НК-12

НК-12
НК-12МП на Ту-95МС, авиабаза Энгельс
Тип	турбовинтовой
Страна	СССР
Использование
Применение	Ан-22, Ту-95, Ту-114, Ту-126, Ту-142, «Орлёнок»
Производство
Конструктор	Николай Кузнецов
Год создания	1952
Производитель	Куйбышевский моторный завод
Годы производства	с 1954
Варианты	ТВ-12, НК-12, НК-12М, НК-12МА, НК-12МВ, НК-12МК, НК-12МП
Рабочие характеристики
Мощность	15 000 л. с.
Тяга взлётная	10 221 кгс
Компрессор	14-ступенчатый осевой
Турбина	5-ступенчатая осевая
Камера сгорания	трубчато-кольцевая
Степень повышения давления	9,5:1
Управление	механическое
Топливо	Т-1, ТС, РТ
Медиафайлы на РУВИКИ.Медиа

НК-12 — турбовинтовой авиационный двигатель, разработанный в СНТК Кузнецова (ОКБ-276) в 1950-х годах специально для стратегического межконтинентального бомбардировщика Ту-95. Двигатель устанавливался на Ту-142 и пассажирский Ту-114, а также на Ан-22 и на экраноплан A-90 «Орлёнок». Каждый двигатель приводит в движение два четырёхлопастных пропеллера диаметром около 6 метров, вращающихся в противоположных направлениях. Данный двигатель является самым мощным серийным турбовинтовым двигателем в мире. Самолёты с двигателями НК-12 по сей день остаются одними из самых быстрых винтовых самолётов, а транспортный Ан-22 «Антей» с двигателями НК-12МА был на момент создания самым большим самолётом в мире.

Серийное производство — с 1954 года. Изначальная мощность составляла 14800 л.с.

История создания

ТВД «JUMO-022» → ТВ-022

В 1946 г., в 30 км от Куйбышева, на берегу Волги, близ посёлка Управленческий, был создан опытный завод № 2, в котором организовали два конструкторских бюро: ОКБ-1 (главный конструктор А. Шайбе) и ОКБ-2 (главный конструктор К. Престель). В 1947 г. штат работников завода № 2 составил около 2500 человек, в том числе 662 немецких специалистов. В штатах ОКБ на 40 советских специалистов приходилось 325 немецких конструкторов, которым предстояло продолжить начатые в Германии разработки форсированных образцов серийных ТРД Jumo-004 и BMW 003 и новых мощных ТРД Jumo 012 и BMW 018.

6 декабря 1946 г. Заместитель министра авиапромышленности М. М. Лукин, в письме (от 6 декабря 1946 г.), на имя директора завода № 2 Н. М. Олехновича сообщил:

«В ЦАГИ было проведено исследование по определению области рационального применения турбовинтовых двигателей на скоростных бомбардировщиках. По этим исследованиям область рационального применения турбовинтовых двигателей определяется максимальными скоростями от 600 до 900 км/час. Наибольшая выгода получается на бомбардировщиках с максимальной скоростью порядка 750—800 км/час в зависимости от тоннажа самолета. Эта выгода выражается в увеличении дальности полета на 2000—2500 километров, что составляет примерно 80—100 % от всей максимальной дальности полета таких же бомбардировщиков с ВМГ и ТРД. Наиболее целесообразным представляется разработка турбовинтового двигателя, обеспечивающего на высоте Н=8000 метр при скорости 800 км/час суммарную тяговую мощность порядка 4000—4500 л. с. Предлагаю срочно дать задание главным конструкторам гг. Шайбе и Престелю на проектирование и постройку в 1947 году винтовой установки для двигателей «ЮМО-012» и «БМВ-018».

В первой половине 1948 г., после проведения опытно-конструкторских работ по четырём трофейным германским двигателям (ТВД «022», ТВД «028», мотокомпрессорный реактивный «032», турбореактивный «003с»), было решено объединить ОКБ-1 и ОКБ-2, сосредоточив усилия на рабочем проектировании ТВД «JUMO-022» для его производства на заводе № 2. Главным конструктором объединённого ОКБ назначен А. Шайбе, руководителем группы предварительного проектирования Ю. Фогте, руководителем группы конструирования Ф. Бранднер.

В середине 1948 г. завершилось рабочее проектирование советского развития JUMO-022, и завод № 2 приступил к изготовлению трёх опытных образцов под обозначением ТВ-022.

В 1949 г. (в самый разгар освоения производства ТВ-022) руководителем объединённого ОКБ-276 на заводе № 2 был назначен Николай Дмитриевич Кузнецов, имеющий опыт работы с немецким реактивным двигателям (в 1946 г. Н. Д. Кузнецов совместно с Климовым и Бранднером на заводе в Уфе осваивали производство Jumo 004).

В 1949 г. по распоряжению Н. Д. Кузнецова все силы ОКБ-276 были сконцентрированы на совершенствовании ТВ-022 на основе внедрения новейшей методики расчёта турбины. В результате вариантного исследования удалось повысить КПД турбины до 93 %.

