Двигатели пятого поколения

Двигатели пятого поколения

В Башкирии начинается выпуск авиационных двигателей пятого поколения. Новые агрегаты установят на истребитель Т-50 (ПАК ФА), который приходит на смену Су-27.

Новая силовая установка на Т-50 с увеличенной мощностью сделает самолет еще более маневренным, а главное – откроет новую эпоху в отечественном авиастроении.

На прототипе Т-50 установлены двигатели первого этапа АЛ-41Ф1. Это авиационный турбореактивный двухконтурный двигатель с форсажной камерой и управляемым вектором тяги, созданный «НПО «Сатурн». С двигателем АЛ-41Ф1 сверхзвуковая скорость самолета способна развиваться без использования форсажа. В кабине пилота внедрена полностью цифровая система управления и плазменная система зажигания.

Масса двигателя – почти 1,4 тыс. кг. Тяга в бесфорсажном режиме составляет 8800 кгс (килограмм-сила), а на форсаже увеличивается до 15-тонной величины.

А в будущем, в диапазоне 10-12 лет, планируется оснастить истребитель еще более совершенными двигателями, которые засекречены под шифром «Изделие 129». Форсажная тяга каждого из них должна превысить 20-тонную отметку.

Двигатели оснастят поворотными осесимметричными реактивными соплами, поворот которых осуществляется в плоскостях, ориентированных под углом к плоскости симметрии самолета.

Для парирования разворачивающего момента при отказе одного из двигателей их оси ориентированы под острым углом к плоскости симметрии самолета так, чтобы вектор тяги работающего двигателя проходил ближе к центру масс самолета.

«Таких самолетов и таких двигателей еще в мире нет. Этот двигатель – с увеличенной мощностью и поворотным управлением реактивного сопла. Я думаю, это основное его преимущество.»

начальник сборочного цеха «УМПО» Ишбулды Клысов

Перспективная машина способна выполнять задачи в широком диапазоне высот и скоростей полета.

Масса планера снижена за счет широкого применения уникальных материалов холдинга «РТ-Химкомпозит», и если по массе композитные материалы составляют 25% веса пустого самолета, то по площади поверхности занимают 70%.

Благодаря разработкам НПП «Звезда», истребитель Т-50 оборудуют новой системой подачи кислорода в дыхательную маску пилота. Система позволяет получать кислород для дыхательной смеси прямо из воздуха во время полета.

Масса нового оборудования составляет всего 30 кг, тогда как система кислородных баллонов на два часа полета весит порядка 90 кг. Это позволяет экономить на полезной нагрузке. Систему генерации кислорода разрабатывали на протяжении пяти последних лет. Теперь она установлена на четырех летных прототипах Т-50, которые проходят испытания в подмосковном Жуковском.

Помимо заводских тестов, новый мотор должен пройти государственные испытания, которые намечены на 2015 год. В данный момент на всех производственных площадках «Уфимского моторостроительного объединения» проходит подготовка к серийному выпуску двигателя пятого поколения.

Двигателестроители точную дату запуска серийного производства не называют. Опытно-конструкторские работы могут затянуться на несколько лет. Между тем по данным Министерства обороны России, самолеты Т-50 должны поступить на вооружение российских Военно-воздушных сил в 2016 году. Профильное ведомство заказало 60 истребителей Т-50, при этом потребность ВВС в таких самолетах оценивается в 150-200 единиц.

Над проверкой расчетов, отладкой технологии обработки деталей и узлов будущего двигателя в Уфе работают большое число специалистов. Двигатели проходят и стендовые испытания: каждый агрегат тестируется дважды. Техники проверяют качество сборки и работоспособность, затем изделие проходит приемо-сдаточный контроль.

Например, после сборки трансмиссии проходит обязательная операция прокачки маслом для устранения посторонних частиц. Если образец не соответствует всем требованиям, его отправляют на доработку.

