Страница 10 из 32
Действительно, наш институт в настоящее время выполняет большой объем работ, связанных с планами по дальнейшему развитию двигателя ПД-14 и созданию его модификаций. В первую очередь, это ПД-14М с повышенной до 15,6 тс тягой и турбовальный ПД-12В для тяжелых вертолетов. Кроме того, исследуется возможность создания редукторого ТРДД с тягой 18,7 тс — ПД-18Р и, наоборот, менее мощных ТРДД для региональных самолетов — ПД-10 (10,9 тс) и ПД-7 (7,9 тс). На базе газогенератора ПД-14 планируется создание и линейки наземных двигателей индустриального применения — для привода электростанций и газоперекачивающих установок.
В рамках исследований по более мощным модификациям ПД-14 в ЦИАМ ведутся работы по вентилятору с полимерными композиционными рабочими лопатками и по редуктору, который может потребоваться для его привода.
На прошедшей в конце прошлого года в ЦИАМ юбилейной научно-технической конференции «Двигатели XXI века» топ- менеджеры пермского ОАО «Авиадвигатель» и самарского АО «Кузнецов» представили свои предложения по созданию новых ТРДД большой тяги для ремоторизации тяжелого транспортного самолета Ан-124 «Руслан» и оснащения перспективных широкофюзеляжных самолетов. Каким ЦИАМ видит перспективный ТРДД тягой 30—35 тс? Ведет ли уже институт работы в этой области?
Как известно, отечественная авиапромышленность в настоящее время не выпускает двухконтурные турбореактивные двигатели для пассажирских и транспортных самолетов тягой более 16—18 тс. Вместе с тем, для сохранения конкурентоспособности российских транспортных самолетов большой грузоподъемности и возвращения нашей страны на рынок дальнемагистральных широкофюзеляжных самолетов необходимо создание собственного базового ТРДД тягой 30—35 тс. Мы считаем, что делать его нужно на базе унифицированного газогенератора, который может послужить основой для широкой гаммы авиационных двигателей тягой от 20 до 40 тс и энергетических установок мощностью 30—60 МВт.
В 2014 г. нашему институту, при участии ЦАГИ, ОДК и ОАО «Авиапром», было поручено выполнение научно-исследовательской работы «ТРДД-30» («Исследования в области создания ТРДД большой тяги на базе унифицированного газогенератора для перспективных широкофюзеляжных пассажирских и транспортных самолетов гражданской авиации»). В рамках этой НИР уточнены технические требования к двигателю большой тяги, проведены исследования по определению его технического облика и перечня критических технологий, началась отработка на моделях и экспериментальных образцах новых научно-технических решений и технологий.
Среди критических технологий, которые, по нашему мнению, предстоит реализовать для создания конкурентоспособных двигателей такого класса, — создание вентилятора из легких полимерных композиционных материалов с ультранизкой окружной скоростью его вращения (это позволит снизить массу вентилятора на 30% по сравнению с технологией полых титановых лопаток, применяемых на ПД-14 и заметно уменьшить уровень шума), новых малоэмиссионных камер сгорания, высокоэффективных турбин. Увеличение максимальной суммарной степени повышения давления в компрессорах примерно до 60 позволит снизить удельный расход топлива. Создание высокоэффективного и надежного редуктора, передающего мощность до 50—60 МВт при КПД не менее 99%, обеспечит сокращение числа ступеней турбины вдвое и снижение шума двигателя на 6—8 EPN dB. Немало предстоит поработать и в части создания новых технологий для изготовления деталей двигателя из прогрессивных конструкционных материалов — интерметаллидов, в т.ч. алюминидов титана (корпуса, лопатки и др.), керамических композитов (детали турбины и камеры сгорания), металлических композиционных материалов (элементы узлов крепления и валы).
Все это потребует выполнения широкого фронта научно-исследовательских работ в рамках государственной программы «Развитие авиационной промышленности на 2013—2025 гг.». Доведение новых технологий до 6-го уровня технологической готовности с созданием и испытаниями в термобарокамере высотного стенда экспериментального универсального газогенератора и демонстрационных двигателей потребует модернизации и создания новых стендов для экспериментальных исследований и испытаний двигателей, их узлов и систем, включая новую летающую лабораторию (например, на базе Ан-124).
