Достижение человечества: реактивные двигатели. Малый авиационный газотурбинный двигатель

ОАО «Кузнецов» является ведущим двигателестроительным предприятием России. Здесь осуществляется проектирование, изготовление и ремонт ракетных, авиационных и газотурбинных установок для газовой отрасли и энергетики.

С этими двигателями были запущены пилотируемые космические корабли «Восток», «Восход», «Союз» и автоматические транспортные грузовые космические аппараты «Прогресс». 100% пилотируемых космических пусков и до 80% коммерческих производится с использованием двигателей РД107/108 и их модификаций, произведённых в Самаре.

Продукция завода имеет особое значение для поддержания боеготовности дальней авиации России. На «Кузнецове» были сконструированы, произведены и технически обслуживаются двигатели для дальних бомбардировщиков Ту-95МС, для бомбардировщиков Ту-22М3 и для уникальных Ту-160.

1. 55 лет назад в Самаре начали серийно производить ракетные двигатели, которые не только подняли на орбиту , но и вот уже более полувека используются российской космонавтикой и тяжелой авиацией. Предприятие «Кузнецов», которое входит в Госкорпорацию Ростех, объединило несколько крупных самарских заводов. Сначала они занимались производством и обслуживанием двигателей для ракетоносителей ракет «Восток» и «Восход», сейчас - для «Союза». Второе направление работы «Кузнецова» сегодня - силовые установки для самолетов.

ОАО «Кузнецов» входит в состав Объединённой двигателестроительной корпорации (ОДК).

2. . Это один из начальных этапов процесса производства двигателя. Здесь сконцентрировано высокоточное обрабатывающее и контрольно-испытательное оборудование. Например, фрезерный обрабатывающий центр DMU-160 FD, способен обрабатывать крупногабаритные детали сложной формы диаметром до 1.6 метра и весом до 2 тонн.

3. Оборудование эксплуатируется в 3 смены.

4. Обработка на токарно-карусельном станке.

5. НК-32 устанавливается на стратегическом бомбардировщике Ту-160, а НК-32-1 - на летающей лаборатории Ту-144ЛЛ. Скорость установки позволяет обрабатывать швы до 100 метров в минуту.

6. . Этот участок способен отливать заготовки диаметром до 1 600 мм и весом до 1 500 кг, необходимые для корпусных деталей газотурбинных двигателей индустриального и авиационного применения. На фото показан процесс заливки детали в вакуумно-плавильной печи.

10. Испытания представляют собой процесс охлаждения ванны со спиртом с помощью жидкого азота до указанной температуры.

20. Сборка очередного опытного образца двигателя НК-361 для российской железной дороги. Новым направлением развития ОАО «Кузнецов» является выпуск механических приводов силового блока ГТЭ-8,3/НК для тяговой секции магистрального газотурбовоза на базе ГТД НК-361.

21. Первый опытный экземпляр газотурбовоза с двигателем НК-361 в 2009 году во время испытаний на экспериментальном кольце в Щербинке провел состав весом более 15 тысяч тонн, состоящий из 158 вагонов, установив тем самым мировой рекорд .

24. - турбореактивный двигатель для самолета Ту-22М3, основного российского бомбардировщика средней дальности. Наряду с НК-32 долгое время является одним из самых мощных авиационных двигателей в мире.

Газотурбинный двигатель НК-14СТ используется в составе агрегата для транспортировки газа. Интересно то, что двигатель использует природный газ, перекачиваемый по трубопроводам, в качестве топлива. Является модификацией двигателя НК-12, который устанавливался на стратегический бомбардировщик Ту-95.

29. Цех окончательной сборки серийных ракетных двигателей. Здесь производится сборка двигателей РД-107А/РД-108А разработки ОАО «НПО «Энергомаш». Этими двигательными установками оснащаются первые и вторые ступени всех ракет-носителей типа «Союз».

30. Доля предприятия в сегменте ракетных двигателей на российском рынке составляет 80%, по пилотируемым пускам - 100%. Надежность двигателей - 99,8%. Запуски ракет-носителей с двигателями ОАО «Кузнецов» осуществляются с трех космодромов - Байконур (Казахстан), Плесецк (Россия) и Куру (Французская Гвиана). Стартовый комплекс под «Союзы» также будет построен на российском космодроме «Восточный» (Амурская область).

33. Здесь же, в цехе, ведутся работы по адаптации и сборке ракетного двигателя НК-33, предназначенного для первой ступени ракеты-носителя легкого класса «Союз-2-1в».

34. - один из тех, что планировалось уничтожить после закрытия лунной программы. Двигатель прост в эксплуатации и техническом обслуживании, и вместе с тем имеет высокую надежность. При этом его стоимость в два раза ниже стоимости существующих двигателей того же класса по тяге. НК-33 востребован даже за рубежом. Такие двигатели устанавливают на американскую ракету Antares.

36. В цехе окончательной сборки ракетных двигателей расположена целая галерея с фотографиями советских и российских космонавтов, которые отправлялись в космос на ракетах с самарскими двигателями.

41. на стенде. За несколько минут до начала огневых испытаний.

Подтвердить почти стопроцентную надежность изделия можно только одним способом: отправить готовый двигатель на испытания. Его крепят на специальном стенде и запускают. Силовая установка должна работать так, как будто уже выводит на орбиту космический корабль.

42. За более чем полвека работы на «Кузнецов» было выпущено около 10 тысяч жидкостных ракетных двигателей восьми модификаций, которые вывели в космос более 1 800 ракет-носителей типа «Восток», «Восход», «Молния» и «Союз».

43. По минутной готовности в систему охлаждения факела подается вода, создается водяной ковер, который уменьшает температуру факела и шум от работающего двигателя.

44. При испытании двигателя производится регистрация около 250 параметров, по которым оценивается качество изготовления двигателя.

47. Подготовка двигателя на стенде длится несколько часов. Производится его обвязка датчиками, проверка их работоспособности, опрессовка магистралей, комплексные проверки работы автоматики стенда и двигателя.

48. Контрольно-технологические испытания длятся около минуты. За это время сжигается 12 тонн керосина и около 30 тонн жидкого кислорода.

49. Испытания окончены. После этого двигатель отправляется в сборочный цех, где его разбирают, проводят дефектацию узлов, собирают, проводят окончательный контроль, а затем отправляют заказчику - на АО «РКЦ «Прогресс». Там его устанавливают на ступени ракеты.

Разработка и производство авиационных турбореактивных двигателей сегодня является одной из наиболее наукоемких и высокоразвитых в научном и техническом отношении промышленных отраслей. Помимо России, только США, Англия и Франция владеют полным циклом создания и выпуска авиационных газотурбинных двигателей.

В конце прошлого столетия на первый план вышел ряд факторов, оказывающих сильное влияние на перспективы мирового авиационного двигателестроения – рост стоимости, увеличение полных сроков разработки и цены авиадвигателей. Рост стоимостных показателей авиадвигателей приобретает экспоненциальный характер, при этом от поколения к поколению становится больше доля поисковых исследований по созданию опережающего научно-технического задела. Для авиационного двигателестроения США при переходе от четвертого к пятому поколению эта доля возросла по затратам с 15% до 60%, а по срокам увеличилась почти в два раза. Ситуация в России усугубилась известными политическими событиями и системным кризисом в начале ХХI века.