В июне 1949 г. проведены заводские испытания первого опытного ТВ-022.

В 1950 г. проведены сточасовые стендовые испытания первого ТВ-022 — прямого воспроизводства германского ГТД JUMO-022. На сточасовых стендовых испытаниях ТВ-022 развил максимальную эквивалентную мощность 5114 э. л. с., номинальную эквивалентную мощность 4398 э. л. с. и крейсерскую эквивалентную мощность 3672 э. л. с.

Техническая характеристика ТВД ТВ-022:

Компрессор — четырёхступенчатый.

Камера сгорания: кольцевого типа, с 12 головками из сплава ЭИ-417.

Турбина: трёхступенчатая, диски первой и второй ступеней выполнены охлаждаемыми, диск и лопатки турбины третьей ступени — неохлаждаемые.

Nэ.взл. = 5000 л. с.

Nэ.кр. = 3000 л. с.

Cе.взл. = 0,300 кг/л. с.ч.

Cе.кр. = 0,210 кг/л. с.ч.

Gв.взл. = 26,5 кг/с.

n = 7500 об/мин.

πк.взл = 5,6.

Tг.взл = 1120 К.

Gв.кр = 30 кг/с.

Lдв. = 4170 мм (без винтов).

Dдв. = 1050 мм.

Сухая масса двигателя = 1700 кг.

Масса двигателя без стартера и агрегатов запуска = 1650 кг.

Турбостартер: марка ТС-1, мощность 68 л. с.

Воздушные винты: марка АВ-41, тянущие, соосные, противоположного вращения.

Передаточное число редуктора привода воздушных винтов: i = 0,145.

ТВ-2

ТВ-2 — модификация опытного ТВ-022. ТВ-2 разработан в рамках программы модернизации бомбардировщика Ту-4. Взлётная мощность 4600 кВт. Принят к серийному производству в 1951 г. с обозначением серийной марки ТВ-2 («турбовинтовой — 2»). По сравнению с ТВ-022, ТВ-2 имеет новую маслосистему с насосами большей производительности, новый турбостартер ТС-1 мощностью 60 л. с. (Gв = 1,3 кг/с, масса = 55 кг), новые соосные воздушные винты противоположного вращения марки АВ-41Б (Dвв = 4200 мм). По сравнению с ТВ-022, ТВ-2 показал лучшую экономичность (Се = 0,257 кг/л. с.ч; Се.кр = 0,198 кг/л. с.ч), ресурс ТВ-2 увеличен до 200 час.

С мая по октябрь 1951 г. в ЛИИ проводились лётные испытания двух двигателей ТВ-2 (№ 16 и 17) на самолёте Ту-4 (№ 225402). Эти двигатели, оснащённые соосными воздушными винтами, были установлены в новых мотогондолах вместо крайних поршневых моторов АШ-73ТК. Самолёт совершил 27 полётов и налетал с этими двигателями 72 часа 51 минуту.[2]

8 октября 1951 г. самолёт Ту-4 № 225402 потерпел аварию из-за пожара в правом крайнем двигателе ТВ-2, возникшем во время отработки запуска двигателя в полёте, из-за попадания топлива в мотогондолу самолёта через телескопическое соединение выхлопной трубы двигателя с соплом.

ТВ-2Ф и 2ТВ-2Ф

Весной 1950 г. в ОКБ-156 А. Н. Туполева приступили к разработке предварительного проекта стратегического межконтинентального самолёта «95» — носителя ядерного оружия.

К 1951 г. выполненные в ОКБ-156 сравнительные расчёты показали, что для самолёта «95» с проектной взлётной массой до 200 тонн наиболее целесообразно применить силовую установку с четырьмя ТВД с мощностью каждого 12000÷15000 л. с. В то время столь мощных ТВД ещё не существовало. Главный конструктор ОКБ-156 А. Н. Туполев вылетел в Куйбышев для консультации с главным конструктором ОКБ-276 Н. Д. Кузнецовым. В то время ОКБ-276 завершало доводку ТВД ТВ-2 мощностью 5000 э. л. с. для модернизации серийного бомбардировщика Ту-4. В процессе обсуждения проблемы А. Н. Туполев и Н. Д. Кузнецов согласовали возможность и сроки создания «спаренного» варианта ТВД ТВ-2 (два скомпонованных рядом форсированных ТВД ТВ-2, работающих на общий редуктор, передающий суммарную мощность 12000 э. л. с. на два соосных воздушных винта противоположного вращения), а также возможность и сроки создания одинарного ТВД проектной мощностью 12000÷15000 э. л. с.

А. Н. Туполев принял решение установить четыре «спаренных» ТВД, мощностью каждый не менее 12000 э. л. с., на первый опытный самолёт «95» для сокращения сроков его доводки, пока не будет создан одинарный ТВД мощностью не менее 12000 э. л. с., разработка которого в ОКБ-276 велась параллельно.

