« ДВЕНАДЦАТИТОННИК»

РОССИЙСКИЕ И УКРАИНСКИЕ МОТОРОСТРОИТЕЛИ ОБЪЕДИНИЛИСЬ, ЧТОБЫ СДЕЛАТЬ НОВЫЙ ДВИГАТЕЛЬ ДЛЯ ПЕРСПЕКТИВНЫХ МАГИСТРАЛЬНЫХ САМОЛЕТОВ

Одной из проблем на пути создания перспективного российского ближне-среднемагистрального самолета вместимостью 120-180 пассажиров, каким может стать разрабатываемый в настоящее время в ОКБ им. А.С. Яковлева и АК им. С.В. Ильюшина проект МС-21 (см. предыдущий материал в этом номере), является отсутствие в настоящее время отечественных авиадвигателей в классе тяги 12 000 кгс, которые будут отвечать ужесточающимся международным требованиям по экономичности, экологии и уровню шума. Использование в силовой установке такого самолета импортных двигателей ведет к резкому увеличению его стоимости и вызывает зависимость эксплуатирующих его авиакомпаний от поставок запчастей из-за границы. Поэтому в России и на Украине недавно начаты работы по проектированию новых двигателей 12-тонного класса для перспективных гражданских самолетов. Пермское ОАО «Авиадвигатель» создает двигатель ПС-12, а ГП «Ивченко-Прогресс» в кооперации с ФГУП «ММПП «Салют», ОАО «Мотор Сич» и ОАО «УМПО» – двигатель АИ-436Т12. Соглашение между участниками кооперации о совместных работах по этой программе подписано 1 июля этого года. О новом проекте корреспонденту «Взлёта» рассказал Герой Украины генеральный конструктор ГП «Ивченко-Прогресс» профессор Федор Муравченко.

АИ-436Т12 (ранее был известен под названием Д-436ТХ) является логическим развитием семейства двигателей Д-436, имеющих общий газогенератор – наиболее консервативную и сложную в реализации часть двигателя, уже освоенную в производстве на отечественных заводах. Вместе с тем налицо качественные отличия нового двигателя от предыдущих модификаций, связанные с разработкой каскада вентилятора нового поколения и применением перспективной схемы ТРДД со сверхвысокой степенью двухконтурности. Широкохордный вентилятор приводится через редуктор быстроходной трехступенчатой турбиной низкого давления с направлением вращения, противоположным турбине среднего давления. Применение компактного выдвижного решетчатого реверсивного устройства и расположение коробки приводов агрегатов в подкапотном пространстве газогенератора позволяет минимизировать потери, связанные с аэродинамическим сопротивлением мотогондолы, а использование регулируемого сопла наружного контура расширяет диапазон эффективной и устойчивой работы вентилятора. Указанные усовершенствования позволяют поднять тягу нового двигателя до 12 000 кгс и обеспечить беспрецедентный для ТРДД этого класса тяги удельный расход топлива. При этом разработка двигателя имеет минимальный технический риск, т.к. основывается на проверенных в двигателях Д-36, Д-436, Д-18Т и Д-27 технических решениях.

Родоначальник семейства Д-436Т – двухконтурный трехвальный турбореактивный двигатель Д-36 тягой 6500 кгс уже более 25 лет устанавливается на самолеты Ан-72, Ан-74, Ан-74ТК-300 и Як-42, заслужив хорошую репутацию своей высокой надежностью и экономичностью. В настоящее время суммарная наработка двигателей Д-36 превышает 8 млн ч. Статистика свидетельствует, что количество выключений двигателя в полете на 1000 ч наработки составляет всего 0,015, а досрочного съема двигателя с самолета – 0,05. Двигатели Д-36 сертифицированы Авиарегистром МАК в 1993 г.

Модернизированный ТРДД Д-436Т1 с увеличенной до 7500 кгс тягой начал проходить стендовые испытания в сентябре 1993 г., а в июне 1995 г. в нему присоединился Д-436ТП. В последующие несколько лет оба двигателя прошли полный цикл стендовых испытаний и доводки. 24 сентября 1998 г. состоялся первый взлет с аэродрома в Иркутске самолета-амфибии Бе-200, оснащенного двумя двигателями Д-436ТП, а 8 февраля 1999 г. в подмосковное небо с аэродрома ЛИИ впервые поднялся самолет Ту-334 с двумя двигателями Д-436Т1. В 2000 г. оба двигателя успешно прошли сертификационные испытания и получили сертификат типа Авиарегистра МАК за №СТ194-АМД от 5 декабря 2000 г. В настоящее время двумя двигателями Д-436ТП комплектуются изготавливаемые серийно НПК «Иркут» по заказу МЧС России самолеты-амфибии Бе-200ЧС, а два Д-436Т1 входят в состав силовой установки самолетов Ту-334-100, производство которых осуществляется на заводе «Авиант» в Киеве и осваивается на Казанском авиационном производственном объединении.

Кроме того, на базе Д-436Т1 создана модификация Д-436-148 с тягой от 6400 до 6800 кгс (в зависимости от настройки системы управления в соответствии с вариантом применения), предназначенная для установки на перспективный региональный и ближнемагистральный самолет Ан-148. Первый полет нового лайнера, оснащенного парой Д-436-148, состоялся 17 декабря 2004 г., и в настоящее время первые два Ан-148 проходят сертификационные испытания. Уже имеются первые контракты на поставку таких самолетов в авиакомпании.

