На протяжении вот уже почти 90 лет Центральный институт авиационного моторостроения имени П.И. Баранова (ЦИАМ, входит в НИЦ "Институт имени Н.Е. Жуковского") в сотрудничестве с отраслевыми научными институтами и конструкторскими бюро обеспечивает достижение технического совершенства авиационных двигателей.

О проектах института для гражданской авиации в интервью журналу "АвиаСоюз" рассказал генеральный директор Михаил Гордин.

"АС": Михаил Валерьевич, расскажите, пожалуйста, о перспективных работах ЦИАМ в области гражданского авиадвигателестроения, реализуемых в настоящее время.

М.Г.: ЦИАМ ведет исследования концепций маршевых двигателей и вспомогательных силовых установок перспективных магистральных самолетов 5+ и 6-го поколений 2025-2030-х гг., малоразмерных газотурбинных и поршневых двигателей, гибридных силовых установок (СУ) для самолетов малой авиации. По каждому направлению мы рассматриваем концепции нескольких типов СУ и "примеряем" их на различные типы летательных аппаратов.

Для дозвуковых магистральных самолетов приоритетными пока остаются традиционные двухконтурные турбореактивные двигатели - но с более высокими по сравнению с 5-м поколением параметрами рабочего процесса.

Мы исследуем и прорывные технологии - альтернативные схемы двигателей будущего, включая электрические СУ, двигатели изменяемого цикла для перспективных сверхзвуковых деловых и пассажирских самолетов и т. д.

Главная задача института при этом - создание и отработка научно-технического задела. ЦИАМ не только формирует предварительный облик двигателей и СУ, но и исследует новые технические решения на экспериментальных образцах элементов, узлов и систем двигателей, двигателях-демонстраторах. Результаты исследований передаются разработчикам, прежде всего в конструкторские бюро АО "ОДК", для реализации в коммерческих изделиях с учетом конкретных экономических и технологических требований.

По международной шкале уровней готовности технологии (УГТ) "ниша" ЦИАМ - уровни с 1-го (будущее изделие "на бумаге") через 3-й и 4-й (лабораторные испытания и макет) до 5-го и 6-го (наземные испытания демонстраторов газогенератора и двигателя).

Говоря о конкретных проектах, нельзя не упомянуть двигатель 5-го поколения ПД-14 (головной разработчик - АО "ОДК-Авиадвигатель"). ЦИАМ принимал активное участие в его проектировании и экспериментальной отработке. Мы обеспечивали научно-техническое сопровождение и выступили соисполнителем по ряду направлений. Большой комплекс работ был выполнен в обеспечение сертификации нового двигателя, включая экспертизу и проведение испытаний на наших стендах. Сейчас, после получения российского сертификата, наступил этап его валидации в Европейском агентстве авиационной безопасности (EASA).

В части малоразмерных двигателей ведется работа над созданием двигателя ТВ7-117 в турбовальном и турбовинтовом вариантах для вертолета Ми-38 и самолета местных воздушных линий Ил-114-300.

Создается турбовинтовой двигатель ВК-800С для замещения иностранных двигателей на российском варианте самолета L-410. В перспективе ВК-800С может стать базовым для семейства газотурбинных двигателей для легких вертолетов, учебно-транспортных самолетов и БПЛА.

В сегменте авиационных поршневых наибольшая потребность сейчас в двигателях мощностью 80, 200, 350 и 500 л. с. Все они должны базироваться на общей элементной базе. В сотрудничестве с АО "УЗГА" мы разработали аванпроекты на бензиновый двигатель мощностью 80 л. с. для БПЛА и дизельный мощностью 200 л. с. для учебно-тренировочного самолета типа DA-42Т.

Поршневой авиадвигатель мощностью 500 л. с. на замену иностранному RED A03 мы создаем на базе мотора от автомобиля "Аурус".
"АС": Почему выбран именно двигатель "Кортежа"? Есть ли примеры такой адаптации за рубежом?

М.Г.: Двигатель "Ауруса" мы выбрали как "топовый", самый высокотехнологичный на данный момент отечественный поршневой двигатель.

За рубежом примеры есть. В авиационные были адаптированы авто-мобильные двигатели фирм Thielert (Германия) и Austro Engine (Австрия). АЕ 300, который в России устанавливают на самолеты DA-42Т, сделан на базе мотора от Mercedes-Benz A-Class. Потребность в восстановлении компетенций для производства поршневых авиадвигателей в России ощущается сейчас очень остро. Автомобильные двигатели у нас производятся и будут производиться, это продукт серийный, и его компоненты в изготовлении достаточно экономичны. Производство почти всех комплектующих двигателя "Ауруса" в нашей стране освоено, либо может быть освоено в ближайшее время.

Доработав основные силовые компоненты автомобильного двигателя, реально адаптировать его в авиационный вариант. Он будет дешевле зарубежных аналогов и сможет работать на обычном бензине.

В нашем проекте рассматривается гражданская версия двигателя для легких ЛА в 1- и 2-х-двигательной компоновке, взлетным весом до 4-х тонн. Это беспилотники, пассажирские самолеты на 9-13 мест, авиация общего назначения: Т-500, Як-152 и другие.