11 июля 1951 г. вышло Постановление СМ СССР о разработке и постройке двух вариантов ТВД мощностью каждого не менее 12000 э. л. с.: вариант спаренного ТВД под обозначением 2ТВ-2Ф и вариант одинарного ТВД под обозначением ТВ-12.

В июле 1951 г. в ОКБ Н. Д. Кузнецова приступили к разработке варианта «спаренного» ТВ-2. Для получения заданной суммарной минимальной мощности 12000 л. с. располагаемая мощность ТВД ТВ-2 (5000 л. с.) была недостаточной, поэтому потребовалось его форсировать путём увеличения расхода воздуха за счёт применения высоконапорных ступеней компрессора с уменьшенным относительным диаметром втулок ротора и статора и повышения температуры газа перед турбиной за счёт применения лопаток турбины отлитых из нового жаропрочного сплава ЭИ-481.

В 1951 г. были собраны два опытных «спаренных» образца ТВД, получивших обозначение марки 2ТВ-2Ф. Двигатели располагались бок о бок (один несколько сдвинут назад). Мощность турбин передавалась на общий планетарный редуктор (коэффициентом редукции 0.094), приводивший в противоположное вращение два соосных винта диаметром 5,8 м. Управление режимами работы ТРД осуществлялось единым рычагом на секторе газа, связанным посредством дистанционной механической проводки с командно-топливными агрегатами каждого ТВД.

В 1951 г. на стендовых испытаниях одинарный форированный ТВД ТВ-2Ф развил мощность 6250 э. л. с., достаточную для создания спаренного варианта.

Характеристики ТВД ТВ-2Ф:

Nэ.взл. = 6250 л. с.; Nэ.кр. = 2550 л. с. (Н = 11000 м, Vп = 720 км/ч.); Cе.взл. = 0,294 кг/л. с.ч.; Cе.кр. = 0,218 кг/л. с.ч.; Gв.взл. = 30 кг/с; Gв.кр = 10,6 кг/с; nвзл = 7500 об/мин; nкр = 7100 об/мин; πк.взл = 5,1; πк.кр = 5,8; Tг.взл = 988 К; Tг.кр = 967 К; mдв. = ….. кг.

В сентябре 1951 г. было проведено первое испытание варианта «спаренного» ТВД 2ТВ-2Ф.

В сентябре 1952 г. после доводочных работ 2ТВ-2Ф № 13 прошел 100-часовые стендовые заводские испытания, в ходе которых имели место случаи возгорания двигателя. Не дожидаясь результатов государственных испытаний, 2ТВ-2Ф установили на опытный самолёт «95-1» (первый опытный прототип будущего Ту-95).

12 ноября 1952 г. самолёт «95-1» с четырьмя 2ТВ-2Ф впервые поднялся в воздух. Были начаты заводские лётные испытания самолёта «95-1», в ходе которых самолёт выполнил 16 испытательных полётов и налетал почти 25 часов. Без происшествий (в штатном режиме) было выполнено 15 испытательных полётов. В декабре 1952 г. ТВД ТВ-2Ф прошёл Государственные испытания.

Характеристики ТВД 2ТВ-2Ф:

Nэ.взл. = 12500 л. с.; Nэ.кр. = 6500 л. с. (Н = 11000 м, Vп = 720 км/ч.); Cе.взл. = 0,250 кг/л. с.ч.; Cе.кр. = 0,190 кг/л. с.ч.; Gв.взл. = 64,2 кг/с.; Gв.кр = 22,5 кг/с.; nвзл = 7650 об/мин; nкр = 7250 об/мин; πк.взл = 6,1; πк.кр = 7,2; Tг.взл = 1150 К; Tг.кр = 1031 К; mдв. = 3780 кг.

17 апреля 1953 г. во время 16-го испытательного полёта на самолёте «95-1» произошёл отказ (разрегулировка) системы автоматического изменения шага всех четырёх соосных винтов. Командир корабля А. Д. Перелёт с трудом совершил посадку на аэродром ЛИИ. Специалисты ОКБ и ЦАГИ вскоре выяснили причины дефекта и в месячный срок произвели необходимые доработки системы.

11 мая 1953 г. во время 17-го испытательного полёта по программе заводских испытаний первый опытный самолёт «95-1», оснащённый ТВД 2ТВ-2Ф, потерпел катастрофу: загорелся третий двигатель → система пожаротушения сработала, но пожар не ликвидировала → мотогондола с горящим двигателем оторвалась от крыла → система изменения шага винтов четвёртого двигателя внезапно самопроизвольно перевела лопасти во флюгерное положение (предположительно перегорела проводка дистанционного управления) → четвёртый двигатель автоматически выключился (сработала автоматика защиты двигателя) → резко возник мощный путевой момент от сил тяги двух ВМУ на левом полукрыле, который не удалось компенсировать органами управления (рулём направления и элеронами) → самолёт, войдя в глубокую спираль, перешёл в крутое, почти отвесное пикирование — устремился к земле. В связи с расследованием причин катастрофы все работы по доводке ТВД 2ТВ-2Ф были прекращены. Впоследствии Распоряжением СМ СССР техническая документация по двигателям ТВ-2 и ТВ-2Ф, а также сами двигатели были переданы в КБ Пермского и Запорожского заводов для использования инженерного опыта.

