АЛ-55И россиискии двигатель для индийских УТС и не только

18 марта НПО «Сатурн» приступило к стендовым испытаниям первого полноразмерного образца нового двухконтурного турбореактивного двигателя АЛ-55И, предназначенного для применения на индийском учебно-тренировочном самолете HJT-36. Это по сути первый прецедент в отечественном авиамоторостроении, когда новый двигатель создается специально для зарубежного заказчика. Однако авторы АЛ-55И не намерены ограничиваться только лишь экспортной ориентированностью своей новой разработки. Проектируется целое семейство двигателей АЛ-55 тягой от 1700 до 3500 кгс, разные модификации которого могут найти применение на широкой гамме учебно-тренировочных, учебно-боевых и легких боевых самолетов. Начало испытаний первого АЛ-55И – хороший «подарок» моторостроителей к собственному юбилею: 90-летию НПО «Сатурн» и 60-летию московского филиала (29 марта Научно-технический центр им. A.M. Люльки отметил 60 лет со дня своего создания).

К разработке нового легкого ТРДД АЛ-55 коллектив двигателистов НПО «Сатурн» приступил в 1998 г. В основу нового проекта был положен опыт создания популярнейшего ТРДДФ АЛ-31Ф, применяемого на всех модификациях истребителей семейства Су-27. Двигатель создавался путем моделирования проточной части своего хорошо отработанного боевого прототипа. Конечно, АЛ-55 – это не просто уменьшенная в масштабе копия АЛ-31Ф: понятно, что для достижения высоких характеристик невозможно тривиально смасштабировать размеры удачной силовой установки, ведь по величине тяги на максимальном режиме оба двигателя отличаются в 3,5 раза! Тем не менее, современные методы математического моделирования позволили значительно сократить время и затраты на разработку нового ТРДД, используя в качестве основы многие отработанные технические решения значительно более крупного двигателя. Основной сферой применения АЛ-55, тяга которого в базовом варианте составляла 2200 кгс, были определены новые учебно-тренировочные и учебно-боевые самолеты, а для использования на перспективных легких боевых самолетах предусмотрели форсажную модификацию АЛ-55Ф с тягой 3200-3500 кгс. В случае необходимости не представляло сложности оснастить АЛ-55 и АЛ-55Ф соплом с управляемым вектором тяги (УВТ) – опять-таки моделируя имеющиеся разработки для модификаций АЛ-31Ф, благо все основные технические проблемы по УВТ к тому времени уже удалось решить.

Модели и макеты АЛ-55 с конца 90-х гг. неоднократно демонстрировались на авиационных выставках, однако заказчика на него все не находилось. Так продолжалось до 2004 г., пока удачный проект не оказался наконец востребованным. Примечательно, что заинтересовались им не в России, а в Индии: там к этому времени остро встал вопрос, чем оснащать будущие серийные учебно-тренировочные самолеты HJT-36. Предложенный «Сатурном» проект АЛ-55И одержал победу в тендере над французским конкурентом – знаменитым «Ларзаком», применяемом на сотнях франко-германских УТС «Альфа-Джет». Модифицированные «Ларзаки» входят также в состав силовой установки первых опытных образцов российского УТС МиГ-АТ и индийского HJT-36. Расчетливые индийцы выбрали пусть и нелегкий, но перспективный путь: зачем оснащать свой новый УТС, который в ближайшем будущем должен составить основу учебной авиации индийских ВВС, устаревшим двигателем, когда можно получить в свое распоряжение новейшие технологии, которые поднимут уровень собственной промышленности: изначально предполагалось, что двигатель будет выпускаться непосредственно в Индии.

В итоге, в конце июня 2005 г. в Дели подписали контракт на разработку АЛ-55И для самолета HJT-36, а спустя два месяца, в августе, в ходе авиасалона МАКС-2005 был скреплен подписями договор о его лицензионном производстве в Индии (см. «Взлёт» №10/2005, с. 4). Важность события для двух стран подчеркивалось тем, что подписание контракта проходило в присутствии Президента России Владимира Путина.

Заключение контракта дало мощный импульс для интенсификации работ над двигателем, ведь до поставки заказчику первых серийных образцов отводилось всего два года – срок практически беспрецедентный для современного авиамоторостроения. Однако сатурновцев это не смущало – они были уверены, что справятся с задачей, благо степень проработки проекта была очень высокой.

В результате, уже в декабре 2005 г. был подготовлен и передан заказчику полноразмерный макет АЛ-55И для «примерки» в мотогондоле самолета HJT-36. Параллельно продолжалась стендовая доводка отдельных узлов и модулей нового двигателя. К автономным испытаниям камеры сгорания приступили в ноябре, компрессора низкого давления – в декабре прошлого года, а компрессора высокого давления – в марте 2006 г.

Для ускорения темпов работы по созданию и доводке АЛ-55И решено было вести в тесной кооперации НПО «Сатурн» и ОАО «УМПО», при этом партнеры взяли на себя обязательства совместного финансирования проекта в соотношении «50 на 50» на условиях разделения рисков.

В сферу ответственности «Сатурна» отошел газогенератор, а уфимцев – так называемая «холодная» часть двигателя.

Первый этап реализации программы создания АЛ-55И включает в себя производство пяти двигателей, два из которых используются для стендовых испытаний, а остальные будут применяться в летных испытаниях. В обеспечение первого этапа экспериментально-доводочных работ по совместному графику ведется доработка стендов Т2 и Т4 в филиале НПО «Сатурн» на Лыткаринском машиностроительном заводе.

