Центральный институт авиационного моторостроения имени П.И. Баранова

Технологии взлета: как создавался научно-технический задел для двигателя ПД-14

28 декабря 2020

Первый полет самолета МС-21-310 с двигателями ПД-14 стал одним из самых главных и ожидаемых событий уходящего года. Большой вклад в разработку ПД-14 — новейшего отечественного гражданского двигателя пятого поколения — внес ЦИАМ. Об одном из самых масштабных проектов российского двигателестроения и роли Института в разработке двигателя рассказывает заместитель генерального директора по науке Александр Ланшин.

14 апреля 2022 года исполняется 70 лет начальнику сектора отделения "Авиационные двигатели" ЦИАМ, кандидату технических наук Павлу Леонидовичу Мульгинову.

Павел Леонидович проработал в институте более 47 лет, он участник организации и проведения сложных и уникальных экспериментальных работ, создания прорывного двигателя четвертого поколения для боевой авиации и свидетель полувековой истории нашего института.

В интервью он расказывает о своем пути в профессию, работе в институте и об истории флагманского 300 отделения ЦИАМ.

Павел Леонидович, что повлияло на Ваш выбор специальности, круг профессиональных интересов? Почему выбрали МАИ как альма-матер?

70-е годы – годы великих достижений нашей страны во всех областях науки и техники, в том числе в ядерной физике, авиации, космосе. Поэтому на волне этих успехов молодежь мечтала стать не бизнесменами, фотомоделями или блогерами, как сейчас, а учеными, инженерами и конструкторами. Престижными институтами в стране были МИФИ, МФТИ, МАИ, МВТУ. Сомнений у меня не было, как в известной песне пелось: «только в МАИ». А в МАИ сердцем самолета – пламенным мотором – занимались на втором двигательном факультете. Так я и сделал выбор.

Вы пришли в ЦИАМ сразу после окончания с отличием Московского авиационного института. Почему выбор пал именно на ЦИАМ?

Факультет «Двигатели летательных аппаратов» имел очень тесные связи с ЦИАМ. Наиболее видные ученые института, такие как Г.Н. Абрамович, К.В. Холщевников, В.М. Акимов, В.А. Сосунов, А.Я. Черкез и другие, преподавали на кафедрах этого факультета. Поэтому мы хорошо знали о головной роли ЦИАМ в авиационном двигателестроении нашей страны, и на распределении при первой же возможности мой выбор пал именно на ЦИАМ. Затем дипломная практика в ЦИАМ в отделе 302 на стенде У-9М Московской площадки, подготовка диплома (руководитель – д.т.н., профессор В.М. Акимов), незабываемая защита дипломной работы в Розовом зале Института и окончательное распределение в отделение 300. Это было в марте 1975 года.

Какой была Ваша первая работа в ЦИАМ? С какой должности Вы начали свой карьерный путь?

Первая должность у всех направляемых в ЦИАМ инженеров-механиков после МАИ – инженер (с небольшим отличием: инженер-экспериментатор с повышенным аж на 10 рублей окладом за красный диплом). В трудовой книжке так и осталась единственная запись о месте работы - «ЦИАМ», что сейчас бывает довольно редко.

Моя первая работа была связана с проведением специальных испытаний авиационных ГТД на стенде ЦИАМ, расположенном в Подмосковье.

Вам посчастливилось войти в профессию в момент бурного развития авиационной техники, и вся профессиональная жизнь связана с отделением «Авиационные двигатели». Какие яркие личности и работа над решением каких технических задач дали импульс для развития как инженера и специалиста?

Действительно, мое вхождение в профессию совпало с бурным развитием авиационной техники и реактивных двигателей различных схем и назначений. Отделение «Авиационные двигатели» было поистине головным подразделением института, которым в то время руководили видные ученые: Н.Я. Литвинов, В.А. Сосунов, М.М. Цховребов, А.И. Ланшин. Хочу отметить, что в отделении всегда было много ярких и творческих личностей. Общение с ними повлияло на формирование у меня широкого научного мировоззрения и мое становление как инженера-экспериментатора. Следует отметить выдающихся ученых-экспериментаторов В.О. Боровика и А.Я. Черкеза, которые передали мне методологические подходы к работе с реальными «железными» двигателями и проведением их испытаний.

