Вёсла на воду! О состоянии двигателестроения для кораблей в России. Часть 1

Уже не первый раз поднимаю вопрос огромнейших проблем в современном российском судостроении. Ситуация действительно аховая, и где выход из нее, совершенно непонятно.
Сегодня хочу поговорить о самом наболевшем. О дизелях.

В принципе, мы все как бы в курсе, что с двигателями у нас все печально. Особенно для крупных кораблей. Но что дело настолько плохо, честно говоря, не мог даже представить.

Судостроительные предприятия и корпорации вообще плоховато идут на общение со СМИ любого уровня, если только это не «Звезда», у которой мы всех победим завтра, если надо будет.

То, что прорывается в интернет, исходит от совсем уж низшего уровня: работники судоремонтных предприятий, инженеры-механики и так далее, выкладывающие крики своих душ на узкоспециализированных форумах.

Пар отводят, давление сбрасывают.

Однако есть документ, на который я уже несколько раз ссылался (два раза) и который был написан соображающими людьми.

Да-да, это все тот же проект стратегии развития судостроительной промышленности до 2035 года, опубликованный Минпромторгом 28 июня.

Я ссылался на этот проект, когда говорил о судостроении в общем и в частностях. Вот еще одна частность: двигателестроение.

Авторы «Стратегии» считают ситуацию с двигателями не просто негативной, а критической. И это касается всего: самих двигателей, дизель-генераторов, ГТД и далее по списку. Плохо везде. Критически плохо.

Многие мне возразят: ну мы же корабли в строй вводим! О чем плач?

Плач о том, КАКИЕ мы корабли вводим в строй и в каком качестве. Но об этом речь пойдет ниже.

Если вы зайдете на сайт Объединенной двигателестроительной корпорации ОДК (ссылка будет внизу), то при всем желании вы не найдете в годовом отчете за 2017 год каких-либо внятных данных о прогрессе по изготовлению газотурбинных двигателей.


Но есть уверенные заявления первых лиц корпорации в том, что потребность флота в газотурбинных двигателях будет удовлетворена. А ВМФ России получит первые серийные отечественные газотурбинные двигатели в 2019 году.

Так говорят в ПАО «ОДК-Сатурн», что в Рыбинске (ссылка №3). Хочется верить, и весьма.

Очень условно (да простят мне профессионалы) все двигатели для флота можно разделить на три группы:

1) двигатели для лодок, катеров (в том числе и надувных), и совсем небольших судов;
2) для кораблей и судов водоизмещением до тысячи тонн;
3) для кораблей и судов водоизмещением свыше тысячи тонн.

Да, для совсем уж крупных кораблей дизельный двигатель обычно используется с газотурбинным двигателем. Что только усложняет ситуацию.

Группа 1. Мелочь. Здесь кошмар еще с советских времен. Для моторных лодок и катеров российских вариантов дизельного двигателя просто нет. Его и раньше не было, правда. С бензиновыми моторами – та же ситуация.

Что остается делать разработчикам? Правильно, использовать при проектировании импортные моторы. Бензиновые, дизельные, не важно. Важно то, что, еще не сделав ни одного оборота винта, они просадили обороноспособность флота, и весьма существенно.

Валютные закупки моторов, запасных частей и прочие удовольствия.

Вообще, советская практика проектирования чего-то (это не только кораблей касается) под уже имеющийся двигатель глубоко порочна, ибо в ней уже заложена слабость изделия.

Стоит вспомнить самолеты времен Великой Отечественной, которые создавались исходя из того, что было. И сколько реально хороших машин того же Поликарпова (и не только его) не пошло в серию потому, что не получился очередной мотор.

В общем, с двигателями у нас исторически все было печально. Если говорить о кораблях, то откровенно слабые характеристики отечественных силовых установок ограничивали и возможности судов.

По идее, мотор следует подбирать под параметры судна, но для этого нужен реальный ассортимент. Когда ассортимент отсутствует, то вот вам на выходе силовая установка «Адмирала Кузнецова», сварганенная из двух двигателей для эсминцев или – более дорогой вариант — иностранный двигатель.

В целом же для боевых катеров нужны именно дизели, так как они могут обеспечить наибольшую дальность хода при вполне приемлемой скорости.

Есть мнение в определенных кругах, что изобретать нечто не стоит, а надо грамотно решить вопрос с переделкой автомобильных дизельных двигателей для нужд флота.

Задача даже на бумаге выглядит зверски, но на безрыбье вполне себе пойдет. Потому что второй путь заведомо ущербный. Это создание новых двигателей на базе иностранных моделей со всеми вытекающими последствиями.

Говорят, есть проекты переделки в морские дизеля двигателей ЯМЗ-530 и ЯМЗ-850. С 2017 года в Ярославле группа конструкторов изучает этот вопрос на уровне НИОКР.

Считается, что в случае успеха ПАО «Автодизель» получит новый рынок сбыта, что предприятию будет только на пользу. Повышение производства, дополнительное финансирование из госбюджета, оборонный заказ – это вкусно.

Однако вышеупомянутый ЯМЗ-530 не совсем наш. Нет, доля отечественных комплектующих год от года растет, и от 65% в 2015 году к 2018 году уже составляет 77%. А планируется в ближайшее время довести до 80%.

К сожалению, совершенно нет данных, на что приходятся эти 20%.

Судовыми версиями ЯМЗ-530 занимаются специалисты и других российских предприятий. Разрабатываются проекты катеров под этот двигатель, но… Проблем пока больше, чем реальных перспектив. Основные проблемы для морской версии ЯМЗ-530 считают охлаждение и мизерный моторесурс. Всего около 300 часов.

Возможно, ярославским мотористам удастся что-либо сделать в этом направлении, но пока реальной альтернативы импортным двигателям нет и в ближайшее время даже не предвидится.

И такое творится повсеместно, за примерами ходить не надо, их буквально прибивает к берегу. Пачками.

Самый маленький из примеров. Двигатели для катеров проектов 21980 и 21631. Да, скажут сведущие, ведь принято решение об импортозамещении, и установке в конечном итоге на корабли этих проектов российских двигателей.

Однако стоит отметить, что принятое решение не есть собранные, обкатанные и установленные двигатели. Это пока что просто бумажка с решением. А на катерах все еще стоят двигатели импортного производства.

Вообще, пусть я и не специалист, но замечу, что покупка за рубежом чего угодно для нужд оборонки, кроме металлорежущих и прочих станков – убогий и убыточный путь.

Во-первых, никто не продаст ничего современного. Да и что греха таить, все наши экспортные изделия с маркировкой «Э» есть «обезжиренные» для внутреннего употребления. И такое у всех и всегда.

Приведу исторический пример из 30-40-х годов прошлого века. До войны, СССР активно покупал для последующего копирования все, что не мог сделать сам. В основном – авиадвигатели и танки. И что, нам все лучшее продавали? А по ленд-лизу тоже лучшие самолеты нам гнали и танки? Но другой вопрос, что в тяжелое время мы и тому были рады. А потом сами смогли.

А потом снова не смогли.

Многие реальные эксперты называют путь закупки двигателей за рубежом (читай: в Китае) тупиковым. И многие считают, что так называемое импортозамещение потерпело полный крах в сфере постройки дизелей. По крайней мере, до 80% комплектующих целого ряда современных «российских» дизелей покупают за границей.

И наш широко расхваленный проект 21980, противодиверсионный катер «Грачонок», получил китайский двигатель Henan TBD620V12. Сказать, что на флоте недовольны таким оборотом, – ничего не сказать. Если кто помнит, еще в сентябре 2016 года на первом этапе ходовых испытаний в Рыбинском водохранилище сломались сразу два двигателя головного катера.

Henan TBD620V12 – четырехтактный 12-цилиндровый V-образный двигатель водяного охлаждения с турбонаддувом мощностью 1630 кВт при 1860 об/мин.