К концу 2005 г. были завершены все прочностные, газо- и термодинамические расчеты, определены высотно-скоростные характеристики во всей области эксплуатации самолета, получено положительное заключение ЦИАМ, заключены договоры с разработчиками САУ, контракт на поставку стартера мощностью 12 КВт; оригинальных подшипников для трансмиссии двигателя, фильтров и теплообменников для маслосистемы. Московский научно-технический центр НПО «Сатурн» выпустил комплект конструкторской документации для двух предприятий-изготовителей: в собственное производство в Рыбинске были переданы чертежи на изготовление компрессора и турбины высокого давления и камеры сгорания, а на УМПО – на компрессор и турбину низкого давления, промежуточный корпус, наружный контур, реактивное сопло, центральный редуктор, коробку приводов самолетных и двигательных агрегатов и агрегатов маслосистемы.

К настоящему времени в Рыбинске и Уфе прошла технологическая подготовка производства, получены заготовки для дисков компрессоров и турбин. Проведены работы по отливке диффузора камеры сгорания, отлиты рабочие лопатки турбины низкого давления, начата обработка моноколес, компрессоров и др. Кроме того, в московском филиале – НТЦ «Люлька-Сатурн» – проведены работы по созданию специальных установок для автономных испытаний модулей двигателя – контура низкого давления, камеры сгорания, контура высокого давления, газогенератора и наконец двигателя в сборе.

Что же представляет из себя новый двигатель? АЛ-55И выполняется по двухконтурной двухвальной схеме и оснащается дозвуковым нерегулируемым сужающимся реактивным соплом. В трехступенчатом вентиляторе и пятиступенчатом компрессоре высокого давления с регулируемым входным направляющем аппаратом с умеренными окружными скоростями обеспечивается общая степень повышения давления 22,9 при КПД узлов 0,83 и 0,857 соответственно. Разработка и создание компрессоров с широкохордной профилированной проточной частью с высокими аэродинамическими характеристиками стало возможным в результате применения технологии «блиск». Камера сгорания – облегченная, малообъемная, многогорелочная, кольцевая, разборного типа, с высокой степенью полноты сгорания (коэффициент сгорания более 0,99), малыми потерями полного давления (около 6%) и низким уровнем радиальной и окружной неравномерностей на выходе. Высокоэффективные одноступенчатые турбины высокого и низкого давления с «открытой» системой охлаждения имеют улучшенную газовую динамику, умеренные температуры газов, обеспечивают высокий перепад давления. Эффективные КПД узлов составляют 0,849 и 0,89 соответственно. Потери тяги в общем для наружного и внутреннего контуров дозвуковом нерегулируемом сужающемся реактивном сопле не превышают 1%. Система управления двигателем – электронная цифровая.

Высокий уровень эксплуатационной технологичности двигателя АЛ-55И обеспечивается модульной конструкцией его узлов, допускающей замену поврежденных или выработавших ресурс модулей в условиях эксплуатации. Двигатель состоит их семи основных модулей: КНД, КВД, камеры сгорания, соплового венца ТВД, соплового венца ТНД, ротора ТНД и коробки приводов.

Программа создания двигателя АЛ-55И идет быстрыми темпами. 18 марта, всего через восемь месяцев после подписания контракта собран и поставлен на испытания первый полноразмерный двигатель. Всего же в 2006 г. планируется собрать шесть двигателей. Кроме того, в мае этого года должны начаться автономные испытания на стенде газогенератора. А в следующем году первые АЛ-55И поступят на летные испытания в Индии. Это должно состояться всего через 24 месяца после подписания контракта. «Программа уникальна с точки зрения сроков ее реализации. Если уложимся в эти сроки, это станет страницей в истории отечественного авиационного двигателестроения», – считает руководитель проекта Александр Саркисов, генеральный конструктор НПО «Сатурн». После прохождения летных испытаний должно быть обеспечено лицензионное производство АЛ-55И в Индии и развернуто серийное производство двигателя на двух российских предприятиях – газогенератора в НПО «Сатурн» и холодной части – на УМПО.

Разделение зон ответственности по изготовлению основных модулей и агрегатов двигателя АЛ-55И

ОАО «УМПО»

1. Корпус

2. Затурбинное устройство

3. Турбина низкого давления

4. Коробка двигательных агрегатов Б.Компрессор низкого давления

НПО «Сатурн»

6. Камера сгорания

7. Турбина высокого давления

8. Компрессор высокого давления НПО «Сатурн» ответственно за сборку и испытания двигателя

Заключенным контрактом предусмотрена поставка заказчику двух сотен двигателей АЛ-55И. В дальнейшем это количество может существенно возрасти: индийцы серьезно рассматривают возможность применения модификации АЛ-55И на своем будущем двухдвигательном учебно-боевом самолете HJT-39. На «Сатурне» между тем рассчитывают, что их разработка найдет признание и в отечественной авиации: концепция создания широкой гаммы модификаций тягой от 1700 до 3500 кгс на базе единого газогенератора позволяет в короткие сроки адаптировать АЛ-55 для установки на самолеты типа МиГ-АТ, Як-130 и др. Причем, благодаря индийскому заказу производство таких двигателей для российских самолетов может быть освоено в самые короткие сроки и с минимальными затратами.