К вопросу о катапультах и северных водах…

Палубная авиация ВМФ России вполне созрела к эксплуатации в ближайшем будущем летательных аппаратов (ЛА) катапультного взлета. Появление ЛА пятого поколения, а также перспективных ударных беспилотных ЛА палубного базирования неизбежно ставят вопрос «каким путем идти» и «сохранятся ли катапультные технологии на авианосцах будущего».

Невзирая на обилие на страницах печати полемических материалов на тему «Катапульта или Трамплин? За и против», эти дискуссии ещё не стали уделом специалистов, а обсуждаются, в основном, в кругах дилетантов. В той или иной интерпретации такая редакция проблемы не сходит со страниц различных изданий и форумов, авторами которых являются специалисты, эксперты и не только… Несомненно, авторы этих публикаций нередко излагают субъективные мнения, находясь в плену собственных предпочтений. Когда накал страстей среди отечественных пророков достигает уровня «Трамплин против Катапульты», хочется напомнить, что такая постановка вопроса неизбежно требует ответа по двум аспектам: историческом и техническом. Мы не ставим задачу склонить чашу весов мнений в ту или иную сторону — напомним вкратце лишь историю вопроса. Постараемся не навязывать нашим читателям односторонних, неубедительных выводов — предоставим вам депать их самим, опираясь на документы и материалы печати.

Напомним драматическое развитие событий вокруг разработки в нашей стране палубного истребителя катапультного старта. В начале 1980 г. Главный конструктор ОКБ им. Яковлева заверил Д.Устинова, министра обороны, что «близко к завершению создание нового СКВП, превосходившего все существующие и перспективные зарубежные истребители». За этим последовали судьбоносные решения, базирующиеся на этих заверениях А.С.Яковлева. Одно из этих решений ударило и по концепции ТАВКР проекта 1143.5. Ярый противник создания авианосных кораблей, зам. начальника Генерального штаба адмирал Н.Амелько блокировал инициативы Главкома ВМФ адмирала С.Горшкова по увеличению водоизмещения будущего корабля и доведения состава авиагруппы до 52 машин. О неблаговидной деятельности адмирала Н.Амелько в противостоянии адмиралу С.Горшкову написано достаточно, например, в мемуарах старшего строителя 705 заказа (НИТКА), впоследствии старшего строителя 106 заказа (ТАВКР «Варяг»), А.Свредина. Тратить время на более подробное обобщение деятельности Н.Амелько — неблагодарный труд, да и найдутся защитники его наследия.

В начале 1980 г. вышла директива Генштаба, подписанная Д. Устиновым, о переориентации авиагруппы проектируемой «пятерки» под

СКВП и отказа от катапультного старта. В это время коллектив отделения взлетно-посадочных систем (ВПС) ЦНИИ судового машиностроения под руководством Главного конструктора А.А.Булгакова успешно решал проблемы проектирования и испытания отдельных узлов первой отечественной паровой катапульты и полиспастно-гидравлического аэрофинишера. Научному коллективу пришлось решать целый комплекс научно-технических и организационных задач для разработки самых энергоемких в мировом кораблестроении катапульт и аэрофинишеров, имеющих высокие показатели надежности, обеспечивающие требуемую безопасность взпета и посадки летательных аппаратов. Автор этих строк — старший научный сотрудник отделения ВПС — мог бы многое рассказать о тех драматических моментах в разработке столь важных систем, об атмосфере в коллективе А. Булгакова в этой обстановке и полном наборе «добрых слов» в адрес злого гения отечественного авианосного строительства — адмирала Н.Амелько.

Далее приводим без купюр мнение одного из «экспертов»:

«Пролетарский завод, которому было поручено создание паровых катапульт, с задачей справлялся, мягко говоря, не до конца. Пришлось решать проблему, связанную с расточкой цилиндров, с системами их уплотнения и смазки, обогрева катапульты в зимнее время и т.д. После долгих мытарств лишь один ее опытный образец собрали на наземном испытательно-тренировочный комплексе авиации. Тем не менее, ни один самолет с «разгонного устройства», как именовалась катапульта в техдокументации, так и не взлетел… Вместо этого все внимание было переориентировано на обеспечение взлета самолетов с трамплина, который сочли более удачной (а главное, несравнимо более простой и дешевой) альтернативой катапульте. Поступило распоряжение прекратить все работы по созданию паровой катапульты.» Ж. «Арсенал XXI века». №1, 2009 г.,«Военно-морской портал», 30.07.10 г., Д.Ерофеев. Мнение годичной давности!

