На прошедшей в конце мая 11-й Международной выставке вертолётной индустрии HeliRussia 2018 был проведён Круглый стол "Настоящее и будущее двигателестроения для вертолётов", на которой основным докладчиком был начальник отдела малоразмерных газотурбинных двигателей (МГТД) Центрального института авиационного моторостроения (ЦИАМ) Юрий Фокин. Ниже приводится систематизированное изложение его доклада.

Введение

В 1990-2000-х годах в отечественном вертолётном двигателестроении сложилась драматическая ситуация, связанная с тем, что после развала СССР Россия осталась без серийного производства вертолётных двигателей, в частности, основного авиадвигателя семейства ТВ3-117, который выпускался запорожским предприятием "Мотор Сич". Кроме того, в течение долгого времени не разрабатывались и не вводились в эксплуатацию новые отечественные вертолётные двигатели. Некоторые проекты были начаты, но так не завершены, например, вертолётный авиадвигатель РД-600.

Отсутствие отечественных авиадвигателей привело к тому, что практически на всех отечественных разрабатываемых и модифицированных вертолётах были применены авиадвигатели иностранного производства. На вертолётах Ка-226, Ка-226Т, "Ансат", "Ансат-У", Ка-62, Ми-26 применяются двигатели зарубежного производства. Сейчас рассматривается вариант применения иностранного двигателя на перспективном среднем транспортном вертолёте. Причём даже на вертолёте средней грузоподъёмности Ми-38 первоначально планировалась установка иностранного двигателя, и только отказ поставщика этого двигателя в поставках двигателей в Россию заставил отечественных разработчиков создать российский двигатель (ТВ7-117В). На сегодня после многолетнего обсуждения решён вопрос об освоении серийного производства двигателей ВК-2500 в России.

Что сделано "Объединенной двигателестроительной корпорацией"

С начала нынешнего десятилетия была запущена программа импортозамещения в вертолётном двигателестроении, в рамках которой выполнен весьма существенный объём работ. Основными результатами можно считать освоение серийного производства двигателей семейства ВК-2500 в России. Помимо сборки двигателей базовой версии полностью из отечественных комплектующих, проведены работы по созданию глубоко модернизированных двигателей ВК-2500П/ПС, в частности сертифицирован ВК-2500ПС-03 для новейшего вертолёта Ми-171А2. Двигатель ВК-2500ПС представляет собой модификацию двигателя ВК-2500 с новой полностью цифровой системой управления типа FADEC. Сейчас на повестке дня прохождение Государственных совместных испытаний ещё одной модификации двигателя ВК-2500 - ВК-2500П для модернизированного вертолёта Ми-28НМ, находящегося на этапе лётных испытаний.

Кроме того, сертифицирован вертолётный двигатель ТВ7-117В для Ми-38. Базовый вариант был разработан в 1980-е годы, но сертифицирован двигатель довольно недавно, Сертификат получен с определёнными ограничениями эксплуатационного диапазона. В течение 2018 года должен быть завершён весь комплекс мероприятий по расширению эксплуатационного диапазона в рамках заданного Техническим заданием, дополнил Ю. Фокин.

Рассматривается возможность разработки двигателя ПД-12В для перспективных тяжёлых вертолётов и ВК-800В - для лёгких вертолётов. Так на базе газогенератора двухконтурного двигателя ПД-14, предназначенного для пассажирского перспективного самолёта МС-21, разрабатывается двигатель ПД-12В для тяжёлых вертолётов класса Ми-26. Что касается ВК-800, в настоящее время ведутся работы по самолётной версии двигателя, предназначенной для использования в составе силовой установки самолёта L-410. В то же время, ЦИАМ поддерживает возобновление работ по созданию вертолётной версии ВК-800В.

Наконец, запущены работы по формированию облика перспективного вертолётного двигателя. В настоящее время компания "ОДК-Климов" формирует предложения по перспективному двигателю по программе "Перспективный двигатель для вертолётов", в ЦИАМ этот проект экспертизу пока не проходил. Но пока известно, что будет предложен авиадвигатель в большем классе мощности, чем ТВ7-117В, превосходящий существующие аналоги по технологичности и удельной массе.