В 1954 г. прошёл государственные испытания пермский вариант ТВД ТВ-2М мощностью 7650 л. с., который был установлен на опытном пикирующем бомбардировщике-торпедоносце Ту-91 «Бычок». Спаренный вариант ТВД ТВ-2М, под обозначением серийной марки ТВД ТВ-2ВМ, был создан для вертолёта Ми-6.

Запорожским машиностроительным КБ на базе ТВД ТВ-2 был разработан модифицированный вариант под обозначением серийной марки ТВ-2Т для первого отечественного транспортного самолёта Ан-8, а турбовальный ТВ-2К применялся для подъёмных и тянущих винтов винтокрыла Ка-22.

ТВ-12 (НК-12)

В 1951 г. по инициативе А. Н. Туполева с начальником ОКБ-276 Н. Д. Кузнецовым были согласованы возможности и сроки создания ТВД мощностью не менее 12 000 э. л. с. для проектируемого стратегического межконтинентального бомбардировщика «95» (будущего Ту-95). После согласования в ОКБ-276 под руководством Н. Д. Кузнецова практически параллельно приступили к разработке двух вариантов ТВД заданной мощностью не менее 12000 э.л. с.: «спаренного» ТВД 2ТВ-2Ф — для первого опытного самолёта и «одинарного» ТВД ТВ-12 (вместо первоначального проекта ТВ-10 мощностью 10 000 э. л. с.) — для второго опытного самолёта. К срочным работам были подключены интернированные германские конструкторы. Начальник отдела турбин доктор Кордес счёл возможным создать высокоэкономичную четырёхступенчатую турбину заданной мощности, остальные же немецкие специалисты усомнились в возможности создания столь мощного одинарного ТВД.

11 июля 1951 г. Постановлением Совета Министров СССР и ЦК КПСС № 2396—1137 и Приказом Министерства авиационной промышленности № 654 ОКБ-156 А. Н. Туполева поручалось спроектировать и построить скоростной дальний бомбардировщик с четырьмя спаренными ТВД 2ТВ-2Ф — первый вариант, с установленным сроком его передачи на лётные испытания в сентябре 1952 г., и второй вариант — с четырьмя ТВД ТВ-12, с установленным сроком его передачи на лётные испытания в сентябре 1953 г. Этим же Постановлением в те же установленные сроки ОКБ-276 Н. Д. Кузнецова поручалось создать два варианта уникальных ТВД мощностью каждый не менее 12000 э.л. с.

11 мая 1953 г. во время 17-го испытательного полёта по программе заводских испытаний первый опытный самолёт «95-1», оснащённый ТВД 2ТВ-2Ф, потерпел катастрофу. В связи с расследованием причин катастрофы все работы по доводке ТВД 2ТВ-2Ф были прекращены.

В ходе расследования причины катастрофы опытного самолёта «95-1» (с ТВД 2ТВ-2Ф) встал вопрос о закрытии программ создания самолёта «95» и двигателя ТВ-12. Тогда А. Н. Туполев на собрании специалистов, обвиняющих Н. Д. Кузнецова в катастрофе, сказал: «Что же мы делаем? Ведь истина проста. Нет двигателя — нет и самолета. А вы всё чуть было своими руками не погубили: и хороший двигатель, и хороший самолет».

С учётом того, что установка «спаренного» ТВД 2ТВ-2Ф на первый опытный самолёт «95-1» (для сокращения сроков его испытаний и доводки, пока не было двигателя ТВ-12) была утверждена Постановлением СМ СССР и ЦК КПСС от 11.07.1951, А. Н. Туполев и Н. Д. Кузнецов, в целях сохранения и срочного завершения программ создания самолёта «95» и ТВД ТВ-12, согласовали План первоочередных мероприятий: прекратить работы по ТВД 2ТВ-2Ф; все усилия ОКБ и опытного завода сосредоточить на создании ТВД ТВ-12; для доводочных испытаний ТВ-12 оборудовать три летающих лаборатории на базе самолёта Ту-4 (установка одного ТВ-12 вместо внутреннего АШ-73ТК). На следующий день этот согласованный план был рассмотрен, одобрен и утверждён Председателем комиссии по военно-промышленным вопросам (ВПК) В. А. Малышевым.

В связи с официальным прекращением работ по ТВД 2ТВ-2Ф все усилия ОКБ-276 были сосредоточены на срочном создании более надёжного «одинарного» ТВД ТВ-12 заданной мощностью 12 000 э. л. с.

