РпÑеддвеÑии авиаÑалона ÐÐÐС-2021 генеÑалÑнÑй конÑÑÑÑкÑÐ¾Ñ ÐÐÐ-Ðлимов ÐÑеволод ÐлекÑандÑÐ¾Ð²Ð¸Ñ ÐлиÑеев ÑаÑÑказал о
www.aex.ru
Перспективные и гибридные двигатели ОДК-Климов
7 июля 2021 года / Роман Гусаров / Aviation EXplorer
В преддверии авиасалона МАКС-2021 генеральный конструктор ОДК-Климов Всеволод Елисеев рассказал о сегодняшних и перспективных разработках в отечественном авиадвигателестроении, в том числе и о гибридных силовых установках, к разработке которых приступила корпорация.
|
| Елисеев Всеволод Александрович
Генеральный конструктор ОДК-Климов |
- Всеволод Александрович, давайте начнем с новой производственной площадки в Петербурге. Уже завершилось ее дооснащение, расширение, масштабирование производства? На каком этапе, на Ваш взгляд, сейчас находится само серийное производство двигателей в ОДК-Климов?
- Мы переехали на новую площадку в 2014 году. На площадке проведено несколько этапов оснащения производства. В основном здесь планировался выпуск двигателя ВК-2500. Но на ней сейчас ведутся и ряд ОКР - это ТВ7-117 самолетной и вертолетной модификаций, также размещено и серийное производство этих двигателей. Это, в основном, работы по изготовлению, испытаниям и сборке. Комплектацию (детали и узлы) мы также получаем в своей кооперации в рамках ОДК с другими российскими предприятиями.
Также на этой площадке мы ведем работу по новым проектам - двигателям ВК-650В и ВК-1600В. Сейчас мы делаем первую опытную партию, так называемую установочную, двигателя
РД-93МА. В этом году мы должны двигатели изготовить, скомплектовать, испытать и отгрузить.
В прошлом году окончательно завершен переезд производственных мощностей с нашей первой площадки, она продана и там уже работает застройщик. Поэтому мы сейчас сконцентрированы на основной площадке. Она всегда исторически была закреплена за «Климов», но раньше там проводилась только финальная сборка двигателей и испытания. Сейчас на этой территории находится конструкторское бюро, административные службы, весь цикл производства – это сборка, изготовление закрепленной номенклатуры, термообработка, складской комплекс, корпус нанесения гальванических покрытий, лаборатории, испытательная база.
- Насколько вам удалось импортозаместить двигатели семейства ТВ3-117 на мощностях нового производства в Петербурге?
- Нам удалось полностью импортозаместить и
ТВ3-117, и двигатель
ВК-2500. Сейчас двигатели производятся в широкой кооперации с предприятиями Объединенной двигателестроительной корпорации Ростеха и предприятиями второго контура
, и они все российские. Агрегаты российские, все детали и узлы российские. А финишером по сборке и испытаниям двигателя является ОДК-Климов. Мы производим до 300 двигателей в год и около 100 ремонтируем. Есть еще другие ремонтные предприятия, но мы сами специализируемся на выпуске двигателей первой категории. У нас имеется стендовая база, современное оборудование, а кооперация распределена так, что за нами закреплена часть узлов. Это турбина компрессора, мы ее сами полностью изготавливаем. Системы электронного управления двигателя нашей разработки также полостью производятся на нашем предприятии.
- Достаточно ли этой серии, чтобы закрыть потребности для новых вертолетов, замены двигателей и поддержания пула подменных двигателей?
- Существующей серии хватает, чтобы закрыть потребности производства новых вертолетов, замены двигателей и подменных двигателей. Но мы готовы развиваться и дальше. Все зависит от заявок «Вертолетов России».
Двигатель ВК-2500ПС-03
- Вопрос по двигателю, серийное производство которого уже начато - ВК2500П. Сколько вы планируете их производить в год, и есть ли машины (Ми-28), которые ими уже оснащены?
- Двигатель
ВК-2500П применяется на модификации боевого вертолета Ми-28НМ. В прошлом году двигатель завершил государственные стендовые испытания.