В 2010 году Т-50 успел пройти 3 успешных полета, после чего был перебазирован из Комсомольска-на-Амуре в Жуковский на военно-транспортном самолёте ВВС России Ан-124 «Руслан». За время секретных испытаний Т-50 совершил более 500 вылетов.

Основные элементы конструкции истребителя производятся предприятиями Ростеха. Силовая установка разрабатывается конструкторами Объединенной двигателестроительной корпорации. Фонарь кабины и обшивку делают специалисты холдинга РТ-Химкомпозит. Авионику и бортовое радиоэлектронное оборудование, удовлетворяющее требованиям самолета пятого поколения, создают в концерне «Радиоэлектронные технологии».

Советское наследство: турбореактивный двигатель пятого поколения на базе «Изделия 79»

Гонка поколений

Одними из наиболее сложных и технологичных являются двигатели для истребителей, которые должны сочетать требования по высокой максимальной тяге на форсаже и без него, высокую топливную экономичность и относительно компактные габариты. Советский Союз и США длительное время шли практически «ноздря в ноздрю», периодически то одна страна, то другая вырывалась вперёд. К недостаткам советских авиадвигателей часто относили малый ресурс – технологические возможности США всегда были выше, зачастую поддерживать паритет удавалось только за счёт смекалки советских инженеров и конструкторов. Впрочем, к моменту развала СССР эту проблему уже практически удалось решить.

Развал СССР изрядно подкосил авиационную промышленность страны – были потеряны кадры, технологические компетенции, упущено время. Как раз в этот момент шла разработка новейших самолётов пятого поколения, для которых требовались соответствующие двигатели.

Как следствие, США вырвались вперёд, создав вначале двигатель F119-PW-100 для тяжёлого истребителя пятого поколения F-22, а затем и двигатель F-135-PW-100/400/600 для лёгкого однодвигательного истребителя F-35.

В России затянулась как разработка истребителей пятого поколения, так и двигателей для них. Конструкторские бюро «Сухого» и «Микояна» в условиях хронического недофинансирования самостоятельно вели работы по истребителям пятого поколения.

В 1997 году КБ «Сухой» представило проект истребителя с крылом обратной стреловидности Су-47 (тема С-37). На опытном образце был установлен ТРД Д-30Ф6 от истребителя-перехватчика МиГ-31, но на серийной машине планировалось установить иной двигатель – Р179-300. В свою очередь КБ «Микояна» вело работы по проекту многофункционального фронтового истребителя МиГ-1.44, который совершил первый полёт в 2000 году. В качестве двигателя на нём должен был использоваться ТРД АЛ-41Ф, специально разрабатываемый для самолётов пятого поколения с предполагаемой тягой на форсаже в 18 тонн.

Оба проекта основывались на решениях прошлого века и уже не соответствовали современным требованиям. В сочетании с хроническим недофинансированием это похоронило оба проекта. Предположительно, наработки по МиГ-1.44 могли быть использованы Китаем при разработке своего истребителя пятого поколения J-20.

На смену закрытым проектам Су-47 и МиГ-1.44 пришёл проект перспективного авиационного комплекса фронтовой авиации (ПАК-ФА), тендер по которому выиграло КБ «Сухой», создавшее в конечном итоге самолёт Су-57. Казалось бы, всё замечательно? Однако на пути создания этой машины возникло множество технических и технологических проблем. Одной из наиболее критичных стало отсутствие двигателя пятого поколения.

Казалось бы, такой двигатель был создан – это ТРД АЛ-41Ф, на котором летал ещё МиГ-1.44 в 2000 году. Однако его габариты не позволили разместить его на истребителе Су-57. На базе АЛ-41Ф был создан ТРД АЛ-41Ф1 уменьшенных габаритов, тяга которого уменьшилась с 18000 кгс до 15000 кгс, что считается уже недостаточным для истребителя пятого поколения.

