NK-32/321

OKB N. D. Kuzněcova, Rusko

Tu-22M3
Tu-160
Tu-144LL
Pojmenování motorů NK-32 je ve zdrojích značně zmatené, a to i ve zdrojích oficiálních - stránky výrobců, reportáže v médich a leteckých magazínech. Jsou vzájemně zaměňovány názvy NK-32 a NK-321, ale také NK-32-1, NK-32 etapa I/II, NK-321 etapa I/II apod. Bohužel jsem se zatím nedostal k dostatečně věrohodným zdrojům, které by tento rozpor objasnily. Jedna z možností je, že NK-32 je původní verze motoru z 80. let. Vylepšená verze NK-321 mohla být prvně použita na Tu-144L v roce 1996 a následně nabídnuta a použita na Tu-160. Motor NK-321 však stejně tak mohl vzniknout už krátce po původním NK-32. Zdroje hovoří, že NK-321 má nový digitální řídící systém, umožňující krom jiného automatickou likvidaci pumpáže a obnovení výchozího režimu motoru před tímto stavem. Některé zdroje také zmiňují změny v prvním stupni kompresoru nového motoru - jeho posunutí vpřed (?).

Například v magazínu Flight International se první zmínka o motoru NK-321 objevila už v květnu 1994 s tím, že výroba tohoto motoru pro bombardéry Tu-160 byla skončena. Další zmínka o motoru označeném NK-321 se objevila v listopadu 1995.

Další zdroj, který přináší další zmatení informací jsou samotné, nyní již nefungující, stránky výrobce motoru. Několik údajů z tohoto webu: 6.2.1978 Zkompletován první motor NK-321 pod vedením E.M.Semenova s vedoucím konstruktérem E.A.Kuzminem; 11.12.1981 První let Tu-160 s motory NK-321; 16.3.1983 dokončeno 100 hodin státních stendových zkoušek motoru NK-321 etapa I; duben 1985 první let Tu-160 se sériovými motory NK-321; 3.11.1987 dokončeno 100 hodin státních stendových zkoušek motoru NK-321 etapa II.

Zdroje okolo roku 2009 a dále již motor pojmenovávají ve většině případů NK-32, nebo NK-32 etapa I.

Berte prosím odstavce popisující historii motoru od 90. let dále a odstavce týkající se NK-321 s mírnou rezervou. Zdroje jsou, jak už jsem zmínil, co se týče nomenklatury značně zmatené. V textu je většinou použito označení NK-32, v některých místech je použito NK-321 (tam, kde NK-321 používá i zdroj této informace).

Upřesňující informace hledám.

28.11.1967 došlo v SSSR k rozhodnutí zahájit práce na strategickém mezikontinentálním bombardéru. Požadavky byly nevídané - například cestovní rychlost ve výšce 18 km měla být 3200-3500 km/h, dolet v tomto režimu 12000-13000 km. Výzbrojí měly být 4 střely Ch-45, nebo 24 kusů Ch-2000, případně volně padající i řízené bomby až do celkové hmotnosti 45 tun. Střela Ch-45 byla původně vyvíjena jako hlavní zbraň pro připravovaný bombardér T-4 z OKB Suchoj.

Soutěže se účastnily dvě kanceláře - Suchoj a Mjasiščev. OKB Tupolev nebyla tehdy v pozici, kdy by se soutěže mohla zůčastnit - plnila jiné úkoly. Obě kanceláře počátkem 70. let provedly své studie. Výsledné letouny měly 4 motory, křídlo o změnitelném úhlu šípovitosti, ale jinak zcela odlišnou konstrukci. OKB Suchoj pracovala na T-4MS (Izdělije 200) se čtyřmi motory RD36-41 o tahu 16000 kp, které ostatně měl i původní T-4. Později byla v plánu instalace motorů K-101 o tahu po 20000 kp, o těchto motorech však není více informací. Návrh T-4MS byl dokončen v září 1971. Mjasiščevova kancelář rozpracovala projekt M-20, v rámci něhož bylo ověřováno mnoho různých aerodynamických koncepcí. Po dokončení předběžného návrhu M-20 navázal Mjasiščev s projektem M-18. Letoun vycházel z jedné z uvažovaných variant M-20 a byl už velmi podobný budoucímu Tu-160. Do soutěže byly za OKB Mjasiščev vybrány dva návrhy - letoun se vzletovou hmotností 150 tun a čtyřmi motory po 12000 kp (patrně vycházející z M-20) a letoun se vzletovou hmotností 300-325 tun a čtyřmi motory o tahu po 22000-25000 kp (patrně vycházející z M-18).

