Kraków 4.01.2017r.

 

An aircraft engine. Part 17

 

Pierwsze silniki turboodrzutowe na Wschodzie

 

      Ten rozdział zatytułowałem „Pierwsze silniki turboodrzutowe na Wschodzie”. Nie napisałem „w CCCP” bo z uwagi na niewydolność gospodarki państwa moskiewskiego w produkcji silników turboodrzutowych uczestniczył cały Wschodni Kołchoz. W rozdziale pod tytułem „Silniki typu motorjet” przedstawiłem osiągnięcia państwa moskiewskiego w tej dziedzinie. Teraz przedstawię silniki typu turboodrzutowego opracowane na Wschodzie.

 

Władimir W. Uwarow

      W CCCP pierwsze projekty stacjonarnych turbin gazowych powstały w drugiej połowie 30-lat XX wieku. Pionierem był Władimir W. Uwarow (Владимир B. Уваров), profesor Moskiewskiej Wyższej Szkoły Technicznej. Zaprojektował on niewielki silnik turbośmigłowy oznaczony GTU-1. Na wspólnym wale było śmigło, jednostopniowa sprężarka odśrodkowa, komora spalania, jednostopniowa turbina, która była chłodzona wodą. Pierwsze próby tego silnika wykonano w styczniu 1936 roku. Silnik GTU-1 przepracował 21 godzin, po czym rozsypała się turbina. Efekty testów były na tyle zachęcające, że powstał kolejny model oznaczony GTU-3. Trzy silniki GTU-3 zbudowano w Zakładach Budowy Parowozów w Kołomnie niedaleko Moskwy. Silnik miał na jednym wale trzy sprężarki odśrodkowe (kolejno zwiększające kompresję), komorę spalania oraz trzystopniową turbinę. Próby rozpoczęto w 1938 roku. Bardzo szybko okazało się, że pierwszy stopień turbiny ulega szybkiemu zniszczeniu. Nie wytrzymuje bardzo wysokich temperatur, mimo prób jego chłodzenia. Silniki GTU-3 przepracowały łącznie 57 godzin.

      W sierpniu 1940 roku laboratorium turbin Władimir W. Uwarow włączono w skład Centralnego Instytutu Silników Lotniczych w   Moskwie, jednak już w 1941 roku prace nad silnikami turbośmigłowymi przerwano z powodu konieczności podjęcia prac nad pilniejszymi zadaniami. Bez wątpienia był to błąd, bo już w trakcie drugiej wojny światowej CCCP mógł posiadać dobry silnik turbośmigłowy.

      Z powyższych informacji widać wyraźnie, że moskalom bardzo trudno było rozstać się ze śmigłem. Budowali tylko układy motorjet ze śmigłem i turbośmigłowe. Wynikało to z przekonania, że wzrost prędkości samolotu to tylko kwestia wzrostu obrotów śmigła. Nie dostrzegali, iż śmigło, po wyżej pewnej prędkości obrotowej, traci część swojego ciągu i jest głównym problemem w zwiększaniu prędkości statku powietrznego.

 

Archip Maksimowicz Lulka

 

      Archip Maksimowicz Lulka (Архип Михайлович Люлька 1908-1984) jest powszechnie uważany za twórcę podstaw sowieckich silników turboodrzutowych. Przez wiele lat był szefem OKB-165, który później przyjął nazwę Saturn. Urodził się koło Kijowa. Ukończył technikum i był absolwentem Kijowskiego Instytutu Politechnicznego z 1931 roku. Po studiach, Archip Lulka został skierowany do pracy w Charkowskim Zakładzie Produkcji Turbogeneratorów, który produkował turbiny parowe dla energetyki. Tutaj został przydzielony do zespołu, który pracował nad lotniczą turbiną parową, która miała oznaczenie PT-1. Miała ona być przyszłościowym napędem dużych samolotów Andrieja N. Tupolewa. Woda w układzie tej turbiny miała pracować w układzie zamkniętym i napędzać miała śmigło. Archip Lulka opracował skraplacz pary tego układu. Z wyliczeń teoretycznych wynikało, że przy zakładanej prędkości przelotowej samolotu, wynoszącej 400 km/h (pokonanie oporu aerodynamicznego) układ wodny, a głównie skraplacz pochłonie 40 % mocy napędu, co było nie do zaakceptowania. W dodatku ciężar jednostki napędowej przekraczał masę 4 000 kg. Układ nadawał się do napędu statku morskiego, a nie samolotu. Program przerwano na rozważaniach teoretycznych, nie budując nawet modelu. Mimo to, po pewnym czasie program przeniesiono do Instytutu Lotnictwa w Charkowie.