В конечном итоге ТРД АЛ-41Ф1 стал для Су-57 двигателем первого этапа, с которым будет выпущена лишь часть серийных машин. Ему на замену разрабатывается двигатель второго этапа под обозначением «Изделие 30», информации о котором пока не много – тяга на форсаже предположительно должна составить 18000 кгс, что меньше, чем у уже выпускающегося серийно американского F-135-PW-100/400 (19500 кгс). Разработка и испытания «Изделия 30» уже изрядно затянулись.

Однако существовала (и существует) альтернатива развитию линейки двигателей АЛ-41Ф1/АЛ-41Ф/АЛ-41Ф1/«Изделие 30». Чуть выше упоминалось, что в качестве предполагаемого серийного двигателя для Су-47 рассматривался ТРД Р-179-300 – но что же это за двигатель?

Альтернативное решение

Турбореактивный двигатель Р179-300 был разработан на базе двигателя Р79В-300 (изделие 79) самолёта вертикального взлёта и посадки (СВВП) Як-141.

Параметры тяги в максимальном и в форсажном режимах двигателя Р79В-300 значительно превосходят параметры других ТРД четвёртого поколения. Масса Р79В-300 чуть выше, но не стоит забывать, что она включает поворотное сопло, позволяющее использовать форсаж как на горизонтальном, так и на вертикальном режимах.

На страницах профильных изданий и в сети интернет часто обсуждается нехватка в российских военно-воздушных силах (ВВС) лёгкого однодвигательного истребителя – аналога американского F-16. Но, по сути, такой самолёт практически был создан – это Як-141. Да, Як-141 это СВВП, но его характеристики вполне сравнимы с истребителями схожей весовой размерности – самолётами МиГ-29 и F-16.

Можно предположить, что на базе Як-141 мог быть создан лёгкий многофункциональный однодвигательный истребитель с лётными характеристиками, превосходящими характеристики МиГ-35 и F-16 последних версий.

Соответственно, так же как модернизируется семейство самолётов Су-27, мог бы модернизироваться лёгкий истребитель на базе Як-141, в первую очередь в части бортового радиоэлектронного оборудования (БРЭО) и интеграции новых вооружений.

Такой самолёт мог бы быть востребован как российскими ВВС, так и на зарубежных рынках, где тот же МиГ-29 не снискал популярности.

Вообще, в этом случае в российской промышленности мог сложиться некий «триумвират», в котором КБ «Яковлева» сконцентрировалось бы на лёгких однодвигательных истребителях и СВВП, КБ «Сухого» строило бы тяжёлые истребители класса Су-27, а КБ «МиГ» развивало бы линейку дальних тяжёлых истребителей-перехватчиков (впоследствии многофункциональных) типа МиГ-31. Разумеется, разделение труда было бы не принудительным, участвовать в конкурсах «по теме» могло любое КБ, поскольку конкуренция – это благо.

Но вернёмся к авиадвигателям. По неподтверждённым данным, технологии Р-79-300 в начале 90-х годов «утекли» в Китай:

«На форуме Sinodefence Forum один из участников привел машинный перевод статьи из некоего китайского интернет-ресурса, где якобы было рассказано о том, что в свое время Китай получил из России техническую документацию и сам двигатель Р-79-300, которым был оснащен СВВП Як-141.

В 1992 году Россия, испытывавшая глубокий экономический кризис, приняла решение прекратить разработку истребителя Як-141. Это решение было принято на показе авиационной техники в Мачулищах (близ Минска, Белоруссия). Двигатель Р-79-300 разработки АМНТК «Союз» не планировался на установку ни на один из самолетов. В августе 1996 года Россия подписала акт передачи двигателя китайской стороне, а также предоставила полный комплект чертежей и технической документации (двигатель был передан без сопла с управляемым вектором тяги). Но позднее, в 1998 году, когда азиатский финансовый кризис вызвал экономические трудности в России, Китай сумел получить и сопло двигателя Р-79-300В с его технологией.