Kuzněcovova OKB byla vybrána jako dodavatel motorů pro tento projekt.

V roce 1969 formulovalo letectvo SSSR své požadavky na pokročilý strategický letoun. Tentokrát byl do tenderu přizván i Tupolev, jakožto tradiční sovětský výrobce bombardérů, s největšími zkušenostmi.

Tupolevova OKB se do programu nového letounu zapojila až v roce 1970. Vyvíjený letoun byl původně označován "letoun 156", později "letoun 160", nakonec Izdělije 70. Kancelář se rozhodla využít zkušenosti z vývoje Tu-144 a nový bombardér založila na této konstrukci, současně v kanceláři probíhaly studie nového nadzvukového dopravního letounu, nástupce Tu-144. Do tenderu poslal Tupolev letoun pod označením Izdělije 160M, vhodný kandidát pro pohon byly motory RD36-51A.

V tenderu měl velké šance T-4MS. M-18 byl znevýhodněn tím, že Mjasiščevova OKB neměla dostatečné zázemí k dalšímu vývoji a výrobě (znovuvznikla totiž po nějaké době nečinnosti), Tupolevův návrh byl odmítnut, protože příliš kopíroval Tu-144. T-4MS vyhrál tender, ale Suchoj v té době pracoval na důležitých projektech, jako byl budoucí Su-27, nové verze Su-17, letoun Su-24. Bylo rozhodnuto Suchojův i Mjasiščevův projekt postoupit OKB Tupolev. Tupolev zamítl T-4MS, ale pracoval dále na M-18, v roce 1972 začal vývoj nového letounu v plném rozsahu.


Na fotografiích jsou pravděpodobně motory NK-321. Poslední smímek je z výstavy MAKS 2005 (© IWAN IV)

Pro Tu-160 byly původně zvoleny čtyři motory NK-25 o tahu 14300/25000 kp z Tu-22M3. NK-25 (Izdělije R) měl potřebný tah, ale příliš vysokou specifickou spotřebu, neumožňující mezikontinentální lety. Z tohoto důvodu začala OKB-276 pracovat na novém, tříhřídelovém motoru NK-32 o stejném forsážním tahu a lehce sníženém tahu maximálním, 13000 kp (?). Od motoru se očekávala spotřeba 0,72-0,73 kg.kp-1.h-1 při podzvukovém letu a 1,7 kg.kp-1.h-1 při letu nadzvukovou rychlostí. Stejně jako dřívější NK-25 byl motor NK-32 optimalizován spíše pro lety podzvukovou rychlostí, čemuž nasvědčuje výrazně vyšší obtovkoý poměr ve srovnání například s motorem NK-22. Vnější rozměry NK-32 byly blízké NK-25, tedy nebylo nutné přepracování konstrukce letounu.

26.6.1974 vydala Rada ministrů direktivu, zadávající OKB Tupolev úkol vyvinou letoun Tu-160 s motoru NK-32, navazující direktiva z 19.12.1975 upřesnila parametry letounu. Mezi tím bylo zřejmě [sntk] ještě vydáno nařízení k vytvoření motoru NK-32 a to 19.7.1975.

NK-32 vznikal za masivní podpory CIAM a dalších státních výzkumných center. Vývoj probíhal pod vedením J. M. Semenova, hlavním designerem byl J. A. Kuzmin. Motor byl prvně spuštěn v roce 1980. Letové zkoušky proběhly v roce 1981 a to na létající laboratoři Tu-142LL, což byl upravený protiponorkový Tu-142M (ev.č. 4243). Motor byl umístěn v gondole pod letounem, polozapuštěné při pohybu na zemi, spuštěné níže pod trup za letu. V témže roce, 1981, byly OKB Tupolev dodány první čtyři "letuschopné" motory, se kterými mohl Tu-160 dne 18.12.1981 odstartovat ke svému prvnímu letu.