Изначально катера проекта 21980 хотели оснастить немецкими дизелями MTU, однако после введения антироссийских санкций немецкие дизели «двойного назначения» нам не светят, как, впрочем, и продукция других производителей. За исключением Китая.

Та же самая ситуация сложилась и с кораблями проекта 21631. Малые ракетные корабли «Буян-М» планировали оснастить немецкими 16-цилиндровыми дизелями MTU. Всю серию. Однако после отказа германской стороны от продолжения поставок пришлось экстренно заказывать в Китае дизель CHD622V20.

Даже если учесть, что CHD622V20 — это копия (пусть и лицензионная, но копия) немецкого судового дизеля TBD622, предназначенного для гражданского сегмента рынка. То есть не рассчитанного на ходовые нагрузки, характерные для военных кораблей. Такими двигателями оснащались небольшие паромы.

В результате мы имеем пять кораблей на немецких дизелях, остальные «Буяны-М» – на китайских.

Кстати, можно очень долго лопатить интернет, но весьма непросто обнаружить сведения о двигателях, установленных на «Буянах-М». Скромно так стоит в основном: «водометный движитель». Скромно и со вкусом.

Между тем, на предтечах, просто «Буянах», установлены два дизеля М-507А/Д мощностью по 10 тысяч лошадиных сил каждый. Двигатели производит ПАО «Звезда». Вполне нормальные двигатели, под которыми спокойно выполняют свои боевые задачи «Астрахань», «Махачкала» и «Волгодонск».

Что же мешает устанавливать эти двигатели? Оказывается, моральная старость. Ведь М-507 конструктивно относятся ко второй половине прошлого века. Они советские. Значит, никуда не годятся, хотя тот же генеральный директор Зеленодольского судостроительного завода Ренат Мистахов отмечал неоднократно, что двигатели от «Звезды» уступают китайским в ресурсе, но более дешевы и удобны в ремонте и в плане поставок запасных частей.

А еще они рублевые. А не долларовые.

Видимо, снова сыграла свою роль коррупция. И кто-то весьма нехило получил в карман за то, что вместо трат на модернизацию отечественного двигателестроения начались закупки за валюту импортных двигателей.

А дальше началась санкционная чехарда с вполне ожидаемым концом. Когда подойдет к концу ресурс китайских дизелей, так и вся история, уверен, закончится.

Она должна закончиться хотя бы потому, что как выяснилось, испытания двигателей CHD622V20 на территории Российской Федерации не проводились.

Понимать это надо так: срочно потребовались двигатели, в суматохе нашлась ушлая конторка, которая очень быстро и без заморочек поставила в Россию китайские дизели. Без испытаний.

Фирма называется «Морские пропульсивные системы» из Санкт-Петербурга и является вроде бы производителем дизель-генераторов. Рядом, да, но дизель генератор и ходовой агрегат – несколько разные вещи все-таки.

И тем не менее, двигатели CHD622V20 были поставлены без испытаний, сертификации и прочих абсолютно ненужных телодвижений на боевые российские корабли.

Так что если вдруг наши отношения с Китаем внезапно ухудшатся, или закончатся деньги, команда «весла на воду» — самое верное решение.

А мы тут в украинцев пальцами тыкаем…

В следующей части мы разберем ситуацию с кораблями более крупного класса.

Источники:
http://www.uecrus.com/rus/
http://www.aoosk.ru/
http://www.npo-saturn.ru/
http://flotprom.ru/2018/
http://www.mpsystems.ru/

topwar.ru

О проблемах российского авиационного двигателестроения

В мире не так много предприятий, производящих современные авиационные двигатели для истребителей и гражданские двигатели в классе тяги от 10 тонн. Ведущие игроки здесь «Пратт энд Уитни», «Роллс-Ройс», «Дженерал электрик», «Снекма». Сюда также можно отнести «Евроджет», занимающийся производством двигателей для «Еврофайтера». В России созданием и производством авиадвигателей монопольно занимается ОДК – Объединенная двигателестроительная корпорация. О проблемах отечественного двигателестроения и пойдет речь в предлагаемом вниманию читателей «ВПК» материале.

В отличие от ОАК Объединенная двигателестроительная корпорация интегрировала всю отрасль практически без остатка. Никаких серьезных двигателей за пределами ОДК нет. Иными словами, никакие значимые отраслевые программы без участия ОДК сегодня невозможны в принципе.

ОДК проникла даже в сферу космических двигателей. В частности, она поглотила ОАО «Кузнецов» (Самара), которое входит в число предприятий не только авиационного, но и космического двигателестроения. «Кузнецов» – это ракетные двигатели НК-33, РД-107А, РД-108А и авиационные двигатели НК-12МП, НК-25, НК-32. То есть без всякого преувеличения ОДК и в Самаре полноценная хозяйка, что показала недавняя кадровая чехарда на «кузнецовской» фирме, трудно объяснимая с точки зрения логики и здравого смысла.

В российском двигателестроении в настоящее время сломана прежняя структура, позволившая сохранить отрасль в труднейшие 90-е годы. Эти институты несли в себе колоссальный опыт выживания. Их реформирование, с одной стороны, назрело. Но с другой – очень легко потерять уникальный опыт. И это существенный фактор риска при нынешнем реформировании. Сегодня ОДК базируется на бюджетном финансировании. Да и само создание корпорации без государственного участия было бы невозможно. Сегодня оно остро необходимо, и это, наверное, хорошо. Но сумеет ли ОДК выжить, если государственное финансирование будет не наращиваться, а даже уменьшаться? Вопрос, что называется, открытый.

В настоящее время создается новая структура отрасли. Говорить о жизнестойкости, пока идут многочисленные структурно-кадровые перестройки, сложно. Нужно время, чтобы определить работоспособность новых органов и предприятий.

Сегодня в ОДК формируется классическая иерархическая структура с большим количеством разного рода управленческих надстроек. В частности, Ростех (куда входит ОДК) является в данном случае холдинговой структурой 1-го уровня, «Оборонпром» – холдинговая структура 2-го уровня, собственно ОДК – холдинговая структура 3-го уровня.

Не будет большим преувеличением сказать, что во всех трех структурах отрабатываются только схемы движения денег. Именно там расположены многочисленные «трубопроводы», по которым перемещается денежная масса, а также бессчетные вентили и задвижки, служащие для направления средств в ту или иную сторону. При этом начальники вентилей, задвижек и клапанов (на два, три и более положений) в полном шоколаде, а для холдинговых структур в целом характерны самые дорогие шале на выставках вооружения и военной техники, автомобили представительского класса, в которых восседают ладные хлопцы в костюмах от ведущих домов моды, а также прочие осязаемые атрибуты благополучия.

Ниже ОДК – непосредственно предприятия. Во всяком случае так планировалось изначально. Но в ходе многочисленных структурных перестроек и подвижек, характеризующихся по меньшей мере организационным восторгом, в рамках собственно ОДК вводится еще одна управленческая структура – дивизионы. Вполне возможно, что помимо финансовых потоков там будут присутствовать и какие-либо производственные функции. В частности, созданы дивизион авиадвигателей гражданского назначения и дивизион военных двигателей, причем экспертам сразу заметна некоторая условность этого разделения.

Поскольку современные российские холдинговые структуры часто представляют собой некое собрание людей с неизвестными компетенциями, подобранных по принципам личной преданности и кровного родства, то нетрудно спрогнозировать, что и на новом управленческом уровне – дивизионов ОДК – будут примерно такие же кадры.

Если присмотреться ко всем трем этажам управленческой иерархии, то нетрудно заметить, что ни один из них не является на деле создателем двигателей. Их моральное право заниматься этим ни на чем не базируется. По сути дела и в настоящее время продолжается формирование некоего управленческого аппарата. Насколько продуктивен будет этот процесс в деле создания современных двигателей – вопрос тоже пока открытый.