"АС": Как продвигается проект?

М.Г.: ЦИАМ включился в эту работу в 2018 г. Она ведется в тесном взаимодействии с ФГУП "НАМИ" и другими организациями.

Мы уже создали электронный макет авиадвигателя, который позволит сократить объем работ по доводке в процессе испытаний. В этом году планируем испытать двигатель-демонстратор на стендах. Продолжение финансирования позволит в 2020 г. испытать его в термобарокамере на высоте, а в 2021-м - на летающей лаборатории.

Важно, что в ходе работы над созданием демонстратора мы развиваем производственную базу. Формируется кооперация российских предприятий, готовых к серийному выпуску деталей и узлов двигателя, адаптированного для авиационных нужд. Предприятиям автомобильной промышленности новые авиационные компетенции позволят поднять уровень производства.

"АС": На какой стадии сейчас создание двигателя ПД-35?

М.Г.: Работы по программе перспективного двигателя ПД-35 - это, прежде всего, наработка компетенций в новом для России сегменте гражданских реактивных двигателей большой тяги - от 24 до 50 тонн.

До сертификации еще далеко, пока все на этапе научно-исследовательских работ. Мы в этой программе соисполнитель, головной исполнитель - АО "ОДК-Авиадвигатель". На данный момент составлен и утвержден перечень из 18 критических технологий для обеспечения конкурентоспособности двигателя. Это, например, технологии создания газогенератора и широкохордной лопатки вентилятора из полимерных композиционных материалов. На их разработку утверждены технические задания. Сформирована дорожная карта проекта.

Для испытаний двигателя большой тяги необходима модернизация стендовой базы, составлены планы по ее развитию.

"АС": Приведите, пожалуйста, примеры внедрения инновационных технологий в деятельности ЦИАМ.

М.Г.: Как головная научная организация в области авиационного двигателестроения, определяющая форсайт отрасли, мы активно исследуем весь спектр новых материалов и технологий: аддитивные технологии и 3D-печать, многодисциплинарную оптимизацию и проектирование, электронно-цифровые системы автоматического управления двигателя с полной ответственностью (типа FADEC), "композитные" элементы, малоэмиссионные камеры сгорания, турбины из новых сплавов, неразъемные соединения деталей роторов и так далее.

При исследовании новых технологий разрабатываются новые методы расчетов и экспериментальных исследований, в том числе виртуальные.

ЦИАМ активно использует возможности цифровизации и суперкомпьютерного моделирования, но, поскольку от надежности авиационного двигателя зависят жизни людей, наши исследования носят эмпирический характер: расчеты мы проверяем экспериментально. Институт имеет такие возможности благодаря наличию крупнейшей в Европе экспериментальной базы.

За десятилетия работы в ЦИАМ накоплен большой опыт разработки, верификации и валидации собственных программ виртуального моделирования с апробацией на практических задачах ряда предприятий отрасли. Это одно из наших ключевых преимуществ.

Чрезвычайно важная роль в этом процессе принадлежит опытным специалистам, способным корректно интерпретировать данные расчетов и экспериментов.

"АС": Расскажите, пожалуйста, о деятельности Сертификационного центра ЦИАМ.

М.Г.: Сертификационный центр ЦИАМ образован в 2017 г. и аккредитован Росавиацией в качестве технически компетентного и независимого сертификационного центра объектов гражданской авиации. До этого специалисты института в течение многих лет принимали участие в сертификации авиационной техники в составе центров Авиационного регистра МАК.

К работе в Центре привлекаются компетентные и независимые эксперты из сотрудников института, которые не принимали участие в проектировании и создании сертифицируемого изделия. Все наши эксперты персонально аккредитованы в Росавиации.

Работа ведется по нескольким направлениям: сертификация типа (маршевых авиационных двигателей и их компонентов, ВСУ, воздушных винтов, агрегатов трансмиссий вертолетов), сертификация разработчиков и производителей, валидация сертификатов иностранных двигателей.

В дополнение к этому, ряд лабораторий ЦИАМ аккредитован для проведения сертификационных испытаний по "узким" направлениям. Например, у нас есть испытательная лаборатория конструкционной прочности сплавов и деталей авиационных газотурбинных двигателей.

"АС": Какова роль ЦИАМ в создании двигателя для российского сверхзвукового делового самолета?

М.Г.: В исследованиях возможности создания отечественного сверхзвукового пассажирского самолета головной организацией выступает НИЦ "Институт имени Н.Е. Жуковского", работа ведется в кооперации ведущих институтов авиационной науки. Двигателей для гражданских сверхзвуковых самолетов в мире еще нет, как и самих самолетов. Все работы находятся пока на этапе НИР.

В ЦИАМ ведутся исследования по разработке силовых установок. Одна из главных проблем - звуковой удар при полете на сверхзвуке по маршруту и шум в районе аэропорта. Если для истребителя уровень звукового удара не важен, то для пассажирского самолета - критичен. Нормы Международной организации гражданской авиации (ИКАО) сейчас запрещают такие полеты над населенной сушей.

Когда будут разработаны гражданские сверхзвуковые двигатели - сказать пока трудно, но уже есть понимание подходов к их созданию....