Этот двигатель является модификацией ВК-2500, на котором применена современная САУ типа FADEC. Она обеспечивает управление двигателем, улучшает его технические характеристики и параметры, в том числе экономичность. А самая главная его особенность в противопомпажной системе. Т.е. при залповом применении вооружения вертолета, пороховые газы попадают на вход двигателя, что может привести к снижению мощности, помпажу, остановке. Система без участия пилота отрабатывает эту ситуацию и восстанавливает режим работы. Это особенно важно в боевых условиях.
Производство ВК-2500П уже запущено, часть двигателей установлена на вертолеты. Объемы выпуска этих моторов будут расти.
- Предполагается ли интеграция двигателя ВК-2500П на какие-либо другие летательные аппараты?
- Да, конечно. Этот двигатель можно устанавливать и на Ка-52. Двигатель, который установлен на Ми-28НМ, это модель «01». Т.е. это модель с настройкой взлетной мощности 2500 л.с. А сам двигатель, как классический ВК-2500, так с индексом «П» и «ПС», т.е. это и военный, и гражданский, они имеют настройки в зависимости от модели 01, 02 и 03, которые разграничиваются по мощности: 2500, 2200 и 2000 л.с. на взлетном режиме соответственно. Поэтому этот двигатель в дальнейшем можно устанавливать на все вертолеты Ми и Ка и предлагать использовать на иностранных платформах.
- По перспективному двигателю ВК-1600В. Вы уже приступили к сборке двигателя-демонстратора? И когда можно ожидать начала его летных испытаний?
- У нас в 2019 году стартовали два проекта. Дело в том, что в этих рыночных нишах нет российского двигателя, они все зарубежные - либо это французские, либо американские. И задача была, в первую очередь, провести программу импортозамещения по двигателям в классе до 700 л.с. - это двигатель
ВК-650В для вертолетов Ка-226, Ансат-У и других однодвигательных платформ взлетной массы порядка до 4 т. Двигатель
ВК-1600В - это двигатель, который будет устанавливаться на вертолет Ка-62. Само собой его применение возможно и на иностранных платформах.
Есть заявка, и стартует проект создания и самолетной версии этого двигателя – ВК-1600С. Он предполагается к установке на пассажирские и транспортные самолеты местных воздушных линий, таких как «Байкал». В настоящий момент по двигателям ВК-650В и ВК-1600В выполнены эскизные проекты. Также поданы заявки в Росавиацию на сертификацию, проведены этапы макетов. Сейчас по двигателю ВК-1600В мы находимся на стадии изготовления демонстратора и планируем его показать на выставке МАКС-2021, в августе 2021 года начать инженерные испытания.
Двигатель ВК-1600В
По двигателю ВК-650В – демонстратор был собран в прошлом году. В этом году мы приступили к инженерным испытаниям, и сейчас пройден первый этап. Разработаны камеры сгорания и компрессор для проведения специальных автономных испытаний в ЦИАМ и подтверждения параметров, которые были заложены при расчетах.
Новые двигатели ВК-650В и ВК-1600В мы разрабатываем, используя современные технологии проектирования и технологическую базу. Так, на двигателях ВК-1600В не существует бумажной конструкторской документации, двигатель выпущен полностью в 3D. Подлинная КД – это электронная 3D-модель с аннотацией. Также при разработке двигателей и оптимизации расчетных работ узлов используется технология цифрового двойника. Т.е. это взаимоувязанная система расчетов в стационарной и нестационарной постановке. Данная система позволяет сократить время доводки и разработки двигателя путем, в том числе, проведения виртуальных испытаний, т.е. моделирования натурных испытаний.
Также на двигателях мы сейчас внедряем применение аддитивных технологий, это 3D-печать. На предыдущих модификациях это было редкостью - там были сложности и с нормативной базой, и с пониманием в отрасли всех преимуществ этой технологии. На обоих демонстраторах новых двигателей мы применили эти технологии. И это не только корпусные детали, но и сопловые аппараты и другое. Доля применения аддитивных деталей доходит до 15% и в одном, и в другом двигателе. В будущем эту технологию мы также будем закреплять и утверждать при выходе на сертификацию, это позволит, с одной стороны, упростить технологию изготовления узлов, с другой - снизить массу и, в принципе, снизить стоимость жизненного цикла.
У нас есть отдельные планы с ЦИАМ, с ВИАМ, и уже стартовало несколько программ с точки зрения паспортизации аддитивных технологий и материалов по ним. По обоим двигателям начало летных испытаний планируются в 2022 году, а получение сертификата типа – 2023 год. Достаточно сжатые сроки. Это достигается опять же за счет применения новых технологий проектирования и производства опытных образцов.