Когда мы говорим об авиационном двигателестроении в России, то подразумеваем двигателестроение в России и на Украине. По большому счету по отдельности они не существуют. Это, кто бы и что ни говорил, единый комплекс. Имеющаяся программа импортозамещения дает некий шанс на создание самостоятельного двигателестроительного комплекса в России, но этим шансом надо еще суметь воспользоваться. С точки зрения национальной безопасности двигателестроительная автаркия, видимо, оправданна. Но с точки зрения экономики и технологий это движение в противоположном направлении с учетом мировых тенденций. «Большая тройка» – «Пратт энд Уитни», «Роллс-Ройс», «Дженерал электрик» – на самом деле на мировом рынке в некоторых проектах представлена в виде различных альянсов, что повышает конкурентоспособность продукции в условиях очень жесткого соперничества.

Хватит ли у России ресурсов – финансовых, технологических, кадровых, чтобы решить задачу создания необходимой линейки двигателей, покрывающих все потребности самолето- и вертолетостроения, – вопрос весьма сложный. Попробуем упрощенно (в виде таблицы) изобразить состояние российского авиационного двигателестроения на современном этапе его развития.

 

То есть вызовы просто огромны. Всю эту таблицу заполнить самим, собственными силами вряд ли удастся. И это обстоятельство невольно поднимает тему кооперации. Возникает вопрос: с кем? Китай сегодня еще не вышел на тот уровень, при котором он может быть источником технологий. А как источник ресурсов Пекин тоже не хочет работать, поскольку у него есть возможности тем или иным способом добывать технологии двигателестроения на Западе. Кое-какие варианты, наверное, возможны. Но не без издержек.

На сегодня в российском авиационном двигателестроении есть всего две курицы, несущие золотые яйца. Во-первых, это семейство авиа-двигателей АЛ-31, которыми комплектуется линейка самолетов Су-27 – Су-30. Во-вторых, двигатель для вертолетов ТВ3-117 и его многочисленные вариации. Все остальное несравнимо по оборотам и неприбыльно. Для начала остановимся на авиадвигателях.

АЛ-31 и другие

Напомним, АЛ-31 – это серия авиационных высокотемпературных турбореактивных двухконтурных двигателей с форсажными камерами, разработанная под руководством А. М. Люльки в НПО «Сатурн». С 1981 года двигатели АЛ-31 производятся на УМПО (Уфа) и ММПП «Салют» (Москва). С 2013-го двигатель собирается в рамках дивизиона ОДК «Двигатели для боевой авиации», за горячую часть отвечает «Салют», за холодную и сборку – УМПО, ОМО. Как бизнес-структура УМПО лучше «Салюта».

ОАО «Уфимское моторостроительное производственное объединение» – инновационное предприятие, осуществляющее разработку, производство и послепродажное обслуживание газотурбинных двигателей для военной авиации. Почему УМПО весьма хорошо развивается? Объяснить это можно во многом тем, что УМПО долгое время было частным предприятием. И для него во многом характерен дух почина, новаторства. ОАО «УМПО» серийно выпускает турбореактивные двигатели для самолетов семейства Су-35С (изделие 117С), Су-27 (АЛ-31Ф), семейства Су-30 (АЛ-31Ф и АЛ-31ФП), семейства Су-25 (Р-95Ш), технические узлы на вертолеты Ка и Ми. Объединение является головным предприятием дивизиона «Двигатели для боевой авиации».

Есть и некие объективные причины для лидерства УМПО. В частности, в Москве развивать двигателестроение, извините, просто смешно. Ибо рабочих в Первопрестольную надо завозить каким-либо способом организованного набора.

Перспективы в этом сегменте двигателестроения есть. Во многом они связаны с растущим ГОЗ. Действительно, он увеличивается с каждым годом. Но уже не генерирует такую прибыль, как экспорт в прежние времена.

Есть еще двигатель 117С – турбореактивный двухконтурный форсажный с управляемым вектором тяги (является глубокой тягово-ресурсной модернизацией двигателя АЛ-31ФП). Двигатель 117С создан НПО «Сатурн» (НТЦ им. Архипа Люльки) для многофункционального истребителя Су-35 разработки АХК «Сухой». По своим геометрическим параметрам и местам крепления на самолете двигатель 117С соответствует своим предшественникам – АЛ-31Ф и АЛ-31ФП. Это дает возможность при незначительной доработке мотогондолы и оборудования использовать двигатель 117С для модернизации парка ранее изготовленных самолетов типа Су-27/Су-30 в интересах ВВС РФ и иностранных государств. Специалистами двигатель 117С расценивается как промежуточный, в перспективе – 5-го поколения.

Будет неправильным не сказать несколько слов о двигателе РД-33. Он устанавливается на всех модификациях всемирно известного, проверенного в боевых условиях истребителя МиГ-29 (в настоящее время эксплуатируется в 29 странах мира). Двигатель имеет высокое отношение тяги к массе, низкий удельный расход топлива, высокую газодинамическую устойчивость во всем диапазоне режимов работы, высот и скоростей полета, в том числе при применении ракетного и пушечного вооружения. В результате совершенствования конструкции в ходе длительной эксплуатации нескольких тысяч двигателей надежность последних модификаций соответствует мировым стандартам. В настоящее время выпускаются двигатели РД-33 трех модификаций: серии 2, серии 3, а также обновленный РД-33МК для истребителей МиГ-29К/КУБ и его производных.

Те двигатели, которые производятся для фирмы «МиГ» на Московском машиностроительном предприятии имени В. В. Чернышева, будут выпускаться частично на УМПО, частично в Омском моторостроительном объединении имени Баранова (входит в НПЦ газотурбостроения «Салют»).

Развитие этого семейства двигателей (с тягой до 10 тонн) под большим вопросом. Для них попросту нет самолетов. РД-33 появился как двигатель для легкого истребителя 4-го поколения. Будет ли в России самолет в этой нише – большой вопрос. И если даже будет, то вовсе не факт, что для него разработают новый десятитонник. Таким образом, эта ниша отечественного двигателестроения сегодня еще способна приносить доходы, но в принципе ведет в тупик.

Основная нынешняя проблема для этого дивизиона – растущая зависимость от ГОЗ и относительно низкая в сравнении с предыдущими годами прибыльность. Имеющийся задел, отчетливая рыночная ниша, но относительно узкая и недиверсифицированная, на сегодня – фактор риска для этого двигателя.

В мире промышленного производства двигателей моторов только для военной авиации нет, это вопрос технологий. Но в ноябре 2012 года ОАО «ОДК» принято решение о создании дивизиона гражданских авиационных двигателей, в рамках которого ОАО «НПО «Сатурн» переданы полномочия на управление ОАО «Авиадвигатель» и ОАО «ПМЗ».

ОАО «Авиадвигатель» – разработчик авиадвигателей для современных самолетов Ил-96, Ту-204, Ту-214, Ил-76МФ и др., газотурбинных установок для энергетики и газоперекачки, поставщик газотурбинных электростанций.

ОАО «Пермский моторный завод» сориентировано на серийное производство авиадвигателей для гражданской и военной авиации, промышленных газотурбинных установок для электростанций и транспортировки газа.

Поскольку в рамках ОДК сформированы два дивизиона, то возникает необходимость трансферта технологий уже внутри ОДК. Это даже некий вызов для ОДК – сможет ли она на него ответить без излишних внутренних потрясений и кадрово-структурных напряжений.

ТВ3-117 и другие

Вторая курица, несущая в отрасли золотые яйца, – вертолетные двигатели ряда ТВ3-117. Напомним, ТВ3-117 – это семейство авиационных турбовальных двигателей, разработанных в 1965–1972 годах в ОКБ имени В. Я. Климова под руководством С. П. Изотова и С. В. Люневича. Двигатель выпускается серийно с 1972 года на ЗПОМ «Моторостроитель» (ныне ПАО «Мотор Сич», Запорожье, Украина). С момента создания было выпущено более 25 000 ТВ3-117 различных модификаций. Особо подчеркнем, что это один из самых надежных авиационных двигателей в мире. Ниша, надо прямо сказать, огромна. Это бизнес мирового класса, который на среднесрочную перспективу полностью обеспечен заказами. Это и рынок двигателей, и рынок их ремонта.

