушки). Топливо моментально выключили, двигатель остановился, но все лопатки грудой изуродованного металла лежали на полу стенда перед входом в компрессор. Штукатурка стены была избита лопатками, как осколками от снаряда. На роторе от рабочих лопаток остались небольшие пеньки, а от направляющих— только помятые куски наружных ободов. Такое разрушение было известно в паровых турбинах. Вызывалось оно гидравлическим ударом и имело название «салат из лопаток». Следов посторонних предметов не обнаружили, вода также попасть в компрессор не могла. Что же произошло? Каждый выдвигал свою версию, большинство из них были фантастичными.
Помню, Архип Михайлович был очень расстроен. Подробно расспрашивал, как это произошло, выслушивал все версии, но сам не спешил с выводами. Когда все было убрано, он, собираясь уходить, задумчиво сказал: «Видимо, это помпаж». Для меня это выражение, связанное с подобной аварией, было ново и поэтому запомнилось. В инженерной практике помпаж хорошо известен. В стационарных воздуходувках устанавливают специальные противопомпажные клапаны. В нашем случае с таким разрушением проточной части компрессора найти и ликвидировать истинные причины было сложнее. Несколько дней во главе с Архипом Михайловичем анализировали пути и средства устранения подобных аварий. Пришлось изменить конструкцию лопаток нескольких ступеней компрессора, проходное сечение соплового аппарата, турбины и ввести сменяемые насадки на выходное сопло. Это потребовало дополнительных экспериментальных работ по согласованию характеристик компрессора и турбины, а также значительных конструкторских доработок и замены многих чертежей на новые. Бригада общей схемы (Козлов, Кувшинников и расчетчики) заново пересчитала характеристики и параметры с учетом полученных экспериментальных данных. В бригадах компрессора (Котов, Майков и их помощники) и турбины (Новиков, Иевлев с помощниками) быстро сделали компоновки и внесли изменения в чертежи, остальные бригады помогали деталировать и копировать. Кажется, четвертый и пятый двигатели изготавливались с учетом этих изменений.
Испытания продолжались, но теперь во время работы двигателя в помещение, где он стоял, не только не разрешалось входить, но и смотровое окно у пульта было сделано из толстого броневого стекла. Второй помпаж с аварийным разрушением лопаток компрессора последовал вскоре за первым, что заставило еще раз проанализировать и заново спроектировать первую ступень компрессора. Заниматься этим начали примерно в марте и закончили в конце апреля 1945 года, выполняя одновременно новую работу по анализу трофейных ТРД. Это были реактивные двигатели фирмы «Юнкере» от недавно появившихся на фронте немецких истребителей «Авро» (Ме-262).
... мы получили американский журнал, на обложке которого яркими красками был изображен процесс создания самолета с точки зрения какой-нибудь одной группы его создателей. Например, с точки зрения прочнистов весь самолет состоял из нескольких мощных двутавровых балок, все остальное было второстепенно и неразвито. С точки зрения моторной группы главным были огромные сложные моторы, все остальное было второстепенным. И так на многих рисунках художник наглядно показал, какой «урод» может быть получен при избытке внимания к чему-нибудь одному и пренебрежении ко всему остальному. Эдуард Эдуардович много лет эту картинку держал под стеклом на своем столе, и когда кто-нибудь особенно выпячивал значение работы своей бригады, он наглядно демонстрировал, что может получиться. Из всей информации по техлитературе эта картинка на обложке была самой результативной.
Первыми в НИИ-1 привезли остатки ЖРД от ракеты ФАУ-2. Они лежали для всеобщего обозрения в конференц-зале. В этой конструкции для работников нашего отдела интересна была технология изготовления сварных и паяных деталей. Вскоре появились разбитые обгоревшие трофейные ТРД ЮМО. На фронте сбили гитлеровский двухмоторный реактивный самолет «Авро». Детали его ТРД оказались сильно повреждены, но для нас в них было много интересного. Главное, мы могли сравнить конструкцию С-18, являвшегося, по существу, первым стендовым работающим у нас ТРД, с серийным ТРД, прошедшим летные испытания, с тем самым реактивным двигателем, созданием которого немцы хвалились еще перед войной.
