Модификацию двигателя провели установкой дополнительной ступени на входе в компрессор. При этом расход воздуха через двигатель увеличивался с 88 кг/с до 104 кг/с.
За счет введения охлаждаемой рабочей лопатки первой ступени турбины температура газов перед турбиной повышалась с 1270 до 1400 °C. Для ускорения создания изделия решили применить турбину двигателя АЛ-21 ф-2 с минимальными переделками — заменили материал рабочих лопаток второй ступени, узлы маслосистемы, систем топливопитания и регулирования, электрооборудование и коммуникации двигателя. Коэффициент преемственности двигателя АЛ-21 Ф-3 относительно АЛ-21 Ф равен 83,5 %. «Первый экспериментальный образец 89-го изделия был собран в январе 1970 г., — говорит Ф.А. Ожигин, — а в феврале проведены его стендовые испытания, при которых подтверждены заявленные данные.
Для дальнейшей отработки на стендах и в полете собрали 20 двигателей. Летные испытания двигателя 89–02 на самолете МиГ-23 проводились в июне 1970 года. Первый вылет летчика-испытателя Петра Остапенко подтвердил существенное улучшение летно-технических данных. Значительно сократилось время разгона самолета, на базе 600—1100 км/ч оно составило 21–23 с, расходы топлива оказались сниженными на 20 %. При этих испытаниях были подтверждены высокие запасы устойчивости двигателя, что существенно расширило пределы использования самолета по маневру.
Положительно оценивая данные стендовых и летных испытаний первых образцов двигателей АЛ-21 Ф-3 ВПК, Военно-Промышленная комиссия Совмина СССР решением от сентября 1970 г. и Приказом МАЛ от 28 сентября того же года поручили заводу «Сатурн» довести двигатель АЛ-21Ф-3 с тягой 11000—11500 кгс и предъявить его на совместные с ВВС стендовые 100-часовые испытания в четвертом квартале 1971 года.
ЦИАМу, ЦАГИ, заводам Сухого и «Сатурн» поручалось подготовить двигатель АЛ-21 Ф-3 к установке на самолет Су-24.
Самолет МиГ-23 с двигателем АЛ-21 Ф-3 предлагалось предъявить на совместные испытания с ВВС в первом квартале 1971 года, а в четвертом квартале начать серийный выпуск. Кроме МиГ-23Б и Су-24 двигатель АЛ-21 Ф-3 совместным решением МАЛ ВВС предлагалось установить и на Су-17М. Обеспечение опытной летной эксплуатации трех типов самолетов велось параллельно с доводкой двигателя. Установка двигателя сразу на три типа самолетов требовала дополнительных доработок узлов для его унификации и выделения для этого многих двигателей, что задерживало их доводку.
* * *
Заместитель главного конструктора Марк Филиппович Вольман начал работать в конструкторском бюро сразу после окончания МАИ в 1955 году.
Руководителю дипломного проекта Архипу Михайловичу Люльке, вероятно, понравился тщательный и технически зрелый анализ высотно-скоростных характеристик двухвального ТРД, который Вольман выполнил в дипломной работе, и он направил его в перспективную бригаду.
Казалось, судьба Вольмана определилась: он находил подходы к оптимизации характеристик перспективных двигателей, включая атомных, поступил в аспирантуру, сдал экзамены, определился с темой диссертации. Руководителем диссертационной работы стал заместитель начальника ЦИАМ по перспективе, крупный ученый К.В. Холщевников.
Но однажды этот путь был прерван. В 1957 году в работе КБ по двигателю АЛ-7Ф возникла острейшая проблема. Самолет Су-7 ОКБ Сухого с двигателем АЛ-7Ф не мог увеличить скорость полета более 1,7 маха, хотя потенциальные возможности были. При этой скорости необходимо открывать перепуск воздуха из средних ступеней компрессора, иначе происходил «срыв» компрессора. Получение скорости полета не менее двух махов руководство страны считало важнейшей задачей в острейшем соревновании с США.
А.М. Люлька принял предложение бывшего работника КБ Майкова о внедрении кольцевого перепуска над первой ступенью компрессора, хотя идея практически не была опробована. С целью сокращения сроков проектирование выполнялось «мгновенно», детали изготавливались по компоновкам и недооформленным чертежам, работали в три смены.
Для проведения точного анализа результатов испытаний двигателя Архип Михайлович значительно усилил методическую бригаду испытаний, переведя в нее группу специалистов во главе с Юрием Николаевичем Бытевым. Просьбу Вольмана дать ему 1,5–2 года для завершения и защиты диссертации не приняли. Подобная ситуация повторялась еще два раза.
В президиуме партийной конференции А.М. Люлька, парторг В.С. Горохов, зам. парторга В.А. Борисков.
Через 1,5 года Вольмана назначили начальником бригады испытаний на внешних стендах в Тураевском филиале. Ввод в строй четырех стендов, которые работали днем и ночью, решение ежедневных вопросов, возникающих при испытаниях АЛ-21Ф, анализ этих результатов заставляли работать весь коллектив испытателей конструкторского отдела на пределе возможностей. Регулярно задерживались на работе, приезжали из филиала домой не только вечером, но нередко ночью или утром. Стендовики звонили домой в любое время суток. Но со временем жена Вольмана на звонок из филиала ночью отвечала: «Дайте хоть немного отдохнуть. С 11 до 6 часов будить мужа не буду». Скандал по этому поводу в семействе Вольмана по-настоящему не разгорелся, так как испытатели ночью звонить перестали.
* * *
«В 1973 году на испытательной базе нашего предприятия в Тураеве, — рассказывает главный конструктор Виктор Викторович Куприк, — были завершены работы по вводу в эксплуатацию стенда для испытаний двигателей с параметрами воздуха на входе, соответствующими полетным (наддув и подогрев воздуха на входе в двигатель). Воздух от компрессорных установок ЦИАМ с давлением до 3 кгс/см2 избыточных по специально проложенному по территории института и нашей площадки в Тураеве трубопроводу подавался на стенд. На стенде с помощью специально сконструированной камеры сгорания воздух подогревался до температуры 200–230 °C и через успокоитель воздушного потока подавался на вход в двигатель. В этом же году на этом стенде были проведены испытания нескольких двигателей АЛ-21ФЗ, в том числе и серийного изготовления. На первом же испытании был выявлен дефект, имевший место также в эксплуатации, касание диска 3-й ступени турбины о статор, что подтвердило обоснованность проведения испытаний в земных условиях и в условиях полета.
На последующих испытаниях были проведены мероприятия по устранению выявленных дефектов, направленных на улучшение характеристик двигателя по системе наддува опор, устранение прогаров и подгаров стабилизаторов пламени в форсажной камере. Испытания имели положительный результат, и все мероприятия были немедленно внедрены в серийное производство.
Начались летные испытания на самолете Су-24. Но когда на этот самолет поставили двигатель второй поставки вместо АЛ-21 первого этапа, то в полете на высоте 9 км было отмечено возникновение помпажа как правого, так и левого двигателей. Проблему устранили перерегулировкой положения направляющих аппаратов первых ступеней, при этом расход воздуха снизился с 104 кг/с до 102 кг/с. Таким образом, расход воздуха на самолете Су-24 составляет 102 кг/с, а на самолетах МиГ-23Б и Су-17—104 кг/с».