Проблема здесь следующая. Эта ниша до недавнего времени была полностью захвачена АО «Мотор Сич», которое является одним из ведущих предприятий в мире по выпуску авиационных двигателей для самолетов и вертолетов, а также промышленных газотурбинных установок. «Мотор Сич» – динамичное частное предприятие, фактически принадлежащее генеральному директору Вячеславу Богуслаеву.

Исходный двигатель разработан в Ленинграде на Климовской фирме. Структура интеллектуальной собственности по этому двигателю крайне запутана. В настоящее время ОАО «Климов» – ведущий российский разработчик газотурбинных двигателей. К вертолетным двигателям этого предприятия относятся ВК-2500 и ВК-2500П.

Турбовальный двигатель ВК-2500 предназначен для модернизации средних вертолетов Ми-8МТ/Ми-17, Ми-24, Ми-14, Ка-32, Ка-50, Ми-28 и др. Он является дальнейшим развитием двигателей семейства ТВ3-117 и отличается от базового ТВ3-117ВМА повышенными на 15–20 процентов характеристиками по мощности, введением новой цифровой системы автоматического регулирования и контроля типа FADEC, а также увеличенным ресурсом. В 2000–2001 годах двигатель завершил сертификационные и государственные стендовые испытания.

Турбовальный двигатель ВК-2500П (ПС) предназначен для модернизации средних вертолетов Ми-28Н, Ка-52, Ми-24/35, Ми-8МТ/Ми-17 и их модификаций. ВК-2500П (ПС) являются дальнейшими модификациями семейства в классе мощности 2000–2500 лошадиных сил. Разработка ВК-2500П (ПС) началась в 2011 году. После завершения госиспытаний и получения сертификата типа двигатель будет запущен в серийное производство.

Однако самые современные модификации ТВ3-117 производятся в Запорожье. И первенство «Мотор Сич» очевидно. ВК-2500 менее совершенен. Пока он создавался, хитрые запорожцы не спали и выкатили более продвинутую версию. К таковой, несомненно, относится двигатель ТВЗ-117ВМА-СБМ1В. Он прошел полный цикл государственных испытаний и получил международный сертификат типа СТ267-АМД, который председатель Межгосударственного авиационного комитета Татьяна Анодина лично вручила председателю совета директоров «Мотор Сич» Вячеславу Богуслаеву. Украинский двигатель отвечает самым жестким международным требованиям, безотказен в условиях высокогорья, а значит, разреженности воздуха и перепадов высоких-низких температур.

ОАО «Климов» делает 50 двигателей в год, а чтобы стать ведущим игроком на своем рынке, надо выдавать по меньшей мере 400–500. Здесь Россия упирается в очень большие технологические и кадровые риски. Чтобы нарастить производство в десять раз, требуются инвестиции просто гигантского масштаба, инженерно-технический состав, база сбыта. А между тем Вячеслав Богуслаев прочно окопался по всему миру. У него все давно сложилось и схвачено. Но непредсказуемая политическая ситуация на Украине может сыграть и на руку ОАО «Климов».

А «Мотор Сич» пока крепко держит пальцы на горле российского самолето- и вертолетостроения. Достаточно только перечислить линейку производимых запорожцами двигателей. В частности, это:

— двигатель Д-136/Д-136 серии 1 – предназначен для самых грузоподъемных в мире транспортных вертолетов Ми-26 и Ми-26Т;

— двигатель Д-436-148 – предназначен для установки на самолетах семейства Ан-148 региональных и магистральных авиалиний протяженностью до 7000 километров. Является очередной модификацией двигателей Д-436Т1, устанавливаемых на пассажирские самолеты Ту-334;

— Д-436TП – предназначен для многоцелевого самолета-амфибии Бе-200;

— Д-18Т – применяется на транспортных самолетах Ан-124, Ан-124-100 «Руслан»;

— Д-36 серий 1, 2А, 3А. Двигатели Д-З6 серии 1 устанавливаются на пассажирские лайнеры Як-42, а Д-З6 серий 2А и ЗА – на транспортные Ан-72 и Ан-74;

— Д-36 серии 4А предназначен для самолета Ан-74ТК-300.

Проблемы гражданского дивизиона

Остановимся на некоторых проблемах гражданских двигателей, хотя всякое разделение на двигатель гражданский и военный, как уже сказано выше, очень условно. Для начала несколько слов о программе ПС-90А (Пермь). Сегодня она не генерирует прибыль в той мере, в которой от нее этого ожидали. Двигатель слабо конкурентоспособен. Тем не менее надо заметить, что эта программа сама по себе не умрет в ближайшее время. Самолеты летают, двигатели требуются. Но большого будущего у ПС-90А, похоже, нет.

Сегодня единственная перспективная программа внутри гражданского дивизиона – двигатель ПД-14, который пойдет на МС-21 и на какие-то новые конструкции. Но она еще долго не будет приносить прибыли и требует значительных финансовых и материальных вложений.

Отдельно следует сказать про совместный российско-французский перспективный двигатель SaM-146 с тягой 7–8 тонн. В наше турбулентное время он может легко попасть под различного рода санкции. Причем самое сложное в этом двигателе делает французская Snecma Moteurs, а Рыбинск по сути дела жарит при этом котлеты. Как выходить из этой ситуации, не очень понятно.

Гражданский дивизион формируется на базе рыбинского «Сатурна». А так сложилось исторически, что основные силы – интеллектуальные и производственные – были сконцентрированы в Перми. Причем пермяков-двигателистов сегодня заставляют работать фактически за еду, а сбыт продукции отнесен к компетенции Рыбинска, что само по себе служит поводом для внутриведомственных напряжений и разборок. А Рыбинск ведь на протяжении долгих десятилетий всегда был на подхвате у Перми. Эту проблему пытались решить разными способами – и силовыми, и компромиссами. Но Рыбинск побеждает, причем по причинам, очень далеким от успехов в создании современных двигателей.

Какие на сегодня самые проблемные точки в гражданском дивизионе? К таковым следует отнести создание двигателя в 3–3,5 тысячи лошадиных сил для военно-транспортного самолета Ил-112. Надо как-то избавляться от украинской зависимости, связанной с двигателем Д-436, которым комплектуется российский Бе-200 (и Ан-148 тоже). Есть многочисленные проблемы по вертолетным двигателям – и малой мощности, и очень большой (Д-136 для Ми-26 – опять же украинская разработка). Проблема тут заключается в том, что требуются очень большие инвестиции при абсолютно негарантированном рынке сбыта.

Учитывая сложность изделия, рынок должен быть не менее тысячи штук в год, чтобы хоть как-то отбить вложенные деньги. Чисто российские ниши этого не обеспечат при самом большом воображении. Скажем, Минобороны закажет 100 самолетов Ил-112. Это 200–300 двигателей. А что дальше делать с двигателем этого типа?

За рубежом серийность – тысячи двигателей. Логика при этом весьма простая: потратить на разработку двигателя один миллиард долларов, а потом продавать его, скажем, тысячами за один миллион штука. И таким образом окупать затраты. А вот при маленькой серийности стоимость НИОКР будет огромна. При крупной серийности и на НИОКР можно выделять большие деньги при меньших рисках. Поэтому КБ и предприятия с небольшой серийностью всегда будут в аутсайдерах в сфере создания современных авиадвигателей.

Проблема носит глобальный характер. Даже США не могут позволить себе производить весь требуемый ряд двигателей для своей авиации. Поэтому проблема импортозамещения тут очень болезненна. Надо прямо сказать, что Россия – слишком маленькая страна для двигателей. И без выхода на мировой рынок здесь ничего кардинально не решить.

