Истребитель Ла-190 с двигателем АЛ-5

Самолёт на взлёте вёл себя нормально. Набор высоты 1800...2000 м также прошёл без замечаний. В полёте скорость была доведена до 680 км/ч по прибору. Однако на 8-й минуте при дросселировании двигателя на высоте 1800 м он остановился. В связи с этим лётчику-испытателю Г.А. Седову пришлось выполнять посадку на аварийной машине в экстремальных условиях, так как отказ силовой установки привёл к нарушению работы гидросистемы, со всеми вытекающими последствиями. Но несмотря на сложившуюся обстановку лётчику удалось совершить нормальную посадку на аэродроме ЛИИ. Благо не подвела аварийная пневмосистема выпуска шасси, щитков-закрылков и тормозного парашюта. Причём шасси удалось выпустить буквально за несколько секунд до посадки.

Необходимо отметить, что явление самовыключения в полёте двигателя АЛ-5 при давлении топлива перед форсунками составлявшем около 16 кг/см² было выявлено и на самолёте Ла-190, который проходил заводские лётные испытания на аэродроме ГК НИИ ВВС.

В связи с новыми обстоятельствами для продолжения полётов главный конструктор A.M. Люлька установил следующие ограничения, которые требовалось неукоснительно выполнять при эксплуатации АЛ-5:
-  сброс оборотов в полёте от режима максимально допустимых до минимальных производить плавным перемещением сектора газа за время не менее 15... 17 секунд на высотах до 5000 м;
-  минимально допустимое давление топлива перед форсунками в полёте должно быть не менее 20...22 кг/см² до высоты 10000 м;
-  при снижении самолёта на посадку с высоты 300...500 м разрешалось переводить двигатель на режим малого газа плавным перемещением рычага управления.

Уже 19 июня лётчик-испытатель Г.А. Седов совершил второй полёт до высоты 4000 м, соблюдая указанные ограничения. Полёт, занявший 20 минут, прошёл без замечаний, при этом максимальная скорость была доведена до отметки 750 км/ч по прибору. На следующий день Г.А. Седов на летающей лаборатории Пе-8 на высоте 4000 м и скорости 300 км/ч по прибору проверил работу АЛ-5 при мгновенном перемещении сектора газа с 6600 об/мин до 2500 об/мин. При этом двигатель работал нормально, а минимальное давление топлива перед форсунками составляло 12 кг/см².

Анализ причин самовыключения двигателя АЛ-5 при полёте со скоростью более 500 км/ч показал, что перемещение сектора газа с максимальных оборотов в сторону их снижения приводит к резкому обеднению смеси (увеличению коэффициента избытка воздуха ) в камере сгорания, превышающему границу устойчивого горения. В свою очередь резкое обеднение смеси в камере сгорания происходило из-за регулятора, стремившегося снизить обороты двигателя в соответствии с новым положением сектора газа, путём уменьшения подачи топлива. В тоже время снижению оборотов препятствовала скорость набегающего потока, изменение которой зависело от времени изменения скорости полёта. Так как регулятор не имел ограничителя снижения давления топлива, то он продолжал уменьшать подачу топлива, причём в большей степени, чем это было необходимо для работы двигателя на оборотах, соответствующих новому положению сектора газа. А так как граница устойчивого горения в камере сгорания была недостаточно высокой, то горение прекращалось ещё при довольно высоком давлении топлива (12... 14 кг/см²), то есть при коэффициентах избытка воздуха, находящихся в диапазоне =30...35.

На основании проведённого анализа в ОКБ-165 разработали и представили военному представительству план мероприятий по устранению явления самовыключения двигателя АЛ-5 в полёте, который предусматривал проведение работ по двум направлениям:
-  повышение границы устойчивого горения в камере сгорания при обеднении смеси;
-  введение в конструкцию регулятора оборотов элемента, ограничивающего падение давления топлива перед форсунками в полёте до минимально допустимого предела, при котором обеднение смеси не выходит за границу устойчивого горения.

Из-за выявившихся проблем в работе силовой установки от выполнения программы заводских испытаний И-350 пришлось отойти и сосредоточить всю работу на исследовании работы двигателя. Кроме этого по решению главного конструктора А.И. Микояна в опытном производстве ОКБ-155 с 21 июня 1951 г. были прекращены работы по изготовлению второго лётного экземпляра истребителя И-350 до окончания доводки двигателя АЛ-5. К этому времени готовность агрегатов машины «М-2» составляла 90%.

В соответствии с вышеупомянутым планом уже 22 июня на стендовые испытания поставили двигатель № ЗА-165-15 с новым вариантом горелок камеры сгорания. У горелок, получивших обозначение ЭБ-3408, изменили конструкцию корпуса и завихрителя, что позволило изменить скоростное поле перед горелками и количество воздуха в зоне воспламенителя. За счёт этих изменений предполагалось повысить устойчивость горения. Предварительные испытания горелки в ЦИАМ показали, что граничный коэффициент равнялся 90 против ранее существовавшего значения 30...35.