На базе Р-79 китайский НИИ газотурбинных двигателей (Сиань) начал разработку собственного варианта WS-15. Двигатель разрабатывается в нескольких модификациях:
— WS-15-10 для экспортного варианта истребителя J-10M;
— WS-15-13 для перспективного легкого стелс-истребителя J-13;
— WS-15-CJ для перспективного истребителя с укороченным взлетом и вертикальной посадкой;
— WS-15X для перспективного двухдвигательного тяжелого стелс-истребителя J-20.

Сообщается, что с успешным созданием двигателя WS-15 Китай практически ликвидирует разрыв с США, Европой и Россией по разработке современных военных реактивных двигателей.»

Несмотря на весь негатив данной информации, из неё можно сделать вывод, что ТРД Р79В-300 может быть использован как основа для перспективных авиадвигателей.

Разработанный на базе двигателя Р79В-300 перспективный ТРД Р179-300 обладал характеристиками, соответствующими требованиям того времени к двигателям пятого поколения. Наравне с АЛ-41Ф он рассматривался в качестве основы для перспективного истребителя пятого поколения, но военные выбрали АЛ-41Ф, поскольку считалось, что он может быть быстрее доведён до лётной годности.

Был ли выбор обоснован или вмешались иные факторы? Правы были военные или ошибались – вопрос открытый. Выбор в пользу АЛ-41Ф был сделан ещё в 80-х годах, но «Изделие 30» для истребителя Су-57, основанное на наработках по АЛ-41Ф, до сих пор так и не доведено до стадии готовности.

Какой из этого можно сделать вывод?

Двигатель – это основа любой боевой машины – самолёта, корабля, танка. Именно характеристики двигателя определяют, какую боевая машина будет иметь дальность и скорость, боевую нагрузку, бронезащиту и т.д.

При создании сложной техники всегда существует риск, что разработчик зайдёт в тупик – пойдёт по неправильному пути, в результате чего может произойти задержка на годы, а то и на десятилетия. Учитывая важность боевой авиации вообще, и истребительной авиации в частности, «складывать яйца в одну корзину» абсолютно недопустимо. Государство вполне могло позволить себе поручить разработку авиадвигателей пятого поколения двум конструкторским бюро. Кроме того, как мы уже говорили выше, здоровая конкуренция весьма положительно влияет на качество и стоимость конечного продукта.

Впрочем, ещё не поздно, ситуация с ТРД ещё может быть исправлена. В АМНТК «Союз» сохранили технические компетенции и в инициативном порядке разрабатывают двигатели для самолётов пятого поколения. Например, на форуме «Армия-2020» был представлен перспективный ТРД Р579-300, заявленные характеристики которого вполне соответствуют требованиям к авиадвигателям для самолётов пятого поколения.

Далеко не факт, что ТРД Р579-300 или иной авиадвигатель на его основе получится интегрировать в планер Су-57 из-за несоответствия размеров, хотя и это не точно, возможно, АМНТК «Союз» может адаптировать ТРД Р579-300 и для Су-57.

Но даже если для Су-57 ТРД Р579-300 не подойдёт, то на нём может быть построен лёгкий многофункциональный истребитель, в том числе в варианте СВВП, перспективный авиационный комплекс дальнего перехвата, или иной летательный аппарат для нужд российских ВВС или поставок на экспорт.

Например, в новостях на сайте АМНТК «Союз» говорится о возможности создания на базе ТРД Р579-300 перспективного двигателя для БПЛА стратегического назначения со скоростью полёта более 3-4 М, который может использоваться в том числе и для запуска малых космических аппаратов.

Больше двигателей, хороших и разных – это должно стать девизом нашей промышленности. Ресурсы государства вполне позволяют финансировать несколько разработок параллельно, для уменьшения технических и временных рисков создания перспективных изделий.