В середине марта в НИИ-1 доставили два целых ТРД ЮМО от самолета «Авро», потерпевшего аварию при посадке на аэродроме. Разобранный самолет вместе с двигателями был погружен на железнодорожную платформу и, видимо, должен был быть отправлен в ремонтные мастерские. При наступлении наших войск его взяли в качестве трофея. Один из двигателей был немного поврежден, поэтому решили его разобрать и использовать как наглядное пособие. Другой, совершенно целый, отправили в Химки на завод № 293 для испытаний. Детали разобранного по узлам двигателя были разложены и расставлены в полукруглом зале небольшого нового здания на территории НИИ-1. Все экспонаты закрепили за бригадами, разрабатывавшими соответствующие узлы для С-18. Появление трофейных турбореактивных двигателей, этих образцов новейшей авиационной техники, вызвало большой интерес. Осматривать их к нам приезжали делегации от самолетных и моторных ОКБ. Приезжал первый заместитель наркома НКАП П. В. Дементьев.
Технологически очень хорошо отработанный, конструктивно более сложный, чем ТР-1, двигатель ЮМО в основных узлах имел много признаков незаконченной доводки, а видимые следы «лечения» наводили на мысль, что двигатель еще «сырой». Компрессор восьмиступенчатый, как и наш, примерно с такой же степенью сжатия, был сложной стяжной конструкции. Направляющие аппараты со штампованными лопатками были разной конструкции и из разных материалов. Понятно, что они ломались и их «лечили» разными методами. У стяжного ротора сложной конструкции, видимо, нарушалась балансировка, двигатель работал жестко, с заметной вибрацией корпусов. По всему было видно, что компрессор прошел большой цикл доводочных работ, но они требовали продолжения. Камера сгорания ЮМО блочной конструкции с форсунками, подающими топливо навстречу потоку воздуха, давала большую неравномерность температуры газа перед сопловым аппаратом турбины. На испытаниях отчетливо были видны через сопло светлые пятна от струй горячего газа каждой камеры: так велика неравномерность температуры. При запуске языки пламени выходили из сопла и медленно убирались с увеличением оборотов двигателя. Потери давления по тракту проточной части оказались больше, чем в нашей КС.
Блочная конструкция КС ЮМО была явно хуже нашей кольцевой. Преимущества нашей камеры сгорания очевидны, но сравнительный анализ обеих КС все же сделали. Турбина двигателя ЮМО была значительно легче нашей; ее корпус, сварной, из листовой стали, конструктивно выполнен в одном узле с КС. Рабочие лопатки турбины находились в стадии доводки. Турбина имела фрезерованные лопатки с жестким креплением на диске, но в турбине другого, разбитого, двигателя лопатки оказались полыми, штампованными из листовой стали, и каждая была припаяна к ножке крепления на диске. Это настораживало, налицо какой-то нам неизвестный дефект, который пытались устранить. Доводочные работы по турбине также требовали продолжения. Реактивное сопло сложной конструкции имело регулируемое выходное сечение; «игла» для регулирования и механизм ее передвижения размещались в центре сопла, в потоке горячего воздуха, и охлаждались воздухом, отбираемым из компрессора. При осмотре сварных деталей было обнаружено много трещин. «Игла» несколько раз заклинивала. Это сложное устройство также требовало доводки (в дальнейшем конструкция регулируемого сопла ЮМО не получила развития). Вспомогательные агрегаты были хорошо скомпонованы и отлично сделаны. Центробежный регулятор подачи топлива ЮМО использован для разработки аналогичных регуляторов на наших двигателях.
За время, пока мы испытывали и разбирали двигатель ЮМО, к нам непрерывно продолжали поступать материалы по его производству и эксплуатации, а затем и по двигателю БМВ. Таким образом, сравнительный анализ конструкций и испытания трофейных двигателей проводились в течение двух-трех месяцев всем отделом под руководством А. М. Люльки. Знакомство с трофейными и нашим двигателями вызвало разные суждения и споры. Дело в том, что самолетные ОКБ для скорейшего создания реактивных самолетов требовали проверенных в полете двигателей, а такими пока были ЮМО и БМВ. Возник вопрос, который обсуждался среди работников НИИ-1 и кураторов НКАП, что целесообразнее: копировать двигатель ЮМО или модернизировать С-18.