Имеет место другая точка зрения (опять без купюр и комментариев):

«Существует, кстати, большое количество домыслов вокруг отечественной катапульты, оправдывающих, скажем мягко, неумные решения руководства советского ВМФ. Например, что страна просто не в состоянии была создать паровую катапульту. Это на самом деле неправда. Уже на «Нитке» начали строительство двух катапульт (напомним. производства «Пролетарского завода»). Первая предназначалась для испытания аэрофинишеров, вторая, направленная в сторону моря, — для обучения пилотов корабельных самолетов. Так вот, по директиве Устинова ее и прикрыли. Первую же катапульту спасли хитростью, назвав ее в документах «разгонным устройством для испытания аэрофинишеров». К 1986 г. она заработала, причем по энерговооруженности превосходила американскую катапульту «Нимица» на 10%.» Редактор ж. «Попупярная механика» Александр Грек со ссылкой на интервью с Главным конструктором НПКБ Аркадием Мориным, №7,2008 г.

Из-за отсутствия аргументов один из «знатоков» катапупьтного старта нафантазировал нечто более «убедительное»:

«В пользу трамплина свидетельствует и один из неустранимых (?) недостатков катапульты, проявляющийся в высоких широтах (а именно на Северном флоте планировалось эксплуатировать новый ТАВКР). Суть его в том, что вследствие неизбежного травления пара из ствола разгонного треккатапульты, могут (?) образовываться наледи, приводящие к заклиниванию поршня и, соответственно, к отказу самого устройства… (отсюда последовал решительный вывод) В результате длительного анализа «за» и «против» катапульты и трамплина, чаша весов склонилась к последнему, и он стал неотъемлемой частью корабля проекта 1143.5». «Арктическая» версия недостатков паровой катапульты неожиданно нашла поддержку у наших восточных соседей. Недавно, «известный» китайский флотоводец, контр-адмирал Инь Чо дал интервью местному СМИ, где сделал «глубокий анализ» заявлений о планах создания атомного авианосца в России:. Самое главное, России нужно решить некоторые вопросы по созданию катапульты, в том числе отработать ее применение в условиях появления «пара и льда» на палубе. Технология аэрофинишеров отработана в достаточной степени. Таким образом, проблемы по созданию катапульты, способной работать в условиях северных морей, должны «постепенно разрешаться». При всем моем уважению к высокому флотскому званию «контр-адмирал», не могу без иронии читать этот «глубокий анализ» в части советов по паровой катапульте.

Никаких эмоций, кроме улыбки не вызывают кочующие в опусах ряда «мемуаристов» разглагольствования о «проблеме льда» на треке катапульты в условиях Арктики. Эту же «мысль» как-то неудачно подхватил и китайский контр-адмирал: товарищ Инь Чо, очевидно, процитировал незадачливых отечественных экспертов.

Следует напомнить указанным экспертам, что ложе (желоб) паровой катапульты с размещенными в нём двумя стволами силовых цилиндров перед началом полетов подвергают разогреву до 180-200о С. с помощью штатной системы обогрева Расположенные над желобом крышки оснащены надежной теплоизоляцией, не спасающей, однако, полностью от утечки тепла — температура на внешней поверхности крышек достигает 50о С. При подходе АУГ в зону боевых действий существует режим экстренного разогрева путем подачи пара пониженного давления в силовые цилиндры в течение 8 часов. О готовности катапульты к стартам служит информация об удлинении

каждого из стволов силовых цилиндров на 110-115 мм при длине трека 90 м. Штатный разогрев желоба выполняется в течение 24 часов с помощью паровых грелок системы обогрева, о которой, так некстати, упомянул выше эксперт Д.Ерофеев, назвав её разработку «мытарством», попутно упрекнув коллектив «Пролетарского завода»: «Пришлось решать проблему…обогрева катапульты в зимнее время». Очевидно, уважаемый эксперт должен знать, что система разогрева желобаявляется штатной, не является какой-то прихотью коллектива ЦНИИСМ в попытке расширить функциональные возможности катапульты в зимнее время и, особенно, в Арктике. Независимо от температуры окружающего воздуха такой разогрев является обязательным условием нормальной работы парового двигателя. Без такого разогрева трудно представить режимы термоциклирования силовых цилиндров при пусках — от 20 до 240о С с интервалом 8 60 сек.