Разработка самого мощного в мире ТВД ТВ-12 была осуществлена в рекордные сроки. Для повышения КПД двигателя произвели многочисленные исследования по снижению потерь в лопаточных машинах. Впервые в мире был создан 14-ступенчатый компрессор со степенью повышения давления 13 (πк=13) с КПД = 0,88 и высокоэкономичная 5-ступенчатая турбина с КПД = 0,94. Н. Д. Кузнецов по согласованию с С. Т. Кишкиным (ВИАМ) принял решение установить на первых двух ступенях турбины литые пустотелые охлаждаемые рабочие лопатки из жаропрочного сплава ЖС6К (создан на основе жаропрочного никелевого сплава нимоник, при высокой температуре имеет предел прочности выше, чем деформируемые сплавы), что позволило увеличить температуру газа перед турбиной, повысить давление за компрессором и снизить трудоёмкость изготовления лопаток. Впервые для уменьшения радиальных зазоров в турбине (методом притирки) на элементах проточной части статора были применены легкосрабатываемые уплотняющие покрытия. Был разработан уникальный дифференциальный однорядный редуктор (планетарно-дифференциальной схемы) при активном участии немецкого инженера Бокермана (на основе вновь разработанной методики расчёта редуктора, опровергающей ранее определённые теоретические ограничения предельной скорости вращения шестерен 70 м/сек. при известной скорости 40 м/сек.). В редукторе впервые был реализована специальная система подачи масла для охлаждения поверхностей зубчатых и шлицевых соединений, впоследствии получившая применение для редукторов других ТВД. На НК-12 впервые были применены: регулировка компрессора клапанами перепуска воздуха; система регулирования подачи топлива в едином блоке (командно-топливный агрегат); надёжная система регулирования ТВД с соосными воздушными винтами противоположного вращения; система автоматического флюгирования воздушных винтов в качестве системы защиты двигателя. Проектирование соосных воздушных винтов противоположного вращения осуществлялось при активном участии немецкого инженера Эндерлайна. В ТВ-12 удалось реализовать потребную мощность, высокую надёжность и топливную эффективность (удельный расход топлива значительно ниже чем у ТВ-2Ф).

В октябре 1952 г. ТВ-12 прошёл самые первые испытания

В начале 1953 г. был собран первый ТВ-12 и началась его доводка на стенде. Доводка ТВ-12 шла очень напряжённо. После отработки запуска серьёзные трудности возникли при доводке редуктора компрессора и турбины. Конструктивные дефекты редуктора проявлялись впоследствии в лётной эксплуатации и устранялись в ходе серийного производства и доработкой эксплуатируемых двигателей по мере увеличения их ресурса.

ЦК ВКП(б) давил на МАП (межконтинентальный Ту-95 срочно требовался для обеспечения военного равновесия с США). МАП направляло на завод комиссию за комиссией для оценки состояния доводки и оказания помощи ОКБ и заводу. На завод часто прилетали А. Н. Туполев и его заместитель по силовой установке К. В. Минкнер и всячески содействовали решению проблемных вопросов.

В 1953 и 1954 гг. в целях контроля процесса создания ТВ-12 на заводе работали комиссии МАП под председательством выдающихся конструкторов А. А. Микулина и В. Я. Климова. Первый дал отрицательный отзыв и предложил закрыть тему ТВ-12, но в отношении редуктора отозвался позитивно, выразив мнение, что его можно довести. Климов рекомендовал МАП не закрывать тему ТВ-12, выразил уверенность, что со временем двигатель будет доведен и предъявлен на государственные стендовые испытания.

В 1953 г. в процессе стендовых доводочных испытаний ТВ-12 В. Я. Климов, возглавивший комиссию МАП по проверке хода создания двигателей в 1953 г., поддержал Н. Д. Кузнецова и порекомендовав МАП подождать и не закрывать тему.

В 1953 г. для испытаний ТВ-12 были оборудованы три самолёта Ту-4ЛЛ. ТВД ТВ-12 был установлен на месте правого внутреннего поршневого мотора АШ-73. При этом ТВ-12 превосходил АШ-73 по мощности более чем в 5 раз, а его винты по диаметру были больше примерно в 1,5 раза. Испытания проводили ведущий лётчик-испытатель М. А. Нюхтиков и ведущий инженер Д. И. Кантор.

В конце 1953 г. ТВД ТВ-12 успешно прошёл стендовые испытания — обеспечил потребную мощность 12 000 л. с. и высокий ресурс. Все немецкие специалисты были отпущены на родину, последующие испытания и доводку ТВ-12 производили исключительно советские специалисты под руководством Н. Д. Кузнецова.

В 1953 г. для проведения лётных испытаний ТВД ТВ-12 были оборудованы три самолёта Ту-4ЛЛ («Летающая лаборатория») с установкой одного ТВ-12 вместо правого внутреннего поршневого двигателя АШ-73ТК. ВМУ с ТВД НК-12 превосходила штатную ВМУ по мощности более чем в 5 раз, а по диаметру винтов примерно в 1,5 раза.

25 декабря 1954 г. ТВ-12 успешно прошёл сточасовые Государственные испытания и был передан в серийное производство на Куйбышевский моторостроительный завод имени М. В. Фрунзе.