В Германии проектировали и строили несколько типов реактивных двигателей: ТРД для самолетов-истребителей и турбовинтовые двигатели большой мощности для бомбардировщиков. Основными фирмами, серийно производившими ТРД, были: ЮМО, выпускавшая уже известный нам ЮМО-004, и БМВ, выпускавшая двигатель БМВ-003. Наши товарищи побывали на разных заводах, в частности на выпускавшем БМВ-003. Он размещался под землей, в старых штольнях. Здесь изготавливали основные узлы и собирали двигатели. Здесь же находилось опытное производство и лаборатории по доводке модификаций узлов. Вспомогательные агрегаты и многие детали делали различные мелкие фирмы. При знакомстве с двигателями БМВ и ЮМО удивляло то, что в них имелись некоторые конструктивные решения, сходные с нашими.
В НИИ-1 было привезено много образцов немецкой реактивной техники различных типов и назначений. Поступили ЖРД разных параметров и на различных компонентах, но применение большинства из них сочли нецелесообразным. Было несколько образцов PC иной конструкции, чем наши. ТРД поступили трех видов — ЮМО, БМВ и Хейнкель «НЕ-1». Все с осевыми компрессорами разной конструкции. Эти двигатели в НИИ-1 и на заводе № 293 испытали, разобрали и исследовали.
Двигатель БМВ — второй серийный ТРД в Германии. Внешне похожий на ЮМО, он был немного больше в диаметре и короче, имел меньшую массу. Тяга (800 кг) была несколько меньше, чем у ЮМО, но удельный расход топлива больше. БМВ имел осевой семиступенчатый компрессор с дисками, насаженными на вал, что уменьшало жесткость ротора. Камера сгорания кольцевая, другой конструкции, чем наша. Турбины двух модификаций: тяжелая с утолщенным диском и фрезерованными лопатками и легкая с тонким диском и полыми лопатками. На обеих турбинах стояли лопатки с постоянным профилем, что снижало КПД турбины. Поступивший в НИИ-1 двигатель БМВ смонтировали на станке в помещении нашего испытательного стенда. Он был с тяжелой турбиной, диски компрессора насажены на вал на шпонках по типу стационарных лопаточных машин. Уже на первых испытаниях двигатель на каких-то оборотах начал вибрировать. По мере наработки ресурса вибрация нарастала. На одном из испытаний двигатель стало так трясти, что пришлось остановить. Когда его разобрали, то оказалось, что вал компрессора погнут. Я предлагал термическим способом выпрямить его. Таким методом приходилось выпрямлять валы стационарных турбин. Архип Михайлович решил, что нет смысла тратить время и силы на «лечение» явно дефектного экземпляра. Двигатель собрали с погнутым валом, и в дальнейшем он, кажется, попал в музей МАИ. Вскоре произошла авария на аэродроме ЛИИ реактивного трофейного самолета Хейнкель Не-162 с двигателем БМВ, установленным на пилонах над фюзеляжем сзади кабины летчика. Об аварии сообщили Архипу Михайловичу, и он послал меня в комиссию по расследованию ее причин. На месте аварии выяснилось, что при облете самолета вблизи аэродрома летчик почувствовал сильную вибрацию и сразу пошел на посадку с выключенным мотором. Посадка была удачной — ни летчик, ни самолет не пострадали, но двигатель заклинило. При осмотре оказалось, что передний опорно-упорный подшипник разрушен, ротор компрессора опустился, концы лопаток срезаны и загнуты. Двигатели БМВ зарубежного производства (РД-20) устанавливались на первых отечественных реактивных самолетах — истребителях МиГ-9. Впоследствии они были заменены на более сильный и экономичный РД-10.
