Ремоторизация Ил-76: «Бурлак» против ПС-90

Валерий ЕЛИСАВЕТСКИЙ, Андрей ФОМИН

Как уже сообщал наш журнал (см. «Взлёт» №4/2005, стр. 5), весной этого года давно ожидавшаяся программа модернизации парка транспортных самолетов Ил-76 наконец получила свое практическое воплощение. На заводе в Ташкенте комплектом новых двигателей ПС-90А-76 был оснащен первый дорабатываемый по заказу авиакомпании «Волга-Днепр» самолет Ил-76ТД. Вскоре он должен поступить на летные испытания, а во второй половине этого года первые Ил-76ТД-90ВД смогут начать поставляться заказчику. Аналогичная силовая установка применяется на опытном модернизированном военно-транспортном самолете Ил-76МФ с увеличенной длиной фюзеляжа и грузоподъемностью, проходящем испытания с 1995 г. Кроме того, двигателями подобного типа предстоит оснастить самолеты радиолокационного дозора и наведения А-50Э, которые будут поставляться в Индию (см. «Взлёт» №4/2005, стр. 16). В середине апреля первый Ил-76ТД, который со временем превратится в А-50Э, перелетел с завода в Ташкенте в Таганрог, а вскоре отправится в Воронеж, где его двигатели Д-30КП-2 будут заменены на ПС-90А-76. Однако помимо довольно дорогостоящей программы ремоторизации самолетов Ил-76 и их модификаций принципиально новыми двигателями ПС-90А-76 в России, на НПО «Сатурн», разработано и недавно также получило практический импульс альтернативное предложение, предусматривающее переоснащение самолетов типа Ил-76 модернизированными двигателями Д-30КП-З «Бурлак». При достижении почти тех же самых результатов подобная доработка самолетов будет стоить значительно дешевле. Программа «Сатурна» ориентирована в первую очередь на ВВС России и другие силовые структуры нашей страны, эксплуатирующие транспортные Ил-76 и заинтересованные в улучшении их характеристик, а также доведении их до уровня ужесточившихся стандартов ИКАО по шуму и эмиссии в атмосферу. Первые запуски модернизированного «Бурлака» на стенде НПО «Сатурн» состоялись в начале марта (см. «Взлёт» №4/2005, стр. 23), а уже через месяц первый этап стендовых испытаний Д-30КП-З был успешно завершен и чтобы ознакомиться с их результатами в Рыбинск были приглашены представители потенциальных заказчиков и журналисты. Побывали там и наши специальные корреспонденты.

Транспортный самолет Ил-76 можно без преувеличения назвать одним из наиболее успешных и популярных летательных аппаратов своего класса. Серийный выпуск его был начат в 1973 г., и сейчас, по прошествии более 30 лет, он продолжает оставаться в производстве на Ташкентском авиационном производственном объединении им. В.П. Чкалова (ТАПОиЧ). Помимо транспортных Ил-76МД и Ил-76ТД предприятие выпускает его модификации. Так, в прошлом году завершено выполнение очередного контракта на поставки в Индию самолетов-заправщиков Ил-78МКИ (см. «Взлёт» №2/2005, стр.18). До сих пор все самолеты семейства Ил-76 (за исключением только Ил-76МФ) оснащались двухконтурными турбореактивными двигателями Д-30КП тягой 12 000 кгс. Разработка такого двигателя была начата в Пермском моторостроительном КБ (ныне – АО «Авиадвигатель») в далеком 1968 г., а в 1972 г. он был запущен в серийное производство на моторостроительном заводе в Рыбинске, позднее получившем все права на его ремонт и дальнейшее совершенствование. С 1981 г. здесь выпускалась улучшенная модификация Д-30КП 2-й серии (Д-30КП-2) с возросшей надежностью и сохранением тяговых характеристик при повышенных температурах окружающего воздуха. Общий объем производства двигателей Д-30КП на сегодня составил около 4500 экземпляров.

По данным НПО «Сатурн», в настоящее время у ВВС, коммерческих авиакомпаний и других эксплуатантов России имеется 491 самолет Ил-76 различных модификаций, еще более трех сотен таких машин летает за рубежом. Таким образом, в эксплуатации находится свыше 3000 двигателей Д-30КП (главным образом, 2-й серии). Однако время берет свое, и некогда весьма эффективный двигатель уже не может в полной мере удовлетворять требованиям заказчиков. Ситуация усугубляется введением более строгих норм ИКАО по уровню шума на местности и эмиссии вредных веществ в атмосферу. Чтобы и дальше успешно эксплуатировать самолеты Ил-76 необходимо модернизировать их силовую установку. Не секрет, что подавляющее большинство этих машин летает уже более 15 лет, а с учетом присущей им интенсивности эксплуатации по ресурсным параметрам близки к проведению планового капитального ремонта.