      Archip Lulka zauważył, że turbiny parowe ze śmigłem w lotnictwie są ślepą uliczką. W 1929 roku ukazała się teoretyczna praca Borysa S. Stiecznika o turbinach odrzutowych. Po tę pracę z końcem 30-lat sięgnął Archip Lulka. Jednocześnie trudno jest obecnie ustalić, czy znane mu były publikacje Franka Whittle. W każdym razie zrezygnował całkowicie ze śmigła, a parę zastąpił paliwem spalanym bezpośrednio w silniku. Ciągiem dla silnika miały być wyrzucane do tyłu gazy spalinowe. W nowym silniku miano wykorzystać jedną lub dwie sprężarki odśrodkowe, komorę spalania i jednostopniową turbinę.

       W latach 1933-1939 Archip Lulka pracował jako nauczyciel, specjalizując się w zagadnieniach przepływu wentylatorów i turbin. W 1937 roku jego projekt silnika ze sprężarką odśrodkową uzyskał akceptacje, otrzymał oznaczenie RTD-1 (pеактивный tурбинный двигатель-1, odrzutowy turbinowy silnik-1). Jednak przez pięć lat, do wybuchu wojny w 1941 roku, silnika nie zbudowano. W 1941 roku prace całkowicie zarzucono.

 

 

 

      W 1941 roku Archip Lulka został skierowany do fabryki w Czelabińsku, gdzie prywatnie nadal zajmował się teoretycznie silnikami turboodrzutowymi. W 1943 roku złożył po raz kolejny propozycję budowy prototypu silnika turboodrzutowego. W 1943 roku wraz z szefem OKB-301 Michaiłem Gudkowem (Михаил Иванович Гудко́в 1904-1983) Archip Lulka zaproponował budowę samolotu szturmowego RDW (TRD) - GU-VRD (BРД (ТРД) — Гу-ВРД), z napędem turboodrzutowym. Jednak partia (komitet centralny partii) nie zaakceptowała tej propozycji.

       Dopiero w 1946 roku utworzono w Moskwie zakład doświadczalny silników ТРД (turbo reaktywnyj dwigatiel – silnik turboodrzutowy) na którego czele stanął Archip Lulka. W lutym 1947 roku uruchomiono pierwszy sowiecki silnik. W kolejnych latach silniki stworzone pod kierunkiem Archip Lulka napędzały samoloty Suchoj, Iliuszyn, Beriev i Tupolew. Oprócz tego, Archip Lulka w latach 1950-1960 był nauczycielem w Instytucie Lotnictwa w Moskwie. W 1957 roku zakład doświadczalny silników ТРД przemianowano na OKB-165, a później na Zakład Saturn. Od 1967 roku do chwili śmierci Archip Lulka był przewodniczącym komisji CCCP do spraw turbin gazowych. Zmarł w 1984 roku na nowotwór płuc.

 

Inne napędy odrzutowe w CCCP

       Pewne postępy w CCCP poczyniono w technice silników strumieniowych, oznaczanych w skrócie PWRD. Problem jednak w tym, że nie skupiono się nad budową typowych samolotów z napędem strumieniowym, tylko potraktowano je jako napęd wspomagający. W efekcie kiedy przyspieszacze nie pracowały były dodatkowym balastem ciężaru i oporu aerodynamicznego. Kiedy pracowały, przyrost prędkości był niewielki. Rzędu 30-50 km/h. Opracowano przyspieszacze oznaczone DM-2, DM-4S. Zbudowano kilkanaście kompletów i dostarczono do jednostek lotniczych. Podczepiano je pod skrzydłami samolotu. Testy prowadzono od 1939 roku, przy użyciu samolotów I-15 bis (I-152), I-153, Jak-7, ŁaGG-3, Ła-7, Ła-9. Jednak brak informacji o ich wykorzystaniu.

       Inną koncepcją napędu odrzutowego były silniki rakietowe. I ponownie nie traktowano ich jako silników podstawowych w napędach, tylko jako przyspieszacze rakietowe. Silnik rakietowy montowano w ogonie kadłuba samolotu Jak-3 RD i Ła-7 R. Po kilku tragicznych wypadkach, nie kończąc prób, program zawieszono.

Pierwszy w pełni rakietowy napęd zastosowano na samolocie oznaczonym BI-1. Pierwszy lot wykonano w dniu 15.05.1942 roku. W 1943 roku doszło do katastrofy. Prace przerwano. W 1947 roku w biurze OKB Mikojana i Guriewicza opracowano samolot z napędem rakietowym I-270. Ten program także przerwano. Patrz inny rozdział.

 

Przełom w CCCP

       Przełom nastąpił pod koniec II wojny światowej, kiedy moskale uzyskali kilka egzemplarzy silników Junkers Jumo-004 i BMW-003, oraz część wyników doświadczeń. Stalin nakazał skopiować te silniki i uruchomić ich produkcje seryjną. Silniki otrzymały oznaczenie Klimow RD-10 (Junkers Jumo 004) i RD-20 (BMW 003). Z kolei, w styczniu 1945 roku, biurom konstrukcyjnym samolotów nakazano opracowanie płatowców pod te silniki. Były to biura Jakowlewa, Ławoczkina, Suchoja oraz Mikojana i Guriewicza.