- У вас собственное аддитивное производство или комплектующие поступают в рамках кооперации с предприятиями ОДК?
- И так, и так. У нас есть зона развития с аддитивным производством, оно позволяет нам отрабатывать какие-то первичные конструкторские технологические решения. А так, как я говорил, мы в широкой кооперации отрабатываем эти узлы с предприятиями ОДК, с ВИАМ. Не все просто в этой технологии, не все сразу получается. И по обоим двигателям участвовало несколько предприятий. Т.е. эта технология вроде как развита у всех, но получается не у всех. По двигателям ВК-650В и ВК-1600В наши кооперанты – это ВИАМ, часть узлов сделана на их оборудовании, это ММП имени В.В. Чернышева. Часть деталей мы делали на своем производстве.
Двигатель ВК-650В
- Расскажите, пожалуйста, про новый гибридный двигатель, разработкой которого занимается ваше предприятие.
- Это новая амбициозная задача. В рамках ОДК в августе 2020 года было открыто данное направление. Сейчас идет трехлетний НИР с завершением в 2024 году. Итоги этого НИРа - это предложить некую линейку гибридных силовых установок для будущих потенциальных объектов и платформ. Смысл гибридных установок в том, что, несмотря на все ухищрения конструкторов авиационных двигателей по совершенствованию параметров, ресурсов, снижению расхода топлива, новые мировые вызовы и требования, в том числе требования ИКАО по вредным выбросам, по шуму – их все равно какими-то традиционными классическими методами не достичь. Т.е. снизить расход топлива на 40% или вредные выбросы на 70% нереально даже с учетом любых технологий, которые сейчас используются. Гибридизация, т.е. использование энергий топлива и электрической энергии это как раз и позволяет.
Но при решении этой задачи приходится решать и ряд серьезных технологических проблем - так называемые критические технологии. Одна из них – это создание топливных элементов, либо аккумуляторных батарей с высокой емкостью и, понятно, низкой удельной массой. Это создание блоков силовой электроники, которая может работать при больших температурах, это создание системы управления распределения энергии – механической, электрической, это применение новых технологий по системам управления, силовой электронике и САУ этой системы.
Соответственно, какие преимущества мы получаем? Мы можем отказаться от механической трансмиссии. Т.е. расположить любую архитектуру, силовые установки. Применить либо несколько движителей (это вентилятор, может быть, который приводится электромотором), либо 10 таких вентиляторов, которые будут располагаться на крыле. Либо это будет привод несущего винта, если мы говорим о вертолете. Причем мы сможем управлять частотой вращения этого винта, а трансмиссии не будет. Это и повышение технологичности, упрощение конструкции, это и снижение веса силовой установки и летательного аппарата в целом.
Сам привод будет работать на оптимальных режимах, что позволит и снизить расход топлива и увеличить ресурс и экономичность. И, соответственно, это снижение выбросов. Двигатель будет работать в оптимальном режиме во время полета (крейсерский режим), соответственно расход топлива понизится до 40% и даже больше.
Традиционными методами такого эффекта не достичь. Соответственно тема новая, она межотраслевая. Чтобы ее решить, нужны не только технологии в двигателестроении подтянуть, но это решения и по высокооборотным электрическим машинам - это и электродвигатели, и генераторы. Соответственно и по батареям питания нужен прорыв, и по системам управления силовой электроники. Все эти задачи будут решаться в широкой межотраслевой большой кооперации. Будет участвовать и уже занимается этим направлением и Центральный авиационный институт моторостроения, и другие центральные институты - достаточно большой пул кооперации, кто будет в этом проекте задействован.
- Правильно я понимаю, что в рамках ОДК эта тема поручена вам, и вы будете головным предприятием в разработке гибридной силовой установки?
- Да, в рамках ОДК головное предприятие в этой теме - это «Климов».
Прим. ред: Первый макет гибридной силовой установки для летательных аппаратов разработки Объединенной двигателестроительной корпорации будет представлен на Международном авиационно-космическом салоне (МАКС-2021) с 20 по 25 июля в подмосковном Жуковском в составе общей выставочной экспозиции стенда ОДК (Павильон С1).
Роман Гусаров