Как мы уже упомянули, Вы учились в МАИ. Как часто Вы бываете в стенах института? Вспоминаете ли студенческие годы?

К сожалению, мне не часто удавалось посещать альма-матер МАИ, о чем я искренне сожалею. Но чудесные студенческие годы забыть невозможно, особенно три поездки в студенческие отряды на строительство Красноярской и Саяно-Шушенской ГЭС, классические поездки на «картошку» и военную кафедру с ее сборами.

Вы долгое время были «ведущим» по связям института с ОКБ им. В.Я. Климова. Можете рассказать, какие исследования ЦИАМ повлияли на успешность изделий ОКБ или какие проблемы при создании двигателей дали импульс для развития экспериментальных исследований в институте?

Действительно, практически с первых лет работы в ЦИАМ, помимо основной тематической работы, мне пришлось быть сначала помощником, а с 1981 года и руководителем комплексной бригады «ведущих» по ЛНПО им. В.Я. Климова (ныне АО «ОДК-Климов») и участвовать в работах по созданию ТРДДФ нового, четвертого поколения РД-33. Создание этого двигателя было прорывным и выполнялось в тесном сотрудничестве нашего института и ОКБ. В состав бригады «ведущих» входил весь цвет научного коллектива института и его руководство.

Революционный переход отрасли на новое четвертое поколение ТРДДФ потребовал решения принципиальных вопросов от конкурса по выбору газогенератора (особо отмечу В.Н. Федякина), проектирования высоконагруженных ступеней компрессоров (В.В. Митрохин, Л.Е. Ольштейн), сверзвуковых одноступенчатых ступеней турбин (К.М. Попов, В.Д. Венедиктов, В.Х. Абианц), коротких основной и форсажной камер (В.Е. Дорошенко, А.А. Горбатко). Решение задач при создании двигателя РД-33 дало импульс в развитии методологии создания новых двигателей, повышении уровня экспериментальных исследований как узлов, так и двигателя в целом. Отдельно следует отметить, что практически вся доводка двигателя по параметрам была проведена в ТБК ЦИАМ на стенде Ц-2 при участии С.Б. Петрова под руководством А.Я. Черкеза. Двигатель РД-33 прошел государственные испытания в декабре 1984 года и вслед за Д-30Ф6 продолжил создание четвертого поколения военных двигателей для истребителей в СССР.

В 1990-е годы пришлось пережить непростой период развала и стагнации, что помогало двигаться и развиваться в это время? Какой совет Вы дадите сегодняшней молодежи?

Девяностые годы я вспоминаю с тяжелым сердцем. Институт потерял больше половины кадрового состава. Из-за отсутствия финансирования были закрыты целые направления работ, в том числе и работы нашего коллектива. Остаться в профессии в то время было подвигом. Помог оптимизм и опыт работы с реальными «железными» двигателями, в том числе по проведению их автономных наземных полигонных испытаний.

В период перестройки (1989 – 2002 гг.) в рамках работ по конверсии авиационной техники для угольной промышленности России в ЦИАМ (совместно с НПП «АВИАКОН» и Тураевским МКБ «Союз») были выполнены работы по разработке, изготовлению и внедрению на предприятиях угольной отрасли ряда уникальных высокопроизводительных комплексов объемного пожаротушения на базе авиационных газотурбинных двигателей. Нами были предложены и реализованы оригинальные схемы установок пожаротушения с использованием авиационных ГТД (Р13-300, ВСУ ТА-6А и Аи-9В, М701с-500), ряд из которых был внедрен в угольной промышленности.

Молодежи могу дать простой совет: в любой, даже самой сложной ситуации сохранять оптимизм в поиске новых тем и не бояться отходить от устоявшихся традиционных схем и подходов для решения поставленных задач.

Что входит в круг Ваших научных интересов сейчас?

В настоящее время я продолжаю работу в качестве «ведущего» по АО «ОДК-Климов» по семейству двигателей РД-33 и силовым установкам на их основе, руковожу работами института по научно-техническому сопровождению разработок модификаций двигателя РД-33МК и СУ с двигателем РД-93МА. Также работаю в комиссиях по расследованию летных происшествий самолетов МиГ-29К/КУБ.