 

 

       Samoloty Jak-15 i MiG-9 zostały oblatane w tym samym dniu 24.04.1946 roku i oba weszły do produkcji seryjnej. Myśliwiec Jak-15 zbudowano w niewielkiej ilości, jako samolot przejściowy w oczekiwaniu na maszyny o znacznie lepszych osiągach.

Proszę zwrócić uwagę, że był to w 1946 roku, kiedy w UK i USA było już kilka udanych konstrukcji silników turboodrzutowych ze sprężarkami odśrodkowymi i osiowymi.

       Silniki Junkers Jumo 004, a dokładnie jego wersja Jumo 004 B. Był to jedno-przepływowy, jedno-wałowy silnik turboodrzutowy, ze sprężarką osiową, o ciągu 8,89 kN. Silniki były produkowane w fabryce w Dessau nad Łabą. Fabrykę zajęli moskale i utrzymali wytwarzanie silników, pod całkowitym nadzorem. W wyniku traktatów pokojowych germania miała być całkowicie zdemilitaryzowana, dlatego badania i próby silników przeniesiono do CCCP, do zakładów Władimira Klimowa, gdzie do tej pory produkowano silniki tłokowe serii M. Moskale zabrali ze sobą część germańskiego personelu technicznego. W trakcie prac modernizacyjnych skupiono się na zwiększeniu ciągu silnika i wydłużenie jego resursu. Moskale dysponując surowcami niedostępnymi wcześniej dla germańców, stosunkowo szybko wydłużyli żywotność i nieco zwiększyli ciąg silników. Produkcję seryjną silników pod oznaczeniem RD-10 uruchomiono w fabryce w Ufie, 1 300 km na wschód od moskwy. Zbudowano około 1 300 silników RD-10, które wykorzystywano głównie do napędu samolotów Jak-17, Jak-17 W. (Jak-17 w porównaniu do Jak-15 otrzymał przednie podwozie). Fabryka w Ufie do chwili obecnej (2017r.) zajmuje się produkcją i remontami silników lotniczych.

Pod koniec II wojny światowej, w maju 1945 roku, zakład Basdorf-Zühlsdorf znajdujący się niedaleko berlina został zajęty przez wojska sowieckie. Przejęto kilka silników BMW-003 oraz ich dokumentację. Zdobycz wojenną wywieziono do moskwy, gdzie podjęto decyzję o uruchomieniu produkcji seryjnej w Leningradzie w fabryce „Czerwony Październik” GAZ 466, który specjalizował się w budowie samochodów i silników. Silnik otrzymał oznaczenie RD-20 i był produkowany seryjnie od 1947 roku. Samolot typu MiG-9 jako napęd otrzymał dwa silniki BMW-003, które w CCCP otrzymały oznaczenie RD-20. Dzięki dwóm silnikom samolot MiG-9 miał znacznie lepsze osiągi od Jak-17. Dysponował prędkością max 910 km/h, dlatego zbudowano go w znacznie większej ilości. Jednak silnik RD-20 okazał się tak samo słaby jak i jego wzór BMW-003 i ostatecznie został tylko zastosowany na samolocie MiG-9. Dużo chętniej konstruktorzy wykorzystywali silnik RD-10 (Jumo-004), który sowieccy konstruktorzy z czasem wyposażyli w dopalacz. Silnik RD-10 ma 8-stopniową sprężarkę osiową, 6-rurowych komór spalania, 1-stopniową turbinę. Żywotność między remontowa 30-40 godzin.

       W CCCP samolot z silnikiem RD-10 opracowywał także zespół Ławoczkina. Samolot otrzymał oznaczenie Ła-150 i był oblatany w dniu 11.09.1946 roku. Dla prób porównawczych zbudowano niewielką serię tych maszyn.

 

       Do pierwszej generacji samolotów z napędem turboodrzutowym w CCCP zalicza się także: Su-9 z dwoma silnikami RD-20 pod skrzydłami oblatany w październiku 1946 roku oraz Ła-152 z jednym silnikiem RD-10 oblatany w listopadzie 1946 roku.

W styczniu 1947 roku biuro Jakowlewa oblatało myśliwiec Jak-19 z silnikiem RD-10 wyposażonym w dopalacz. Silnik ten oznaczono RD-10 F. Pierwszy silnik w CCCP z dopalaczem. Samolot Jak-19 był pierwszym sowieckim myśliwcem z silnikiem umieszczonym w kadłubie osiowo, z wylotem na końcu kadłuba, a nie w układzie redanowym. Podobnie, silnikiem RD-10 F z dopalaniem był napędzany samolot Ła-156, który był wersją rozwojową samolotu Ła-152. Ła-156 został oblatany w marcu 1947 roku. Pierwszy sowiecki samolot ze skośnymi skrzydłami to był Ła-160, który był wersją rozwojową Ła-156. Ła-160 został oblatany w czerwcu 1947 roku.