С конца 1954 г. ТВД ТВ-12 запущен в серийное производство под обозначением марки НК-12 — по первым буквам имени и фамилии руководителя ОКБ-276 опытного завода.

Характеристики серийного ТВД ТВ-12 (НК-12):

Nэ.взл. = 12500 л. с.

Nэ.кр. = 6500 л. с.(Н = 11000 м, Мп = 0,68).

Cэ.взл. = 0,225 кг/л. с.ч.

Cэ.кр. = 0,165 кг/л. с.ч.

Gв.взл. = ... кг/с.

Gв.кр = ... кг/с.

n = 8300 об/мин.

nкр = … об/мин.

πк.взл = 9,5.

πк.кр = ...

Tг = 1150 К.

Tг.кр = … К.

mдв. = 2900 кг (без винтов).

Dвв = 5600 мм.

Dвх = 1005 мм.

Lдв = 6000 мм.

Назначенный ресурс 150 часов.

В феврале 1955 г. был совершён первый полёт самолёта «95-2» (второго прототипа Ту-95) с ТВД ТВ-12. Лётные заводские испытания проводили ведущий лётчик-испытатель М. А. Нюхтиков и ведущий инженер Д. И. Кантор.

В марте 1955 г. ТВД ТВ-12 успешно прошёл испытания.

Конструкция

НК-12МВ

Одновальный турбовинтовой двигатель НК-12МВ состоит из следующих основных узлов: 14-ступенчатого осевого компрессора, кольцевой камеры сгорания, реактивной 5-ступенчатой турбины, нерегулируемого реактивного сопла и дифференциального редуктора (передаточное отношение 0,0882). Степень повышения давления в компрессоре меняется от 9 до 13 в зависимости от высоты, а также от положения механизации компрессора. Номинальная скорость вращения вала двигателя — 8300 об/мин., каждого из двух винтов — 735 об/мин. НК-12 является самым мощным и экономичным турбовинтовым двигателем в мире (удельный расход топлива в крейсерском полёте — 0,161 кг/л. с.⋅ч), его также отличает чрезвычайно высокая надёжность.

Двигатель подвешивается к демпферам гондолы двигателя самолёта на четырёхстержневой раме-подвеске.

Силовая, несущая часть двигателя состоит из картера вала заднего винта, картера редуктора, картера турбины, соединённого с картером редуктора четырьмя силовыми раскосами, статора турбины, задней опоры. Эти узлы вместе с картером компрессора образуют остов двигателя, внутри которого размещаются ходовая часть редуктора с валами воздушных винтов, ротор компрессора, ротор турбины, камера сгорания, приводы агрегатов и другие узлы и детали.

Ротор имеет правое направление вращения по направлению полёта. Компрессор осевого типа 14-ступенчатый с регулируемым входным направляющим аппаратом (ВНА) и с пятью клапанами перепуска воздуха дроссельного типа с гидравлическим управлением. ВНА управляется в зависимости от высоты и скорости полёта, клапаны перепуска воздуха управляются в зависимости от оборотов — при запуске и работе на режиме земного малого газа открыты, при повышении оборотов до 7900 об/мин. поочерёдно закрываются. Камера сгорания кольцевая с 12 головками, турбина реактивная пятиступенчатая. КПД компрессора — 0,88, турбины — 0,94, что является рекордом до настоящего^{[когда?]} времени. Для уменьшения радиальных зазоров были применены легкосрабатываемые покрытия на элементах проточной части статора. Для лопаток турбины были использованы литейные жаропрочные сплавы, которые при высокой температуре имеют пределы длительной прочности выше, чем деформируемые сплавы.

На НК-12 впервые была применена система регулирования подачи топлива в едином блоке КТА (командно-топливный агрегат), регулирование радиальных зазоров в турбине. Из практики зарубежного авиадвигателестроения известно, что попытка создания ТВД мощностью более 10 000 л. с. вызвала большие трудности в конструировании достаточно надёжного редуктора с высоким КПД и малой массой и окончилась неудачей. В ОКБ Н. Д. Кузнецова эта задача была решена в содружестве с М. Л. Новиковым — профессором Военно-воздушной академии им. Н. Е. Жуковского благодаря применению зубчатых передач оригинальной конструкции.

Двигатель имеет замкнутую маслосистему с 205—210 литрами (на Ту-95МС) масла МН-7,5У (или маслосмеси, состоящей из 75 % масла МС-20 или МК-22 и 25 % МК-8П).