При этом существует ряд системных вызовов. В частности, на создание современного двигателя требуется не менее 10 лет при абсолютно негарантированном успехе замысла. Технологически двигатель куда сложнее самолета. Как шутят разработчики, самолет – весьма примитивное приспособление для полета двигателя. Скажем иначе: если ты играешь в лотерею с двигателем, шансов на успех практически нет. Если с самолетом это еще как-то может пройти, то с двигателем – ни при каких обстоятельствах. Словом, проблемы, стоящие перед отечественным двигателестроением, и объемны, и сложны. Как и в каком направлении они будут решаться, покажет ближайшее будущее.

 

maxpark.com

Детонационный двигатель — будущее российского двигателестроения

Детонационные двигатели заменят ядро газотурбинных / Фото: finobzor.ru

В действительности вместо постоянного фронтального пламени в зоне сгорания, образуется детонационная волна, несущаяся со сверхзвуковой скоростью. В такой волне сжатия детонируют топливо и окислитель, этот процесс, с точки зрения термодинамики повышает КПД двигателя на порядок, благодаря компактности зоны сгорания.

Интересно, что ещё в 1940 году советский физик Я.Б. Зельдович предложил идею детонационного двигателя в статье «Об энергетическом использовании детонационного сгорания». С тех пор над перспективной идеей работали многие учёные из разных стран, вперёд выходили то США, то Германия, то наши соотечественники.

Летом, в августе 2016 года российским учёным удалось создать впервые в мире полноразмерный жидкостный реактивный двигатель, работающий на принципе детонационного сгорания топлива. Наша страна наконец-то за многие постперестроечные годы установила мировой приоритет в освоении новейшей техники.

Чем же так хорош новый двигатель? В реактивном двигателе применяется энергия, выделяемая при сжигании смеси при постоянном давлении и неизменным пламенном фронте. Газовая смесь из топлива и окислителя при горении резко повышает температуру и столб пламени, вырывающийся из сопла, создаёт реактивную тягу.

Детонационный двигатель / Фото: sdelanounas.ru

При детонационном горении продукты реакции не успевают разрушиться, потому что этот процесс в 100 раз быстрее дефларгации и давлении при этом стремительно увеличивается, а объём остаётся неизменным. Выделение такого большого количества энергии действительно может разрушить двигатель автомобиля, поэтому такой процесс часто ассоциируется со взрывом.

В действительности вместо постоянного фронтального пламени в зоне сгорания, образуется детонационная волна, несущаяся со сверхзвуковой скоростью. В такой волне сжатия детонируют топливо и окислитель, этот процесс, с точки зрения термодинамики повышает КПД двигателя на порядок, благодаря компактности зоны сгорания. Поэтому специалисты так рьяно и приступили к разработке этой идеи.В обычном ЖРД, по сути, являющейся большой горелкой, главное не камера сгорания и сопло, а топливный турбонасосный агрегат (ТНА), создающий такое давление, чтобы топливо проникло в камеру. К примеру, в российском ЖРД РД-170 для ракет-носителей «Энергия» давление в камере сгорания 250 атм и насосу, подающему окислитель в зону сгорания приходиться создавать давление в 600 атм.

В детонационном двигателе давление создаётся самой детонацией, представляющую бегущую волну сжатия в смеси топлива, в которой давление без всякого ТНА уже в 20 раз больше и турбонасосные агрегаты являются лишними. Чтобы было понятно, у американского «Шаттла» давление в камере сгорания 200 атм, а детонационному двигателю в таких условиях надо всего лишь 10 атм для подачи смеси — это как велосипедный насос и Саяно-Шушенская ГЭС.

Двигатель на основе детонации в таком случае не только более простой и дешёвый на целый порядок, но гораздо мощнее и экономичнее, чем обычный ЖРД.На пути внедрения проекта детонационного двигателя встала проблема совладения с волной детонации. Это явление непросто взрывная волна, которая имеет скорость звука, а детонационная, распространяющаяся со скоростью 2500 м/сек, в ней нет стабилизации фронта пламени, за каждую пульсацию обновляется смесь и волна вновь запускается.

Ранее русские и французские инженеры разрабатывали и строили реактивные пульсирующие двигатели, но не на принципе детонации, а на основе пульсации обычного горения. Характеристики таких ПуВРД были низкими и когда двигателестроители разработали насосы, турбины и компрессоры, наступил век реактивных двигателей и ЖРД, а пульсирующие остались на обочине прогресса. Светлые головы науки пытались объединить детонационное горение с ПуВРД, но частота пульсаций обычного фронта горения составляет не более 250 в секунду, а фронт детонации обладает скоростью до 2500 м/сек и частота его пульсаций достигает несколько тысяч в секунду. Казалось невозможным воплотить на практике такую скорость обновления смеси и при этом инициировать детонацию.

В СЩА удалось построить такой детонационный пульсирующий двигатель и испытать его в воздухе, правда, проработал он всего 10 секунд, но приоритет остался за американскими конструкторами. Но уже в 60-х годах прошлого века советскому учёному Б.В. Войцеховскому и практически в то же время и американцу из университета в Мичигане Дж. Николсу пришла идея закольцевать в камере сгорания волну детонации.

Изображение: sdelanounas.ru

Как работает детонационный ЖРД

Такой ротационный двигатель состоял из кольцевой камеры сгорания с форсунками, размещёнными по её радиусу для подачи топлива. Волна детонации бегает как белка в колесе по окружности, топливная смесь сжимается и выгорает, выталкивая продукты сгорания через сопло. В спиновом двигателе получаем частоту вращения волны в несколько тысяч в секунду, работа его подобна рабочему процессу в ЖРД, только более эффективно, благодаря детонации смеси топлива.

В СССР и США, а позже в России ведутся работы по созданию ротационного детонационного двигателя с незатухающей волной, пониманию процессов, происходящих внутри, для чего была создана целая наука физико-химическая кинетика. Для расчёта условий незатухающей волны нужны были мощные ЭВМ, которые создали лишь в последнее время.

В России над проектом такого спинового двигателя работают многие НИИ и КБ, среди которых двигателестроительная компания космической промышленности НПО «Энергомаш». На помощь в разработке такого двигателя пришёл Фонд перспективных исследований, ведь финансирование от Министерства обороны добиться невозможно — им подавай только гарантированный результат.

Тем не мене на испытаниях в Химках на «Энергомаше» был зафиксирован установившийся режим непрерывной спиновой детонации — 8 тысяч оборотов в секунду на смеси «кислород — керосин». При этом детонационные волны уравновешивали волны вибрации, а теплозащитные покрытия выдержали высокие температуры.

Но не стоит обольщаться, ведь это лишь двигатель-демонстратор, проработавший весьма непродолжительное время и о характеристиках его ещё пока ничего не сказано. Но основное в том, что доказана возможность создания детонационного горения и создан полноразмерный спиновой двигатель именно в России, что останется в истории науки навсегда.

МОСКВА, издание «Сделано у нас»
12

Оригинал

www.arms-expo.ru

каким оно видится на рубеже 21 века

Вместо предисловия 
Становление и последующее развитие отечественного танкового двигателестроения является одной из наиболее ярких и славных страниц истории нашей промышленности. Создание в конце тридцатых годов первого в мире быстроходного мощного танкового дизеля В-2 стало поворотным пунктом в развитии отечественного и мирового танкостроения.

Анализируя опыт военных действий 1939-1945 гг., командующий бронетанковыми силами Германии фельдмаршал Гейнц Гудериан указывал на большую значимость двигателя для боевых характеристик танка, не уступающую значимости танковой пушки. Не хуже Гудериана понимали роль силовой установки и у нас, но, к сожалению, не всегда это понимание находило отражение в конструкции боевых машин.