       Trzeba przyznać, że w okresie 1946-1949 w CCCP opracowano kilkanaście ciekawych aerodynamicznie samolotów bojowych. Głównym celem było maksymalne wykorzystanie zarówno mocy silników (dojść słabych) jak i nowoczesnych układów aerodynamicznych. W przyszłości zaowocowało to powstaniem udanych samolotów myśliwskich.

 

Francuska droga silnika BMW-003

Silnik BMW-003 miał także inną gałąź rozwojową, którą możemy nazwać francuską. Marcel Dassault pozyskał do współpracy inż. Hermann Östrich. Inż. Hermann Östrich (1903-1970) od 1936 roku pracował w zakładach BMW. Był jednym z głównych inżynierów pracujących przy programie silnika turboodrzutowego. W 1937 roku obronił doktorat. W 1939 roku został dyrektorem rozwoju silników BMW Berlin-Spandau. Jego praca doprowadziła do powstania silnika BMW-003, a w 1943 roku został dyrektorem wydziału zarządzania rozwoju turbin gazowych. Po wojnie został aresztowany, a po pewnym czasie otrzymał propozycję pracy w USA, której nie przyjął. Kolejną propozycję otrzymał od strony francuskiej. Opiewała ona na 5-letni okres pracy dla Francuskiego Ministerstwa Lotnictwa przy firmie SNECMA. Tę propozycję przyjął. Hermann Östrich i jego zespół w oparciu o silnik BMW-003 opracowali silnik Atar-101 (ATAR=Atelier aéronautique de Rickenbach – w wolnym tłumaczeniu: Warsztaty Aeronautyczne Rickenbach). Silnik ten stał się napędem pierwszego francuskiego samolotu z napędem turboodrzutowym OURAGAN. Kolejne modyfikacje tego silnika napędzały kolejne francuskie samoloty bojowe. W 1948 roku Hermann Östrich przyjął obywatelstwo francuskie, a w 1962 roku otrzymał Legię Honorową.

 

Własne prace rozwojowe w CCCP

Lulka TR-1

      W CCCP nie sposób było już opierać rozwoju samolotów z napędem turboodrzutowym na zdobycznych, germańskich już bardzo przestarzałych konstrukcjach. Należało podjąć własne prace badawczo rozwojowe.

       Wersją rozwojową samolotu Su-9 był samolot Su-11, który pierwszy lot wykonał w maju 1947 roku. Był on napędzany pierwszymi rodzimymi silnikami turboodrzutowymi Lulka TR-1. Tym silnikiem miał być napędzany także Jak-19, do czego nie doszło.

       Silnik Lulka TR-1 był pierwszym silnikiem turboodrzutowym konstrukcji sowieckiej. Miał ciąg 13,24 kN (1 350 kG). Był zbudowany w oparciu o sprężarkę osiową. Był jednak wysoce awaryjny. Nigdy nie zdecydowano się na jego zamontowanie w samolocie jednosilnikowym. W październiku 1947 roku w biurze Aleksiejewa skonstruowano myśliwiec I-211 napędzany dwoma silnikami Lulka TR-1. Samolot nie wszedł do produkcji z uwagi na pojawienie się nowych mocniejszych silników.

 

 

 

       Silnik którego efektem prac był silnik Lulka TR-1 został nakazany do opracowania w maju 1944 roku. Miał mieć ciąg nie mniejszy niż 12,26 kN (1 250,17 kG), co wynikało z analiz osiągnięć germańskich. Silnik miał mieć 8-stopniową sprężarkę osiową. Rurowe komory spalania. 1-stopniowa turbinę. W marcu 1945 roku zadanie oznaczono S-18. Na początku 1946 roku wzrosły wymagania co do ciągu silnika, który teraz miał mieć ciąg 15,5 kN (1 580,56 kG). Dlatego przystąpiono do nowego projektu, który oznaczono Lulka TR-1. Pierwszy rozruch nastąpił w dniu 9.08.1946 roku. Do testów w powietrzu wykorzystano darowany w trakcie drugiej wojny światowej przez Yankesów bombowiec B-25 Mitchell. Okazało się, że silnik ma tylko ciąg 13,24 kN (1 350 kG) i za duże zużycie paliwa. Wersja rozwojowa otrzymała oznaczenie Lulka TR-1A i miała mieć ciąg 20,5 kN (2 090,42 kG). Jednak ciąg wyniósł tylko 14,71 kN (1 500 kG), ale zużycie paliwa było bardzo wysokie. Silnik Lulka TR-1 miał masę 885 kg. Zużycie paliwa 129-137 kg/kN/h. Współczynnik ciągu do ciężaru wynosi 0,014 kN/kg lub inaczej 66,842 kg/kN, co było bardzo słabym wynikiem.