На завод № 293, где испытывали ЮМО, привезли три двигателя Не-1. У первого вскоре после запуска произошла какая-то поломка, и его разобрали. Для получения рекомендаций попросили А. М. Люльку приехать на завод. В летний погожий день мы во главе с Архипом Михайловичем поехали в Химки. С первого взгляда Не-1 поразил своей несуразностью и нелогичностью конструкции. Внешне он был похож на раздувшуюся рыбу с маленьким ртом — входом и таким же маленьким выходом — соплом. У двигателя была совсем иная конструкция проточной части по сравнению с той, какую мы привыкли представлять еще со времен начальных ленинградских разработок. У Не-1 она была со множеством поворотов и изгибов. В двигателе все было непропорционально. Центробежно-осевой компрессор с первой центробежной ступенью имел несколько осевых ступеней с непомерно узкими лопатками на тонких дисках, с неестественным, изломанным проходом сжимаемого воздуха. Камера сгорания была непропорционально большая, с какими-то вычурными поворотами, и представляла собой смесь кольцевой камеры с блочными форкамерами. Вспомогательные агрегаты — масляные, топливные насосы — очень миниатюрные и тоже какой-то хитрой конструкции. Часть их располагалась внутри двигателя, остальное снаружи. Корпуса редукторов были с каким-то угловыми разъемами, с соединением по трем плоскостям. Архип Михайлович только головой качал и удивлялся: «А это к чему?», «А это зачем?» Второй экземпляр Не-1, стоявший на станке, при нас несколько раз запускали на малые обороты. Он шумел с большим свистом, из сопла вырывались языки пламени, но тяга была небольшая. Испытать полностью и определить характеристики двигателей Не-1 не удалось. Вскоре один из них на испытаниях развалился, и дальнейшую работу с ними прекратили.
В начале лета 1945 года после всех обсуждений и подготовки материалов для представления в НКАП работа вошла в обычное русло. Основной задачей отдела главного конструктора А. М. Люльки стала доводка С-18 до ресурса 20 часов и разработка модификации двигателя с более высокими параметрами и тягой, отвечавшими новым техническим требованиям для реактивных самолетов. Освоение ЮМО: выпуск технической документации, доводка головных образцов и серийное производство РД-10 (так стали называть модификацию ТРД ЮМО) было передано одному из моторных ОКБ и серийному заводу.
Наконец окончательно определилось, что отдел главного конструктора А. М. Люльки будет продолжать доводку С-18 и проектировать двигатель ТР-1. ЮМО будут делать серийные заводы в Уфе и, кажется, в Рыбинске, по чертежам ОКБ главного конструктора В. Я. Климова.
Самолеты и реактивные двигатели продолжали совершенствоваться вместе с ростом опыта конструкторов, инженеров и технологов. Спустя несколько лет РД-10 и РД-20 были рассекречены и стали широко известны. Их использовали как учебное пособие в авиационных институтах и летных школах. Во многих трудах по авиационным газотурбинным двигателям, изданных в сороковых — пятидесятых годах, конструкция РД-10 и РД-20 приводится в качестве примера ТРД с осевым компрессором.
Нередко приходилось слышать, как быстро Люлька «переделал» ЮМО и выпустил ТР-1. Такое мнение основывалось на некотором сходстве этих ТРД и быстром создании первого летного образца отечественного двигателя. Действительно, ЮМО и БМВ схематично несколько схожи по общей логике конструкции с нашими С-18 и ТР-1, являясь двигателями одного типа. В них заложены идеи, свойственные передовой технике того времени. Но в деталях конструкции они существенно различаются ...
В наших двигателях было применено оригинальное решение — введение стяжного болта для уменьшения осевых усилий роторов компрессора и турбины, что позволяло в дальнейшем перейти к более совершенной трехопорной схеме роторов. В двигателях ЮМО и БМВ роторы компрессора и турбины имели раздельные упорные подшипники. На трехрядный подшипник компрессора приходилась большая нагрузка, что усложняло конструкцию и снижало надежность двигателя. Наш компрессор сравнительно с компрессором ЮМО был проще, имел большую производительность, и в нем были заложены возможности улучшения его параметров, которые в дальнейшем реализовались в двигателях ТР-1 и ТР-1А. Кольцевая камера сгорания С-18 отличалась от блочной КС БМО более равномерными фронтом горения и полем температуры газа перед турбиной.