США на госбюджетной основе сегодня проводят национальную программу ключевых технологий авиационного двигателестроения IНРТЕТ. Конечная цель – к 2015 г. достигнуть монопольного положения, вытеснив с рынка всех остальных. Что делает сегодня Россия, чтобы не допустить этого?

Руководитель ЦИАМ В. Скибин в конце прошлого года сказал: «У нас мало времени, но много работы». Однако НИР, которые выполняет головной институт, не находят места в перспективных планах. При создании Федеральной целевой программы развития гражданской авиатехники до 2020 г. мнения ЦИАМ даже не спросили. «В проекте ФЦП мы увидели очень серьезные вопросы, начиная с постановки задач. Мы видим непрофессионализм. В проекте ФЦП-2020 на науку планируется выделить всего 12%, 20% – на двигателестроение. Этого совсем недостаточно. Институты для обсуждения проекта ФЦП даже не пригласили», – подчеркнул В. Скибин.

СМЕНА ПРИОРИТЕТОВ

Федеральной программой «Развитие гражданской авиационной техники России на 2002-2010 гг. и на период до 2015 г.» предусматривалось создание целого ряда новых двигателей. ЦИАМ на основе прогноза развития рынка авиационной техники разработал технические задания на конкурсную разработку технических предложений по созданию двигателей нового поколения, предусмотренных указанной ФЦП: ТРДД тягой 9000-14000 кгс для ближне-среднемагистрального самолета, ТРДД тягой 5000-7000 кгс для регионального самолета, ГТД мощностью 800 л.с. для вертолетов и легких самолетов, ГТД мощностью 500 л.с. для вертолетов и легких самолетов, авиационного поршневого двигателя (АПД) мощностью 260-320 л.с. для вертолетов и легких самолетов и АПД мощностью 60-90 л.с. для ультралегких вертолетов и самолетов.

Одновременно было принято решение о реорганизации отрасли. Реализация федеральной программы «Реформирование и развитие оборонно-промышленного комплекса (2002-2006 гг.)» предусматривала проведение работ в два этапа. На первом этапе (2002-2004 гг.) планировалось осуществить комплекс мероприятий по реформированию системообразующих интегрированных структур. При этом в авиационной промышленности предполагалось создание девятнадцати интегрированных структур, в том числе ряда структур по двигателестроительным организациям: ОАО «Корпорация «Комплекс имени Н.Д. Кузнецова», ОАО «Пермский центр двигателестроения», ФГУП «Салют», ОАО «Корпорация «Воздушные винты».

К этому времени отечественные двигателисты уже поняли, что надеяться на кооперацию с иностранными предприятиями бессмысленно, а в одиночку выживать очень сложно, и начали достаточно активно сколачивать собственные коалиции, которые позволили бы занять достойное место в будущей интегрированной структуре. Авиационное моторостроение в России традиционно было представлено несколькими «кустами». Во главе стояли КБ, на следующем уровне – серийные предприятия, за ними – агрегатчики. С переходом к рыночной экономике лидирующая роль стала переходить к серийным заводам, получавшим реальные деньги от экспортных контрактов – ММПП «Салют», ММП им. Чернышева, УМПО, «Мотор Сич».

ММПП «Салют» в 2007 г. превратилось в интегрированную структуру ФГУП «Научно-производственный центр газотурбостроения «Салют». В его состав вошли филиалы в Москве, Московской области и Бендерах. Контрольные и блокирующие пакеты акций акционерных обществ НПП «Темп», КБ «Электроприбор», НИИТ, ГМЗ «Агат» и СП «Топаз» находились в управлении «Салюта». Огромным преимуществом стало создание собственного конструкторского бюро. Это КБ быстро доказало, что способно решать серьезные задачи. В первую очередь – создание модернизированных двигателей АЛ-31ФМ и разработку перспективного двигателя для самолетов пятого поколения. Благодаря экспортным заказам «Салют» провел масштабную модернизацию производства и выполнил целый ряд НИОКР.

Вторым центром притяжения стало НПО «Сатурн», по сути, первая в России вертикально интегрированная компания в области авиационного двигателестроения, объединившая конструкторское бюро в Москве и серийный завод в Рыбинске. Но в отличие от «Салюта» это объединение не было подкреплено необходимыми собственными финансовыми ресурсами. Поэтому во второй половине 2007 г. «Сатурн» начал сближение с УМПО, которое имело достаточное количество экспортных заказов. Вскоре в печати появились сообщения, что менеджмент «Сатурна» стал обладателем контрольного пакета акций УМПО, ожидалось полное слияние двух компаний.

С приходом нового руководства еще одним центром притяжения стало ОАО «Климов». По сути, это конструкторское бюро. Традиционными серийными заводами, производящим продукцию этого КБ, являются московское МПП им. Чернышева и запорожский «Мотор Сич». Московское предприятие имело достаточно крупные экспортные заказы на двигатели РД-93 и РД-33МК, запорожцы оставались практически единственным предприятием, поставляющим двигатели ТВ3-117 для российских вертолетов.

«Салют» и «Сатурн» (если считать вместе с УМПО) серийно выпускали двигатели АЛ-31Ф, один из главных источников экспортных доходов. У обоих предприятий была гражданская продукция – SaM-146 и Д-436, но оба этих мотора имеют нероссийское происхождение. «Сатурн» производит также двигатели для беспилотных летательных аппаратов. На «Салюте» такой двигатель есть, а вот заказов на него пока нет.

У «Климова» в области двигателей для легких истребителей и для вертолетов конкурентов в России нет, а вот на поприще создания двигателей для учебно-тренировочных самолетов конкурировали все. ММПП им. Чернышева совместно с ТМКБ «Союз» создавал ТРДД РД-1700, «Сатурн» по заказу Индии – АЛ-55И, «Салют» в кооперации с «Мотор Сич» выпускает АИ-222-25. Реально только последний устанавливается на серийные самолеты. В области ремоторизации Ил-76 «Сатурн» конкурировал с пермским ПС-90, который остается единственным двигателем, который сегодня устанавливается на российские магистральные самолеты. Однако пермскому «кусту» не везло с акционерами: некогда мощное предприятие переходило из рук в руки, за чехардой смены непрофильных собственников растрачивалась мощь. Процесс создания пермского центра двигателестроения затянулся, наиболее талантливые специалисты перебрались в Рыбинск. Сейчас Объединенная двигателестроительная корпорация (ОДК) плотно занимаемся вопросами оптимизации структуры управления пермским «кустом». Пока идет присоединение к ПМЗ ряда технологически связанных предприятий, которые от него в прошлом были отделены. С американскими партнерами из Pratt & Whitney обсуждается проект создания единой структуры с участием ПМЗ и КБ «Авиадвигатель». При этом до начала апреля текущего года ОДК ликвидирует «лишнее звено» в управлении своими пермскими активами – пермское представительство корпорации, ставшее правопреемником ЗАО «Управляющая компания «Пермский моторостроительный комплекс» (УК ПМК), которое с 2003 по 2008 гг. управляло предприятиями бывшего холдинга «Пермские моторы».