Silnik Lulka TR-1 nigdy nie został dopuszczony do testów państwowych.

 

Silniki RD-500, RD-45. 1947r.

         Wysyp konstrukcji z napędem turboodrzutowym w CCCP w okresie 1946-1947 był ogromny. Jednak wszystkie one miały podstawową wadę – niezwykle krótki czas lotu, a przez to mały zasięg. Nawet jak na samoloty frontowe były to parametry trudne do zaakceptowania. W UK i USA osiągnięcia były zdecydowanie lepsze. Dlatego w marcu 1947 roku przedstawiono nowe wymagania sił powietrznych. Prędkość około-dźwiękowa na dużej wysokości (1 000 km/h), silne uzbrojenie, długotrwałość lotu około 1 godziny, zasięg 1 200 km, kabina hermetyzowana, zastosowanie hamulców aerodynamicznych, zastosowanie podwozia z przednim kołem. Dla spełnienia tych wymagań potrzebny był przede wszystkim nowy silnik. Produkowane seryjnie RD-10 i RD-20 nie byłyby w stanie służyć za napęd nowym konstrukcjom. Także silnik Lulka TR-1 nie wróżył sukcesu.

       Sytuację w światowym rozwoju silników turboodrzutowych z uwagą śledził sowiecki wywiad. Wszystkie informacje trafiały do Artioma Iwanowicza Mikojana, sławnego już wówczas konstruktora lotniczego i obok Jakowlewa ulubieńca stalina. Mało tego. Artioma Mikojana był bratem Anastasa Mikojana, członka biura politycznego, który był prawą ręką stalina, a potem wiernym poddanym Chruszczowa. W 1946 roku firma Rolls-Royce wystawiła na sprzedaż swoje silniki Derwent V i Nene I/II. W dniu 17 czerwca 1946 roku wyszło postanowienie rady ministrów CCCP umożliwiające zakup tych silników w UK. Wówczas wysłano do Wielkiej Brytanii delegację. W jej składzie byli: Artiom Iwanowicz Mikojan – konstruktor samolotów, Władimir Jakowlewicz Klimow – konstruktor silników, S. T. Kiszkin – technolog-metalurg. Delegacja przebywała w Anglii od 3.12.1946r. do 22.12.1946r. (Władimir Klimow pozostał tam aż do 1.02.1947r.). Nie oczekiwano wiele. Stosunki niedawnych sojuszników stygły. Jednak Anglikom zależało na sprzedaży silników. Moskale odwiedzili zakłady Bristol, de Havilland, English Electric, Gloster, Metropolita-Vickers, Rolls-Royce i Vickers-Armstrong. Szczegółowy raport został przedstawiony biuru politycznemu komitetu centralnego komunistycznej partii związku sowieckiego w skrócie biuro polityczne KC CCCP lub inaczej „politbiuro”, w dniu 10 stycznia 1947r. Zawarto w nim informacje o dużych środkach finansowych inwestowanych w rozwój silników turboodrzutowych. Przedstawiano sukces żarowytrzymałego nadstopu Nimonic-80. Wskazywano na niezawodność i długą żywotność pracy silników Derwent V i Nene I. Wskazywano na łatwość eksploatacji i remontów. Zapisano także, że osiągnięcia germańskie są daleko skromniejsze niż aktualne sukcesy brytyjskie.

        W takiej sytuacji za wszelką cenę należało zakupić te silniki, albo pozyskać je w innych krajach, a następnie skopiować. W materiałach partyjnych nie kryto, że planowano kopiowanie silników, bez zakupu licencji. Umowa zakupu została zatwierdzona przez CCCP w dniu 11 marca 1947 roku. W dniu 21 marca 1947 roku pierwsze 10 silników Derwent V wyruszyło statkiem z Anglii do Murmańska. Kolejna dostawa: 20 sztuk Derwent V (ciąg 15,6 kN, resurs między remontowy 125 godzin) i 15 sztuk Nene I (ciąg 22,3 kN) dopłynęła do Murmańska w listopadzie 1947 roku. Według innych danych kupiono 30 silników Derwent V i 25 sztuk Nene I/II.

       Znacznie wcześniej, bo już w dniu 15 lutym 1947 roku podjęto tajną decyzję o skopiowaniu silników Derwent V i Nene I/II. Licencji sowietom nie sprzedano, ale w ich ręce dostała się dokumentacja silników uzyskana przez wywiad. To, iż silniki te zostały skopiowane bez licencji odkryto w 1958 roku podczas wizyty w Pekinie pilota Whitney Straight, który oglądał tam samolot MiG-15. Był on wówczas w zarządzie koncernu Roll-Royce. Postanowił on pozwać rząd CCCP do sądu z żądaniem odszkodowania za naruszenie praw w wysokości 200 mil £, do czego nigdy nie doszło.