Вы являетесь одним из старейших участников ставшего уже традиционным Гидроавиасалона в г. Геленджик и «драйвером» участия специалистов института в этом мероприятии. Как оцениваете роль ЦИАМ в формировании его научной повестки?

В качестве члена Методического совета Научной конференции в рамках «Гидроавиасалона» я участвую с 2010 года. Формирую повестку и организую работу секции № 7 конференции: «Маршевые силовые и бортовые энергетические установки для амфибийных и безаэродромных летательных аппаратов».

На всех пленарных заседаниях конференций неизменно с докладом по актуальным темам авиадвигателестроения выступает генеральный директор ЦИАМ. К работе секции № 7 с основными докладами привлекаются ведущие специалисты института, которые информируют конференцию о проблемах создания научно-технического задела и знакомят с последними достижениями отрасли. Активными участниками конференций являются А.В. Луковников, А.С. Полев, В.А. Палкин и другие авторитетные в отрасли эксперты.

[~DETAIL_TEXT] =>

Какой была Ваша первая работа в ЦИАМ? С какой должности Вы начали свой карьерный путь?

Что входит в круг Ваших научных интересов сейчас?

5 апреля исполняется 95 лет Борису Федоровичу Шорру, главному научному сотруднику Центрального института авиационного моторостроения имени П.И. Баранова (ЦИАМ, входит в НИЦ «Институт имени Н.Е. Жуковского»), ветерану Великой Отечественной войны, доктору технических наук, профессору, одному из создателей знаменитой школы динамики и прочности ЦИАМ.

Он работал вместе с теми, чьи имена золотыми буквами вписаны в историю отечественной двигателестроительной науки, — И.А. Биргером, С.А. Серенсеном, Р.С. Кинасошвили, став соавтором в ряде их работ. Б.Ф. Шорр и сам является для многих циамовцев (и не только) учителем, образцом для подражания, продолжая решать практические вопросы отечественного двигателестроения.

В юбилей Бориса Федоровича поговорили с ним о будущем науки, роли ученого-прочниста и профессиональном становлении.

— Борис Федорович, Вы работаете в ЦИАМ с 1949 года. Мы убеждены, что люди ваших заслуг и опыта обладают научной прозорливостью. На ваш взгляд, какие современные научные тенденции в области динамики, прочности, надежности, численного моделирования будут наиболее актуальны в авиационном двигателестроении в будущем?

— Прогнозировать будущее в науке очень сложно. Безусловно, будут расширяться возможности вычислительной техники и анализа результатов математического моделирования с привлечением искусственного интеллекта. Можно ожидать появления новых материалов с непредвидимыми сейчас свойствами, новых технологий изготовления деталей, существенного развития в области автоматизации расшифровки результатов испытаний, в том числе, микро-фрактографии материалов. Новые конструкции летательных аппаратов — беспилотных, космических и пр. — приведут к новым проблемам обеспечения их надежности с учетом «человеческого» фактора.

— Вы стали одним из создателей знаменитой школы динамики и прочности ЦИАМ. Как с течением времени менялись научные методики, подходы в области прочности и надежности двигателей, численного моделирования, ресурсного проектирования? Как они становились основой появления новой техники?

— Школа динамики и прочности ЦИАМ специально не создавалась, а явилась естественным результатом научной деятельности работавших в Институте ученых и инженеров. Менялись и совершенствовались орудия их труда, а мозги и руки требовались по-прежнему. Новая техника выдвигала новые задачи, а их изучение подсказывало новые возможности, так что теория и практика обогащали друг друга.

— Какова роль работ по обеспечению прочности в современном авиадвигателестроении?

— Роль прочнистов заключается в том, что они должны путем обоснованных расчетов и грамотных испытаний подтвердить, что авиадвигатель сможет выполнять свои функции в любых условиях, возможных в эксплуатации.

Среди функциональных требований к двигателям гражданской авиации на первом месте стоит обеспечение безаварийности полета. В то же время, в конструкции двигателя должно оптимально сочетаться много нередко противоречивых требований: минимум веса, большой ресурс, минимум расходов на производство и эксплуатацию, обеспечение комфорта пассажиров и экипажа при длительных перелетах (по шуму и качеству воздуха) и ряд других. Конечно, все эти вопросы решаются прочнистами совместно с другими авиационными специалистами.