Д-30КП-З «Бурлак»

Предлагаемый НПО «Сатурн» вариант «бюджетной» ремоторизации Ил-76МД и Ил-78 двигателями Д-30КП-З «Бурлак» в процессе капитального ремонта позволит не только поддержать военно-транспортные самолеты в боевой готовности, но и обеспечить значительное улучшение летно-технических характеристик: повышение тяги, снижение расхода топлива, снижение шума, увеличение ресурса, снижение эмиссии.

Как заявил на пресс-конференции в Рыбинске генеральный директор НПО «Сатурн» Юрий Ласточкин, успешное завершение первого этапа стендовых испытаний «Бурлака», в ходе которых двигатель не только подтвердил проектные характеристики, но и превысил их, позволяет говорить о том, что программа состоялась и уверенно предлагать двигатель как Министерству обороны, так и другим российским силовым ведомствам в качестве наиболее оптимального решения проблемы модернизации самолетов Ил-76МД и Ил-78.

Стоит заметить, что работы по модернизации Д-30КП в Рыбинске велись еще с конца 70-х гг. Тогда был предложен усовершенствованный вариант Д-30КП-30 тягой 14 000 кгс (в дальнейшем предполагалось создание и модификации Д-30КП-30-17 тягой 17 000 кгс). Однако предпочтение по ряду причин в то время отдали проекту нового пермского двигателя Д-90А (сейчас известен как ПС-90А). Работы по рыбинскому Д-30КП-ЗО, а также по «кузнецовским» НК-56 и НК-64 были закрыты. Позднее, уже в 90-е гг., в Рыбинске разработали проект Д-30КП-14-76 тягой 14 000 кгс. Некоторые его идеи и легли в основу нынешнего «Бурлака». Работы по нему ведутся на «Сатурне» с середины 2003 г.

Суть модернизации заключается в замене трехступенчатого компрессора низкого давления на широкохордный вентилятор с одной подпорной ступенью и увеличении степени двухконтурности с 2,2 у базового двигателя до 3,65 у «Бурлака». Применение высокоэффективного малошумного вентилятора в сочетании с увеличением степени двухконтурности, использованием доработанной малоэмиссионной камеры сгорания и специальных звукопоглощающих конструкций позволяет снизить удельный расход топлива на 10-11%, увеличить ресурс почти в два раза и обеспечить соответствие характеристик двигателя нормам Главы 4 ИКАО по шуму и по эмиссии.

Низкая стоимость предлагаемого «Сатурном» варианта ремоторизации Ил-76 определяется высокой степенью унификации Д-30КП-З с базовым двигателем Д-30КП-2 (до 75%), и его полной взаимозаменяемостью при постановке на крыло без внесения дополнительных изменений в конструкцию планера.

Испытания «Бурлака» на стенде НПО «Сатурн» в Рыбинске. Слева – пост управления испытываемым двигателем, справа – Д-30КП-3 на стенде

В начале апреля этого года завершен первый этап стендовых испытаний, по общим результатам которых будет определена типовая конструкция двигателя для сертификационных испытаний. Сертификация «Бурлака» намечена на 1-й квартал 2007 г. В активной фазе находятся работы с ОАО «АК им. С.В. Ильюшина» по привязке двигателя к самолету Ил-76: сформировано техническое задание, определены летно-технические характеристики самолета, прорабатываются схема установки двигателей на самолет и инвестиционный проект ремоторизации парка Ил-76. На НПО «Сатурн» проведена технологическая подготовка производства, отработана технология изготовления лопаток вентилятора.

По мнению Юрия Ласточкина, можно с уверенностью говорить о том, что при создании Д-30КП-3 уже решены основные технические задачи модернизации, в частности, улучшение эксплуатационных характеристик, увеличение ресурса двигателя и повышение его экономичности, обеспечение современных и перспективных экологических характеристик.