       Przeglądając obecne angielskie fora internetowe, daje się zauważyć krytykę powojennego rządu UK za tę sprzedaż. Że państwu moskiewskiemu potrzeba byłoby co najmniej pięciu lat na stworzenie silnika na miarę Rolls-Royce Nene, a przez to nie byłoby takiego myśliwca jak MiG-15. Ich pierwszy silnik Lulka TR-1 okazał się nieudany. Należy tu jednak nadmienić, że zakupione silniki były używane w tym czasie w lotnictwie kilku państw. Nie były, więc to konstrukcje tajne. Sprzedaż była gestem dobrej woli do wykorzystania pozamilitarnego, co osobiście uważam za dużą naiwność. Tego błędu Wielka Brytania już nigdy nie powtórzyła. Z drugiej strony, nie wiadomo, czy moskale nie zdobyliby tych silników w inny sposób, w innym kraju.

       W dniu 6 stycznia 1948 roku minister przemysłu lotniczego M. W. Chruniczew zameldował stalinowi: „Zakłady Nr 45 i Nr 500 były zobowiązane skopiować i zorganizować produkcję brytyjskich silników Nene I i Derwent V... Pierwsze tego typu silniki zbudowano i w dniach 30–31 grudnia 1947 r. Przeszły one normalne badania zdawczo-odbiorcze, z następującymi danymi: RD-45 (Nene I) – ciąg maksymalny 2 150 kG, masa 821 kg, RD-500 (Derwent V) – ciąg maksymalny 1 630 kG, masa 595 kg... Otrzymane parametry... w pełni odpowiadają brytyjskim silnikom.”

       Mikojan dla swojego przyszłego myśliwca wybrał silnik mocniejszy, ale przez to cięższy. Długo trwał wybór koncepcji przyszłego samolotu. Na pewno jednak Mikojan chciał uniknąć kłopotów, które towarzyszyły myśliwcowi MiG-9. Zrezygnował z układu dwu silnikowego. Zrezygnował z dyszy wylotowej pod kadłubem, uznając to za nieperspektywiczne. Długo utrzymywał koncepcję zbliżoną do angielskiego Vampir, ale ze skośnym skrzydłem. Co do skrzydeł, to nie miał najmniejszych wątpliwości. Miały być skośne. 

       Silnik Rolls Royce Derwent V, miał bardzo korzystny stosunek ciągu do masy, co predysponowało go jako napęd lekkich samolotów myśliwskich mających dużą prędkość wznoszenia (współczynnik ciągu do ciężaru wynosił 0,0316 kN/kg lub inaczej 31,871 kg/kN). Ciąg max 17,79 kN przy 15 000 obrotów/min na poziomie morza. (Bieg jałowy 0,53 kN przy 5 500 obr/min). Ma długość 2,249 m (88,5 in), średnicę 1,092 m (43 in), masę 567 kg (1 250 lb). Sprężarka jednostopniowa, dwustronna, odśrodkowa, o sprężu 3,9:1. 10-dzbanowych komór spalania. Jedno-stopniowa turbina. Temperatura gazów przed turbiną 849 stopni C. Paliwo - nafta lotnicza (kerozyna) typ R.D.E.F./F/KER. Zużycie paliwa 103,97 kg/kN/h. Układ olejowy z chłodzeniem i filtracją oleju.

W CCCP silnikiem Rolls Royce Derwent V zajęła się grupa Klimowa. Silnik otrzymał oznaczenie Klimow RD-500. Angielską dokumentację przygotowano do sowieckich technologii produkcyjnych i materiałów. Pierwsze uruchomienie silnika nastąpiło w dniu 31.12.1947r. Silnik stał się podstawowym napędem samolotu Jak-23. W państwie moskiewskim zbudowano około 859 sztuk silników Klimow RD-500.

 

 

 

 

       Problemem silników RD-500 okazało się brak oryginalnego stopu Nimonic-80, który został opracowany w 1940 roku w zespole badawczym Wiggin Works w Hereford w Anglii specjalnie dla silników Frank Whittle. Nimonic-80 jest wysokotemperaturowym nadstopem charakteryzującym się niską wartością pełzania. Pełzanie jest to powolna zmiana kształtu materiału (odkształcanie) wskutek działania stałych, długotrwałych obciążeń, mniejszych od granicy sprężystości materiału. Pełzanie przebiega znacznie szybciej w wysokich temperaturach. Nimonic-80 jest stopem opartym na niklu (około 50 %) i chromie (około 20 %) z dodatkami takimi jak tytan i aluminium. Sowieci zastosowali stop KhN 80T, który znacznie szybciej ulegał odkształceniom, z powodu wysokiego współczynnika pełzania.