Наиболее проблемным оставались вопросы создания двигателя в классе тяги 12000-14000 кгс для перспективного ближне-среднемагистрального лайнера, который должен прийти на смену Ту-154. Основная борьба развернулась между пермскими моторостроителями и украинским «Прогрессом». Пермяки предлагали создать двигатель нового поколения ПС-12, их конкуренты предлагали проект Д-436-12. Меньший технический риск при создании Д-436-12 с лихвой компенсировался рисками политическими. Закрадывалась крамольная мысль, что самостоятельный прорыв в гражданском сегменте стал маловероятен. Рынок гражданских реактивных двигателей поделен сегодня еще более жестко, чем рынок летательных аппаратов. Две американские и две европейские компании закрывают все возможные ниши, активно кооперируясь друг с другом.

Несколько предприятий российского двигателестроения остались в стороне от борьбы. Новые разработки АМНТК «Союз» оказались не нужны, самарские предприятия не имели конкурентов на внутреннем рынке, но и рынка для них практически не было. Самарские авиационные двигатели работают на самолетах стратегической авиации, которых и в советское время строилось не так много. В начале 1990-х был разработан перспективный ТВВД НК-93, но он оказался не востребован в новых условиях.

Сегодня, по словам генерального директора ОАО «ОПК «Оборонпром» Андрея Реуса, ситуация в Самаре поменялась кардинально. Самарский «куст» план 2009 г. выполнил полностью. В 2010 г. планируется завершить объединение трех предприятий в единое НПО, а лишние площади продать. По оценке А. Реуса «кризисная ситуация для Самары закончилась, начался нормальный режим работы. Уровень производительности остается ниже, чем в целом по отрасли, но позитивные изменения в производственной и финансовой сферах налицо. В 2010 г. ОДК планирует вывести самарские предприятия на безубыточную работу».

Остается еще и проблема малой и спортивной авиации. Как ни странно, им тоже нужны двигатели. Сегодня из отечественных моторов можно выбрать только один – поршневой М-14 и его производные. Эти двигатели выпускают в Воронеже.

В августе 2007 г. на совещании в Санкт-Петербурге по развитию двигателестроения тогдашний президент РФ Владимир Путин дал поручение создавать четыре холдинга, которые затем объединились бы в одну компанию. Тогда же В. Путин подписал Указ об объединении «Салюта» с ФГУП «Омское моторостроительное объединение имени П.И. Баранова». Срок присоединения к «Салюту» омского завода периодически менялся. В 2009 г. этого не произошло потому, что омский завод имел существенные долговые обязательства, а «Салют» настаивал, чтобы задолженность была погашена. И государство ее погасило, выделив в декабре прошлого года 568 млн. рублей. По мнению руководства Омской области теперь препятствий для объединения нет, и в первой половине 2010 г. это случится.

Из трех оставшихся холдингов по прошествии нескольких месяцев было признано целесообразным создать одно объединение. В октябре 2008 г. премьер-министр России Владимир Путин поручил передать «Оборонпрому» государственные пакеты акций десяти предприятий и обеспечить контрольный пакет акций создаваемой ОДК в целом ряде предприятий, в том числе в «Авиадвигателе», НПО «Сатурн», «Пермских моторах», ПМЗ, УМПО, «Моторостроителе», СНТК им. Кузнецова и ряда других. Эти активы перешли под управление дочерней компании «Оборонпрома» – Объединенной двигателестроительной корпорации. Андрей Реус аргументировал данное решение так: «если бы мы пошли по пути промежуточного этапа создания нескольких холдингов, то никогда не договорились бы делать одно изделие. Четыре холдинга – это четыре модельных ряда, которые никогда бы не удалось привести к единому знаменателю. Я уже не говорю о государственной помощи! Можно себе только представить, что бы происходило в борьбе за бюджетные средства. В тот же проект по созданию двигателя для МС-21 вовлечено НПП «Мотор», КБ «Авиадвигатель», Уфимское моторостроительное производственное объединение, Пермский моторный завод, самарский «куст». НПО «Сатурн», пока объединения не было, отказывался работать над проектом, а сейчас – активный участник процесса».

Сегодня стратегической целью ОДК является «восстановление и поддержка современной российской инженерной школы в сфере создания газотурбинных двигателей». ОДК должна к 2020 г. закрепиться в пятерке мировых производителей в сфере ГТД. К этому моменту 40% продаж продукции ОДК должно быть ориентировано на мировой рынок. При этом необходимо обеспечить четырехкратный, а возможно и пятикратный рост производительности труда и обязательное включение сервисного обслуживания в систему продаж двигателей. Приоритетными проектами ОДК являются создание двигателя SaM-146 для российского регионального самолета SuperJet100, нового двигателя для гражданской авиации, двигателя для военной авиации, а также двигателя для перспективного скоростного вертолета.

ДВИГАТЕЛЬ ПЯТОГО ПОКОЛЕНИЯ ДЛЯ БОЕВОЙ АВИАЦИИ

Программу создания ПАК ФА в 2004 г. разбили на два этапа. Первый этап предусматривает установку на самолет двигателя «117С» (сегодня его относят к поколению 4+), второй этап предполагал создание нового двигателя тягой 15-15,5 тонн. В эскизном проекте ПАК ФА пока «прописан» сатурновский двигатель.

В конкурсе, объявленном Минобороны РФ, также были предусмотрены два этапа: ноябрь 2008 г. и май-июнь 2009 г. «Сатурн» почти на год отставал от «Салюта» по предоставлению результатов работ по элементам двигателя. «Салют» все сделал вовремя, получил заключение комиссии.

Видимо, такая ситуация побудила ОДК в январе 2010 г. все-таки предложить «Салюту» создать двигатель пятого поколения совместно. Была достигнута предварительная договоренность о разделении объема работ примерно пятьдесят на пятьдесят. Юрий Елисеев согласен работать с ОДК на паритетных основаниях, но считает, что идеологом создания нового двигателя должен быть именно «Салют».

ММПП «Салют» уже создал двигатели АЛ-31ФМ1 (он принят на вооружение, выпускается серийно) и АЛ-31ФМ2, перешел к стендовой отработке АЛ-31ФМ3-1, за которым последует АЛ-31ФМ3-2. Каждый новый двигатель отличается повышенной тягой и лучшими ресурсными показателями. АЛ-31ФМ3-1 получила новый трехступенчатый вентилятор и новую камеру сгорания, а тяга достигла 14500 кгс. Следующий шаг предусматривает рост тяги до 15200 кгс.

По мнению Андрея Реуса «тема ПАК ФА ведет к очень тесной кооперации, что можно рассматривать как базу для интеграции». При этом он не исключает, что в перспективе будет создана единая структура в двигателестроении.

Свои предложения по новому двигателю для самолета МС-21 несколько лет назад представили ОАО «Авиадвигатель» (ПД-14, ранее известный как ПС-14) и «Салют» совместно с украинскими «Мотор Сич» и «Прогресс» (СПМ-21). Первый был совершенно новой работой, а второй планировалось создать на базе Д-436, что позволяло существенно сократить сроки и снизить технические риски.

В начале прошлого года ОАК и НПК «Иркут» наконец-то объявили тендер на двигатели для самолета МС-21, выдав техническое задание нескольким зарубежным двигателестроительным фирмам (Pratt & Whitney, CFM International) и украинским «Мотор Сич» и «Ивченко-Прогресс» в кооперации с российским «Салютом». Создатель российского варианта двигателя уже был определен – ОДК.

В семействе разрабатываемых моторов есть несколько тяжелых двигателей с большей тягой, чем необходимо для МС-21. Прямого финансирования таких изделий нет, но в перспективе двигатели повышенной тяги будут иметь спрос, в том числе и для замены ПС-90А на летающих сейчас самолетах. Все двигатели большей тяги планируется выполнить редукторными.

Двигатель с тягой 18000 кгс может потребоваться и для перспективного легкого широкофюзеляжного самолета (ЛШС). Двигатели с такой тягой необходимы и для МС-21-400.

Пока же НПК «Иркут» принял решение оснастить первый МС-21 двигателями PW1000G. Этот мотор американцы обещают подготовить к 2013 г. и видимо у «Иркута» уже есть основания не бояться запретов Госдепа США и того, что таких двигателей может просто не хватить на всех желающих в случае принятия решение о ремоторизации самолетов Boeing 737 и Airbus A320.

В начале марта ПД-14 прошел «вторые ворота» на совещании в ОДК. Это означает сформированную кооперацию по изготовлению газогенератора, предложения по кооперации по выпуску двигателя, а также детальный анализ рынка. ПМЗ будет изготавливать камеру сгорания и турбину высокого давления. Значительную часть компрессора высокого давления, а также компрессор низкого давления будет выпускать УМПО. По турбине низкого давления возможны варианты кооперации с «Сатурном», не исключена и кооперация с «Салютом». Сборка мотора будет производиться в Перми.

ДВИГАТЕЛИ С ОТКРЫТЫМ РОТОРОМ

Несмотря на то, что российские самолетчики пока не признают открытый ротор, двигателисты уверены, что у него есть преимущества и «самолетчики дозреют до этого двигателя». Поэтому сегодня Пермь ведет соответствующие работы. У запорожцев уже есть серьезный опыт в данном направлении, связанный с двигателем Д-27, и в семействе двигателей с открытым ротором разработку этого узла, вероятно, отдадут запорожцам.

До МАКС-2009 работы по Д-27 на московском «Салюте» были заморожены: не было финансирования. 18 августа 2009 г. Минобороны РФ подписало протокол о внесении изменений в соглашение между правительствами России и Украины по самолету Ан-70, «Салют» начал активные работы по изготовлению деталей и узлов. На сегодняшний день есть дополнительное соглашение на поставку трех комплектов и узлов к двигателю Д-27. Работы финансирует МО РФ, агрегаты, построенные «Салютом», будут переданы ГП «Ивченко-Прогресс» для завершения государственных испытаний двигателя. Общая координация работ по данной теме поручена Министерству промышленности и торговли Российской Федерации.

Была также идея применения двигателей Д-27 на бомбардировщиках Ту-95МС и Ту-142, но ОАО «Туполев» таких вариантов пока не рассматривает, возможность установки Д-27 на самолет А-42Э прорабатывался, но затем его сменил ПС-90.

ДВИГАТЕЛИ ДЛЯ ВЕРТОЛЕТОВ

Сегодня большинство российских вертолетов оснащены двигателями запорожского производства, а для тех моторов, которые собирает «Климов», газогенераторы все равно поставляет «Мотор Сич». Это предприятие сейчас значительно превосходит «Климов» по количеству выпускаемых вертолетных двигателей: украинская компания, по имеющимся данным, в 2008 г. поставила в Россию 400 моторов, тогда как ОАО «Климов» произвел их в объеме около 100 ед.

За право стать головным предприятием по выпуску вертолетных двигателей несколько лет боролись «Климов» и ММП им. В.В. Чернышева. Производство двигателей ТВ3-117 планировалось перенести в Россию, построив новый завод и отобрав у «Мотор Сич» основной источник доходов. При этом «Климов» был одним из активных лоббистов программы импортозамещения. В 2007 г. финальную сборку двигателей ВК-2500 и ТВ3-117 предполагалось сосредоточить на ММП им. В.В. Чернышева.

Сегодня производство, капремонт и послепродажное обслуживание вертолетных двигателей ТВ3-117 и ВК-2500 ОДК планирует поручить УМПО. Также в Уфе рассчитывают запустить в серию «климовский» ВК-800В. 90% необходимых для этого финансовых ресурсов предполагается привлечь по федеральным целевым программам «Развитие гражданской авиационной техники», «Импортозамещение» и «Развитие оборонно-промышленного комплекса».

Производство газогенераторов на смену украинским должно быть налажено на УМПО с 2013 г. До этого времени газогенераторы будут по-прежнему закупаться на «Мотор Сич». ОДК планирует до 2013 г. использовать мощности ОАО «Климов» «по максимуму». То, что не сможет сделать «Климов», будет заказываться на «Мотор Сич». Но уже в 2010-2011 гг. планируется минимизировать закупки ремкомплектов на «Мотор Сич». С 2013 г., когда производство двигателей на «Климове» будет свернуто, петербургское предприятие займется реструктуризацией своих площадей.

В итоге «Климов» получил в ОДК статус головного разработчика вертолетных двигателей и турбореактивных двигателей в классе форсажной тяги до 10 тс. Приоритетными направлениями сегодня являются проведение ОКР по двигателю ТВ7-117В для вертолета Ми-38, модернизация двигателя ВК-2500 в интересах МО РФ, завершение ОКР по РД-33МК. Предприятие также принимает участие в разработке двигателя пятого поколения по программе ПАК ФА.

В конце декабря 2009 г. проектный комитет ОДК одобрил проект «Климова» по строительству нового конструкторско-производственного комплекса с высвобождением площадок в центре Санкт-Петербурга.

ММП им. В.В. Чернышева теперь будет вести серийное производство единственного вертолетного двигателя – ТВ7-117В. Этот двигатель создан на базе самолетного ТВД ТВ7-117СТ для самолета Ил-112В, а его производство также уже осваивает это московское предприятие.

В ответ «Мотор Сич» в октябре прошлого года предложил ОДК создать совместную управляющую компанию. «Управляющая компания может быть переходным вариантом дальнейшей интеграции», – пояснил председатель совета директоров ОАО «Мотор Сич» Вячеслав Богуслаев. По мнению Богуслаева, ОДК вполне могло бы приобрести до 11% акций «Мотор Сич», которые есть в свободном обращении на рынке. В марте 2010 г. «Мотор Сич» сделал еще один шаг, предложив Казанскому моторостроительному производственному объединению открыть на освободившихся у него мощностях производство двигателей для легкого многоцелевого вертолета «Ансат». МС-500 – аналог двигателя PW207К, которым сегодня оснащаются вертолеты «Ансат». По условиям контрактов МО РФ российская техника должна быть оснащена отечественными комплектующими, а исключение для «Ансата» сделано потому, что реальной замены канадцам пока нет. Эту нишу могло бы занять КМПО с двигателем МС-500, но пока вопрос упирается в стоимость. Цена МС-500 – около $400 тыс., а PW207К стоит $288 тыс. Тем не менее, в начале марта стороны подписали программный контракт с намерением заключить лицензионное соглашение (50:50). КМПО, несколько лет назад вложившее большие средства в создание украинского двигателя

АИ-222 для самолета Ту-324, в данном случае хочет защитить себя лицензионным соглашением и получить гарантию возврата инвестиций.

Однако холдинг «Вертолеты России» в качестве силовой установки «Ансата» видит климовский двигатель ВК-800, а вариант с двигателем МС-500В «рассматривается в числе прочих». С точки зрения военных что канадский, что украинский двигатель – одинаково иностранные.

В целом на сегодняшний день ОДК никаких шагов по объединению с запорожскими предприятиями предпринимать не намерена. «Мотор Сич» сделал ряд предложений по совместному выпуску двигателей, но они идут вразрез с собственными планами ОДК. Поэтому «правильно выстроенные договорные отношения с «Мотор Сич» на сегодняшний день нас вполне устраивают», – отметил Андрей Реус.

В 2009 г. ПМЗ построил 25 новых двигателей ПС-90, темп серийного производства сохранился на уровне 2008 г. По словам управляющего директора ОАО «Пермский моторный завод» Михаила Дическула «завод выполнил все контрактные обязательства, не было сорвано ни одного заказа». В 2010 г. ПМЗ планирует начать производство двигателей ПС-90А2, который прошел летные испытания на самолете Ту-204 в Ульяновске и получил сертификат типа в конце прошлого года. В текущем году запланирована постройка шести таких моторов.

Д-436-148

Двигатели Д-436-148 для самолетов Ан-148 поставляют сегодня «Мотор Сич» совместно с «Салютом». В программе киевского авиационного завода «Авиант» на 2010 г. заложен выпуск четырех Ан-148, Воронежского авиазавода – 9-10 машин. Для этого нужно поставить около 30 двигателей с учетом одного-двух резервных в России и на Украине.

SаМ-146

По двигателю SaM-146 проведено более 6200 часов испытаний, из них свыше 2700 часов – в полете. По программе его сертификации выполнено свыше 93% объема запланированных испытаний. Предстоит дополнительно испытать двигатель на заброс средней стайной птицы, на обрыв лопатки вентилятора, проверить начальное техническое обслуживание, трубопроводы, датчики засорения маслофильтра, трубопроводы в условиях солевого тумана.

Получение европейского сертификата (EASA) на типовую конструкцию двигателя запланировано на май. После этого двигатель должен будет получить валидацию Авиарегистра Межгосударственного авиационного комитета.

Управляющий директор «Сатурна» Илья Федоров в марте текущего года еще раз заявил, что «никаких технических проблем для серийной сборки двигателя SaM146 и его ввода в эксплуатацию нет».

Оборудование в Рыбинске позволяет выпускать до 48 двигателей в год, а через три года их выпуск можно увеличить до 150. Первая коммерческая поставка двигателей запланирована на июнь 2010 г. Потом – по два двигателя каждый месяц.

В настоящее время «Мотор Сич» изготавливает двигатели Д-18Т серии 3 и работает над двигателем Д-18Т серии 4, но при этом предприятие старается вести создание модернизированного двигателя Д-18Т серии 4 поэтапно. Ситуация с разработкой Д-18Т серии 4 усугубляется неопределенностью судьбы модернизированного самолета Ан-124-300.

Двигатели АИ-222-25 для самолетов Як-130 выпускают «Салют» и «Мотор Сич». При этом финансирование российской части работ в прошлом году по этому мотору практически отсутствовало – «Салют» не получал денег по полгода. В рамках кооперации приходилось переходить на бартер: менять модули Д-436 на модули АИ-222 и «спасать программы самолетов Ан-148 и Як-130».

Форсажный вариант двигателя АИ-222-25Ф уже проходит испытания, начать государственные испытания планируется в конце 2010 г. или в начале 2011 г. Подписано трехстороннее соглашение между ЗМКБ «Прогресс», ОАО «Мотор Сич» и ФГУП «ММПП «Салют» по продвижению этого двигателя на мировой рынок с долевым участием каждой из сторон.

В прошлом году практически был завершен процесс формирования окончательной структуры ОДК. За 2009 г. совокупный объем выручки предприятий ОДК составил 72 млрд. руб. (в 2008 г. – 59 млрд. руб.). Существенный объем господдержки позволил большинству предприятий значительно сократить кредиторскую задолженность, а также обеспечить расчеты с поставщиками комплектующих.

На поле авиационного двигателестроения России сегодня осталось три реальных игрока – ОДК, «Салют» и «Мотор Сич». Как будет развиваться ситуация дальше – покажет время.

Ctrl Enter

Заметили ошЫ бку Выделите текст и нажмите Ctrl+Enter

По статистике лишь один полет из 8 млн заканчивается аварией с гибелью людей. Даже если вы будете каждый день садиться на случайный рейс, вам понадобится 21 000 лет, чтобы погибнуть в авиакатастрофе. Согласно статистике, ходить пешком во много раз опаснее, чем летать. И все это во многом благодаря потрясающей надежности современных авиадвигателей.

30 октября 2015 года начались испытания новейшего российского авиационного двигателя ПД-14 на летающей лаборатории Ил-76ЛЛ. Это событие исключительной важности. По достоинству оценить его значение помогут 10 любопытных фактов о турбореактивных двигателях вообще и о ПД-14 в частности.

Чудо техники

А ведь ТРД - крайне сложное устройство. В наиболее трудных условиях работает его турбина. Ее важнейший элемент - лопатка, с помощью которой кинетическая энергия газового потока преобразуется в механическую энергию вращения. Одна лопатка, а их в каждой ступени авиационной турбины насчитывается около 70, развивает мощность, равную мощности двигателя автомобиля «Формулы-1», а при частоте вращения порядка 12 тыс. оборотов в минуту на нее действует центробежная сила, равная 18 тоннам, что равняется нагрузке на подвеску двухэтажного лондонского автобуса.

Но и это еще не все. Температура газа, с которым соприкасается лопатка, почти равна половине температуры на поверхности Солнца. Эта величина на 200 °С превышает температуру плавления металла, из которого изготавливается лопатка. Представьте себе такую задачу: требуется не дать растаять кубику льда в печи, нагретой до 200 °С. Конструкторы умудряются решить проблему охлаждения лопатки с помощью внутренних воздушных каналов и специальных покрытий. Неудивительно, что одна лопатка стоит в восемь раз дороже серебра. Для создания только этой небольшой детали, которая помещается в ладони, необходимо разработать более десятка сложнейших технологий. И каждая из этих технологий оберегается как важнейшая государственная тайна.

Технологии ТРД важнее атомных секретов

Кроме отечественных компаний, только фирмы США (Pratt & Whitney, General Electric, Honeywell), Англии (Rolls-Royce) и Франции (Snecma) владеют технологиями полного цикла создания современных ТРД. То есть государств, производящих современные авиационные ТРД, меньше, чем стран, обладающих ядерным оружием или запускающих в космос спутники. Многолетние усилия Китая, к примеру, до сих пор так и не привели к успеху в этой области. Китайцы быстро скопировали и оснастили собственными системами российский истребитель Су-27, выпуская его под индексом J-11. Однако скопировать его двигатель АЛ-31Ф им так и не удалось, поэтому Китай до сих пор вынужден закупать этот уже давно не самый современный ТРД в России.