Výroba NK-32 začala v roce 1983, první sériové motory začaly být dodávány počínaje rokem 1985. Zdroj [tu-160] datuje oficiální zahájení výroby na rok 1986 s tím, že všechny Tu-160 do tohoto data létaly s předsériovými motory, použitými dříve v testovacím programu. Z celkem plánovaných 400 NK-32 bylo do ukončení sériové výroby v roce 1992 dodáno jen kolem 250 kusů (jiné zdroje datují ukončení výroby až na rok 1994). Do rozpadu SSSR bylo postaveno pouze 36 letounů Tu-160.

Pro kompletnost se sluší ještě doplnit, že existoval jeden Tu-22M3 "červená 4504" s motory NK-32, nyní je umístěn na ploše muzea v Rjazani.

OKB Tupolev uvažovala také o dalších pohonných jednotkách pro Tu-160. Například navrhovaný Tu-160V z 80. let měl dostat motory na kapalný vodík, nebo zkapalněný zemní plyn. Další varianta měla dostat úspornější Kuzněcovovy motory NK-74 (nikdy nepostavené).

NK-32 je tříhřídelový dvouproudový motor s 3-stup. dmychadlem, 5-stup. střednětlakým kompresorem s odvodem stlačeného vzduchu pro další letounové systémy, 7-stup. vysokotlakým kompresorem (lopatky kompresorů jsou zhotoveny z titanu, oceli a ve stupních o vysokém tlaku z niklových slitin). Motor má prstencovou spalovací komorou se dvěma zapalovači, 1-stup. vysokotlakou turbínu s monokrystalickými lopatkami, 1-stup. střednětlakou a 2-stup. vysokotlakou turbínou. Za směšovačem proudů je komora přídavného spalování se sníženým infračerveným vyzařováním a s omezeným dýmením. Omezení dýmení patrně až tak neplatilo pro vzletový režim s přídavným spalováním. Vzlet Tu-160 je totiž doprovázeny výrazným oranžovým kouřem, přezdívaným "liščí ocas". Toto zbarvení je způsobeno použitím nitridových paliv a vysokým podílem oxidů dusíku ve spalinách. Nicméně i tak je NK-32 jedním z prvních motorů, na kterých byly aplikovány některé přístupy ke snížení radarové viditelnosti a snížení infračerveného vyzařování. Výstupní tryska je konvergentní-divergentní s vnějším průměrem 970-1760 mm.


Spalovací komora a komora přídavného spalování NK-25 a NK-32, na posledním snímku tryska NK-32.

Rozváděcí skříň má hřídele o konstantních otáčkách pro AC/DC generátory a hydraulické pumpy. NK-32 má soběstačný mazací systém, digitální řídící systém FADEC a systém pro monitoring stavu motoru (zde není jisté, zda to platí i pro původní motory z 80. let).

Spalovací komora NK-25 a NK-32
Tlak vzduchu za kompresorem 26 atm. Teplota před turbínou 1302°C. Ochrannou tepelnou vrstvu tvoří nátěr ZVK-103.

Komora přídavného spalování NK-25 a NK-32
Stupeň nárůstu tahu při přídavném spalování 1,76. Kompletnost hoření 97%. Koeficient hydraulických ztrát 4,4%.

zdroj: [metallist]

Motor se startuje vzduchovou turbínou prostřednictvím stlačeného vzduchu z APU nebo pozemního zdroje.