ТЕХНОЛОГИИ, ИНЖИНИРИНГ, ИННОВАЦИИ

Измеритель диаметра, измеритель эксцентриситета, автоматизация, ГИС, моделирование, разработка программного обеспечения и электроники, БИМ

Известные особенности двигателя второго этапа для истребителя пятого поколения Су-57

В настоящее время продолжается подготовка к серийному производству перспективных истребителей Су-57. Как и в случае с прототипами, серийная техника будет комплектоваться двигателями двух моделей. Первые серийные образцы получат существующие двигатели АЛ-41Ф1 (они же «двигатели первого этапа»), а затем их в серии сменят более новые «Изделия 30». С конца 2017 года перспективные турбореактивные двигатели «Изделие 30» испытываются в воздухе, и в будущем ожидается освоение их производства в интересах серийного выпуска самолетов. ТРДДФ типа «Изделие 30», или «двигатель второго этапа», является одной из главных тем в контексте проекта ПАК ФА / Т-50 / Су-57. При этом эта тема является одной из самых закрытых.

• Наша продукция
• Презентации по направлениям
• Инжиниринг
• Консалтинг
• Металлообработка
• Моделирование
• Разработки

Впрочем, к настоящему времени разработчик в лице НПО «Сатурн», а также официальные лица из Министерства обороны и других структур успели раскрыть часть данных и составить примерную картину. Стоит ожидать, что в будущем продолжится поступление новой информации, и промышленность раскроет новые подробности интереснейшего проекта.

Двигатель пятого поколения

Истребитель Су-57 относят к условному пятому поколению, что говорит о наличии ряда характерных требований. Одно из главных таких требований – обеспечение крейсерской сверхзвуковой скорости, в том числе без использования форсажных камер. Существующие серийные двигатели не позволяют получить такие характеристики, в связи с чем требуется совершенно новая силовая установка. Перспективный двигатель, предназначенный для Су-57, как и сам самолет, относят к условному пятому поколению – однако уже в сфере моторостроения.

Считается, что разница между поколениями турбореактивных двигателей проявляется в изменении основных параметров. Резкий рост удельной тяги или сокращение удельного расхода топлива, достигнутые в новом проекте, позволяют относить его к следующему поколению. Новейший ТРДДФ «Изделие 30» по этим показателям выгодно отличается от существующих систем, что позволяет его разработчикам говорить о создании двигателя поколения «5» или «5+».

Высокие характеристики нового двигателя достигаются, в первую очередь, за счет применения самых современных технологий, материалов и решений. При этом используются и уже освоенные идеи. Так, «Изделие 30» продолжает линейку отечественных двигателей со штатным соплом, имеющим средства управления вектором тяги.

Впрочем, от некоторых современных решений пришлось отказаться. К примеру, в 2013 году НПО «Сатурн» показало перспективную конструкцию лопатки для компрессора высокого давления, изготовленную из алюминида титана. Появились сообщения о возможном внедрении такого материала в конструкцию турбины. Однако позже от алюминида титана в составе «Изделия 30» отказались. Экономия массы оказалась незначительной, а стойкость к повышенным механическим и тепловым нагрузкам, характерным для двигателей военного назначения, – недостаточной.

Технические подробности

По известным данным, «Изделие 30» представляет собой двухконтурный турбореактивный двигатель с форсажной камерой. На уровне некоторых основных идей он имеет сходство с более старыми двигателями семейств АЛ-31 и АЛ-41, но все его агрегаты разрабатывались заново и с применением современных наработок. Результатом этого стал заметный рост всех основных характеристик, позволяющий относить «Изделие 30» к следующему поколению ТРДДФ.

Двигатель имеет обычную для своего класса архитектуру с многоступенчатыми компрессорами высокого и низкого давления, камерой сгорания и многоступенчатыми турбинами. Позади турбин находятся форсажная камера и сопло с УВТ. На внешней поверхности двигателя помещены необходимые агрегаты того или иного назначения. Разработчики «Изделия 30» не спешат раскрывать все подробности конструкции, но часть особенностей нового проекта уже известна.