Несколько слов о динамике взаимодействия узлов парового двигателя при пуске. Пониманию этих процессов широкому кругу читателей могло бы помочь компьютерное 3D моделирование. Каждый из стволов силовых цилиндров образует в верхней части сплошную щель для прохода поводка, передающего усилие от соответствующего поршня к челноку (тянущему башмаку). Для герметизации объема силовых цилиндров за поршнем при подаче пара служит уплотнительная лента сечением 20×40 мм из особой рессорной стали. Специальный башмак-укладчик выполняет вывод ленты из щели между выступом над цилиндром и специальной крышкой на нем, а после прохождения поводка укладывает ленту в щель. Стенки силовых цилиндров выполнены переменной толщины: толще — в нижней части и тоньше — в районе щели. При подаче давления в цилиндры (60 кг/ см2) происходит увеличение внутреннего диаметра цилиндра за счет деформации его геометрии — это и обеспечивает самоуплотнение щели. Остается добавить, что эти процессы длятся 2,5-3,0 с на скорости 70 м/с. После схода поводка ЛА с челнока происходит возврат челночно-поршневой группы к месту старта. К этому моменту пусковой клапан закрыт, а отработанный пар через обратный клапан поступает в систему регенерации и частично сбрасывается за борт — до 600 кг. Наблюдаемое при пусках парение над треком катапульты — это визуализация остатков перегретого пара из разгерметизированной полости цилиндров при температуре 200-240о С. Готовность к следующему пуску по температуре поддерживает система обогрева. Проблема «наледей» — явно надуманная домашняя заготовка некоторых экспертов.

Отечественная палубная авиация пришла к трамплинному взлету своим, тернистым путем. Отвергая спекуляции некоторых домашних «экспертов» о каком-то тупике или провале, который якобы потерпели отечественные конструкторы и КБ в создании паровой катапульты, вспомним, что попытка использовать зарубежный опыт трамплинного взлета изначально была ориентирована для реализации режима КВП самолетов СВВП палубного базирования. На этом этапе трамплинный взлет даже не рассматривался как альтернатива катапульте — сама постановка проблемы в такой редакции была бы некорректной: не возникал даже вопрос «катапульта или трамплин» — слишком разные проблемы решали эти виды взлета. Прекращении работ по самолетам катапультного старта — Су-27К и Су-25К и отказ от катапульты на перспективном авианосце потенциально мог бы заменить трамплин, однако это стало лишь следствием кабинетных интриг в столице, а не свидетельством его несомненных преимуществ или недостатков катапультного старта. К1983 г. руководителям ОКБ им. Сухого и ОКБ им. Микояна стало понятно, что самолеты катапультного старта в кратчайшие сроки ими созданы не будут, а путевку на палубу 1143.5самолеты Су-27К и МиГ-29К могут завоевать только стартуя с трамплина, для чего это право еще предстояло доказать на УТК НИТКА. Об этом прямо заявил М.Симонов — Генеральный конструктор ОКБ им. Сухого — Главкому ВМФ С.Горшкову во время его визита на Нитку в 1983 г. после эффектной демонстрации В.Пугачевым возможностей Су-27К: «Моему самолету катапульта не нужна». Конъюнктурность этого заявления вполне очевидна. Такова краткая история вопроса «Катапульта или трамплин?».

 