Letoun Tu-160 byl zaveden do služby v době, kdy nebyly vyřešeny všechny jeho četné problémy. Časté byly právě problémy s motory - např. startování bylo problematické, patrně kvůli nedokonalosti řídícího systému. Stalo se, že Tu-160 selhaly dva motory ve stejný okamžik. Také segmenty proměnlivé výstupní trysky často selhávaly. Životnost motorů NK-32 byla z počátku u prototypů a prvních sérií 250 hodin, později se kolem roku 1991 zvýšila na 750 hodin. Kolem roku 2007 se celková životnost, patrně po úpravých zmíněných níže, udává 3000 hodin a meziopravový resurs 1000 hodin [tomsk].

NK-321 na Tu-144LL

V rámci vývoje civilního nadzvukového letounu 2. generace, zahájila v roce 1993 Tupolevova kancelář spolupráci s NASA, která měla využít Tu-144 k sérii pokusů. Motor RD-36-51A se už dávno nevyráběl, bylo tedy rozhodnuto použít NK-321 z Tu-160. Nový letoun dostal označení Tu-144LL (létající laboratoř). Nové motory jsou o něco delší, musely se tak přepracovat motorové gondoly letounu. Všechny zkušební lety musely být provedeny nad ruským územím, protože tento model motoru byl stále utajován. Letové zkoušky probíhaly od března 1996, poslední let vůbec se uskutečnil v roce 1999. Motory NK-321 byly po přehlídce MAKS 2005 z letounu Tu-144LL vymontovány a tím patrně definitivně skončila nepříliš úspěčná kariéra tohoto původně dopravního a později výzkumného supersoniku.

Další vývojové větve a budoucnost NK-32/321

V roce 1988 byl na bázi NK-32 rozpracován motor NK-34 o tahu 15000 kp pro letouny A-40M. Další vývoj tohoto projektu není znám.

Další verze motoru NK-321 bez blíže specifikovaného označení měla pohánět bojový letoun se zkráceným, nebo vertikálním startem a přistáním Jak-43, následovníka Jak-141M. Velká část proudu vzduchu procházejícího kompresorem měla být odebírána a vedena k odděleným spalovacím komorám, které by zajišťovaly vertikální pohyb a stabilitu letounu. Projekt letounu začal a díky škrtům ve financování i skončil v první polovině 90. let, aniž by se letoun kdy dostal do vzduchu.

Plán modernizace Tu-160 z 80. let uvažoval nad budoucím použitím motorů NK-74 o tahu 27000 kp a se sníženou spotřebou. Zda jde o vývojovou větev NK-32/321, zda byl motor dokončen a otestován, není známo.

Počátkem 90. let posloužilo jádro motoru NK-321 při vývoji pozemní plynové turbíny NK-36ST o výkonu 25MW a účinnosti 36% a turbíny NK-37 o výkonu 25MW a účinnosti 36,4%.

Dlouhodobější plán předpokládá vývoj motoru 5. generace, založeného na jádru motoru NK-32 etapy II. S motorem se počítá pro nový bombardér programu PAK DA.

Současný stav NK-32

Stav po ukončení výroby

Sériová výroba motorů NK-32 skončila někdy v letech 1992-1994 (např. Baranova OKB v roce 1994 ukončila výrobu některých prvků tohoto motoru). V následujících mnoha letech závod prováděl pouze opravy a revize. A to ve velmi omezeném objemu - v lepším případě se současně pracoval jen na jednom motoru, jindy nebyla zakázka žádná. Toto korespondovalo se stagnací celého ruského letectva.

Modernizace

Dle zdroje [tomsk] měla už před rokem 1996 proběhnout modernizace Tu-160 (některá média letoun označovala Tu-160M). Dít se něco začalo ale až v novém tisíciletí

V letech 2004-2006 se na základě státní zakázky provedla modernizace NK-32: Kuzněcovův závod vyrobil (nebo upravil?) několik motorů, kterým byl značně zvýšen resurs oproti původním typům. Tato zakázka se časově kryla se začátkem iniciativy o modernizaci ruského dálkového letectva. Prvním upraveným letounem byl letoun No.02-02 "Valentin Bliznjuk", do služby u letectva zpět zařazený 5.7.2006.