ПД-14 - первый отечественный авиадвигатель 5-го поколения

Прогресс в авиадвигателестроении характеризуется несколькими параметрами, но одним из главных считается температура газа перед турбиной. Переход к каждому новому поколению ТРД, а всего их насчитывают пять, характеризовался ростом этой температуры на 100-200 градусов. Так, температура газа у ТРД 1-го поколения, появившихся в конце 1940-х годов, не превышала 1150 °К, у 2-го поколения (1950-е гг.) этот показатель вырос до 1250 °К, в 3-м поколении (1960-е гг.) этот параметр поднялся до 1450 °К, у двигателей 4-го поколения (1970-1980 гг.) температура газа дошла до 1650 °К. Лопатки турбин двигателей 5-го поколения, первые образцы которых появились на Западе в середине 90-х, работают при температуре 1900 °К. В настоящее время в мире только 15% двигателей, находящихся в эксплуатации, относятся к 5-му поколению.

Увеличение температуры газа, а также новые конструктивные схемы, в первую очередь двухконтурность, позволили за 70 лет развития ТРД добиться впечатляющего прогресса. К примеру, отношение тяги двигателя к его массе увеличилось за это время в 5 раз и для современных моделей дошло до 10. Степень сжатия воздуха в компрессоре увеличилась в 10 раз: с 5 до 50, при этом число ступеней компрессора уменьшилось вдвое - в среднем с 20 до 10. Удельный расход топлива современных ТРД сократился вдвое по сравнению с двигателями 1-го поколения. Каждые 15 лет происходит удвоение объема пассажирских перевозок в мире при почти неизменных совокупных затратах топлива мировым парком самолетов.

В настоящее время в России производится единственный гражданский авиадвигатель 4-го поколения - ПС-90. Если сравнивать с ним ПД-14, то у двух двигателей схожие массы (2950 кг у базовой версии ПС-90А и 2870 кг у ПД-14), габариты (диаметр вентилятора у обоих 1,9 м), степень сжатия (35,5 и 41) и взлетная тяга (16 и 14 тс).

При этом компрессор высокого давления ПД-14 состоит из 8 ступеней, а ПС-90 - из 13 при меньшей суммарной степени сжатия. Степень двухконтурности у ПД-14 вдвое выше (4,5 у ПС-90 и 8,5 у ПД-14) при том же диаметре вентилятора. В итоге удельный расход топлива в крейсерском полете у ПД-14 упадет, по предварительным оценкам, на 15% по сравнению с существующими двигателями: до 0,53-0,54 кг/(кгс·ч) против 0,595 кг/(кгс·ч) у ПС-90.

ПД-14 - первый авиадвигатель, созданный в России после распада СССР

Когда Владимир Путин поздравлял российских специалистов с началом испытаний ПД-14, он сказал, что последний раз подобное событие в нашей стране произошло 29 лет назад. Скорее всего, имелось в виду 26 декабря 1986 года, когда состоялся первый полет Ил-76ЛЛ по программе испытаний ПС-90А.

Советский Союз был великой авиационной державой. В 1980-е годы в СССР работали восемь мощнейших авиадвигательных ОКБ. Зачастую фирмы конкурировали друг с другом, поскольку существовала практика давать одно и то же задание двум ОКБ. Увы, времена изменились. После развала 1990-х годов пришлось собирать все отраслевые силы, чтобы осуществить проект создания современного двигателя. Собственно, формирование в 2008 году ОДК (Объединенной двигателестроительной корпорации), со многими предприятиями которой активно сотрудничает банк ВТБ, и имело целью создание организации, способной не только сохранить компетенции страны в газотурбостроении, но и конкурировать с ведущими фирмами мира.

Головным исполнителем работ по проекту ПД-14 является ОКБ «Авиадвигатель» (Пермь), которое, кстати, разрабатывало и ПС-90. Серийное производство организуется на Пермском моторном заводе, но детали и комплектующие будут изготавливаться по всей стране. В кооперации участвуют Уфимское моторостроительное производственное объединение (УМПО), НПО «Сатурн» (Рыбинск), НПЦГ «Салют» (Москва), «Металлист-Самара» и многие другие.

ПД-14 - двигатель для магистрального самолета XXI века

Одним из самых удачных проектов в области гражданской авиации СССР был среднемагистральный самолет Ту-154. Выпущенный в количестве 1026 шт., он долгие годы составлял основу парка «Аэрофлота». Увы, время идет, и этот трудяга уже не отвечает современным требованиям ни по экономичности, ни по экологии (шум и вредные выбросы). Главная слабость Ту-154 - двигатели 3-го поколения Д-30КУ с высоким удельным расходом топлива (0,69 кг/(кгс·ч).

Пришедший на смену Ту-154 среднемагистральный Ту-204 с двигателями 4-го поколения ПС-90 в условиях распада страны и свободного рынка не смог выдержать конкуренцию с зарубежными производителями даже в борьбе за отечественных авиаперевозчиков. Между тем сегмент среднемагистральных узкофюзеляжных самолетов, в котором господствуют Boeing-737 и Airbus 320 (только в 2015 году их было поставлено авиакомпаниям мира 986 шт.), - самый массовый, и присутствие на нем - необходимое условие сохранения отечественного гражданского самолетостроения. Таким образом, в начале 2000-х годов была выявлена острая необходимость создания конкурентоспособного ТРД нового поколения для среднемагистрального самолета на 130-170 мест. Таким самолетом должен стать МС-21 (Магистральный самолет XXI века), разрабатываемый Объединенной авиастроительной корпорацией. Задача невероятно сложная, поскольку конкуренцию с Boeing и Airbus не выдержал не только Ту-204, но и ни один другой самолет в мире. Именно под МС-21 и разрабатывается ПД-14. Удача в этом проекте будет сродни экономическому чуду, но подобные начинания - единственный способ для российской экономики слезть с нефтяной иглы.

ПД-14 - базовый проект для семейства двигателей

Буквы «ПД» расшифровываются как перспективный двигатель, а число 14 - тяга в тонна-силах. ПД-14 - это базовый двигатель для семейства ТРД тягой от 8 до 18 тс. Бизнес-идея проекта состоит в том, что все эти двигатели создаются на основе унифицированного газогенератора высокой степени совершенства . Газогенератор - это сердце ТРД, которое состоит из компрессора высокого давления, камеры сгорания и турбины. Именно технологии изготовления этих узлов, прежде всего так называемой горячей части, являются критическими.

Семейство двигателей на базе ПД-14 позволит оснастить современными силовыми установками практически все российские самолеты: от ПД-7 для ближнемагистрального «Сухой Суперджет 100» до ПД-18, который можно установить на флагман российского самолетостроения - дальнемагистральный Ил-96. На базе газогенератора ПД-14 планируется разработать вертолетный двигатель ПД-10В для замены украинского Д-136 на самом большом в мире вертолете Ми-26. Этот же двигатель можно использовать и на российско-китайском тяжелом вертолете, разработка которого уже началась. На базе газогенератора ПД-14 могут быть созданы и так необходимые России газоперекачивающие установки и газотурбинные электростанции мощностью от 8 до 16 МВт.