— Однажды вы сформулировали принцип, который отличает школу прочности ЦИАМ: «выбор исследования всегда определялся практическими проблемами, которые надо решать, то есть делать надо не то, что можно, а то, что нужно». Как появился этот, фактически, афоризм? Что Вы в него вкладывали?

— Этот принцип был сформулирован не совсем мной, а Исааком Ароновичем Биргером в форме: «Прочнисты ЦИАМ должны искать решение там, где темно, а не там, где светло». В этом он видел отличие ученых ЦИАМ от специалистов, которых он называл «кабинетными». Мы всегда придерживались этого принципа, в том числе и при выборе тем диссертаций. Хотя время работ над диссертациями удлинялось, но зато их защиты проходили без затруднений.

Правда, в академических кругах Исаака Ароновича недолюбливали, его не избрали даже в члены-корреспонденты АН СССР. Школу прочнистов ЦИАМ нигде официально не утверждали, в отличие от школы газовой динамики ЦИАМ, имеющей официальный статус.

Но это никак не влияло на авторитет прочнистов ЦИАМ, которые работали и работают в тесном контакте с профильными специалистами авиационных ОКБ и заводов.

— Известно, что вы завершили написание новой книги. Каким практическим направлениям посвящена Ваша работа? Какие научные вопросы в ней поднимаются? Как она будет называться и когда планируется ее издание?

— Книга называется «Птицестойкость авиационных двигателей». Она направлена на решение задач, которые стоят перед специалистами-прочнистами по подтверждению надежности и безотказности двигателей в условиях столкновения воздушных судов с птицами. Книга отражает накопленный в ЦИАМ за 30 лет опыт работы в этом направлении. Издать ее планируется в конце этого года.

— Вы работали в тесной связке с такими выдающимися учеными, как И.А. Биргер, С.А. Серенсен, Р.С. Кинасошвили. Бытует мнение, что с великими сложно работать. Насколько Вы его разделяете? Чему они, возможно, научили Вас?

— Выдающиеся прочнисты не страдали манией величия, с ними работать было интересно, и этому не мешали особые черты их характера. Главное, чему они научили нас, — работать добросовестно.

— Как начинался Ваш профессиональный путь? Что повлияло на выбор специальности, круг научных интересов?

— Профессиональный путь начинался с должности инженера. Круг моих научных интересов определялся возникавшими в авиадвигателестроении задачами. В этом отношении мне везло: практические задачи были крайне разнообразными и требовали знаний не только классической и прикладной механики с ее математическим аппаратом, но и основ теории и конструкции авиадвигателей и их узлов, теории сплошных сред, теплопередачи, аэроупругости, материаловедения, деталей машин, теории вероятности и пр. Такие знания позволили мне продуктивно общаться со многими выдающимися специалистами разных подразделений ЦИАМ, ЦАГИ, ВИАМ, НИАТ и других научных институтов СССР.

Специалисты ЦИАМ пользовались во второй половине XX века большим уважением работников Министерства авиационной промышленности, двигательных и самолетных ОКБ, так как помогали им и в теоретическом, и в практическом планах создавать и совершенствовать их изделия. Специалисты ЦИАМ выезжали в ОКБ и на заводы, помогая им своими знаниями и советами, а иногда неделями работали там, чтобы найти решения задач, возникавших при создании и доводки изделий. Сегодня, в рыночных условиях, эта традиция переформатировалась, но, тем не менее, продолжается.

— Каким было Ваше первое научное открытие, теория, которая впоследствии стала основой Ваших работ, исследований, методических пособий, книг?

— Моя первая теоретически-экспериментальная работа в ЦИАМ касалась влияния начальной закрученности рабочих лопаток компрессоров и турбин на их деформацию и прочность. Результаты этих исследований были опубликованы в «Трудах ЦИАМ» 1954 года, а затем, включая вопросы динамики, — в «Известиях» АН СССР. Позже работа в этом направлении продолжилась: некоторые ее результаты были отражены в книге «Расчет конструкций методом прямого математического моделирования» (в соавторстве с Г.В. Мельниковой) и в монографии «Теория волновых конечных элементов», изданной в 2004 году за рубежом, так как в то время издать такую книгу в России было невозможно.

— Ваши ученики — основные эксперты в области динамики, прочности, надежности авиационных двигателей. Передают ли они свой опыт молодежи? Ведь преемственность поколений очень важна, особенно в науке...