Nicméně přestože ruské letectvo plánuje svou modernizaci do roku 2015, kancelář zakázku na modernizaci celé flotily NK-32 toho času neobdržela. Až v polovině roku 2007 byla na setkání představitelů kanceláře Tupolev a Kuzněcovovy OKB potvrzena nutnost dalšího provozu a modernizace motorů NK-32.

Vývojová kancelář plánovala během roku 2008 vytvořit dokumentaci pro konverzi stávajících motorů NK-32 etapa I na verzi NK-32 etapa II a počínaje rokem 2009 tyto úpravy implementovat s cílem zvýšit tak spolehlivost a ekonomičnost provozu pohonných jednotek letounů Tu-160. Změny se mají týkat jádra motoru, měly by se implementovat některé konstrukční a technologické prvky aplikované u pozemních plynových turbín NK-37. Jeden ze zdrojů už v roce 2006 uvádí, že motory NK-32 etapa II jsou již otestovány na stendech. Nutnost zrychlení oprav a modernizací NK-32 se dostává do popředí zejména proto, že Ruské letectvo nyní zintenzivňuje svou činnost. Toto se týká i motorů NK-25 pro Tu-22M3 a NK-12 pro Tu-95/142.

Obnovení sériové výroby

Zlepšující se vývoj v ruském letectvu nakonec pomalu vede k plnému obnovení sériové výroby nových motorů. Tento proces si však vyžádá značné investice. Po dobu 17 let se ve výrobních závodech prováděly prakticky jen opravy a revize. Nově je nutné pořídit veškeré potřebné technické vybavení výrobních závodů, obnovit staré a implementovat nové technologie, revidovat dokumentaci a také najít kvalifikovaný personál. Vývoj nového motoru samozřejmně proběhne s podporou konstrukčních systémů CAD a CALM. Investice do obnovení výroby mají přesáhnout 3 mld. rublů. Program obnovy sériové výroby byl připraven v roce 2009. Ruská vláda potvrdila výrobu v roce 2011 s tim, že musí být vyřešeny všechny připomínky vznesené během státních zkoušek snad ještě z 80. let. Tyto problémy nebyly řešeny po celou dobu let 90-tých.

V letech 2010-2011 mělo proběhnout navázání spolupráce a zřízení potřebné infrastruktury v podnicích, které se projektu účastní. Obnova linek a postupný náběh výroby by měl proběhnout v letech 2011-2014, současně by mělo vzniknou testovací stanoviště pro tyto motory (testbed). První sériový motor z nových linek a by měl být letectvu dodán roku 2013. Plánovaný objem výroby na rok 2014 je 4-5 motorů, do roku 2020 by mělo být dodáno již několik desítek motorů. Výroba tak malého počtu motorů však bude pro Kuzněcovovu kancelář ztrátová, rentabilní by byla při produkcí 20ti nebo více motorů ročně.

Nový motor, alespoň za začátku výroby, nebude výrazně odlišný od dříve vyráběných motorů, s dřívějšími motory byla armáda spokojena – byly spolehlivé a kvalitní, velké změny nejsou potřebné, ani žádoucí. Podle samotné armády jsou parametry motoru dostatečné na dalších 20-30 let. Velkých změn ale dozná systém řízení motoru, ten původní, ještě z dob Sovětského Svazu, již značně zastaral.

V roce 2010 se začalo vyvíjet nové unifikované jádro motoru, které by mělo být společné pro modernizované NK-32 a také pro celou řadu dalších motorů - NK-65 pro An-124-100, NK-361 (pro generátory lokomotiv) a pro průmyslové turbíny pro Gazprom. Demonstrátor generátoru musí být hotov do konce roku 2011 a v roce 2012 by se měl už testovat.