Техническим заданием на модернизацию Д-30КП ставилась цель повышения тяги двигателя с 12 000 до 13 000 кгс. Однако в результате стендовых испытаний «Бурлака» это показатель был даже превышен и достиг почти 14 000 кгс. При последующей доводке именно такое значение тяги станет нормой. Это позволит увеличить взлетную массу самолета типа Ил-76 до 195 т или взлетать с более короткой взлетно-посадочной полосы, сохраняя взлетную тягу при более высокой температуре окружающей среды (до +30° С). Удельный расход топлива «Бурлака» снижен, по сравнению с базовым Д-30КП-2, с 0,71 до 0,64 кг/(кгс.ч), что позволяет экономить до 18% горючего в час. Это в свою очередь ведет к увеличению дальности полета или повышению коммерческой нагрузки самолета. За счет снижения температуры газов перед турбиной на 40% повышается срок службы горячей части двигателя и двигателя в целом, значительно увеличивается межремонтный и назначенный ресурсы, календарные сроки службы.

Самолеты, оснащенные двигателями Д-30КП-3 «Бурлак», будут полностью соответствовать всем современным требованиям ИКАО по эмиссии вредных веществ и уровню шума на местности, что позволит им беспрепятственно совершать авиаперевозки за пределами России и после 2006 г.

Оценивая результаты первых запусков двигателя Д-30КП-3 «Бурлак», главный конструктор – технический руководитель по серийному сопровождению и эксплуатации авиационной техники НПО «Сатурн» Александр Элькес отметил, что дефектов, препятствующих продолжению испытаний, нет. Замеренные характеристики двигателя близки к расчетным. Это говорит о достаточно высоком техническом уровне «Бурлака», в первую очередь – его вентилятора, который можно рассматривать как своего рода прорыв в конструировании подобных узлов авиационных двигателей. Но, по мнению главного конструктора, еще необходимо привязать новый вентилятор к серийному двигателю. Пока это было сделано в только расчетах, а сейчас идет реальная, «живая» привязка. «Мы ищем оптимальное соотношение между возможностями нового вентилятора и возможностями серийного двигателя», – подчеркнул Александр Элькес.

«Конечно, есть и проблемы, – продолжает главный конструктор. – Очень вяло по ряду причин идет сотрудничество с разработчиком самолета, поскольку у него есть некая инерция мышления и инерция позиции. Для того чтобы одну позицию, достаточно раскрученную (имеется ввиду вариант оснащения Ил-76 двигателями

ПС-90А-76 – прим. ред.), переориентировать на другую, нужны определенные решения, конкретные шаги. Надеюсь, что после полученных нами хороших результатов, после проведения первых запусков «Бурлака», работы с самолетчиками пойдут более конструктивно, поскольку с точки зрения интегральных характеристик, имея в виду, прежде всего, стоимость модернизации самолета при установке на нем «Бурлака», наш вариант, безусловно, выигрывает у пермского с их двигателем ПС-90А. Сегодня мы создали базовую, работоспособную конструкцию, которую надо совершенствовать. Это нормальный, естественный процесс, и мы планируем его провести параллельно с комплексом зачетных испытаний». Разработанная на «Сатурне» программа предусматривает запуск Д-30КП-3 в серийное производство во второй половине 2007 г. По предварительным оценкам его создателей, всего может быть востребовано около 600 двигателей «Бурлак» для ремоторизации порядка 150 самолетов Ил-76.

Но пока разработка «Бурлака» – это инициатива «Сатурна». «Средства, которые мы вложили, – а только за прошлый год мы инвестировали в проект около 100 млн р. – это деньги компании», – говорит Юрий Ласточкин. – «Но риск технический и финансовый был совершенно оправдан. Сейчас мы ставим перед собой задачи привлечения бюджетного финансирования и финансирования из других источников, в частности, заинтересованных авиакомпаний».

Стоит заметить, что говоря о финансовых рисках, руководитель «Сатурна» затронул очень серьезную проблему. Как известно, командование ВВС России (а именно им в первую очередь адресуется предлагаемая НПО «Сатурн» программа «Бурлак») неоднократно высказывалось за запуск в серийное производство модернизированных военно-транспортных самолетов Ил-76МФ с двигателями ПС-90А-76 и ремоторизацию такими же двигателями части существующего парка Ил-76МД Военно-транспортной авиации. В июле 2002 г. Министерством обороны России был выдан государственный заказ на проведение работ по адаптации двигателей типа ПС-90А для военно- транспортных самолетов ВВС России, а в декабре 2003 г. ПС-90А-76 успешно выдержал государственные испытания.