— Я горжусь моими учениками, среди которых были начальник ЦИАМ — Владимир Алексеевич Скибин — и руководители ряда подразделений отделения прочности ЦИАМ и некоторых ОКБ. К сожалению, преемственность поколений была нарушена при перестройке, и несколько наших перспективных аспирантов ушли в другие сферы. Но за последние годы мы вновь «обросли» думающими инженерами и молодыми кандидатами наук. Их интерес к специальности будет определяться их востребованностью в создании новых объектов авиационно-космической области.

— Несколько Ваших пожеланий молодому поколению.

Отвечу словами Михаила Васильевича Ломоносова, которые нужно всегда помнить:

Науки юношей питают,
Отраду старцем подают,
В счастливой жизни украшают,
В несчастный случай берегут.

[~DETAIL_TEXT] =>

— Борис Федорович, Вы работаете в ЦИАМ с 1949 года. Мы убеждены, что люди ваших заслуг и опыта обладают научной прозорливостью. На ваш взгляд, какие современные научные тенденции в области динамики, прочности, надежности, численного моделирования будут наиболее актуальны в авиационном двигателестроении в будущем?

— Вы стали одним из создателей знаменитой школы динамики и прочности ЦИАМ. Как с течением времени менялись научные методики, подходы в области прочности и надежности двигателей, численного моделирования, ресурсного проектирования? Как они становились основой появления новой техники?

— Какова роль работ по обеспечению прочности в современном авиадвигателестроении?

— Однажды вы сформулировали принцип, который отличает школу прочности ЦИАМ: «выбор исследования всегда определялся практическими проблемами, которые надо решать, то есть делать надо не то, что можно, а то, что нужно». Как появился этот, фактически, афоризм? Что Вы в него вкладывали?

— Известно, что вы завершили написание новой книги. Каким практическим направлениям посвящена Ваша работа? Какие научные вопросы в ней поднимаются? Как она будет называться и когда планируется ее издание?

— Вы работали в тесной связке с такими выдающимися учеными, как И.А. Биргер, С.А. Серенсен, Р.С. Кинасошвили. Бытует мнение, что с великими сложно работать. Насколько Вы его разделяете? Чему они, возможно, научили Вас?

— Как начинался Ваш профессиональный путь? Что повлияло на выбор специальности, круг научных интересов?

— Каким было Ваше первое научное открытие, теория, которая впоследствии стала основой Ваших работ, исследований, методических пособий, книг?

— Ваши ученики — основные эксперты в области динамики, прочности, надежности авиационных двигателей. Передают ли они свой опыт молодежи? Ведь преемственность поколений очень важна, особенно в науке...

— Несколько Ваших пожеланий молодому поколению.

Отвечу словами Михаила Васильевича Ломоносова, которые нужно всегда помнить:

Науки юношей питают,
Отраду старцем подают,
В счастливой жизни украшают,
В несчастный случай берегут.

[DETAIL_TEXT_TYPE] => html [~DETAIL_TEXT_TYPE] => html [PREVIEW_TEXT] =>

5 апреля исполняется 95 лет Борису Федоровичу Шорру, главному научному сотруднику ЦИАМ, ветерану Великой Отечественной войны, доктору технических наук, профессору, одному из создателей знаменитой школы динамики и прочности ЦИАМ.

В юбилей Бориса Федоровича поговорили с ним о будущем науки, роли ученого-прочниста и профессиональном становлении. [~PREVIEW_TEXT] =>

Отечественные поршневые авиадвигатели нужны как воздух. Появление производственной линейки двигателей для легкой авиации, в том числе беспилотников, будет способствовать восстановлению и укреплению целого ряда отраслей. Авиация вновь вернется на службу человеку в труднодоступные районы, на сельскохозяйственные поля и сможет связать близлежащие регионы.

Разработкой демонстраторов малоразмерных, в том числе поршневых, авиамоторов, технологии создания и производства которых смогут стать заделом для появления опытных, а затем и серийных образцов, занимаются специалисты Центрального института авиационного моторостроения имени П.И. Баранова (ЦИАМ, входит в НИЦ «Институт имени Н.Е. Жуковского»).