ZÁKLADNÍ CHARAKTERISTIKY POPISOVANÝCH MOTORŮ

  - NK-6 NK-144 NK-144 NK-144 NK-144 NK-144A NK-144A NK-144A NK-144V NK-144-22 NK-22 NK-22 NK-25 NK-25 4) NK-25 NK-25 NK-32/321 RD-36-51 RD-36-51A
Tah - maximální kp             15000       13000 2)   14500 3) 14800   14500 14000 20000  
- plné přídavné spalování kp 22000 20000 17500 17500 17500 18150 20000 20000 22000 20000 22000   25000 25000 25000 25000 25000   20000
- nadzvukový cestovní řežim kp 20000 9)   3970 5) 13000 (?)   15000 5000 5)                     5100 5100
- podzvukový cestovní režim kp 3500 10)   3000 6)   30007)   3000 6) 30007) 3000 7                    
- pro překonání M=1 s příd. spal. kp                                      
- volnoběh kp                               800      
SFC - maximální tah kg.kp-1.h-1                         0,76 0,58          
- plné přídavné spalování kg.kp-1.h-1 1,7   1,6       1,65         1,95   2,1 2,08        
- nadzvukový cestovní režim kg.kp-1.h-1 1,96 9) 2,23 1) 1,56 5 2,23 1,56 (?) 1,81 1,81 5 1,81 1,4                 1,26 1,26
- podzvukový cestovní režim   0,86 10)   0,965 6   0,965 0,92 0,92 6 0,94 0,94 0,917 *                  
Průtokové množství vzduchu kg.s-1 340           236 (?)                 211 (?) 365 (?)    
Obtokový poměr   2   0,6 0,6 0,6 0,53 0,6 0,6 0,53     0,6     1,45   1,36    
Stlačení za dmychadlem   2,2           2,45                        
Celkové stlačení za kompresorem - 13.6   14,2   14,2   14,75 14,45 17     14,75   14 25,9   28,2    
Maximální teplota před turbínou °C 1127   1087   1087   1087 1117 1227     1087     1327   1357    
Celková délka motoru mm 4810   7690 5200   5200 7690       5200   5200 7300     7453   5228
Maximální průměr motoru mm 1750     1500   1500         1500   1500 1770     1700 8)   1415
Průměr dmychadla mm     1355   1355   1355 1355 1355       1348            
Suchá hmotnost motoru kg 3500 (3200)   3540 2827 3400   3540 3450 3650       2850 3575     3650   4125
Plná hmotnost motoru kg                           4275   4275      
Akcelerace z volnoběhu na max. tah s                         9            
Akcelerace z volnoběhu na plné příd. spal. s                         18            
Zdroj - [dvig]   [dvig] [sst] [uvauga] [sst] [dvig] [uvauga] [dvig], [uvauga]     [dvig]     [dvig] [wiki] [dvig]   [sst]
V tabulce záměrně nechávám parametry motorů z různých zdrojů, neodvažuji si hodnotit jejich správnost.
1) Hodnota dosažená při prvních nadzvukových letech Tu-144.
2) Podle jiného zdroje je 16200 kp, což je nepravděpodobná hodnota.
3) Ve zdrojích se pohybuje od 14300 do 14800 kp.
4) Údaje v tomto sloupci jsou z http://motor-s.ru, což by měl být zdroj přímo od výrobce. Uvedené hodnoty se ale zdají poněkud podezřelé.
5) H = 18 km, v = 2350 km/h, s přídavným spalováním
6) H = 11 km, v = 1000 km/h, bez přídavného spalování
7) H = 11 km, M = 0,94
8) podle jiného zdroje 1785 mm
9) H = 11 km, M = 1,7
10) H = 11 km, M = 0,9
*) Hodnota neověřena

Kde bylo nebo je možné vidět motory NK-32

Některé zdroje použitých informací a obrázků:

Komentáře k této stránce

Warning: mysql_query() [function.mysql-query]: Access denied for user ''@'localhost' (using password: NO) in /data/www/leteckemotory.cz/www.leteckemotory.cz/article_comments.php on line 210

Warning: mysql_query() [function.mysql-query]: A link to the server could not be established in /data/www/leteckemotory.cz/www.leteckemotory.cz/article_comments.php on line 210
jméno    kontrolní výpočet 3 + 1 =           
Není možné vkládat odkazy začínající http://, použijte h**p://.
Všechny položky formuláře jsou povinné. Nevhodné příspěvky budou bez varování mazány.



Přístupů od 24. 4. 2002