В ходе совершенствования танкового вооружения и защиты происходило неуклонное возрастание массы боевых машин, что отрицательно сказывалось на их подвижности и требовало увеличения мощности двигателей. В начале шестидесятых разработчики танка нового поколения потребовали от двигателистов резко увеличить мощность силовой установки. В ОКБ завода им. В.Я. Климова усилия были сосредоточены на создании ГТД, а в харьковском КБД завода имени Малышева — на двухтактном дизеле 5ТД. Оба конструкторских коллектива добились успеха, разработав опытные двигатели мощностью до 1100 кВт. В то же время совершенствование двигателей семейства В-2 продвигалось медленно, и даже его современные варианты, предназначенные для основного боевого танка Т-72, имеют мощность от 573 кВт (В-46) до 618 кВт (В-84).

С распадом Советского Союза предприятие, выпускающее современные мощные танковые дизели 6ТД, осталось в так называемом «ближнем зарубежье» (Украина), а освоение производства новых модификаций серийного двигателя ГТД-1250 затормозилось ввиду известных экономических неурядиц. Поэтому в начале 90-х гг. Россия оказалась без современного серийного танкового двигателя, необходимого как для модернизации, так и для создания перспективных образцов танков.

В настоящей статье сделана попытка на основе обобщения отечественного и зарубежного опыта сформулировать основные задачи, стоящие сегодня перед танковым двигателестроением России, и наметить возможные пути их решения. Мы исходим из того, что наша страна не может позволить себе быть слабой в области бронетанковой техники. 

Положение дел в отрасли в настоящее время 
В последнее время в России резко снижено финансирование НИОКР, связанных с разработкой новых и совершенствованием серийных двигателей специального назначения. Практически остановлены перспективные исследования в области материалов и покрытий, создания и развития научно-технического задела, разработки концепции двигателя 21 века. В результате, еще сохраняя первенство в мировом двигателестроении по массогабаритным показателям и плотности компоновки, отечественные танковые двигатели проигрывают лучшим зарубежным двигателям США, Германии, Великобритании по параметрам, характеризующим рабочий процесс.

В сложившихся условиях была сделана ставка на модернизацию серийных двигателей В-84 с целью довести их мощность до уровня 1000 л.с. и более, что без принципиального изменения конструкции двигателя (компоновочной схемы, размерности цилиндров и пр.) соответствует ее увеличению почти в 2,5 раза по сравнению с исходным уровнем мощности дизеля В-2.

Совместными усилиями Главного автобронетанкового управления (ГАБТУ) Минобороны РФ, КБ, НИИ и предприятий отрасли созданы форсированные модификации двигателя — дизели В-92 и КД-34 мощностью 1000 л.с. Этими двигателями оснащается принятый на вооружение в 1992 г. новый танк Т-90С с заметно улучшенной подвижностью. 
Министерство обороны Индии высказалось за покупку 250…300 российских танков Т-90С, но потребовало подтвердить их работоспособность в климатических условиях своей страны. В качестве испытательного полигона была выбрана пустыня Тар в предгорьях Гималаев. Контрольным испытаниям пробегом протяженностью 2000 км в условиях высокогорной пустыни при температуре окружающего воздуха +50 АС (в ряде случаев она повышалась до +57 АС) были подвергнуты три двигателя В-92. В июле 1999 г. испытания были успешно завершены.

В планах модернизации серийного двигателя ГТД-1250 для модифицированного танка Т-80 предусматривалось применение гидрообъемной передачи во встроенных в редуктор двигателя планетарных рядах. Такой двигатель в конце 80-х гг. прошел все виды испытаний, в том числе ходовые в составе танка. Выявилась возможность многократного снижения числа переключений передач, повышения средней скорости танка на 10…12 % и снижения путевого расхода топлива на 6…8 %. Однако в серию модернизированный ГТД пока не запущен.

В ОАО «ЧТЗ» медленно идут работы по созданию опытного двигателя нового ряда размерностью D/S = 15/16. Отсутствие сил и средств существенно тормозит отработку двигателя, особенно в части надежности. Двигатель может морально устареть. 
Сложившееся положение дел в российском танковом двигателестроении — это результат воздействия ряда факторов, определивших в свое время объемы выпуска, многотипность, замедленные темпы модернизации, ограниченное использование в народном хозяйстве и редкую смену поколений танковых двигателей. Сложность ситуации станет более ощутимой, если иметь в виду, что за рубежом в рамках национальных и межнациональных программ стран NATO (программы AJM, FMBT, FCS в США, NGP в Германии, RO-2000 в Великобритании и др.) в настоящее время развернуты и интенсивно проводятся крупномасштабные разработки перспективных танковых двигателей IV поколения, предназначенных для бронетанковой техники 2000-х годов. Ожидается, что эти двигатели обеспечат новым перспективным танкам NATO существенное превосходство над боевыми машинами III поколения: по удельной мощности на ~ 40 %, по скорости движения на ~ 20 %, по запасу хода на ~ 30 %.

В случае реализации планируемого США на 2025-2030 гг. технического «скачка» в области бронетанковой техники (программа FCS) отрыв может значительно увеличиться. Эти намерения следует рассматривать как один из самых серьезных вызовов отечественному танковому двигателестроению за последние полвека.

Удерживать свои позиции России пока удается благодаря ранее созданному научно-техническому заделу. Чем скорее он будет востребован и восполнен, тем легче окажется выход из сложившейся ситуации. Возобновление, активизация и повышение эффективности работ в отечественном танковом двигателестроении требует, как показывает отечественный и зарубежный опыт, перехода к новым формам организации проектирования и производства. 

Организационно-технические принципы проведения дальнейших работ 
В условиях, когда практически отсутствует государственное финансирование НИОКР, а закупки вооружения и военной техники сведены к минимуму, когда продажа танковых двигателей и объектов бронетанковой техники в зарубежные страны затруднена из-за ряда причин (а существенного улучшения ситуации в ближайшее время трудно ожидать), для поддержания на должном уровне танкового двигателестроения становится жизненно необходимым переход к другим принципам его развития. Крупные зарубежные производители в условиях свертывания военных заказов прибегли к созданию двигателей, отвечающих так называемой «военно-гражданской» концепции. Сказанное требует некоторого пояснения.

«Военно-гражданская» концепция предполагает разработку конструкции двигателя, которая при сохранении неизменными в ней размерности цилиндров, межосевого расстояния, деталей кривошипно-шатунного механизма, остова и некоторых других основных элементов может быть при необходимости трансформирована в его гражданские или военные модификации, удовлетворяющие ТТТ соответствующей области применения. Эти двигатели составляют обычно единое семейство унифицированных многоцелевых двигателей или, как их еще называют, двигателей двойного назначения (ДДН).

За последние 10-15 лет в ведущих зарубежных странах произошло заметное изменение тенденций, которые длительное время определяли принципы разработки и создания танковых двигателей. В стратегии научно-технической и производственной деятельности крупных двигателестроительных фирм четко проявилось стремление отказаться там, где это возможно, от разработки специализированных транспортных (в том числе и танковых) дизелей и переходить к созданию упомянутых многоцелевых двигателей.

Идея разработки многоцелевых двигателей основана на созданном научно-техническом заделе, на использовании новых высокопрочных и жаростойких материалов и прогрессивных технологий, в результате чего появилась реальная возможность закладывать в конструкцию важнейших элементов двигателей весьма высокие запасы прочности без существенного увеличения их массы и габаритов при сохранении неизменной общей конструктивной схемы (размерности, числа и расположения цилиндров). Это позволяет создавать высокоэффективные модификации дизелей, которые, отличаясь друг от друга числом цилиндров, конструкцией корпусных деталей, а также отсутствием или наличием агрегатов наддува и охладителей наддувочного воздуха, могут быть использованы в составе силовых установок военных машин, на автомобилях и судах при сохранении высокой (80…85 %) степени унификации. Поэтому разработка ДДН стимулируется осознанием технико-экономической целесообразности производства таких двигателей объединенными (военно-гражданскими) усилиями, а также выгодностью их эксплуатации во многих областях коммерческой и специальной техники.

Кроме того, среди причин, способствующих созданию ДДН, называют объективно возрастающую в ходе научно-технического прогресса общую сложность и связанное с ней удорожание промышленных изделий (в том числе двигателей), особенно в случае неоправданного разнообразия типажа и недостаточной унификации. Однако наиболее существенную роль в расширении номенклатуры ДДН в ведущих странах за рубежом сыграло сокращение объемов военных заказов.