Создание кольцевой КС оказалось делом длительным, сложным, в котором многое определялось в доводке, экспериментально, однако тяжелый труд доводки нашей камеры сгорания был впоследствии с лихвой окуплен, так как она оказалась весьма перспективной. Наша турбина имела более высокий КПД, чем турбина с постоянным профилем лопаток двигателей БМВ и ЮМО. Ее лопатки были спроектированы на основе современных достижений в теории газовых турбин.
Подробное знакомство с трофейными двигателями обогатило наш опыт проектирования и изготовления ТРД. Хотя прямого переноса конструкций не могло быть, однако отдельные решения с соответствующей критической и творческой переработкой мы использовали. Например, внедрили магниевое литье для переднего корпуса компрессора и корпусов вспомогательных агрегатов, применили воздуховод-маслобак-радиатор, быстроходные конические шестерни. В конструкции регулятора оборотов TP-1 использовались некоторые элементы регулятора оборотов двигателя ЮМО. Единственным агрегатом, который без изменений применили на ТР, был пусковой электронасос.
В дальнейшем смешанная барабанно-дисковая конструкция ротора компрессора ЮМО послужила прототипом роторов смешанной конструкции с различными способами крепления составляющих дисков. В частности, в нашем КБ запатентована конструкция ротора компрессора с соединением дисков при помощи торцевых треугольных шлицев и стяжного болта.
Создание нового ТРД на основе отечественного двигателя с параметрами лучше трофейных было очень сложной задачей. Для ее решения нужны были большие знания, опыт, настойчивость, смелость и огромная ответственность. Летом работы над трофейными двигателями постепенно прекратились.
В начале августа 1946 года в большом сборочном цехе завода № 45 начали собирать первый двигатель ТР-1. Сборочные бригады были укомплектованы из опытных сборщиков завода № 165, ранее собиравших двигатель С-18, и сборщиков завода № 45, впервые работавших на сборке турбореактивных двигателей. Работа велась на специальном поворотном стапеле, а собранные узлы и агрегаты транспортировались в специально сделанных подставках. Технология была тщательно разработана, а многие приспособления изготовлены по образцу наиболее совершенных из применявшихся на сборке С-18.
Одновременно готовили испытательный стенд. На заводе № 45 оборудовали несколько боксов под руководством и наблюдением ведущих инженеров С. П. Кувшинникова и В. В. Ефимова. К этому времени регулятор оборотов и стартер еще не успели изготовить, поэтому запуск и управление оборотами решено было выполнять, как на С-18, подачей воздуха в коллектор маленьких сопел, размещенных в ободе корпуса турбины. Баллоны со сжатым воздухом подвозили на специальных тележках, по два баллона на каждой. Управление подачей воздуха осуществлялось обычным стационарным вентилем вручную. Подача топлива регулировалась с пульта управления сектором газа, связанным с перепускным клапаном слива топлива. Работа велась в две смены, и к концу недели двигатель был собран. Этого момента ожидали все, особенно Архип Михайлович и Эдуард Эдуардович.
Хорошо помню этот вечер. На специальном приспособлении определили фактическую массу сухого двигателя и точные координаты центра тяжести, а также основные габаритные размеры. Расхождения фактических данных с расчетами были незначительны. В ярко освещенном сборочном цехе находились наши и заводские руководители, многие ведущие конструкторы и представители от бригад, заводской бригадир сборщиков Костя Старостин в неизменной коричневой кожаной куртке, сборщики, технологи.
Видеть первый экземпляр собранного двигателя, в создании которого сам принимал участие, зная, кто и как проектировал и делал его, — это особое чувство удовлетворения и в то же время самокритики; видишь, что многое можно сделать по-другому и лучше. Видимо, такие же чувства были в тот момент и у Архипа Михайловича, потому что он, радостно возбужденный, обращаясь ко мне, сказал: «Женя, а "бороду Виноградова" придется убирать!»