ПД-14 - это 16 критических технологий

Для ПД-14, при ведущей роли Центрального института авиационного моторостроения (ЦИАМ), головного НИИ отрасли и ОКБ «Авиадвигатель», было разработано 16 критических технологий: монокристаллические лопатки турбины высокого давления с перспективной системой охлаждения, работоспособные при температуре газа до 2000 °К, пустотелая широкохордная лопатка вентилятора из титанового сплава, благодаря которой удалось повысить КПД вентиляторной ступени на 5% в сравнении с ПС-90, малоэмиссионная камера сгорания из интерметаллидного сплава, звукопоглощающие конструкции из композиционных материалов, керамические покрытия на деталях горячей части, полые лопатки турбины низкого давления и др.

ПД-14 и в дальнейшем будет совершенствоваться. На МАКС-2015 уже можно было увидеть созданный в ЦИАМ прототип широкохордной лопатки вентилятора из углепластика, масса которой составляет 65% от массы пустотелой титановой лопатки, применяемой сейчас. На стенде ЦИАМ можно было видеть и прототип редуктора, которым предполагается оснастить модификацию ПД-18Р. Редуктор позволит снизить обороты вентилятора, благодаря чему, не привязанный к оборотам турбины, он будет работать в более эффективном режиме. Предполагается поднять на 50 °К и температуру газа перед турбиной. Это позволит увеличить тягу ПД-18Р до 20 тс, а удельный расход топлива сократить еще на 5%.

ПД-14 - это 20 новых материалов

При создании ПД-14 разработчики с самого начала сделали ставку на отечественные материалы. Было ясно, что российским компаниям ни при каких условиях не предоставят доступ к новым материалам зарубежного производства. Здесь ведущую роль сыграл Всероссийский институт авиационных материалов (ВИАМ), при участии которого для ПД-14 разработано порядка 20 новых материалов.

Но создать материал - полдела. Иногда российские металлы превосходят по качеству зарубежные, но для их использования в гражданском авиадвигателе необходима сертификация по международным нормам. Иначе двигатель, как бы он ни был хорош, не допустят к полетам за пределами России. Правила тут очень строги, поскольку речь идет о безопасности людей. То же самое относится и к процессу изготовления двигателя: предприятиям отрасли требуется сертификация по нормам Европейского агентства авиационной безопасности (ЕASA). Все это заставит повысить культуру производства, а под новые технологии необходимо провести перевооружение отрасли. Сама разработка ПД-14 проходила по новой, цифровой технологии, благодаря чему уже 7-й экземпляр двигателя был собран в Перми по технологии серийного производства, в то время как раньше опытная партия изготовлялась в количестве до 35 экземпляров.

ПД-14 должен вытащить на новый уровень всю отрасль. Да что говорить, даже летающая лаборатория Ил-76ЛЛ после нескольких лет простоя нуждалась в дооснащении оборудованием. Нашлась работа и для уникальных стендов ЦИАМ, позволяющих на земле имитировать условия полета. В целом же проект ПД-14 сохранит для России более 10 000 высококвалифицированных рабочих мест.

ПД-14 - первый отечественный двигатель, который напрямую конкурирует с западным аналогом

Разработка современного двигателя занимает в 1,5-2 раза больше времени, чем разработка самолета. С ситуацией, когда двигатель не успевает к началу испытаний самолета, для которого он предназначен, авиастроители сталкиваются, увы, регулярно. Вот и выкатка первого экземпляра МС-21 состоится в начале 2016 года, а испытание ПД-14 только начались. Правда, в проекте с самого начала предусматривалась альтернатива: заказчики МС-21 могут выбирать между ПД-14 и PW1400G компании Pratt & Whitney. Именно с американским двигателем МС-21 и уйдет в первый полет, и именно с ним ПД-14 предстоит конкурировать за место под крылом.

По сравнению с конкурентом, ПД-14 несколько уступает в экономичности, но зато он легче, имеет заметно меньший диаметр (1,9 м против 2,1), а значит, и меньшее сопротивление. И еще одна особенность: российские специалисты сознательно пошли на некоторое упрощение конструкции. Базовый ПД-14 не использует редуктор в приводе вентилятора, а также не применяет регулируемое сопло внешнего контура, у него ниже температура газа перед турбиной, что упрощает достижение показателей надежности и ресурса. Поэтому двигатель ПД-14 дешевле и, по предварительным оценкам, потребует меньших затрат на техническое обслуживание и ремонт. Кстати, в условиях падения цен на нефть именно более низкие эксплуатационные расходы, а не экономичность становятся схемообразующим фактором и главным конкурентным преимуществом авиадвигателя. В целом прямые эксплуатационные расходы МС-21 с ПД-14 могут быть на 2,5% ниже, чем у версии с американским двигателем.

На сегодняшний день заказано 175 МС-21, из них 35 - с двигателем ПД-14

В котором воздух является основным компонентом рабочего тела. При этом воздух, поступающий в двигатель из окружающей атмосферы, подвергается сжатию и нагреву.

Нагрев осуществляется в камерах сгорания путем сжигания горючего (керосина и др.) с использованием кислорода воздуха в качестве окислителя. В случае применения ядерного топлива воздух в двигателе нагревается в специальных теплообменниках . По способу предварительного сжатия воздуха ВРД подразделяются на бескомпрессорные и компрессорные (газотурбинные).

В бескомпрессорных ВРД сжатие осуществляется только за счет скоростного напора воздушного потока, набегающего на двигатель в полете. В компрессорных ВРД воздух дополнительно сжимается в компрессоре , приводимом во вращение газовой турбиной, поэтому их называют еще турбокомпрессорными или газотурбинными двигателями (ГТВРД). В компрессорных ВРД нагретый газ высокого давления, отдавая часть своей энергии газовой турбине, вращающей компрессор, попадая в реактивное сопло , расширяется и выбрасывается из двигателя со скоростью, превышающей скорость полета ЛА. Это и создает силу тяги. Такие ВРД относят к двигателям прямой реакции. Если же часть энергии нагретого газа, отданная газовой турбине, становится значительной и турбина при этом приводит во вращение не только компрессор, но и специальный движитель (например, воздушный винт), обеспечивающий к тому же создание основной силы тяги, то такие ВРД называются двигателями непрямой реакции.

Использование воздушной среды в качестве компонента рабочего тела позволяет иметь на борту ЛА только одно горючее, доля которого в объеме рабочего тела в ВРД не превышает 2-6%. Эффект подъемной силы крыла позволяет осуществлять полет с тягой двигателя, которая существенно ниже массы ЛА. Оба эти обстоятельства предопределили преимущественное применение ВРД на ЛА при полетах в атмосфере. Особенно широко распространены компрессорные газотурбинные ВРД, являющиеся основным типом двигателей в современной военной и гражданской авиации.