Изготовление ДДН ведется, как правило, на общих производственных площадях, причем доля военных модификаций в суммарном объеме выпуска ДДН не превышает в мирное время 20…25 %, но легко может быть увеличена в особый период. Нетрудно заметить, что таким способом создаются скрытые резервы промышленных мощностей, способные в кратчайшие сроки (1,5-2 месяца) легко переориентироваться в военное время на выпуск необходимого количества двигателей для боевой техники.

Таким образом, создание ДДН сегодня и в будущем является практически единственным способом обеспечения требуемой мобилизационной готовности БТТ. Альтернативой может быть создание специальных военных двигателей с последующей подготовкой их полномасштабного серийного производства в военное время и консервацией заводских площадей на мирный период. Однако скрупулезный анализ материально-финансовых потерь, присущих этому варианту, показал его полную неприемлемость даже для такой богатой страны, как США. Именно поэтому практически все наиболее развитые зарубежные страны создают семейства ДДН.

alexfiles99.narod.ru

Россия готовит революцию в авиационном двигателестроении » Репортёр

О супердвигателе человечество мечтало давно, но, судя по всему, именно в России мечта воплотится в реальность. Стремительное развитие отечественной науки и промышленности не оставляет без внимания и отрасль двигателестроения. С 4 по 6 апреля 2018 года в Москве проходит III Международный форум двигателестроения, на котором, в частности, обсуждаются вопросы создания перспективных двигателей будущего.


Заместитель генерального директора «Объединенной двигателестроительной корпорации», генеральный конструктор Юрий Шмотин рассказал, что в России планируется настоящая революция в сфере двигателестроения. Модернизацию производства авиационных, морских и промышленных газотурбинных двигателей планируется осуществить посредством использования полимерных композиционных материалов, высокотемпературных материалов, конструктивных схем, суперкомпьютеров, аддитивных технологий.

В состав многокомпонентных композиционных материалов входят пластичная основа (матрица) и армирующие наполнители, жесткость и прочность которых являются качествами, обеспечивающими востребованность в двигателестроении. Благодаря таким свойствам двигатель получает большой запас прочности, одновременно снижается масса авиационного двигателя, улучшается его конструкция.

Характеристики двигателя улучшаются и в результате использования электричества. Работа двигателя становится более интенсивной в том случае, если традиционные гидравлические и пневматические элементы заменяются электрическими приводами. Большую роль для повышения эффективности двигателей играют и высокотемпературные материалы, созданные на основе керамической матрицы и интерметаллидов алюминия и никеля. Если говорить об аддитивных технологиях, то они способны значительно сократить количество деталей, используемых в процессе создания двигателя, что неизбежно повысит общую эффективность двигателестроения, а с другой стороны сократит затраты производства за счет сокращения количества используемых в двигателе деталей. Сейчас с помощью аддитивных технологий Объединенная двигателестроительная корпорация изготавливает не менее 3 тонн деталей в год и эти цифры, скорее всего, будут только расти.

Наиболее перспективным двигателем для дозвуковых летательных аппаратов, по мнению Юрия Шмотина, в будущем сможет стать электродвигатель с вентилятором с лопатками, сделанными из полимерного композиционного материала, что позволит использовать все преимущества электрической энергии. Когда создается турбинный двигатель, около 15-20 лет уходит на исследовательскую работу, еще 5-8 лет идут испытания, двигатель получает необходимые сертификаты, а следующие 40-50 лет двигатель может использоваться. Поэтому исследования в сфере двигателестроения необходимо планировать заранее, начиная с постановки задач и определения стратегии развития отрасли на ближайшие пятнадцать – двадцать лет.

Автор: Илья Полонский

topcor.ru

Детонационный двигатель — будущее российского двигателестроения

В действительности вместо постоянного фронтального пламени в зоне сгорания, образуется детонационная волна, несущаяся со сверхзвуковой скоростью. В такой волне сжатия детонируют топливо и окислитель, этот процесс, с точки зрения термодинамики повышает КПД двигателя на порядок, благодаря компактности зоны сгорания.

Интересно, что ещё в 1940 году советский физик Я.Б. Зельдович предложил идею детонационного двигателя в статье «Об энергетическом использовании детонационного сгорания». С тех пор над перспективной идеей работали многие учёные из разных стран, вперёд выходили то США, то Германия, то наши соотечественники.

Летом, в августе 2016 года российским учёным удалось создать впервые в мире полноразмерный жидкостный реактивный двигатель, работающий на принципе детонационного сгорания топлива. Наша страна наконец-то за многие постперестроечные годы установила мировой приоритет в освоении новейшей техники.

Чем же так хорош новый двигатель? В реактивном двигателе применяется энергия, выделяемая при сжигании смеси при постоянном давлении и неизменным пламенном фронте. Газовая смесь из топлива и окислителя при горении резко повышает температуру и столб пламени, вырывающийся из сопла, создаёт реактивную тягу.

При детонационном горении продукты реакции не успевают разрушиться, потому что этот процесс в 100 раз быстрее дефларгации и давлении при этом стремительно увеличивается, а объём остаётся неизменным. Выделение такого большого количества энергии действительно может разрушить двигатель автомобиля, поэтому такой процесс часто ассоциируется со взрывом.

В действительности вместо постоянного фронтального пламени в зоне сгорания, образуется детонационная волна, несущаяся со сверхзвуковой скоростью. В такой волне сжатия детонируют топливо и окислитель, этот процесс, с точки зрения термодинамики повышает КПД двигателя на порядок, благодаря компактности зоны сгорания. Поэтому специалисты так рьяно и приступили к разработке этой идеи.

В обычном ЖРД, по сути, являющейся большой горелкой, главное не камера сгорания и сопло, а топливный турбонасосный агрегат (ТНА), создающий такое давление, чтобы топливо проникло в камеру. К примеру, в российском ЖРД РД-170 для ракет-носителей «Энергия» давление в камере сгорания 250 атм и насосу, подающему окислитель в зону сгорания приходиться создавать давление в 600 атм.

В детонационном двигателе давление создаётся самой детонацией, представляющую бегущую волну сжатия в смеси топлива, в которой давление без всякого ТНА уже в 20 раз больше и турбонасосные агрегаты являются лишними. Чтобы было понятно, у американского «Шаттла» давление в камере сгорания 200 атм, а детонационному двигателю в таких условиях надо всего лишь 10 атм для подачи смеси – это как велосипедный насос и Саяно-Шушенская ГЭС.

Двигатель на основе детонации в таком случае не только более простой и дешёвый на целый порядок, но гораздо мощнее и экономичнее, чем обычный ЖРД.

На пути внедрения проекта детонационного двигателя встала проблема совладения с волной детонации. Это явление непросто взрывная волна, которая имеет скорость звука, а детонационная, распространяющаяся со скоростью 2500 м/сек, в ней нет стабилизации фронта пламени, за каждую пульсацию обновляется смесь и волна вновь запускается.

Ранее русские и французские инженеры разрабатывали и строили реактивные пульсирующие двигатели, но не на принципе детонации, а на основе пульсации обычного горения. Характеристики таких ПуВРД были низкими и когда двигателестроители разработали насосы, турбины и компрессоры, наступил век реактивных двигателей и ЖРД, а пульсирующие остались на обочине прогресса. Светлые головы науки пытались объединить детонационное горение с ПуВРД, но частота пульсаций обычного фронта горения составляет не более 250 в секунду, а фронт детонации обладает скоростью до 2500 м/сек и частота его пульсаций достигает несколько тысяч в секунду. Казалось невозможным воплотить на практике такую скорость обновления смеси и при этом инициировать детонацию.