О создании технологий для «маленьких» двигателей с большими возможностями, разработке турбовинтового двигателя ТВ7-117СТ-01 для регионального самолета Ил-114-300 и силовых установок для винтокрылой техники рассказывает начальник отдела ЦИАМ Юрий Фокин.

— Юрий Вячеславович, какие проекты в области создания малоразмерных двигателей реализует ЦИАМ?

— В 2020 году ЦИАМ стал исполнителем госконтракта Минпромторга России по созданию демонстраторов перспективных технологий малоразмерных газотурбинных (МГТД) и авиационных поршневых двигателей (АПД). Научно-исследовательская работа получила название «Демонстраторы МГТД и АПД». Перед нашим институтом стоит задача к концу 2022 года создать и испытать пять демонстраторов: это демонстрационные образцы «более электрического» сухого МГТД и перспективного МГТД низкой стоимости, демонстраторы технологий свободнопоршневых и турбокомпаундных АПД, а также демонстрационная высотная малоразмерная камера сгорания.

— Что собой представляет «более электрический» сухой малоразмерный двигатель?

— Конструкция «более электрического» двигателя предусматривает встроенный электрогенератор, который обеспечивает питание электрических приводов агрегатов двигателя. Такое решение позволяет отказаться от механической коробки приводов и улучшить эксплуатационные характеристики, снизить массу и стоимость конструкции, повысить надежность двигателя «Сухим» демонстратор называется потому, что в нем применены опоры с газодинамическими подшипниками, не требующими масляного охлаждения. Это позволит полностью отказаться от масляной системы, которая доставляет много неудобств при эксплуатации и к тому же увеличивает массу и стоимость двигателя.

Ротор-демонстратор «более электрического» сухого малоразмерного газотурбинного двигателя

— Демонстрационный образец уже создан?

— Двигатель-демонстратор с комбинированной системой опор — газодинамических и традиционных — уже испытан. Следующий виток работы — разработка и испытания двигателей полностью на газовых опорах, без масляной системы.

— Что за двигатель низкой стоимости разрабатывает ЦИАМ, в чем его особенность?

— Двигатель низкой стоимости ТРД-60 — это основа будущего двухконтурного малоразмерного двигателя. По сути изделие представляет собой унифицированный газогенератор, в котором до минимума сокращено число деталей, объединены функции конструктивных элементов. За счет оптимизации технологии изготовления ТРД-60, предполагающей применение ресурсосберегающих методов и материалов, этот двигатель по стоимости получается существенно дешевле, чем аналоги.

Предполагаем, что унифицированный газогенератор ТРД-60 может стать основой создания целого семейства малоразмерных двигателей различного типа и назначения.

— На какой стадии находится проект?

— По сравнению с первоначальным обликом, унифицированный газогенератор усовершенствован как по параметрам и характеристикам, так и по технологии изготовления. Демонстрационный образец готовится к испытаниям.

Более «электрический» МГТД низкой стоимости

— Какова ниша применения малоразмерных двигателей?

— Малоразмерные ТРДД могут в перспективе применяться для легких самолетов различного назначения пассажировместимостью от 4 до 6 человек, в том числе в санитарной авиации для оказания оперативной медицинской помощи. «Более электрические» сухие МГТД — для беспилотных летательных аппаратов, а также в составе гибридных силовых установок. Хочу отметить, что сейчас мы находимся на стадии научно-исследовательской работы: она предполагает создание и отработку перспективных технологий МГТД для их дальнейшего внедрения при выполнении опытно-конструкторских работ.

— Вернемся к авиационным поршневым моторам, которые ЦИАМ разрабатывает в рамках госконтракта с Минпромторгом России. Что собой представляет эта линейка демонстраторов и в чем их особенность?

— В сфере перспективных поршневых двигателей мы занимаемся созданием демонстраторов турбокомпаундного и свободнопоршневого двигателей.

Турбокомпаундный двигатель представляет собой комбинацию поршневого и газотурбинного двигателя. К поршневому мотору добавляется турбокомпрессорный модуль, который использует энергию выхлопных газов АПД в турбине, увеличивая тем самым мощность двигателя. При этом дополнительно может осуществляться турбонаддув поршневого мотора, что повышает его характеристики.