Дальнейшее развитие семейства Д-436Т заключается в поэтапном совершенствовании узлов двигателя при создании его новых модификаций. При этом все новые варианты разрабатываются с учетом обеспечения эксплуатации по техническому состоянию, с высокоразвитой системой контроля и диагностики. Все они (как и базовый Д-436Т1/ТП) будут обеспечивать уровень шума на местности при взлете и посадке ниже требований главы 4 стандарта ИКАО (по сумме уровней в трех контрольных точках).

Уровень эмиссии вредных веществ у них ниже норм ИКАО 2004 г. на 20-40%.

Ближайшие цели развития Д-436Т – создание модификаций Д-436Т2 и Д-436Т3. В настоящее время для них разрабатывается широкохордный бесполочный малошумный вентилятор, который обеспечит, в сочетании с повышением температуры газа перед турбиной на 50-60 К и использованием компрессора среднего давления с «нулевой» ступенью (для Д-436Т3), увеличение их взлетной тяги на 12% и 25% соответственно.

Старт полномасштабной программе разработки и изготовления двигателя АИ-436Т12 для самолета МС-21 был дан 1 июля 2005 г., когда было подписано соответствующее соглашение между ГП «Ивченко-Прогресс», ФГУП «ММПП «Салют», ОАО «Мотор Сич» и ОАО «УМПО. Согласно этому соглашению головным разработчиком и поставщиком серийных двигателей является ФГУП «ММПП «Салют». В создании двигателя участвуют и другие российские предприятия – разработчики и производители электронной и гидромеханической систем управления, датчиков, сигнализаторов и других комплектующих агрегатов. В целом, доля российских предприятий в создании этого двигателя составляет порядка 70%.

АИ-436Т12 будет оснащаться цифровой электронной системой автоматического управления (САУ) с полной ответственностью (типа FADEC), являющейся дальнейшей модификацией САУ двигателя Д-436-148.

Она разрабатывается в кооперации российскими предприятиями ФГУП «УНПП «Молния» (г Уфа) и ОАО «ОМКБ» (г. Омск) и украинским ОАО «Элемент» (г. Одесса). Основная САУ – цифровой электронный двухканальный блок управления, интеллектуальная система измерения давлений и топливный регулятор. Резервная САУ – гидромеханическая, с ограниченными функциями, состоящая из блока насосов и топливного регулятора, с органами управления в кабине самолета. Надежность САУ обеспечивается аппаратными и программными средствами, встроенным контролем и диагностикой САУ на основе сформированной ФГУП «ЦИАМ им. П.И. Баранова» концепции построения цифровых электронных САУ для двигателей пятого поколения.

Большое внимание при разработке АИ-436Т12 уделяется выполнению строгих экологических требований. Уровень шума самолета с двигателями АИ-436Т12, замеренный в трех контрольных точках, будет не менее чем на 10-12 ЕР№Б ниже требований 4 Главы ИКАО. Для этого в конструкции двигателя предусмотрены следующие технические решения:

– сверхвысокая степень двухконтурности и низкая окружная скорость вентилятора;

– увеличенный осевой зазор между лопатками рабочего колеса и спрямляющего аппарата вентилятора;

– оптимальное соотношение чисел рабочих и спрямляющих лопаток;

– специальное трехмерное профилирование лопаток вентилятора;

– применение шевронного сопла внутреннего контура;

– установка звукопоглощающих конструкций в тракте двигателя.

Применяемая в настоящее время на двигателе Д-436Т1 камера сгорания, которая на первом этапе разработки будет использоваться и в ТРДД АИ-436Т12, удовлетворяет современным требованиям ИКАО по отсутствию преднамеренного выброса топлива в атмосферу, уровню эмиссии вредных веществ и дыма. В дальнейшем двигатель может оснащаться новой камерой сгорания, разработанной на ГП «Ивченко-Прогресс» и позволяющей значительно снизить уровень эмиссии вредных веществ (по выбросу NOX – на 40% относительно норм ИКАО 2004 г.). Кроме того, ведутся работы и уже получены первые экспериментальные результаты по перспективной камере сгорания, с уровнем вредных выбросов на 65-75% ниже норм ИКАО 2004 г.

На более отдаленную перспективу, в рамках создания научно-технического задела по перспективным газотурбинным двигателям, ГП «Ивченко-Прогресс» и другие предприятия кооперации совместно с ФГУП «ЦИАМ им. П.И. Баранова» и ФГУП «ВИАМ», проводят исследования по дальнейшей модернизации основных узлов двигателя с применением последних достижений в области газодинамических и прочностных расчетов, производства и материаловедения. Внедрение результатов этих работ может обеспечить повышение тяги двигателя до 12 800-14 500 кгс, снижение удельного расхода топлива до 0,535-0,544 кг/кгс^ч, а также позволит уменьшить количество деталей конструкции двигателя на 20-35% и снизить стоимость его жизненного цикла на 10-15%. При этом будет сохраняться преемственность двигателей и взаимозаменяемость их по отдельным модулям и агрегатам.

Взлетный режим (Нп =0; Мп =0)

Тяга, кгс 12 000

Удельный расход топлива, кг/кгс^ч 0,272

Расход воздуха, кг/с 557,3

Степень двухконтурности 10,25

Степень повышения давления 26,33

Температура газов, К 1568 Максимальный крейсерский режим (Нп =11 км; Мп =0,8)

Тяга, кгс 2400

Удельный расход топлива, кг/кгс^ч 0,554

Габаритно-массовые показатели

Диаметр вентилятора, мм 2070

Сухая масса, кг 2250

Удельный вес двигателя, кг/кгс 0,188