При больших сверхзвуковых скоростях полета (М > 2,5) повышение давления только за счет динамического сжатия воздуха становится достаточно большим. Это позволяет создавать бескомпрессорные ВРД, которые по виду рабочего процесса подразделяются на прямоточные (ПВРД) и пульсирующие (ПуВРД). ПВРД состоит из входного устройства (воздухозаборника), камеры сгорания и выходного устройства (реактивного сопла). В сверхзвуковом полете встречный поток воздуха тормозится в каналах воздухозаборника, и его давление повышается. Сжатый воздух поступает в камеру сгорания, куда через форсунку впрыскивается горючее (керосин). Горение керосиново-воздушной смеси в камере (после предварительного ее воспламенения) осуществляется практически при мало изменяющемся давлении. Нагретый до высокой температуры (более 2000 К) газ высокого давления ускоряется в реактивном сопле и истекает из двигателя со скоростью, превышающей скорость полета ЛА. Параметры ПВРД в значительной степени зависят от высоты и скорости полета.

При скоростях полета, меньших двойной скорости звука (М > 5,0-6,0) обеспечение высокой эффективности ПВРД сопряжено с трудностями организации процесса горения в сверхзвуковом потоке и другими особенностями высокоскоростных течений. ПВРД находят применение в качестве маршевых двигателей сверхзвуковых крылатых ракет, двигателей вторых ступеней зенитных управляемых ракет, летающих мишеней, двигателей реактивных винтов и др.

Реактивное сопло также имеет изменяемые размеры и форму. Взлет самолета с ПВРД обычно производится с помощью ракетных силовых агрегатов (на жидком или твердом топливе). Преимущества ПВРД - способность эффективно работать на высоких скоростях и высотах полета, чем компрессорные ВРД; более высокая экономичность по сравнению с жидкостными ракетными двигателями (так как в ПВРД используется кислород воздуха, а в ЖРД кислород вводится как компонент топлива), простота конструкции и др.

К их недостаткам относят необходимость предварительного разгона JIA другими типами двигателей, низкую эффективность на малых скоростях полета.

В зависимости от скорости ПВРД подразделяют на сверхзвуковые (СПВРД) при М от 1,0 до 5,0 и гиперзвуковые (ГПВРД) при М > 5,0. ГПВРД перспективны для воздушно-космических аппаратов. ПуВРД отличаются от ПВРД наличием специальных клапанов на входе в камеру сгорания и пульсирующим процессом горения. Горючее и воздух поступают в камеру сгорания периодически, когда клапаны открыты. После сгорания смеси давление в камере сгорания повышается, и входные клапаны закрываются. Газы с высоким давлением с большой скоростью устремляются в специальное выходное устройство и выбрасываются из двигателя. К концу их истечения давление в камере сгорания значительно снижается, клапаны снова открываются, и цикл работы повторяется. ПуВРД находили ограниченное применение в качестве маршевых двигателей дозвуковых крылатых ракет, в авиамоделях и др.

В передней части реактивного двигателя располагается вентилятор. Он забирает воздух из внешней среды, засасывая его в турбину. В двигателях, применяемых в ракетах, воздух заменяет жидкий кислород. Вентилятор снабжен множеством титановых лопастей, имеющих специальную форму.

Площадь вентилятора стараются сделать достаточно большой. Помимо забора воздуха эта часть системы участвует также и в охлаждении двигателя, предохраняя его камеры от разрушения. Позади вентилятора располагается компрессор. Он под большим давлением нагнетает воздух в камеру сгорания.

Один из главных конструктивных элементов реактивного двигателя – камера сгорания. В ней топливо смешивается с воздухом и поджигается. Происходит возгорание смеси, сопровождающееся сильным разогревом деталей корпуса. Топливная смесь под действием высокой температуры расширяется. Фактически в двигателе происходит управляемый взрыв.

Из камеры сгорания смесь топлива с воздухом поступает в турбину, которая состоит из множества лопаток. Реактивный поток с усилием давит на них и приводит турбину во вращение. Усилие передается на вал, компрессор и вентилятор. Образуется замкнутая система, для работы которой требуется лишь постоянный подвод топливной смеси.

Последняя по счету деталь реактивного двигателя – сопло. Сюда из турбины поступает разогретый поток, формируя реактивную струю. В эту часть двигателя также подается от вентилятора холодный воздух. Он служит для охлаждения всей конструкции. Воздушный поток защищает манжету сопла от вредного воздействия реактивной струи, не позволяя деталям расплавиться.

Как работает реактивный двигатель

Рабочим телом двигателя является реактивная . Она с очень большой скоростью истекает из сопла. При этом образуется реактивная сила, которая толкает все устройство в противоположном направлении. Тяговое усилие создается исключительно за счет действия струи, без какой-либо опоры на другие тела. Эта особенность работы реактивного двигателя позволяет использовать его в качестве силовой установки для ракет, самолетов и космических аппаратов.

Отчасти работа реактивного двигателя сравнима с действием струи воды, вытекающей из шланга. Под огромным давлением жидкость подается по рукаву к зауженному концу шланга. Скорость воды при выходе из брандспойта выше, чем внутри шланга. При этом образуется сила обратного давления, которая позволяет пожарному удерживать шланг лишь с большим трудом.

Производство реактивных двигателей представляет собой особую отрасль техники. Поскольку температура рабочего тела здесь достигает нескольких тысяч градусов, детали двигателя изготовляют из высокопрочных металлов и тех материалов, которые устойчивы к плавлению. Отдельные части реактивных двигателей выполняют, к примеру, из специальных керамических составов.

Видео по теме

Функция тепловых двигателей – преобразование тепловой энергии в полезную механическую работу. Рабочим телом в таких установках служит газ. Он с усилием давит на лопатки турбины или на поршень, приводя их в движение. Самые простые примеры тепловых двигателей – это паровые машины, а также карбюраторные и дизельные двигатели внутреннего сгорания.

Инструкция

Поршневые тепловые двигатели имеют в своем составе один или несколько цилиндров, внутри которых находится поршень. В объеме цилиндра происходит расширение горячего газа. При этом поршень под воздействием газа перемещается и совершает механическую работу. Такой тепловой двигатель преобразует возвратно-поступательное движение поршневой системы во вращение вала. Для этой цели двигатель оснащается кривошипно-шатунным механизмом.

К тепловым двигателям внешнего сгорания относятся паровые машины, в которых рабочее тело разогревается в момент сжигания топлива за пределами двигателя. Нагретый газ или пар под сильным давлением и при высокой температуре подается в цилиндр. Поршень при этом перемещается, а газ постепенно охлаждается, после чего давление в системе становится почти равным атмосферному.

Отработавший свое газ выводится из цилиндра, в который немедленно подается очередная порция. Для возврата поршня в начальное положение применяют маховики, которые крепят на вал кривошипа. Подобные тепловые двигатели могут обеспечивать одинарное или двойное действие. В двигателях с двойным действием на один оборот вала приходится две стадии рабочего хода поршня, в установках одинарного действия поршень совершает за то же время один ход.

Отличие двигателей внутреннего сгорания от описанных выше систем состоит в том, что горячий газ здесь получается при сжигании топливно-воздушной смеси непосредственно в цилиндре, а не вне его. Подвод очередной порции горючего и