Турбокомпаундный модуль разрабатывается в паре с поршневым двигателем мощностью 100 л.с., но в принципе он может применяться с разными АПД для беспилотных летательных аппаратов и самолетов малой авиации. Специалисты ЦИАМ сейчас создают демонстратор компаундных технологий: турбину турбокомпаундного узла с редуктором и объемный нагнетатель воздуха.

— Насколько такая схема получается тяжелее?

— Разумеется, масса увеличивается, но и мощность становится выше. По нашим расчетам, выигрыш от применения такой схемы компенсирует увеличение массы.

— Для каких нужд разрабатывается свободнопоршневой АПД?

— Предполагается, что этот двигатель будет использоваться в паре с электрогенератором и станет одним из элементов силовой установки для электросамолетов. В конструкции свободнопоршневого АПД будет отсутствовать механизм-преобразователь возвратно-поступательных движений поршней, поэтому реализовываться будут только поступательные. Это упростит конструкцию двигателя, снизит его массу, повысит надежность гибридной силовой установки.

— Заинтересована ли отрасль в разработках малоразмерных и поршневых двигателей?

— Заинтересованность есть, и она связана с увеличивающейся потребностью разработчиков летательных аппаратов в двигателях мощностью от 50 до 500 л.с. Они могут применяться как для беспилотной, так и для пилотируемой авиации. Если говорить о гражданской области применения, то это целые сегменты. Например, мониторинг дорожного движения, контроль состояния трубопроводов, метеорологические исследования, транспортно-грузовые перевозки и т.п.

— 16 декабря 2020 года состоялось настоящее историческое событие — начались летные испытания самолета Ил-114-300 с двигателем ТВ7-117СТ-01. Какой вклад в создание этого двигателя внес ЦИАМ?

— Создание самолета Ил-114-300 с отечественным двигателем отвечает важной государственной задаче по развитию авиации местных и региональных воздушных линий. Впереди предстоит еще много работы: ТВ7-117СТ-01 разрабатывается в сжатые сроки — двигатель должен получить сертификат типа в начале 2022 года. Сертификационный центр ЦИАМ принимает участие в научно-методическом сопровождении этого процесса. Институт также был задействован в макетной комиссии, выпустил заключение о возможности применения двигателя ТВ7-117СТ-01 для проведения летных испытаний самолета Ил-114-300.

В 2021 году планируется ряд испытаний на стендах ЦИАМ, в том числе в термобарокамере, имитирующей высотные условия полета.

— ЦИАМ занимается и сопровождением создания вертолетных двигателей. Над какими двигателями сейчас ведется работа?

— Продолжаются работы по улучшению данных сертифицированного двигателя ТВ7-117В для Ми-38. Сейчас ведутся работы по одобрению главного изменения — увеличение максимальной мощности до 3750 л.с.

Реализуются проекты по созданию двигателей ВК-650В и ВК-1600В: проведены этапы макета, завершена экспертиза и выпущены заключения на эскизные проекты этих двигателей. Демонстратор ВК-650В уже был успешно запущен на испытательном стенде ОДК-Климов. ВК-650В планируется использовать на вертолетах Ка-226Т, Ансат-У и VRT-500, а двигатель ВК-1600В — на вертолете Ка-62 в рамках программы импоротозамещения.

[~DETAIL_TEXT] =>

— Юрий Вячеславович, какие проекты в области создания малоразмерных двигателей реализует ЦИАМ?

— Что собой представляет «более электрический» сухой малоразмерный двигатель?

Ротор-демонстратор «более электрического» сухого малоразмерного газотурбинного двигателя

— Демонстрационный образец уже создан?

— Что за двигатель низкой стоимости разрабатывает ЦИАМ, в чем его особенность?

— На какой стадии находится проект?

Более «электрический» МГТД низкой стоимости

— Какова ниша применения малоразмерных двигателей?

— Вернемся к авиационным поршневым моторам, которые ЦИАМ разрабатывает в рамках госконтракта с Минпромторгом России. Что собой представляет эта линейка демонстраторов и в чем их особенность?

— Насколько такая схема получается тяжелее?

— Для каких нужд разрабатывается свободнопоршневой АПД?

— Заинтересована ли отрасль в разработках малоразмерных и поршневых двигателей?

— 16 декабря 2020 года состоялось настоящее историческое событие — начались летные испытания самолета Ил-114-300 с двигателем ТВ7-117СТ-01. Какой вклад в создание этого двигателя внес ЦИАМ?