Создание опережающего научно-технического задела

Создание перспективных авиадвигателей невозможно без создания опережающего научно-технического задела (НТЗ). Цели и программы разработки НТЗ уже определены. В соответствие с принятой программой, перспективные авиадвигатели должны иметь значительно лучшие характеристики по сравнению, например, с авиадвигателем ВК-2500.

Параметр	Технологии 2025	Технологии 2035
Удельный расход топлива	Снижение на 10-15%	Снижение на 15-20%
Удельная масса	Снижение на 20-25%	Снижение на 25-30%
Надёжность и ресурс	Повышение в 1,5-2 раза	Повышение в 2-3 раза
"Доступность" двигателя	-	Повышение в 2-3 раза

Основные направления развития вертолётных авиадвигателей

Специалистами ЦИАМ разработаны семь основных направлений развития авиадвигателей для перспективных отечественных вертолётов

№ п/п	Направление	Решаемая задача
1	"Неметаллический"	Повышение удельных и ресурсных показателей за счёт применения перспективных композиционных материалов
2	"Простой двигатель"	Упрощение конструкции двигателя, сокращение числа ступеней лопаточных машин и общего числа деталей
3	"Стойкий двигатель"	Повышение эксплуатационной технологичности (упрощение обслуживания, обеспечение работоспособности в неблагоприятных внешних условиях)
4	"Электрический двигатель"	Исключение из конструкции двигателя коробки приводов, применение электрического привода агрегатов
5	"Сухой" двигатель"	Исключение из конструкции двигателя системы смазки, применение "неохлаждаемых" подшипников различных типов
6	"Умный двигатель"	Развитие и совершенствование систем управления, контроля, диагностики и прогнозирования технического состояния двигателя
7	"Доступный двигатель"	Внедрение ресурсосберегающих технологий проектирования, испытаний и производства, снижение цены двигателя и стоимости эксплуатации

Также стоит задача совершенствования методов 3D-проектирования.

В обеспечение данных направлений работ ЦИАМ разрабатывает целый комплекс прорывных технологий. Совместно с предприятиями отрасли институтом реализуется программа под названием "Разработка технологий перспективных МГТД и АПД", целью этой программы является создание одиннадцати демонстраторов перспективных технологий.

1. Демонстрационный "электрический" МГТД;
2. Высокооборотный редуктор МГТД;
3. Сопловой аппарат турбины из КМ;
4. Теплообменник для МГТД "сложного" цикла;
5. Камера сгорания МГТД с элементами из КМ;
6. Экспериментальный одноступенчатый ЦБК
7. Экспериментальный двухступенчатый ЦБК;
8. Высокоскоростная ступень вертолётного редуктора.
9. Демонстрационный турбокомпаундный авиационный поршневой двигатель;
10. Демонстрационный МГТД на газовых опорах;
11. Демонстрационный роторно-поршневой двигатель.

В соответствие с программой, в 2017 году выполнены предусмотренные расчётно-проектные исследования с условным разделением по уровням на технологии 2025 и 2035 гг., а в 2018-2019 планируется провести изготовление и испытания демонстраторов.

Для достижения заявленного прогресса характеристик вертолётных двигателей, ЦИАМ определён набор технологий, позволяющих получить изделия заданного уровня совершенства. Так к "Технологиям 2025" относятся:

• Двухступенчатый ЦБК;
• Компактная низкоэмиссионная КС;
• РК турбины типа "Блиск";
• Рабочее колесо ЦБК из КМ;
• Корпус компрессора из КМ Корпус КС из КМ;
• Жаровая труба КС из КМ;
• СА турбины из КМ;
• Гибридные подшипники;
• Электрический привод агрегатов;
• Беспроводные датчики САУ;
• БСКД с удалённым доступом;
• МГТД "сложного" цикла с ТО.

"Технологии 2035" включают в себя:

• Неохлаждаемые РК турбины из КМ;
• Корпусные детали в ГЧ из КМ;
• Неохлаждаемые маслом опоры;
• Валы из КМ.

...