Какой в целом видится в ЦИАМ линейка отечественных авиационных двигателей гражданского назначения на среднесрочную перспективу? Есть ли уже понимание, как дальше должны развиваться двигатели для пассажирской и транспортной авиации, для вертолетов?
Сегодня в ЦИАМ, на основании принятой системы уровней технологической готовности, сформирована долгосрочная программа создания научно-технического задела по двигателям различных классов и назначений. Мы считаем, что примерно к 2020 г. до 6-го уровня готовности технологий должны быть доведены усовершенствованные варианты ПД-14 (для МС-21) и ТВ7-117 (для региональных самолетов). За следующую пятилетку, к 2025 г., такого уровня готовности должны достичь проекты нового ТРДД тягой 22 тс (для транспортных самолетов), создаваемый на базе ПД-14 двигатель ПД-10 (для самолетов типа SSJ100), а также новый ТРДД тягой 5 тс (для региональных самолетов). Примерно к 2030 г. до 6-го уровня готовности технологий можно будет довести программу нового ТРДД тягой 35 тс для дальнемагистральных самолетов, а также перспективные силовые установки для магистральных самолетов — ТРДД со сложными циклами, распределенную силовую установку (один газогенератор, приводящий во вращение несколько вентиляторов) и гибридный ГТД, а также двигатель изменяемого цикла для сверхзвуковых пассажирских самолетов.
В части вертолетных силовых установок мы ожидаем, что примерно к 2020 г. может быть готов усовершенствованный (на базе ВК-2500), а к 2025 г. — и принципиально новый (ПДВ) турбовальный двигатель в классе мощности 2500 л.с. Тогда же, к середине следующего десятилетия, возможна реализация проекта турбовального двигателя ПД-12В в классе мощности 10 тыс. л.с. Для легких самолетов и беспилотных летательных аппаратов к 2020 г. может быть создан дизельный двигатель в классе мощности 500 л.с. и небольшой поршневой двигатель на 50—150 л.с. соответственно, а к 2025 г. — турбокомпаундный поршневой двигатель в классе мощности 500 л.с. для самолетов местных воздушных линий и легкий ГТД в классе мощности 350 л.с. для БЛА. Примерно к 2025 г. ожидаем готовности новой вспомогательной силовой установки мощностью 500—700 кВт, а к 2030 г. — инновационной ВСУ на топливных элементах мощностью 20—100 кВт.
За счет повышения параметров цикла, совершенствования узлов и внедрения новых материалов (в первую очередь, композиционных) двигатели для гражданской и транспортной авиации к 2020 г. должны стать на 5% экономичней на крейсерском режиме и на 40—50% экологичней по эмиссии окислов азота относительно уровня, достигнутого сейчас на ПД-14. К 2025 г. экономичность и экологичность должны повыситься на 10 и 60%, а к 2030 г. — на 20 и 65% к сегодняшнему уровню соответственно. Параллельно будет последовательно уменьшаться уровень шума.
Снижение удельного расхода топлива вертолетных двигателей, относительно показателей сегодняшнего ВК-2500, к 2020 г. оцениваем в 5%, к 2025 г. — в 7%, к 2030 г — в 10%. Это будет достигаться за счет повышения параметров цикла, применения пылезащитных устройств с высокой степенью очистки, высокооборотных осевых и центробежных компрессоров, многотопливной малоэмиссионной компактной камеры сгорания, высокооборотной высоконагруженной одноступенчатой турбины компрессора, свободной турбины с противоположным вращением ротора, электроприводной САУ типа FADEC, совмещенной с системой диагностики, новых материалов, типов уплотнений и подшипников.
Таков наш прогноз развития технологий авиационного двигателестроения на ближайшие 10—15 лет. Надеюсь, что большой опыт, который был накоплен за восемь с половиной десятилетий работы ЦИАМ, наш научный потенциал и эффективное сотрудничество с отраслевыми предприятиями-разработчиками и серийными заводами позволят воплотить наши прогнозы в реальные проекты авиационных двигателей для отечественных самолетов и вертолетов.