Справедливости ради нельзя не сказать о том, что по некоторым параметрам ПС-90А-76 превосходит предлагаемый «Сатурном» Д-30КП-3. Так, взлетная тяга его и тяга на крейсерском режиме несколько выше, а удельный расход топлива – немного ниже (см. таблицу). Кроме того, прототип ПС-90А-76 – турбовентиляторный двигатель следующего за Д-30КП поколения ПС-90А – с 1989 г. находится в серийном производстве на Пермском моторном заводе (ПМЗ). По состоянию на начало этого года 110 таких двигателей эксплуатировались в девяти авиакомпаниях и на четырех авиапредприятиях России в составе силовых установок самолетов Ил-96-300, Ту-204 и Ту-214. Летом прошлого года суммарная наработка двигателей ПС-90А в полете превысила миллион часов и к концу ноября достигла 1 147 044 ч (при почти 179 тыс. циклах «запуск-выключение»), при этом максимальная наработка лидерного экземпляра ПС-90А на принадлежащем авиакомпании «Аэрофлот» самолете Ил-96-300 составила 20 786 ч, а максимальная наработка одного двигателя без съема с крыла достигла рекордной для нашей страны отметки 8000 ч (также на одном из «аэрофлотовских» Ил-96-300).

Разработка двигателя нового поколения Д-90 (название ПС-90А используется с 1987 г.) была начата в Пермском МКБ на базе прототипа Д-70 в 1979 г. Первый двигатель был собран вдекабре 1983 г., авиюне 1985-го Д-90А был утвержден победителем конкурса на двигатель для перспективных пассажирских самолетов Ил-96 и Ту-204. Первое летное испытание ПС-90А прошло в 1987 г., а уже в следующем году с четырьмя такими двигателями впервые поднялся в воздух прототип Ил-96-300 (облет первого Ту-204 с двумя ПС-90А состоялся в 1989 г.). 3 апреля 1992 г. двигателю ПС-90А – первому в России – был выдан сертификат типа. Регулярные пассажирские перевозки на самолетах Ил-96-300 с четырьмя ПС-90А начались в июле 1993 г., на самолетах Ту-204 – в 1996 г.

Накопленный опыт по доводке и эксплуатации ПС-90А в гражданской авиации, а также испытаний его модификации ПС-90А-76 в составе силовой установки опытного Ил-76МФ (первый его полет состоялся 1 августа 1995 г.) является серьезным аргументом в пользу выбора его для ремоторизации военно-транспортных Ил-76МД. Если бы не одно «но»: стоимость одного двигателя типа ПС-90А составляет около 3 млн долл., соответственно комплект из четырех двигателей для ремоторизации одного Ил-76МД стоит около 12 млн долл., а с учетом необходимых работ по адаптации самолета к принципиально новой силовой установке стоимость перевода одного Ил-76 с Д-30КП на ПС-90А-76 оценивается в 14-16 млн долл.

Стоимость же одного нового Д-30КП-3 «Бурлак» оценивается НПО «Сатурн» в 36 млн р. (около 1,2 млн долл.), а если он получается путем модернизации ранее выпущенного Д-30КП-2 в процессе капитального ремонта – в 24 млн р. (около 800 тыс. долл.). Таким образом, цена ремоторизации одного Ил-76 «Бурлаками» может составить всего 3,2-4,8 млн долл., что в среднем в 3,5 раза меньше, чем в случае с использованием ПС-90А-76. К этому следует добавить то обстоятельство, что высокая (до 75%) степень унификации Д-30КП-3 и Д-30КП-2 упростит их совместную эксплуатацию в строевых частях Военно-транспортной авиации, где уже имеется необходимая инфраструктура и богатый опыт обслуживания двигателей Д-30КП.

Подводя итог, стоит отметить, что, конечно же, право выбора типа двигателя для модернизации самолетов Ил-76 остается за заказчиком. Если его возможности позволяют заплатить дороже, но получить несколько более высокие характеристики, – тогда, наверное, имеет смысл обратиться к варианту с ПС-90А-76. Но если средств не так много, а необходимость ремоторизации уже назрела (а именно такая ситуация скоро станет неизбежной, например, для российских ВВС и ряда относительно небогатых авиакомпаний) – предпочтение все же может быть стоит отдать более «бюджетному» варианту с «Бурлаком».

Турбовентиляторный двигатель ПС-90А для самолетов Ил-96-300 и Ту-204. На его базе в Перми создан двигатель ПС-90А-76 для самолетов типа Ил-76