       RD-500 trapiły jeszcze inne poważne problemy. Nierównomierne spalanie oraz pękanie komór spalania. Nierówne spalanie było wynikiem modyfikacji (uproszczenia) układu paliwowego wykonanego przez sowieckich inżynierów. Sowieci dokonali jeszcze jednej poważnej zmiany w budowie silnika. Zamiast 10-dzbanowych komór spalania zastosowali 9-dzbanowych komór spalania nieco większych. To było początkowo powodem ich pękania. Kłopoty w miarę rozwiązano we wrześniu 1948 roku, kiedy to silnik przeszedł pomyślnie państwowy test 100-godzinnej ciągłej pracy. Uznano wówczas, że silnik można dopuścić do eksploatacji z resursem między naprawczym 100 godzin.

       Silnik Klimow RD-500 w stosunku do silnika Rolls Royce Derwent V miał niższy ciąg aż o 1,89 kN. RD-500 ciąg 1 x 15,90 kN (1 x 1 590 daN) przy 14 700 obr/min (245 obr/s) na poziomie morza. Ma identyczną średnicę (1,09 m), ale jest nieco krótszy z powodu krótszej dyszy wylotowej (2,06 m). Jednak ma większą masę o 14 kg (581 kg). Miał także większe zużycie paliwa 140 kg/kN/h, z uwagi na gorszą jego jakość wykonania. W efekcie współczynnik ciągu do ciężaru wynosił 0,0273 kN/kg lub inaczej 36,540 kg/kN.

W trakcie produkcji silników Klimow RD-500 głównym problemem były wadliwe odlewy łopatek turbiny. Ponad 30 % odlewów odrzucano. Z kolei w trakcie eksploatacji, łopatki wykonane ze stopu KhN 80T wydłużały się i dochodziło do uszkodzenia turbiny. Rzadko kiedy silniki RD-500 przepracowywały deklarowane 100 godzin pracy między remontowej.

       Sowieci mieli także duże problemy z organizacją pracy podczas produkcji silników RD-500. W 1947 roku, początkowo dla wykonania jednego silnika potrzeba było aż 20 000 osobo-godzin. Liczba ta spadła do akceptowalnych 7 900 osobo-godzin w listopadzie 1947 roku. W marcu 1949 roku osiągnięto 4 700 osobo-godzin. Fabryka Nr 500 w 1948 roku zbudowała 97 silników, a w 1949 roku 462. Produkcję umieszczono także w fabryce Nr 16 w Kazaniu, gdzie w 1949 roku zbudowano około 300 silników RD-500. Łącznie zbudowano 859 sztuk silników. Produkcja silników Klimow RD-500 została wstrzymana w 1950 roku, na rzecz silników Klimow WK-1 budowanych w oparciu o silnik Rolls-Royce Nene. W CCCP silnik Klimow RD-500 został wykorzystany do napędu samolotów; Jakowlewa Jak-23, Jak-25, Jak-30, Jak-1000, Ławoczkin Ła-15, Mikojan i Guriewicz KSK, Raduga KS-1 Komet. Silnik Klimow RD-500 został skopiowany w Chinach i rozwijany w zakładach Shenyang Aircraft Development Office PF-1A.

 

       Drugim silnikiem zdobytym w Anglii był Rolls Royce Nene. Były to w zasadzie dwa silniki Rolls-Royce Nene Mk 1 i Mk 2, które były pierwszymi wersjami tej rodziny. Rolls-Royce Nene należy do trzeciej serii silników turboodrzutowych ze sprężarką odśrodkową po liniach rozwojowych Wellend i Derwent budowanych w zakładach Rolls-Royce. Silniki te zostały wyparte przez silniki rodziny Avon ze sprężarkami osiowymi. Silnik Rolls-Royce Nene były stosowane na samolotach Avro Lancastrain w miejscu dwóch zewnętrznych silników tłokowych typu Merlin. Stosowano je także na samolocie Lockheed XP-80 Shoting Star. W 1947 roku licencyjną produkcję podjęto w USA w zakładach Pratt and Whitney pod oznaczeniem J-42 i użyto do napędu między innymi myśliwców pokładowych Grumman F9F Phanter. Silniki Rolls-Royce Nene oraz Pratt and Whitney J-42 użyto do napędu ponad 25 konstrukcji lotniczych.