Я сначала не понял, какую бороду, потом догадался, что речь о блоке маслонасосов. Зашел со стороны входа воздуха, посмотрел — и действительно блок маслонасосов был очень похож на окладистую бороду, примерно на 120 мм выступающую за фланец переднего корпуса компрессора. Как ее уберешь? В блоке 6 коловратных насосов, 2 пластинчатых маслофильтра, 2 привода подкачивающих топливных насоса БНК-10 и центрифуга-воздухоотделитель. Компоновка блока развивалась еще с ленинградского периода работы. Блок такого типа успешно использовался на С-18, а этот мне казался верхом совершенства, надежности и исключительно компактной конструкции.
Хотя при разработке блока маслонасосов высчитывали каждый миллиметр и на чертеже он мало выделялся, в натуре он заметно выступал, увеличивая размеры закрывающего двигатель капота. При разработке последующих моделей ТРД этот недостаток ликвидировали: коловратные маслонасосы разместили внутри переднего и среднего корпусов компрессора, а фильтры поставили перед каждым жиклером. Воздухоотделитель был выполнен в виде отдельного агрегата. Все это потребовало длительного конструкторского поиска и неоднократного обсуждения с руководством. В тот вечер двигатель повезли для доработки на следующей технологической операции.
В заводских условиях началось выявление и устранение дефектов в конструкции и технологии двигателя ТР-1, предназначенного для летных испытаний. Доводка двигателя продолжалась с августа до конца 1946 года, а в январе 1947 года провели заводские сдаточные испытания. В феврале были проведены государственные испытания. Наряду с доводкой ТР-1 в КБ выполняли обоснование проектов новых двигателей ТР-2 и ТР-3.
Летом 1946 года на заводе № 45 были изготовлены макеты двигателя ТР-1 и отправлены на заводы самолетных ОКБ, где уже делали макеты самолетов. По установившемуся порядку в ОКБ к рабочему проектированию приступают только после утверждения макетной комиссией проекта самолета с двигателями. На первом совещании макетной комиссии в ОКБ главного конструктора Сухого рассмотрели и утвердили проект самолета Су-11 с двумя двигателями ТР-1. Во второй половине теплого осеннего дня главный, его заместители и почти все ведущие конструкторы поехали в ОКБ завода № 134. В сборочном цехе около макета половины самолета в натуральную величину, стоявшего на специальных подставках, собрались во главе с Фельснером начальники бригад и представители военных. Макет состоял из фюзеляжа и правого крыла, сделанных из дерева, фанеры и металла, с частично снятой обшивкой для обзора деталей. Под крылом был подвешен макет двигателя.
Самолетные ОКБ приступили к изготовлению самолетов, а наше КБ в содружестве с заводами № 45 и № 165 с еще большей энергией занялось доводкой двигателя ТР-1. После первого испытания ТР-1 быстро оборудовали несколько стендов. За пять месяцев изготовили и испытали более тридцати двигателей. Из них четыре прошли 20-часовые заводские испытания.
О некоторых моментах доводки, которые запомнились С. П. Кувшинникову, А. В. Воронцову, К. В. Кулешову, мне и оставили след в дальнейшей работе, интересно рассказать. Вначале много неприятностей доставляли подшипники скольжения. На одном из первых испытаний заклинило опорно-упорный подшипник типа Митчела на передней опоре компрессора. Подобное повторилось на других двигателях, затормозив испытания. Нужно было заменять подшипники передней опоры на шариковые, а имеющиеся от трофейных двигателей из-за маломощности не подходили. По предложению Куинджи собирались оформить заказ на покупку шарикоподшипников в Швеции. А. М. Люлька, после предварительных переговоров с ОКБ ГПЗ-1, побывал у Туровского, который предложил опытный опорноупорный шарикоподшипник с двумя складывающимися наружными кольцами и бронзовым сепаратором. Два таких подшипника, поставленные рядом, могли обеспечить нормальную работу передней опоры компрессора, но они еще не применялись, и не было уверенности, что в наших условиях будут хорошо работать. А. М. Люлька решил поставить на ТР-1 подшипники ГПЗ-1. Туровский гарантировал доводочные работы, если они понадобятся. Договорились также по нашим техусловиям, которые сильно отличались от стандартов, о поставке шарико-роликоподшипников для всех опор роторов двигателя. Вскоре два шариковых опорно-упорных подшипника были поставлены на переднюю опору компрессора. Многие неправильно считали, что мы использовали подшипники от двигателя ЮМО. Его передняя опора ротора компрессора устроена иначе. Она состоит из трех шарикоподшипников—двух упорных и одного опорного между ними. Кроме этого долго «капризничал» задний подшипник турбины, что также задерживало доводку. Основной причиной было низкое давление масла, поступающего в него по неровному тракту в полых валах роторов, в конце которого подшипник находился. Чтобы определить причину дефекта, на одном из двигателей установили датчики давления масла в полостях всех подшипников.