Компрессор обеспечивает сжатие поступающего воздуха со степенью 6,7, обеспечивая расход воздуха до 20-23 кг/с. Камера сгорания оснащается плазменной системой зажигания, устанавливаемой прямо на форсунках. Такие средства обеспечивают воспламенение топлива сразу после его попадания в камеру сгорания. Благодаря этому поддерживается оптимальный режим горения, а также исключается т.н. факеление – неправильное сгорание топлива, скопившегося в двигателе. Температура газов перед турбиной находится в пределах от 1950 до 2100°K. Для сравнения, у серийного двигателя АЛ-31Ф этот параметр не превышает 1700°K.

Двигатель «30» комплектуется новым соплом, имеющим функции управления вектором тяги. Этот агрегат заметно меньше использовавшихся ранее и имеет иные обводы. В частности, задняя кромка сопла, образуемая отдельными створками, получает неровную форму.

Важной особенностью конструкции, обеспечивающей получение новых возможностей, является изменение степени двухконтурности. Также проект учитывал необходимость сокращения заметности двигателя и самолета в целом для радиолокационных и инфракрасных систем наблюдения. Такие задачи решались путем создания оптимальных конструкций воздухозаборника и сопла.

Для нового двигателя создана оригинальная электронно-цифровая система управления с полной ответственностью. Она принимает данные с множества различных датчиков и следит за работой всех компонентов двигателя. Получая команды от летчика, система управления выполняет их с учетом текущих параметров и различных факторов. Автоматика управления двигателем упрощает работу летчика, а также облегчает настройку силовой установки для работы в тех или иных условиях.

Все новые идеи и решения предназначаются для повышения основных характеристик двигателя. Согласно открытым данным, максимальная тяга двигателя «Изделие 30» достигает 11000 кгс, форсажная – 18000 кгс. Для сравнения, двигатель первого этапа АЛ-41Ф1 имеет тягу 9500 и 15000 кгс соответственно. Таким образом, самолет Су-57 даже при максимальной взлетной массе, превышающей 35 т, будет иметь тяговооруженность более единицы. При нормальном взлетном весе этот параметр достигнет 1,15-1,2.

Удельные параметры нового двигателя либо улучшились, либо остались на уровне предшествующих изделий. Так, руководство НПО «Сатурн» указывает, что удельный расход топлива у «Изделия 30» остался на уровне двигателя АЛ-31Ф – около 0,67 кг•кгс/час. Одновременно повысилась удельная тяга, но точное значение этого параметра не называется. При таких параметрах, по своим габаритам и массе двигатель «30» почти не отличается от серийных отечественных ТРДДФ.

Оптимизация основных параметров приводит к повышению летно-технических характеристик самолета. По разным оценкам, крейсерская сверхзвуковая скорость самолета Су-57 без применения форсажа, обеспечиваемая двумя двигателями с тягой по 11000 кгс, может достигать М=1,5. Наличие сопла с УВТ значительно улучшает маневренность на всех режимах.

Планы на будущее

Пока перспективный ТРДДФ «Изделие 30» остается на стадии летных испытаний и проверяется на опытных самолетах Т-50 / Су-57. К настоящему времени изготовлено около двух десятков опытных двигателей, предназначенных для проверок на земле и в воздухе. Летные испытания двигателей продолжаются больше года и требуют еще времени. Так, в начале прошлого года сообщалось, что весь цикл летных испытаний может занять три года.

Согласно нынешним планам, в ближайшие годы российские воздушно-космические силы получат несколько первых серийных истребителей Су-57. Первые машины этого типа будут оснащаться т.н. двигателями первого этапа – ТРДДФ АЛ-41Ф1. В 2020 году должен появиться второй контракт на поставку серийной техники. На этот раз речь идет о внедрении новых двигателей. Часть истребителей второй серии будет оснащаться «Изделиями 30». Серийное производство таких двигателей будет освоено предприятием «ОДК-Уфимское моторостроительное производственное объединение». В дальнейшем, ориентировочно в середине двадцатых годов, новый двигатель станет стандартным для всех серийных Су-57.