Тем не менее, коллектив отделения ВПС под руководством А. Булгакова продолжал свою историческую миссию по созданию первой отечественной катапульты и полиспастно-гидравлического аэрофинишера. Для катапультного старта ещё сохранялась перспектива использования на борту первого атомного авианосца «Ульяновск» (пр.1143.7), который ещё предстояло заложить в конце 1988 г. Учитывая иные параметры пара для ядерной силовой установки, коллектив А. Булгакова начал разработку катапульты для 1143.7 -изделие С-1М. Если этап проектирования этих изделий, выполнявшийся лучшими специалистами ЦНИИСМ (ЦНИИ «Компас»), шел по графику, то производственные возможности НПО «Пролетарский завод» далеко не соответствовали новым технологиям для реализации новаторских разработок. «Пролетарский завод» должен был изготовить опытные образцы изделий взлетно-посадочного комплекса в составе паровой катапульты, аэрофинишеров — штатного и аварийного торможения. После получения результатов испытаний масштабных физических моделей 1:10 в производственно-экспериментальной лаборатории (ПЭЛ) на территории завода им. Жданова и математического моделирования во вновь созданном вычислительном центре, конструкторы ЦНИИСМ разработали чертежи, а «Пролетарский завод» приступил к изготовлению деталей и узлов комплекса взлетно-посадочных систем. Приходилось решать уникальные технологические задачи, не имевшие аналогов в судовом машиностроении. То, над чем так скептически потешается «эксперт» Д.Ерофеев. являлось обычными этапами работы над уникальными изделиями. Невзирая на строжайшие запреты на применение импортных комплектующих и материалов, при изготовлении разрезных паровых цилиндров катапульты, например, через третьи страны в Швеции были закуплены сварочные электроды и флюсы — столь уникальные сплавы цилиндров и навариваемых брусов требовали особой прочности сварки. Паровые цилиндры, работающие в повторно-краткоеременых режимах, испытывают ударные механические и тепловые нагрузки и должны иметь 100% гарантированный ресурс. Точность обработки внутренних стенок цилиндров была высочайшей — требовалась технология хонингования, для чего были закуплены импортные станки и алмазные хоны.

 

Второй этап испытаний, запланированный проведением на блоках БС-1 и БС-2-1, требовал изготовления полномасштабных опытных образцов катапульты и аэрофинишеров. На приведенном выше примере можно видеть насколько сложные технологические задачи стояли перед производством. Невзирая на энергичные организационно-технические мероприятия, изготовление и поставка на «Нитку» деталей и узлов катапульты существенно отставали от работ над аэрофинишерами. Оптимизм появился с началом 1984 г. — поступление первых разрезных цилиндров катапульты для монтажа на блоке БС-1. Монтаж двух стволов длиной в 90 м., составленных из 48 разрезных цилиндров, представлял собой уникальную операцию по синхронному опусканию собранных «в воздухе» цилиндров в желоб катапульты. В отечественной практике подобный монтаж никто не выполнял. Проверка и настройка всех систем катапульты заняла почти год. И лишь летом 1986 г. (28 августа) состоялся первый пуск тележки-нагружателя на пониженной скорости 180 км/час, прошедший успешно. Сойдя с трека катапульты, тележка-нагружатель тут же оказалась в объятиях «Светланы-2» — полиспастно-гидравлического финишера. Начались динамические испытания «Светланы-2» во всем диапазоне масс и конечных скоростей.

Об уровне стоявших перед испытателями задач говорят цифры -регистрируемые процессы отличались высокой динамикой и цикличностью: режимы торможения аэрофинишером и разгон катапультой длятся 2,5-3,0 с, требуя четкой синхронизации работы систем; процесс демпфирования момента контакта гака с тросом с помощью демпфирующих устройств финишера заканчивается в первые 0.35-0,40 с; длительность работы гидротормоза катапульты составляет 50-80 миллисекунд при давлении в полости 1800-2000 атм.; температура рабочего тела в паровых цилиндрах доходит до ЗОО градусов С при давлении в 60 атм., что предъявляло жесткие требования к первичным источникам информации о процессах в катапульте. При испытаниях на исследовательском комплексе «Светлана-Маяк» съемом информации были охвачены более 300 датчиков на изделиях, а суммарная протяженность информационных линий связи центральной лаборатории с периферийными датчиками составляла несколько км.

Состояние испытательного блока и полученные предварительные результаты позволили поставить вопрос о проведении межведомственных испытаний финишеров и катапульты в 1987 г. После выполнения программы межведомственных испытаний в августе 1988 г. испытательный блок был передан в опытную эксплуатацию, а требуемые

доработки разгонного устройства (паровой катапульты) были выполнены в 1989 г. Работе паровой катапульте по прямому назначению, размещенной на блоке БС-1 и подтвердившей полное соответствие требованиям ТЗ, был дан «зеленый» свет. Кстати, закладка авианосца «Ульяновск» состоялась годом ранее, и узлы катапульты для этого корабля могли быть поставлены по графику строительства. По заявке ЛИИ, для создания задела для разработки самолетов катапультного старта, было намечена программа исследований катапультного запуска натурного макета в количестве 50 пусков.

К сожалению, перспективные работы были прерваны событиями августа 1991 г., но проблема катапультного старта для будущих авианосцев России остается актуальной.