Запомнилось испытание этого двигателя, которое проводили поздно вечером в правом боксе стенда. На нем присутствовал Архип Михайлович. В. В. Ефимов сообщил, что на предыдущих запусках наблюдалось странное явление—уменьшение давления масла на заднем подшипнике с увеличением оборотов двигателя. Запустили двигатель; несколько раз увеличивали и уменьшали обороты. На монометрах было зафиксировано, что с повышением оборотов давление масла в заднем подшипнике действительно резко падает, оставаясь на первом почти без изменений. Причина дефекта определилась: центробежной силой отбрасывало масло к стенкам канала маслопровода внутри валов большой длины, в нескольких местах сужающегося и расширяющегося, отчего увеличивалось сопротивление и уменьшалось давление масла у последнего подшипника. Разобрав с нами причину дефекта, Архип Михайлович сказал, что надо форсировать работы по переводу двигателя на подшипники качения с подачей масла через внешние трубопроводы. Конструктивно выполнить прямой канал для хода масла во вращающихся валах было невозможно, но его, насколько могли, улучшили, кроме того, подобрали размеры жиклеров, ввели алмазную расточку, бронзовые втулки, установили оптимальный размер радиального зазора. В результате давление падало до минимально допустимого. В последующих конструкциях двигателей подвод масла производился через внешние трубопроводы.
Когда налаживали работу подшипников, выявился такой дефект, который нам с Виноградовым мог в буквальном смысле дорого обойтись. Неожиданно на нескольких двигателях один за другим стали разрушаться шарикоподшипники в правом и левом редукторах, что вызвало разрушение шестерен и всего редуктора. Получался «винегрет» из сломанных деталей, в котором надо было найти истинного виновника поломки. От Архипа Михайловича мне и Виноградову пришлось выслушать неприятные слова относительно качества нашей работы, а когда разрушенные редукторы осматривал М. М. Лукин, Архип Михайлович всю ответственность взял на себя и заверил, что дефект будет выявлен и устранен. При разборке двигателя Виноградов обнаружил причину дефекта. Выяснилось, что расконтриваются гайки, стягивающие внутренние обоймы подшипников на валиках шестерен одного направления вращения. На шестернях противоположного вращения расконтровки не наблюдалось. Дефект по вине конструктора был налицо, так это и записали в листках изменений. Однако предложение работников завода вычесть стоимость переделок из зарплаты конструкторов Архип Михайлович отклонил. Пришлось заменить резьбу у стяжных гаек и на валиках с правой на левую, а также усилить контровочные шайбы. По измененным чертежам изготовили шестерни и смонтировали редукторы. Дефект больше не повторялся.
Одним из наиболее трудных вопросов в производстве и доводке двигателя, которым много внимания уделяли лично А. М. Люлька и специалисты КБ обоих заводов, было изготовление лопаток компрессора. Роторы и лопатки компрессора для первых экземпляров ТР-1 делали на заводе № 165 по трудоемкой технологии, разработанной для двигателя С-18. Главный инженер Куинджи предложил изготавливать лопатки способом чеканки. Эта технология обеспечивала массовое изготовление и экономила в два-три раза остродефицитный алюминиевый сплав. Предложение опробовать способ чеканки, как наиболее простой и экономичный, А. М. Люлька одобрил. Изготовленные образцы лопаток имели небольшие отклонения по толщине профиля (0,15—0,20 мм) и заметную волнистость поверхности. Полагали, что быстро удастся достичь необходимой точности в размерах, небольшие отклонения значительно не повлияют на работу двигателя. Хотя в первом комплекте отклонения были больше допустимых, А. М. Люлька разрешил с этими лопатками собрать ротор для очередного двигателя.