Параллельно с испытаниями и доводкой «Изделия 30» в его существующей версии ведутся работы по созданию новых агрегатов для такого двигателя. Осуществляется разработка плоского сопла, способного снизить заметность самолета в разных спектрах. Вместо штатного сопла за двигателем планируется помещать изогнутый канал, на котором должны устанавливаться две подвижные плоские створки.

S-образный канал прикрывает лопатки турбины от излучения радиолокаторов, а прямоугольное сечение сопла сокращает инфракрасное излучение от реактивных газов. В то же время, такие агрегаты создают дополнительное сопротивление движению газов, что приводит к небольшому сокращению технических характеристик двигателя. Новое сопло пока находится на ранних стадиях, и пока неизвестно, внедрят ли его при проведении будущих модернизаций Су-57. Впрочем, с помощью такого проекта российские двигателестроители получают важный опыт.

Также сообщается о проработке вопросов создания двигателя «шестого поколения». Для дальнейшего повышения основных и удельных характеристик предлагается добавить третий контур в дополнение к двум существующим. Однако такие идеи пока остаются на стадиях самых ранних исследований, и потому их вряд ли можно рассматривать в контексте дальнейшей доработки истребителей Су-57.

Пока основной задачей двигателестроителей в рамках программы ПАК ФА является доводка «Изделия 30» с последующим запуском его производства и внедрением в серийный выпуск истребителей Су-57. По всей видимости, в серию пойдет двигатель в его нынешней конфигурации – с рядом особых технических решений, повышающих общие характеристики. При этом кардинальные переработки, такие как установка нового сопла, пока не планируются.

Главным результатом проекта под рабочим обозначением «30» является создание ТРДДФ с высокими характеристиками для новейшего российского истребителя. При этом не стоит забывать и о других важных моментах. Завершив работы по «Изделию 30» и доведя его до эксплуатации в войсках, российское двигателестроение в очередной раз покажет свой потенциал и подтвердит свои лидирующие позиции.

Источник: https://topwar.ru/
Автор: Рябов Кирилл

• Наша продукция
• Презентации по направлениям
• Инжиниринг
• Консалтинг
• Металлообработка
• Моделирование
• Разработки

Понравилась статья? Тогда поддержите нас, поделитесь с друзьями и заглядывайте по рекламным ссылкам!

Генконструктор НПО «Сатурн» Юрий Шмотин: «Двигатель второго этапа подарит самолету ПАК ФА (Т-50) пятого поколения новую жизнь»

Одной из важнейших задач, стоящих сегодня перед российским авиадвигателестроением, является разработка двигателя второго этапа для самолета ПАК ФА (Т-50). Большую часть работ по созданию этого двигателя выполняет Рыбинское НПО «Сатурн».

О том, на какой стадии находится процесс создания этого двигателя, какие возможности приобретет самолет с новым «сердцем» рассказал «Интерфаксу-АВН» генеральный конструктор НПО «Сатурн» Юрий ШМОТИН.

— Юрий Николаевич, расскажите, каким должен быть двигатель для самолета пятого поколения? Каковы его основные признаки?

— Самолет пятого поколения Т-50 это не просто истребитель, бомбардировщик или штурмовик. Это многоцелевой летательный аппарат. Такому самолету надо дать новое «сердце», которое позволит сделать его высокоманевренным, скоростным, экономичным и способным противостоять таким конкурентам, как американские F-22 и F-35.

Двигатель для самолета пятого поколения будет отличаться от двигателя предыдущего поколения увеличенной удельной тягой, меньшим весом, сниженным удельным расходом топлива и наличием новых решений по малой заметности. При этом он должен быть относительно дешевым в обслуживании и эксплуатации. НПО «Сатурн» сейчас работает именно над таким двигателем.

— Каким узлам и агрегатам нового двигателя уделяется особое внимание при разработке? Что представляет наибольшую сложность для инженеров?

— В авиационном двигателе важно все. Одним из сложнейших узлов двигателя является турбина высокого давления. Нам было задано сделать турбину, работающую при таком уровне температур, при которых металлические никелевые сплавы просто плавятся. Эта работа была успешно выполнена.

