Советский турбореактивный двигатель РД-500: копия Rolls-Royce Derwent V
Klimov RD-500
РД-500: советская копия британского турбореактивного двигателя Rolls-Royce Derwent V. История создания, адаптация к советским материалам и трудности с заменой сплава Nimonic 80.
Сравнивайте с английским: нажмите на абзац — оригинал откроется в окне. Кнопка EN под абзацем показывает его прямо в тексте.
Введение
Климов РД-500 был нелицензионной советской копией турбореактивного двигателя Rolls Royce Derwent V, проданного Советскому Союзу в 1947 году. Конструкторское бюро имени Климова адаптировало его к советским методам производства и использовавшимся материалам.
The Klimov RD 500 was an unlicensed Soviet copy of the Rolls Royce Derwent V turbojet that was sold to the Soviet Union in 1947. The Klimov OKB adapted it for Soviet production methods and materials.
Разработка
Составление метрических чертежей и анализ материалов, используемых в Derwent V, шло довольно быстро, но найти замену высокотемпературному, устойчивому к ползучести сплаву Nimonic 80 никель-хром оказалось более сложной задачей. В конечном итоге сплав, соответствующий высокотемпературным свойствам Nimonic 80, был найден в KhN 80T, но он не обладал устойчивостью к ползучести. Первый экземпляр копии Derwent V, обозначенный как RD 500 (Реактивный двигатель — jet engine) по названию Завода № 500, где двигатель был впервые произведен, испытывался 31 декабря 1947 года, но проблемы возникли быстро. Сгорание было неравномерным, что привело к трещинам в камерах сгорания. Это могло быть связано с изменениями, внесенными советскими специалистами в топливную, скоростную и стартерную системы. Однако эти проблемы были решены к сентябрю 1948 года, когда двигатель успешно прошел 100-часовые государственные приемочные испытания. RD 500 являлся близкой копией Derwent с одноступенчатым центробежным компрессором, девятью камерами сгорания и одноступенчатой турбиной. Он соответствовал тяге Derwent и был лишь немного тяжелее. Основной проблемой двигателя в эксплуатации были лопатки турбины, 30% из которых не проходили контроль из-за рекристаллизации после литья. Низкая ползучесть сплава KhN 80T приводила к опасному удлинению лопаток турбины. До 40% двигателей ранней серии RD 500 требовалось индивидуально регулировать перед поставкой, а фактический срок службы двигателя никогда не приближался к 100 часам, показанным при приемочных испытаниях. Советским инженерам было чрезвычайно сложно производить двигатели в соответствии со стандартами, что демонстрируется 20 000 человеко-часами, необходимыми для сборки одного двигателя в 1947 году. К ноябрю 1948 года эта цифра снизилась до более приемлемых 7 900 человеко-часов, а к 1 марта 1949 года – до 4 734 человеко-часов, что почти соответствовало целевому показателю в 4 000 человеко-часов. Завод № 500 произвел 97 двигателей в 1948 году и 462 – в 1949 году. В программу был вовлечен Завод № 16 в Казани, который изготовил 300 двигателей в 1949 году. Производство было прекращено около 1950 года в пользу более совершенного турбореактивного двигателя Klimov VK 1, созданного на основе Rolls Royce Nene. RD 500 использовался на ряде ранних советских реактивных истребителей, включая Лавочкина La 15, Яковлева Як 25 и Яковлева Як 30, но на вооружение были приняты только Яковлева Як 23, Яковлева Як 25 и Лавочкина La 15. RD 500 был скопирован и подвергнут дальнейшей разработке в Китайской Народной Республике (КНР) в конструкторском бюро Shenyang Aircraft Development Office PF 1A.
Producing metric drawings and analyzing the materials used in the Derwent V went fairly quickly, but finding a substitute for the high temperature, creep resistant Nimonic 80 nickel chromium alloy was a more difficult challenge. Eventually an alloy that matched Nimonic 80's high temperature properties was found in KhN 80T, but it was not creep resistant. The first Derwent V copy, designated as the RD 500 (Reaktivnyy Dvigatel — jet engine) after Factory No. 500 where the engine was first produced, was being tested on 31 December 1947, but problems cropped up quickly. Combustion was uneven and this cracked the combustion chambers. This may have had something to do with the modifications made by the Soviets to the fuel, speed, and starter systems. But these problems were resolved by September 1948 when the engine passed its 100 hour State acceptance test. RD 500 was a close copy of the Derwent with a single stage centrifugal compressor, nine combustion chambers, and a single stage turbine. It matched the Derwent's thrust of and was only heavier. The main problem with the engine in service was with its turbine blades, 30% of which failed inspection due to recrystallization after casting. The poor creep resistance of the KhN 80T alloy resulted in dangerous elongation of the turbine blades. Up to 40% of the early production RD 500s had to be individually adjusted before delivery and the service life of the engine never approached the 100 hours demonstrated in the acceptance test. The Soviets had enormous problems building the engines to standard, as demonstrated in the 20,000 man hours required to build a single engine in 1947. This figure dropped to a more reasonable 7,900 man hours by November 1948 and declined further still to 4,734 man hours by 1 March 1949, close to the target of 4,000 man hours. Production by Factory No. 500 totaled 97 in 1948 and 462 in 1949. Factory No. 16 in Kazan was brought into the program and built 300 engines in 1949. Production was canceled around 1950 in favor of the superior Klimov VK 1 turbojet based on the Rolls Royce Nene. The RD 500 was used in a number of early Soviet jet fighters including the Lavochkin La 15, the Yakovlev Yak 25, and the Yakovlev Yak 30, but only the Yakovlev Yak 23, Yakovlev Yak 25 and Lavochkin La 15 were accepted for service. The RD 500 was copied and developed further in the People's Republic of China (PRC) at the Shenyang Aircraft Development Office PF 1A.