В СЩА удалось построить такой детонационный пульсирующий двигатель и испытать его в воздухе, правда, проработал он всего 10 секунд, но приоритет остался за американскими конструкторами. Но уже в 60-х годах прошлого века советскому учёному Б.В. Войцеховскому и практически в то же время и американцу из университета в Мичигане Дж. Николсу пришла идея закольцевать в камере сгорания волну детонации.


Как работает детонационный ЖРД

Такой ротационный двигатель состоял из кольцевой камеры сгорания с форсунками, размещёнными по её радиусу для подачи топлива. Волна детонации бегает как белка в колесе по окружности, топливная смесь сжимается и выгорает, выталкивая продукты сгорания через сопло. В спиновом двигателе получаем частоту вращения волны в несколько тысяч в секунду, работа его подобна рабочему процессу в ЖРД, только более эффективно, благодаря детонации смеси топлива.

В СССР и США, а позже в России ведутся работы по созданию ротационного детонационного двигателя с незатухающей волной, пониманию процессов, происходящих внутри, для чего была создана целая наука физико-химическая кинетика. Для расчёта условий незатухающей волны нужны были мощные ЭВМ, которые создали лишь в последнее время.

В России над проектом такого спинового двигателя работают многие НИИ и КБ, среди которых двигателестроительная компания космической промышленности НПО «Энергомаш». На помощь в разработке такого двигателя пришёл Фонд перспективных исследований, ведь финансирование от Министерства обороны добиться невозможно – им подавай только гарантированный результат.

Тем не мене на испытаниях в Химках на «Энергомаше» был зафиксирован установившийся режим непрерывной спиновой детонации – 8 тысяч оборотов в секунду на смеси «кислород – керосин». При этом детонационные волны уравновешивали волны вибрации, а теплозащитные покрытия выдержали высокие температуры.

Но не стоит обольщаться, ведь это лишь двигатель-демонстратор, проработавший весьма непродолжительное время и о характеристиках его ещё пока ничего не сказано. Но основное в том, что доказана возможность создания детонационного горения и создан полноразмерный спиновой двигатель именно в России, что останется в истории науки навсегда.

Источник — Авиация России .

cosmos.mirtesen.ru

«Живо ли Российское двигателестроение?» в блоге «Производство»

Глядя на двигатель современной иномарки, который при объеме 1.3 литра выдает больше 100 лошадиных сил, с битурбо наддувом, изменяемым положением фаз грм, форсунками свервысокого давления и прочими наворотами, а затем переведя взгляд на невзрачный восьмиклапанник под капотом лады калины может возникнуть впечатление, что двигателестроение у нас крайне отсталое. Однако, это далеко не так. 

Для оценки состояния современного Российского двигателестроения я приведу примеры некоторых моторов, дабы показать, что мы вполне можем конструировать и выпускать современные  двигатели, не уступающие лучшим мировым аналогам. В рамках данной статьи я ограничусь двигателями внутреннего сгорания. 

первый пример, челябинский двигатель 12н360 

страничка с техническими характеристиками на сайте чтз

разработка ГСКБ «Трансдизель»

четырехтактный х- образный 12 цилиндровый дизельный двигатель объемом около 35 литров с непосредственным впрыском и газотурбинным наддувом с промежуточным охлаждением.

номинальная мощность- 1500л.с при мах рабочих оборотах 2000 в мин.

при различных вариантах форсировки может развивать от 1200 до 2200 л.с.

отличается, прежде всего, относительной компактностью для своей мощности, его размеры всего 81,3 х 130 х 82 см, вес всего 1550 кг.

 

предназначен для установки в перспективную Российскую бронетехнику. Вероятно, во многом превосходит западные танковые двигатели включая немецкий MTU MB 873 и американский газотурбинный AVCO Lycoming AGT-1500  (впрочем, последнее сравнение несколько некорректно)

 

данный мотор по сложности и уровню применяемых в нем технологий вполне можно сравнить, например, с двигателем бугатти вейрон, что на мой взгляд, служит отличным индикатором того, что наше машиностроение еще рано (или наоборот, уже поздно) хоронить.

если меня окончательно не заминусуют, попробую написать про него полноценный пост

 

 

семейство моторов ямз 530

 Семейство дизельных 4 и 6 цилиндровых двигателей объемом 4,43 и 6, 64 л/с м соответственно и  мощностью от 136 до 312 л.с

данные моторы, в отличие от преведущего не являются чисто нашей разработкой, в их создании принамала некоторое участие австрийская AVL List GmbH, зато вовсю производятся, что является показателем того, что в нашей стране возможно массовое производство современных двигателей.

технические характеристики четырехцилиндровых моторов

технические характеристики шестицилидровых моторов

 

 эти отвечающие нормам евро4 дизели предназначенны для установки на грузовики и автобусы марок газ, урал, маз, кваз, лиаз и паз, а также для спецтехники вроде тракторов,  гусеничных снегоболотоходов и армейских машин (кстати, снимок сверху показывает двигатель под капотом а/м «тигр м» ) и могут вполне успешно конкурировать с современными заграничными моторами аналогичного класса, по крайней мере на нашем рынке(включая снг).

 

вот, например, тх ямз 5341 по сравнению с популярными на нашем рынке камминсами:

(если взять 190 сильный ямз5340, то превосходство ярославского дизеля будет подавляющим)

Двигатель (дизельный) Cummins 4ISBe 185-B Cummins ISF3.8s3168 ЯМЗ -5341
Количество и расположение цилиндров 4R
Нормы экологической безопасности ЕURO -3 ЕURO -3,4 ЕURO -4
Рабочий объем, л 4,5 3,76 4,43
Мощность двигателя, кВт (л.с.) 136 (185) при 2500 мин-1 122 (168) при 2600 мин-1 124 (168,5) при 2300 мин-1
Макс. крутящий момент, Нм 550 при 1700 мин-1 592 при 1300…1700 мин-1 583 при 1300-1600 мин-1

источник таблицы

заявленны возможности работы на смеси солярки и керосина, преодоления брода с полным затоплением двигателя.  возможна модернизация для соответствия нормам евро6.

 

Можно рассказать о еще несколькольких наших современных движках для грузовой и военной техники, но как же обстоят дела в сфере легкового гражданского двигателестроении?  Тут все гораздо печальней. Кроме вазовских шестнадцатиклапанных моторов, собственно, и упомянуть нечего. 

Впрочем, в своем классе они выступают довольно таки неплохо, как минимум не уступая моторам логона, лачетти и прочих кредитвагенов бюджетных автомобилей.

итак,

ВАЗ 11194-1000260

 

бензиновый четырехцилиндровый рядный шестнадцатиклапанный мотор объемом 1,39 л/с при 5250 об/мин. соответствует экологическим нормам евро4.

технические характеристики

Мотор, ИМХО, ничем не уступает современным двигателям, устонавливаемым на бюджетные версии европейских автомобилей.  

тюнеры снимают с него в атмосферном варианте 100-130 лошадей, в турбо- и до 150 л/с, правда об экологических нормах в этом случае можно забыть.

 

В рамках данной статейки можно упомянуть еще о нескольких двигателях внутреннего сгорания, включая корабельные, самолетные и.т.д., но я считаю это излишним, так как три представленных выше мотора красноречиво свидетельствует, что двигателестроение у нас живо и при приложении определенной воли и ресурсов можнт быть вполне конкурентноспособным. А пока оно живо, живо и машиностроение, что позволяет с некоторым оптимизмом смотреть в будущее.

 

p.s. сознаю, что статья подходит скорее для рубрики «логово оффтопика» или же вовсе для личного блога, но все же надежда увидеть свой пост на главной сподвигла меня поместить свой пост в «производство»

p.p.s. да, изложение крайне поверхностное, про каждый из этих моторов можно написать статью по объему больше вышеизложенный, но я стремился прежде всего показать, что двигателестроение у нас живо и развивается.

p.p.p.s. не спорю с тем, что вазовские восьмиклапанник великолепные, надежные и тяголовитые моторы. 

 

 

sdelanounas.ru

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован.