Автор: Дмитрий Федюшко
Опубликовано: 21.05.2021, 12:20
 

Главная подъемная сила. Об инновациях и развитии вертолетного двигателестроения России

О самых лучших в мире моторах для винтокрылых машин ТАСС рассказал заместитель генерального директора Объединенной двигательной корпорации (ОДК) - генеральный конструктор ОДК Юрий Шмотин


[image]

По состоянию на начало 2021 года Россия удерживает одно из лидирующих мест на рынке вертолетных двигателей, обладая при этом уникальными возможностями по производству всех типов силовых установок для винтокрылых машин, в том числе легких, средних и тяжелых.

Разработка новых двигателей и производство уже созданных продолжалось даже в период пандемии коронавируса нового типа (COVID-19), что позволило Объединенной двигателестроительной корпорации (ОДК, входит в госкорпорацию "Ростех") удерживать позиции в списке крупнейших мировых производителей вертолетных силовых установок. ОДК также проводит модернизацию уже существующих двигателей, оснащая их системами контроля и управления, соответствующими наиболее современным мировым стандартам.

История развития

В 1964 году был создан турбовинтовой двигатель второго поколения ТВ2-117 мощностью 1500 л.с., который был предназначен для новейшего на тот момент транспортного вертолета Ми-8. Именно данная силовая установка обеспечила тактическую гибкость легендарной "восьмерки" и возможности по применению машины в различных климатических условиях - от тропических джунглей до горных массивов Афганистана.

Восемью годами позже был создан двигатель третьего поколения ТВ3-117, мощность которого была увеличена до 2000-2400 л.с. Как сообщил ТАСС заместитель генерального директора - генеральный конструктор ОДК Юрий Шмотин, в общей сложности было изготовлено порядка 50 тыс. двигателей ТВ2-117 и ТВ3-117, что является абсолютным рекордом для двигателей такого класса.

"Отличие этих двигателей от иностранных аналогов - возможность применения в любых климатических районах без уменьшения ресурса: они одинаково надежно эксплуатируются как в средней полосе России, так и в арктических льдах, в горных условиях, морском климате и тропиках", - отметил он.

О надежности отечественных вертолетных двигателей второго и третьего поколений свидетельствует следующий факт: в конце 1990-х - начале 2000-х годов бойцы афганского Северного альянса применяли в борьбе с движением "Талибан" (запрещено в РФ) вертолет Ми-8Т, на котором вместо одного из штатных ТВ2-117 техниками в кустарных условиях был установлен снятый с транспортно-боевого вертолета Ми-24 двигатель ТВ3-117. "Модернизированная" таким образом машина достаточно успешно применялась в течение нескольких лет и выполняла полеты в сложных природно-климатических условиях северных и центральных районов Афганистана.

Политическая и экономическая обстановка 1990-х и начала 2000-х годов в России крайне негативно отразилась как на авиационной отрасли в целом, так и на вертолетостроении в частности. Вместе с тем даже в эти тяжелые времена АО "ОДК-Климов" (входит в ОДК) продолжило развивать тематику турбовальных силовых установок. В частности, двигатели ТВ3-117ВМ и ТВ3-117ВМА, созданные для боевых вертолетов Ка-50 и Ми-28, были сертифицированы по гражданским нормам безопасности сначала в России, а затем и в других государствах, в том числе Канаде, Швейцарии, Китае, Индии, Тайване.

В 2001 году успешно прошли государственные испытания двигателя ВК-2500 для военных вертолетов. "Его основное отличие от предшественников - цифровая система автоматического управления, которая также была разработана конструкторами "ОДК-Климов", - говорит Шмотин.

С 2010 года появились проекты двигателей, часть которых уже находится в серийном производстве, а часть - на стадии опытно-конструкторских работ. В их число входят ВК-2500П, ВК-2500ПС-03, ВК-2500ПС-02, ТВ7-117В, ВК-650В и ВК-1600В. Эти двигатели практически полностью перекрывают потребность отечественных легких и средних вертолетов в силовых установках, отметили в ОДК.

"Полноценное производство российских двигателей для отечественных вертолетов отсутствовало до 2015 года, ранее на многих из них применялись двигатели зарубежного производства", - Юрий Шмотин, заместитель генерального директора - генеральный конструктор ОДК.
​​​​​​ОДК консолидирует позиции на мировом рынке вертолетных двигателей, даже несмотря на пандемию COVID-19: в 2019-2020 годах на долю корпорации пришлось 10-12% его объема. К 2035 году планируется увеличение доли рынка до 18-20%.

"Основным триггером роста будут являться вывод на рынок двигателей ВК-650В и 1600В, а также адаптация всего модельного ряда российских вертолетных двигателей к зарубежным платформам на традиционных для корпорации рынках сбыта - странах Юго-Восточной Азии", - отметил Шмотин. Если же рассматривать структуру выручки корпорации, то на долю вертолетных двигателей приходится порядка 6-9%.

Первый российский двигатель для легких вертолетов

Наиболее значимой новинкой ОДК в классе силовых установок для легких вертолетов стал двигатель ВК-650В, впервые представленный в сентябре 2020 года. Этот мотор предназначен для вертолетов легкого класса "Ансат" и Ка-226Т, а также может устанавливаться на VRT-500 и легкие вертолеты зарубежного производства.

В декабре 2020 года "ОДК-Уфимское моторостроительное производственное объединение" ("ОДК-УМПО", входит в ОДК) изготовлены и отгружены в "ОДК-Климов" узлы для двигателя-демонстратора ВК-650В: ротор свободной турбины, камера сгорания и узел опор турбин. По итогам испытаний эти детали и узлы подтвердили заложенные в техническом задании характеристики. Также в кооперации по ВК-650В принимают участие ММП им. В.В. Чернышева и производственный комплекс ОДК "Салют" (оба предприятия входят в ОДК).

Сертификат типа на ВК-650В планируется получить в 2023 году, а запустить серийное производство - в 2024 году. Совместно с двигателем разрабатывается новейшая система автоматического регулирования и контроля с полной ответственностью (FADEC) - БАРК-5В.

Основное внимание в ходе разработки уделяется стоимости нового двигателя при сохранении высоких показателей его удельных характеристик. Еще одним из преимуществ ВК-650В станет сервисный контракт.

Линейка двигателей для средних вертолетов

С целью импортозамещения двигателей зарубежного производства ОДК в 2015 году начала производство двигателей типа ТВ3-117/ВК-2500. "Это действительно наиболее популярный вертолетный двигатель не только в России, но и за рубежом, - рассказывает Шмотин. - Всего за пять лет было выпущено более 600 полностью российских двигателей. При этом в последние годы появилась тенденция замещения производства двигателей ТВ3-117 двигателями ВК-2500 - это говорит о том, что вертолетчики также переходят на выпуск более современной техники".

С конца 1990-х годов в "ОДК-Климов" функционирует подразделение по разработке и производству цифровых систем автоматического управления (САУ) и контроля газотурбинных двигателей. Данные устройства позволяют увеличить мощность силовой установки на чрезвычайном режиме и повышают показатели надежности и топливной эффективности. Первая цифровая САУ - блок БАРК-78 вместе со счетчиком наработки СНК-78-1 - была внедрена именно в конструкцию двигателя ВК-2500.
​​​​​
"Сейчас на предприятии разработана САУ с полной ответственностью типа FADEC - семейство блоков типа БАРК-65/6В, которые применяются в составе всех новых вертолетных и самолетных модификаций двигателей ТВ7-117 и ВК-2500. Начались и работы по модернизации блока БАРК-6В, в котором будут предусмотрены модульная конструкция и только российские комплектующие, эта САУ должна стать прорывом на нашем рынке", - Юрий Шмотин, заместитель генерального директора - генеральный конструктор ОДК.

Вертолетные двигатели семейства ВК-2500 отличаются высоким экспортным потенциалом. Их преимущество по сравнению с иностранными аналогами - в первую очередь турбовальными двигателями семейства T700 разработки американской компании General Electric - состоит в надежности, "солдатоустойчивости" и стоимости как самого двигателя, так и его эксплуатации. "Западные двигатели отличаются заявленными высокими ресурсными показателями, но они предназначены для идеальных условий эксплуатации. Реальный ресурс западных двигателей уменьшается прямо пропорционально ужесточению условий эксплуатации", - отмечает Шмотин.

В частности, российские вертолетные двигатели отлично проявили себя в ходе эксплуатации вертолетов Ми-17В-5, закупленных США для Афганской национальной армии в 2011 году. "По докладам наших специалистов, которые работали в Афганистане, когда американские вертолеты стояли зачехленными из-за погодных условий, наша техника летала в обычном режиме", - сообщил генконструктор.

С 2010 года проводится модернизация двигателя ВК-2500: за это время разработан и запущен в серийное производство двигатель ВК-2500ПС-03 для гражданского вертолета Ми-171А2. Военная версия этого мотора, получившая обозначение ВК-2500П и предназначенная для модернизированного вертолета Ми-28НМ, в 2020 году успешно завершила государственные испытания.

"Работы по этим двигателям еще не завершены, ведутся мероприятия по увеличению показателей ресурса, которые должны достигать 12 тыс. часов", - проинформировали в ОДК. Уже на стадии опытно-конструкторских работ по модернизированному вертолету Ми-28НМ была выпущена лидерная партия из нескольких десятков двигателей ВК-2500П, а с конца прошлого года предприятие "ОДК-Климов" приступило к полноценному серийному производству ВК-2500П. "Этот двигатель спроектирован так, что без доработок может использоваться на любом типе военных вертолетов Ми и Ка", - уточнил Шмотин.

В конце 2020 года АО "ОДК-Климов" вплотную занялось работой по созданию двигателя ВК-2500ПС-02, предназначенного для модернизации вертолетов Ка-32. Применение нового мотора позволит расширить возможности по эксплуатации винтокрылой машины в ходе работ с внешней подвеской при трелевке леса, пожаротушении и других задачах.

Помимо двигателей семейства ВК-2500 ОДК разрабатывает двигатели ТВ7-117В и ВК-1600В, которые также предназначены для применения на вертолетах со средней взлетной массой. На данный момент двигатели ТВ7-117В серийно выпускаются и эксплуатируются в составе первого вертолета Ми-38-2; также идет оснащение двигателями ТВ7-117В модификации данной машины - Ми-38Т. "Планируется применение ТВ7-117В на вертолетах марки "Ка", - проинформировал генконструктор.

Стоит отметить, что ТВ7-117В, так же как и ВК-2500, оснащен системой автоматического регулирования и контроля с полной ответственностью типа FADEC БАРК-6В. Сертификат производства на двигатели ТВ7-117В был получен в 2017 году. В период с 2017 по 2021 год было поставлено 17 моторов для комплектации вертолетов Ми-38; также сформирован портфель заказов до 2030 года еще на 255 моторов.

К ТВ7-117В уже проявляется существенный интерес на мировом рынке вертолетных двигателей. На текущий момент ОДК ведет переговоры с зарубежными партнерами по вопросу адаптации двигателей ТВ7-117В для использования в составе иностранных платформ.

Двигатели ВК-2500ПС-03 и ТВ7-117В предназначены для эксплуатации в том числе в арктических регионах. Более того, моторы ТВ7-117В могут быть установлены и на арктической модификации вертолета Ми-38, отметили в ОДК. При производстве ТВ7-117В широко применяются инновационные технологии: так, лопатки входного направляющего аппарата осевого компрессора изготовлены с применением аддитивных технологий.

В рамках программы по созданию мотора ВК-1600В уже завершены этапы эскизного проектирования и разработки конструкторской документации на двигатель-демонстратор и автономные установки для испытаний; по двигателю успешно проведена макетная комиссия. В настоящее время ведутся работы по созданию двигателя-демонстратора для проведения стендовых испытаний, а запуск серийного производства ВК-1600В ожидается в 2024 году. На базе ВК-1600В также планируется создание самолетной модификации для легких региональных самолетов.

В июне 2021 года "ОДК-УМПО" планирует изготовить и отгрузить в "ОДК-Климов" узлы для двигателя-демонстратора ВК-1600В, а до конца года предприятие выпустит детали и сборочные единицы для первого опытного образца двигателя ВК-1600В.

Двигатель для тяжеловесов и БЛА

ОДК работает и над созданием отечественного двигателя для тяжелого вертолета Ми-26. "Разрабатываемый двигатель, по сравнению с двигателем Д-136, не будет иметь ограничений по взлетной мощности до требуемого уровня температур, а также будет превосходить существующий по массе и удельному расходу топлива, - рассказывает Шмотин. - Сроки работ согласовываются с холдингом "Вертолеты России" и потенциальными заказчиками. Новый двигатель для тяжелого вертолета типа Ми-26 планируется оснащать цифровыми системами управления типа FADEC. Это позволит не только снизить вес двигателя, но также улучшить интеграцию двигателя с вертолетом".

В связи со стремительным развитием беспилотной авиации особую актуальность приобрел вопрос создания силовых установок для беспилотных летательных аппаратов (БЛА). По результатам научно-исследовательской работы по созданию демонстратора гибридной силовой установки (ГСУ), выполняющейся ОДК, предусмотрена потенциальная возможность совместной ОКР ГСУ для легких БЛА, в том числе вертолетного типа.

"По вопросу применения технологий гибридной платформы ведутся переговоры с холдингом "Вертолеты России", "Радар "ММС", АО "УЗГА", ГК "Кронштадт". Разрабатываемые в настоящее время двигатели ВК-650В и ВК-1600В также могут быть применены на БЛА вертолетного типа", - Юрий Шмотин, заместитель генерального директора - генеральный конструктор ОДК.

Инновации в вертолетном двигателестроении

Стоит отметить, что ОДК постоянно совершенствует компетенции по производству двигателей. В частности, на "ОДК-УМПО" организован производственно-технологический центр по изготовлению узлов вертолетных двигателей, ориентированный на выпуск компонентов серийных и перспективных моторов в классе мощности до 3 тыс. л.с., в том числе ТВ3-117, ВК-2500, ВК-650В, ВК-1600В и ТВ7-117В. В частности, "ОДК-УМПО" изготавливает порядка 33% двигателя ВК-2500, кооперацию по производству которого возглавляет "ОДК-Климов". Предполагается, что центр будет выпускать компоненты "горячей части" двигателя ТВ7-117 и его модификаций.

В августе 2020 года в ОДК был инициирован проект по созданию демонстратора гибридной силовой установки, головным исполнителем был определен "ОДК-Климов". Проект нацелен на получение компетенций в части создания элементов гибридной установки и последующей их интеграции в единую систему.

"Полученный опыт позволит в рамках ОКР создать линейку силовых установок под требуемые рынком платформы, в частности для легких многоцелевых вертолетов, БЛА и самолетов местных воздушных линий. Использование ГСУ позволит снизить расход топлива, увеличить ресурс и надежность силовой установки, повысить безопасность полетов", - пресс-служба ОДК.

В ОДК также представили концепцию вертолетных двигателей нового поколения. По мнению специалистов корпорации, они должны быть "сухими" - с возможностью применения газодинамических подшипников - и более электрическими (без задействования гидравлических механизмов). Предполагается оптимизация конструкции изделия - если современный вертолетный двигатель состоит из примерно 5 тыс. деталей, то в перспективе их количество сократится в десятки или даже в сотни раз.

Кроме того, при создании таких двигателей должны использоваться инновационные материалы и аддитивные технологии. "Гибридные двигатели - очередная ступень эволюции силовых установок, объединяющая в себе наработанные компетенции в сфере газотурбинных двигателей и новые электрические технологии, позволяющие существенно повысить эффективность летательных аппаратов", - отметили в ОДК.

В части систем автоматического управления будущее - за внедрением искусственного интеллекта, который помогает при эксплуатации предсказывать развитие нештатных ситуаций и предупреждать их, выполняя так называемую предиктивную диагностику.

Необходимо подчеркнуть, что в производстве вертолетных двигателей уже достаточно широко применяются технологии 3D-печати: в частности, они были задействованы при изготовлении двигателя-демонстратора ВК-650В.

"Данная технология будет использоваться и при изготовлении первых опытных образцов двигателя ВК-650В. Прорабатываются и вопросы по возможности сертификации двигателя ВК-650В с деталями, изготовленными с помощью метода 3D печати", - сообщил Шмотин.

ТАСС благодарит за помощь в подготовке материала пресс-службу ОДК.

 
Ссылки по теме:
Дайджест прессы за 21 мая 2021 года | Дайджест публикаций за 21 мая 2021 года
Авторские права на данный материал принадлежат информационному агентству «ТАСС». Цель включения данного материала в дайджест - сбор максимального количества публикаций в СМИ и сообщений компаний по авиационной тематике. Агентство «АвиаПорт» не гарантирует достоверность, точность, полноту и качество данного материала.

Комментарии к новости