Получилось неожиданное—с новыми лопатками двигатель не смог выйти даже на расчетные обороты: настолько ухудшился КПД компрессора. Несмотря на большие усилия со стороны конструкторов и технологов, методом чеканки в то время изготовить лопатки с точными размерами не удалось. Пришлось налаживать на заводе № 45 производство лопаток по технологии нашего завода, а чтобы не задерживать сборку двигателей, комплекты лопаток делал завод № 165. Массовое изготовление лопаток с отклонениями, не превышающими нескольких сотых миллиметра, совершенствование технологии их обработки и покрытий долгое время оставалось одной из самых трудных задач в изготовлении осевых компрессоров. По этой причине у первых серийных двигателей ТР-1 компрессоры имели отклонения в КПД и характеристиках, что выявлялось на заводских и летных испытаниях.
Кольцевая камера сгорания, отработанная на С-18, на ТР-1 потребовала дополнительной экспериментальной работы. Одной из причин аварии экранов охлаждения корпуса турбины на первом испытании была неравномерность температурного поля КС, вызвавшая односторонний перегрев.
По результатам испытаний годные форсунки сортировались на несколько групп. Для установки на двигатель брали комплект из 12 форсунок одной группы, который на специальной установке проверяли на равномерность распыла и подачи топлива по всему фронту. На каждую форсунку и на их комплект составлялся паспорт с подробной характеристикой.
Еще одним ползучим дефектом КС было обгорание и трещины в смесителях. Когда после испытаний рассматривали детали разобранного двигателя, бросались в глаза сделанные контролером белые обводы мелом вокруг трещин и прогаров в наружном и внутреннем смесителях. Если белых пометок было много, объяснения руководителям давал Андронов, а если их почти не было, то в разговор вступал улыбающийся Вольпер.
Однажды у одного из двигателей на режиме, близком к номинальному, оборвалась лопатка турбины. Авария с обрывом лопатки всегда ведет к большим разрушениям. На этот раз были повреждены остальные лопатки, пробит корпус турбины, а вылетевшая лопатка, ударившись о бетонную стену, упала на пол, где и была найдена.
Свежий излом ножки лопатки имел явно усталостный вид с характерным рисунком на поверхности. Возникали какие-то вибрационные нагрузки. Одной из причин могли быть пусковые сопла, которые при запуске и работе двигателя вызывают резонансную вибрацию лопаток. Основная же причина заключалась в концентрации напряжений и недостаточной устойчивости к вибронагрузкам крепления ножки лопатки замком Лаваля.
Чтобы убрать пусковые сопла, решено было ускорить изготовление воздушного стартера, а лавалевское крепление заменить на более надежное — «елочное» с тремя симметричными зубцами, предложенное в 1945 году А. В. Воронцовым. Тогда применить этот виброустойчивый способ не удалось из-за отказа технологов обеспечить необходимую точность профилей замков и шага посадочных мест по диску турбины. А. М. Люлька потребовал, чтобы технологи и конструкторы совместно срочно разработали технологию и согласовали чертежи крепления лопаток симметричной трехзубой елочкой. Главный технолог завода № 45 Грибов со своими помощниками и наши конструкторы Новиков, Иевлев, Воронцов, Новак и другие за несколько дней выполнили необходимую техническую документацию.
На заводе № 165, где работали первоклассные мастера-инструментальщики, сделали специальные протяжки для изготовления профилированных пазов в диске турбины, что обеспечило посадку лопаток с высокой точностью. В очень короткий срок были изготовлены турбины с новым креплением, и поломка замка лопаток на ТР-1 больше не повторялась.