       Silnik Rolls-Royce Nene I/II w porównaniu z Rolls-Royce Derwent V został znacznie powiększony. Jego pierwsze uruchomienie nastąpiło w 1944 roku. Silnik Rolls Royce Nene otrzymał 9-dzbanowych komór spalania. Ciąg 1 x 22,24 kN przy 12 300 obr/min na poziomie morza. (Bieg jałowy 0,53 kN przy 2 500 obr/min). Wymiary silnika; długość 2,458 m (96,8 in), średnica 1,257 m (49,5 in), masa 726 kg. Współczynnik ciągu do ciężaru wynosi 0,0306 kN/kg lub inaczej 32,643 kg/kN. Są to gorsze parametry od silnika Derwent V, jednak większy ciąg jest nie do przecenienia. Paliwo - nafta lotnicza (kerozyna) typ R.D.E.F./F/KER. Zużycie paliwa 108,04 kg/kN/h. Układ olejowy z chłodzeniem i filtracją oleju. Turbina silnika napędza jednocześnie prądnice i sprężarkę wysokościową.

       Silnik Rolls-Royce Nene w CCCP otrzymał oznaczenie RD-45 bo był produkowany w fabryce Nr 45. Produkcję podjęto także w zakładzie GAZ 116. Początkowo silniki RD-45 trapiły te same problemy co silniki RD-500.

 

 

 

      W dniu 30.12.1947 roku oblatano myśliwiec MiG-15, napędzany silnikiem RD-45 F, a niedługo po nim, w dniu 8 stycznia 1948 roku myśliwiec Ła-15 (Ła-174), z silnikiem RD-500. Samoloty te zbudowane były w nowoczesnym układzie ze skośnymi skrzydłami i miały podobne wysokie osiągi (MiG-15 – prędkość 1047 km/h, Ła-15 – 1026 km/h). MiG-15 trafił do wielkoseryjnej produkcji, stając się najliczniejszym samolotem odrzutowym w historii (około 12 000 wszystkich wersji oraz kilka dalszych tysięcy licencyjnych), natomiast Ła-15 został zbudowany w ograniczonej ilości, dla jednego pułku myśliwskiego. Jeszcze przed nimi w biurze OKB Jakowlewa opracowano samolot Jak-25, oblatany w dniu 31 października 1947 roku (pierwszy o tej nazwie), lecz na skutek zastosowania prostych skrzydeł, miał on słabsze osiągi i nie wszedł do produkcji seryjnej.

       Silnik Klimow RD-45 wydał się moskalom bardziej perspektywiczny, z uwagi na większy ciąg, mimo większych wymiarów i masy. Dlatego przystąpiono do jego modyfikacji. Zwiększono wielkość dzbanowych komór spalania, powiększono turbinę i zwiększono przepływ powietrza przez silnik z 41 kg/s do 45 kg/s. Tak powstał silnik WK-1 (Władimir Klimow), który nieco później otrzymał dopalacz. Zmieniono oznaczenie WK-1 F. Silnik WK-1 stał się napędem samolotów MiG-15 bis, Ił-28, a silnik WK-1 F samolotów MiG-17.

       Silnik WK-1 ma wymiary; długość 2,60 m, średnicę 1,30 m, masę 872 kg. Sprężarka odśrodkowa, dwustronna. Spręż 3,1:1. Ciąg max 26,5 kN (2 702 kG) przy 13 000 obr/min na poziomie morza. Zużycie paliwa 109,1 kg/ kN·h. Współczynnik ciągu do ciężaru wynosi 0,0303 kN/kg lub inaczej 32,95 kg/kN.

 

Produkcja w Polsce

      Silnik RD-45 F był produkowany w Polsce w WSK PZL Rzeszów pod oznaczeniem Lis-1. Oznaczenie Lis to skrót od - licencyjny silnik. Polska za licencję moskalom zapłaciła, a jak jest napisane powyżej CCCP za licencje Brytyjczykom nie zapłacił. Silnik Lis-1 dysponuje ciągiem 1 x 22,25 kN (1 x 2 270 kG). Jednak stosunkowo szybko silnik ten na linii produkcyjnej został zastąpiony silnikiem WK-1, który w WSK PZL Rzeszów oznaczono Lis-2.

       Po uruchomieniu w Polsce produkcji samolotów myśliwskich Lim-5 (MiG-17 F) i Lim-5 P (MiG-17 FP), również dla tego samolotu uruchomiono produkcję silników WK-1 z dopalaczem. W Polsce silnik otrzymał oznaczenie Lis-5. Silnik ten posłużył także do napędu samolotów Polskiej konstrukcji Lim-6.

        Silnik Lis-5 o ciągu 1 x 26,46 kN (1 x 2 700 kG), a z dopalaniem 1 x 33,12 kN (1 x 3 380 kG). Dopalacz połączony jest z silnikiem i stanowi przedłużoną i odpowiednio uformowaną rurę wylotową. Umieszczono tam zestaw wtryskiwaczy, przez które dostarczane jest dodatkowe paliwo, a jego spalenie wywołuje wzrost ciągu. Paliwo do silnika podaje pompa PCR-1-5.

 

 

 

 

 

 

 

 

Opracował Karol Placha Hetman