Воздушные винты АВ-60 и АВ-90

Винты АВ-60К на Ту-142

Кнопки флюгирования и указатели положения рычагов тяги УПРТ

С двигателем НК-12 используются тянущие автоматические соосные винты изменяемого шага, с центробежным фиксатором шага гидроцентробежным механизмом поворота лопастей с установкой лопастей во флюгерное положение и на упор промежуточного угла — АВ-60К либо АВ-60Н на Ту-95, Ту-114 и Ту-142, АВ-90 на Ан-22. АВ-60К состоит из двух четырёхлопастных флюгируемых винтов противоположного вращения с изменяемым в полёте шагом и электрической системой противообледенения. Автоматическое флюгирование винтов используется как система защиты двигателя и самолёта. При отказе двигателя лопасти поворачиваются по потоку, для чего в самолёте имеется система автофлюгирования, также система принудительного флюгирования посредством нагнетания масла во втулку винта электронасосом и резервного необратимого флюгирования — подачей сжатого воздуха, при этом золотник флюгирования в регуляторе винта переключается воздухом и винты флюгируются настолько, насколько хватит давления масла в системе. Направление вращения винтов, если смотреть по направлению полёта, переднего винта — правое, заднего винта — левое.

Лопасти алюминиевые, масса каждой — 96 кг; масса переднего винта — 518 кг, заднего — 637 кг, общая — 1190 кг; диаметр 5,6 м, расстояние между плоскостями вращения винтов — 650 мм. Винт АВ-90 отличается прежде всего диаметром (6,2 м) и формой лопастей, а также технологией их изготовления: если у винта АВ-60 корневая и концевая части лопасти сварены волнообразным швом, то линия сварного шва лопасти винта АВ-90 имеет прямые углы.

На модификации Ту-95МСМ используются новые винты АВ-60Т, которые позволяют снимать полную мощность с НК-12ПМП.

Винты разработаны в ОКБ-150 (позднее — Ступинское КБ машиностроения, сейчас^{[когда?]} — НПП «Аэросила»).

Топливо

Двигатель без проблем может работать на большинстве производимых в мире сортов авиационного топлива. В частности, из советских/российских могут применяться все основные виды авиакеросина: Т-1, ТС, РТ, Т-8В с азотированием.

Шумность

Двигатель НК-12 считается^[кем?] одним из самых шумных турбовинтовых двигателей в мире.

Звук пролетающего Ту-95 (26 с) 

Модификации

• ТВ-2: доведен до производства, использовался очень ограниченно.
• 2ТВ-2Ф: сдвоенный вариант ТВ-2. Испытания окончились неудачей.
• ТВ-12, он же НК-12: первый серийный вариант. Предполагалось установить на транспортно-десантный самолёт «Ю», но проект был закрыт.
• НК-12М: ТВД повышенной мощности. Первое испытание НК-12М состоялось в сентябре 1955 года, Госиспытания 19 июня 1956 года.
• НК-12МА: устанавливался на самолёт Ан-22. Воздушный винт (АВ-90) диаметром 6,2 м.
• НК-12МВ: устанавливался на Ту-95К, Ту-114, Ту-126, Ту-142. Воздушный винт диаметром 5,6 м и массой 1 155 кг.
• НК-12МК: устанавливался на экранолёт «Орлёнок».
• НК-12МП: устанавливался на ракетоносец Ту-95МС и Ту-142М. Серийное производство начато с 1979 года. Он создан на базе мотора НК-12МВ четвёртой серии, модернизированного путём установки генератора переменного тока постоянной частоты и связанных с этим новой коробкой приводов, мест крепления на корпусе компрессора, изменения прокладки электроцепей и трубопроводов. С 1987 г. после внесения в конструкцию дополнительных изменений для повышения надёжности при условиях климата с высокой влажностью двигатель выпускается под индексом НК-12МП серия 2 или НК-12МПТ.
• НК-12СТ, НК-14СТ: приводы газоперекачивающих агрегатов .
• НК-14Э: привод электрогенератора в блочно-модульных электростанциях .

Модификация	Jumo 022 (проект)	ТВ-2	2ТВ-2Ф	ТВ-12	НК-12	НК-12М	НК-12МА	НК-12МВ	НК-12МК	НК-12МП
Общие данные
Применение	проект	Ан-8 Ту-91	Ту-95 опытный	Ту-4ЛЛ Ту-95	Ту-95	Ту-95 Ту-114	Ан-22	Ту-95К Ту-114 Ту-126 Ту-142	«Орлёнок»	Ту-95МС Ту-142М
Начало проектирования	1944	1947	1951	1951
Начало наземных испытаний	нет	1949	1952	1953		1955
Начало лётных испытаний	нет	1952	1952	1954						1979
Произведено						578		806
Массогабаритные характеристики
Масса, кг	3000	1700	3780	2900	2900	2900				3500
Длина, мм	5600	4200		4800	6000					4837
Диаметр, мм	1080	1050		1200	1005					1620
Рабочие характеристики
Мощность, л. с. на взлётном режиме	6000	5000	12500	12000	12500	15000	15265	14795	13465	15000
Ресурс, часов					150	300				5000
Температура газа перед турбиной, °C		777		977	877	877				877
Степень сжатия	5,5	5	6	9,5	9,5	9,5				9,7
Расход воздуха, кг/с										65
Расход топлива, кг/э.л. с.·ч (на крейсерском режиме)	0,36	0,32	0,25	0,16	0,165	0,158				0,161
Удельная мощность, л. с./кг										4,29

Наземное применение

Газотурбинный двигатель НК-12СТ, используется на магистральных газопроводах ООО «Газпром трансгаз Москва» с 1981 года. По состоянию на 2018 год, в ООО «Газпром Трансгаз Москва» эксплуатируется тридцать таких двигателей.

