В правительственных документах предписывалось создать самолет Ан 10 с ТВД конструкции ОКБ Н.Д. Кузнецова или А.Г. Ивченко, а Ил-18 – только с двигателями ОКБ Кузнецова. Таким образом, двигателисты оказались втянутыми в необъявленный конкурс, результаты которого отразились как на Ан-10, так и на Ил-18.
Базировавшееся в Куйбышеве ОКБ Кузнецова в то время уже обладало значительным опытом в разработке ТВД. Всего год назад этот коллектив добился значительного успеха, создав сверхмощный НК-12 для Ту-95. Теперь Кузнецов намеревался заняться двухконтурным турбореактивным двигателем с тягой 22400 кгс для тяжелого бомбардировщика М-50, что отодвигало гражданскую тематику на второй план. Однако после состоявшегося в сентябре 1955 г заседания правительства он несколько пересмотрел эти планы. Вернувшись из Москвы, Кузнецов собрал своих конструкторов и поведал о дальнейших путях развития советской гражданской авиации. Свой рассказ он закончил сакраментальной фразой: «Я привез вам белый хлеб».
Летающая лаборатория на базе Ту-4 для испытания двигателей АИ-20 и НК-4
Опытный экземпляр Ан-10 в исходной конфигурации. Весна 1957 г.
За разработку ТВД, получившего обозначение НК-4, взялись лучшие умы кузнецовского коллектива. Проектирование велось с учетом последних достижений в мировом двигателестроении, газо- и термодинамике, материаловедении и др. НК-4 стал любимым детищем Кузнецова, в кабинете которого еще долгое время висела компоновка этого двигателя. В его конструкции применили 6-ступенчатый осевой компрессор, лопатки первых четырех ступеней которого имели сверхзвуковую профилировку; 3-ступенчатую турбину; кольцевую камеру сгорания и планетарный редуктор, Удельный расход топлива получился низким (0,245 кг/э.л.с, ч), сам двигатель – технологичным и легким (сухая масса – 850 кг). Его длина составляла 2450, а диаметр – 930 мм. Эти характеристики выглядели очень впечатляюще, однако внедренные в НК-4 новации оказались недостаточно исследованы, что впоследствии негативно сказалось на его надежности,
Запорожское ОКБ А.Г. Ивченко только пыталось войти в когорту создателей двигателей нового типа. Главный конструктор отчетливо понимал, что соревноваться с коллективом Кузнецова будет нелегко. На расширенном совещании с участием буквально всех своих ведущих специалистов Александр Георгиевич объяснил сложившееся положение и в заключение откровенно признал: «Или ОКБ овладеет реактивной техникой и останется в авиации, или его закроют». Выбора в такой ситуации фактически не оставалось, и конструкторы взялись за дело с высочайшей самоотдачей. График был жесткий, приходилось работать по 16-18 часов в сутки, без выходных и праздников.
Поскольку двигатель, получивший обозначение АИ-20, предназначался для пассажирских перевозок, то ставку решили сделать на простоту его конструкции и надежность в эксплуатации. «Мы пошли по пути создания «солдатского» двигателя, – подчеркивал Ивченко- – Он допускает даже то, что вы по нему лазите грязными сапогами». Принимались также специальные меры по увеличению ресурса нового изделия, что, в свою очередь, усиливало его экономическую привлекательность. Ивченко пошел по пути применения проверенных практикой дозвуковых ступеней компрессора, имевших высокие значения КПД и большие запасы газодинамической устойчивости, сведя тем самым к минимуму технический риск. Особое внимание было уделено запасу прочности всех узлов двигателя, а подбор материалов велся прежде всего с учетом требований повышенной надежности. Двигатель получился тяжелее на 200 кг чем у Кузнецова, длиннее на 645 мм, но почти на 100 мм меньше в диаметре. Максимальный удельный расход топлива у АИ-20 составлял 0,280 кг/э.л.с. ч. Начальный ресурс – 200 ч. в то время как у НК-4 – 50 ч. (В дальнейшем ресурс АИ-20 до первого ремонта систематически увеличивали и довели до 6000 ч, а общетехнический – до 20000 ч, что поставило его по этому показателю на уровень лучших мировых образцов).
«Когда были готовы проекты двигателей НК-4 и АИ-20, – вспоминает А.Н. Зленко, бывший в то время начальником отдела компрессоров в ОКБ Ивченко, – то их представили на утверждение в ЦИАМ (Центральный институт авиационного моторостроения. – Прим. авт.) Первым докладывал Кузнецов, за ним – Ивченко. В перерыве члены научно-технического совета обменивались мнениями, и я услышал как один из команды Кузнецова сказал: «Проект НК-4 – «это изящная француженка», АИ-20 – это «украинская баба». Как всегда, выручил Ивченко, который быстро нашел достойный ответ: «Посмотрим, как поведет себя «француженка» зимой, а «украинская баба» русской зимы не боится!». В результате было принято решение: построить оба двигателя, а по итогам испытаний определить, какой из них запустить в серию,