Сердцем авиационного двигателя является компрессор высокого давления. От уровня его совершенства напрямую зависят все основные характеристики двигателя. Количество деталей в новом компрессоре высокого давления мы сумели сократить практически вдвое по сравнению с компрессором предыдущего этапа, при этом обеспечили значительное увеличение работы на одну ступень. Стоимость изготовления такого компрессора не будет превышать стоимость изготовления КВД двигателя четвертого поколения. И это при условии применения новых материалов и технологий.

Решив эти и другие задачи, на выходе мы получим газогенератор с новым уровнем характеристик, который будет основой для нового семейства двигателей. Характеристики узлов этого газогенератора, например эффективность КВД, повышена в среднем более чем на четыре процента, а на ряде режимов и на восемь. Фактически, это революция в двигателестроении, т.к. определяет возможность создания двигателя с колоссальным резервом развития по тяге.

— Каким конструкционным материалам отдается предпочтение при создании нового двигателя?

— Без принципиально новых материалов невозможно обеспечить те характеристики, которые мы предъявляем к ГТД нового поколения. У специалистов НПО «Сатурн» есть опыт и неплохие результаты применения новых материалов, разработанных Всероссийским научно-исследовательским институтом авиационных материалов (ВИАМ).

В первую очередь, это, конечно, лопаточные жаропрочные никелевые сплавы. Лопатка турбины — это абсолютно уникальное изделие. Она представляет собой сложную пространственную конструкцию, которая должна работать при температурах выше 2000 К.

Есть также материалы собственной разработки НПО «Сатурн». Мы готовы предложить их для двигателя нового поколения. Эти материалы позволяют в полтора раза повысить ресурс двигателя при тех же температурах.

Сегодня много говорится о применении композиционных материалов. В новом двигателе для ПАК ФА применяются композиты, которые построены не только на полимерной матрице для холодной части, а также детали, созданные на высокотемпературных композициях. Эти работы НПО «Сатурн» ведет уже достаточно давно.

— Нельзя забывать, что все новое и современное со временем устаревает. Предусмотрена ли в создаваемом двигателе возможность его модернизации?

— Конечно. Одновременно с выполнением опытно-конструкторских работ по двигателю пятого поколения мы формируем задел, который позволит развивать двигатель не только на десять, но и на 30, возможно и 50 лет вперед.

Сегодня в НПО «Сатурн» ведутся серьезные исследования по развитию двигателя пятого поколения с применением технологии, которую называют «двигатель переменного цикла». Выполнены исследования, которые говорят о том, что при определенной трансформации термодинамики двигателя за счет конструктивных изменений можно существенно улучшить характеристики двигателя на дозвуковых и сверхзвуковых режимах полета. Одной из таких трансформаций может стать применение третьего контура. Все это предусмотрено.

— Каким образом повлияет установка новых двигателей на летные характеристики истребителя пятого поколения? Почувствует ли разницу летчик, пересевший с самолета с двигателем первого этапа на самолет с двигателем второго этапа?

— Новый двигатель принципиально отличается от предыдущего изделия первого этапа. Безусловно, летчик сразу почувствует разницу в тяге. Самолет с новым двигателем станет более послушным и сможет быстрее реагировать на действия пилота. Фактически, двигатель второго этапа должен дать самолету Т-50 новую жизнь.

— Юрий Николаевич, известно, что ПАК ФА уже проходит испытания. Какими двигателями оснащаются первые опытные образцы?

— Сейчас опытные образцы комплектуются двигателем первого этапа, который в инженерных кругах известен как изделие 117. По сути, это результат глубокого развития семейства двигателей АЛ-31, который устанавливается сегодня на самолеты семейства Су-27.

Безусловно, это замечательный двигатель, который является бестселлером и построен на основных принципах и базовых идеях конструкторского бюро Архипа Люльки. Но все-таки это двигатель этапа 4++.

Публикация подготовлена сотрудниками CompMechLab® по материалам сайта АВИАПорт Дайджест.