Для решения проблемы транспортировки газа в 1974 году был создан газотурбинный привод НК-12СТ. В его конструкции осуществлена идея использования авиационного двигателя типа НК-12 в качестве привода газоперекачивающих агрегатов ГПА-Ц-6,3. Были выполнены работы, позволившие использовать природный газ, перекачиваемый по трубопроводам, в качестве топлива для двигателя. Это позволило обеспечить газоперекачивающие агрегаты мощным газотурбинным приводом с малой массой и небольшими габаритами (мощность привода 6300 кВт), а также осуществить полную автоматизацию газоперекачивающих агрегатов и обеспечить полную автономию двигателя, не требующую дополнительных источников тепла, топлива и водоснабжения.

Три первые ступени турбины двигателя работают на привод компрессора двигателя, образуя с ним турбокомпрессор (ТК), а четвёртая вращается на отдельном валу, выведенном из двигателя назад — это свободная турбина (СТ). Вместо газотурбинного стартёра ТС-12М на двигателе установлен воздушный стартёр ВС-12, для привода которого используется сжатый газ из газопровода. Номинальная мощность — 8560 л. с. (6300 кВт), обороты ТК — 8280 мин.⁻¹, обороты СТ — 8200 мин.⁻¹, мощность сохраняется до температуры окружающего воздуха +35 °С с повышением оборотов ТК до 8500 мин.⁻¹. Минимальная мощность — 5440 л. с. (4000 кВт), обороты ТК — 7700 мин.⁻¹, рабочий диапазон оборотов СТ — 6150—8500 мин.⁻¹. Межремонтный ресурс двигателя — 11 тысяч часов, назначенный — 33 тысячи часов (включая два ремонта).

Серийный выпуск агрегата ГПА-Ц-6,3 был налажен в 1975 г., за время серийного производства изготовлено около 2000 двигателей, их средняя наработка составила около 40 тыс. часов. Они эксплуатируются более чем на 100 компрессорных станциях в составе более 800 газоперекачивающих агрегатов. По состоянию на 2005 год в эксплуатации находилось более 1 750 установок этого типа. Производительность газоперекачивающего агрегата с данным двигателем — 11 млн м³ газа в сутки.

Однако выработка ресурса и устаревание двигателя диктует необходимость его модернизации. Производитель двигателей НК-12, ОАО «Моторостроитель», подготовил замену двигателю НК-12СТ и начал выпуск более совершенного двигателя НК-14СТ, который полностью взаимозаменяем с ним в газоперекачивающих агрегатах и является его модифицированной версией. За счёт изменения камеры сгорания, турбины турбокомпрессора, основной и свободной турбин удалось повысить мощность и КПД двигателя. Модифицированный двигатель НК-14СТ с регенеративным циклом имеет КПД до 41,5 %. Также он может использоваться в качестве силовой установки для судов на подводных крыльях.

Существует вариант модернизации, заключающийся в замене газотурбинного двигателя НК-12СТ, имеющего КПД 24 %, на газотурбинный двигатель производства ОАО «НПО „Сатурн“» ГТД-6,3РМ с КПД 33 %. Также предлагаются варианты продления ресурса агрегата, повышение его КПД и мощности за счёт поузловой реновации, в частности, за счёт замены силовой турбины.

НК-14Э — модификация газотурбинного двигателя НК-14СТ, предназначенная для использования в качестве привода генератора в блочно-модульных электростанциях типа БГТС-9,5 и АТГ-10. На базе этого двигателя спроектирована теплоэлектростанция АТГ-10, способная обеспечить электроэнергией небольшие города и посёлки, промышленные и строительные объекты, удалённые от центральных энергоносителей.

Модификация	НК-12СТ	НК-14СТ	НК-14СТ-10	НК-14Э
Мощность на выводном валу, кВт	6300	8600	10 000	10 000
Расход топливного газа, кг/ч	1820	1930	1820	2180
Частота вращения ротора силовой турбины, об/мин	8200	8200	8200
Температура газов на выхлопе, К		750	780	750
КПД	26,1 %	32 %	33,2 %	33 %
Топливо	природный газ	природный газ	природный газ	природный газ
Ресурс, ч	33 000	50 000		50 000

Литература

• Двигатель НК-12МВ. Руководство по технической эксплуатации. Москва, Машиностроение, 1974 г.
• Двигатель НК-12СТ серии 02. Техническое описание турбовального двигателя со свободной турбиной. Куйбышев, 1985 г.
• Соосные четырёхлопастные (2х4) воздушные винты АВ-60К серии 02 с регулятором постоянных оборотов Р60К. Москва, Машиностроение, 1971 г.

Примечания