— ЦИАМ занимается и сопровождением создания вертолетных двигателей. Над какими двигателями сейчас ведется работа?

[DETAIL_TEXT_TYPE] => html [~DETAIL_TEXT_TYPE] => html [PREVIEW_TEXT] =>

Разработкой демонстраторов малоразмерных двигателей и поршневых авиамоторов, технологии создания и производства которых смогут стать заделом для появления опытных, а затем и серийных образцов, занимаются специалисты ЦИАМ. О создании технологий для «маленьких» двигателей с большими возможностями рассказывает начальник отдела ЦИАМ Юрий Фокин.

[~PREVIEW_TEXT] =>

Первый полет самолета МС-21-310 с двигателями ПД-14 стал одним из самых главных и ожидаемых событий уходящего года. Большой вклад в разработку ПД-14 — новейшего отечественного гражданского двигателя пятого поколения — внес Центральный институт авиационного моторостроения (ЦИАМ, входит в НИЦ «Институт имени Н.Е. Жуковского»).

Об одном из самых масштабных проектов российского двигателестроения, решающем значении научно-технического задела и роли ЦИАМ в разработке конкурентоспособного двигателя рассказывает заместитель генерального директора по науке ЦИАМ Александр Ланшин.

— Александр Игоревич, чем была вызвана необходимость создания двигателей ПД-14?

— Изменения в экономике России в начале 90-х привели отечественное авиадвигателестроение к системному кризису. Россия была зажата в тисках новых экономических реалий, в том числе и в технологическом плане, — самый массовый отечественный пассажирский самолет Ту-154 проигрывал конкурентную борьбу своим западным аналогам — Boeing 737 и Airbus A320. Необходимо было создавать отечественный ближне-среднемагистральный самолет нового поколения. Главным преимуществом конкурентоспособного лайнера должен был стать новейший двигатель — ТРДД с высокой степенью двухконтурности. Однако было очевидно, что появление таких высокотехнологичных изделий, невозможно без создания соответствующего научно-технического задела (НТЗ).

— Когда началась работа над двигателем?

— В 1999 году по инициативе генерального директора ЦИАМ Владимира Алексеевича Скибина начинается разработка НТЗ в обеспечение создания нового ТРДД. Впоследствии он станет известен под названием ПД-14. На совещании руководителей предприятий авиационного двигателестроения в качестве базового объекта для разработки НТЗ наиболее выигрышным был выбран концепт двигателя тягой 12 тонн. Головной организацией по созданию НТЗ для этого двигателя был определен ЦИАМ.

— Как создавалась кооперация разработчиков?

— Для формирования кооперации разработчиков, было необходимо понимание, что создается. А стояла задача создания абсолютно нового двигателя, который в технологическом плане не наследовал практически ничего от двигателей предыдущих поколений. Поэтому для начала был необходим НТЗ, который по всем узлам и системам создавался фактически заново.

В соответствии с принятой к тому времени в ЦИАМ методологией девяти уровней готовности технологий, подтвердившей свою эффективность, работа началась с анализа и прогноза развития рынка силовых установок для перспективных узкофюзеляжных самолетов. Было показано, что ведущие авиадвигателестроительные компании Запада уже рассматривают проекты таких двигателей.

Так, в 1998 г. фирма Pratt &Whitney выступила с проектом ТРДД PW8000 с большой степенью двухконтурности и редукторным приводом вентилятора. В ответ объединение французской компании SNECMA и американской General Electric — CFMI — начало крупномасштабную программу создания НТЗ Tech56 для двигателей нового поколения, а объединение IAE несколько позже — программу VISTA. Во всех случаях основными целями разработок новых технологий являлось снижение затрат топлива, закупочной цены и стоимости технического обслуживания двигателя на 15-20% (по сравнению с ТРДД CFM56 и V.2500), снижение шума на 10 EPNдБ ниже норм Главы 4 стандарта ИКАО и эмиссии вредных веществ на 40 — 50% ниже норм стандарта ИКАО 2004 г.

С учетом этого в 1999 году ЦИАМ совместно с ЦАГИ разработал «Техническое задание на формирование технического облика базового ТРДД нового поколения для магистральных самолетов (как объекта опережающего НТЗ для перспективных двигателей гражданской авиации)». С этого момента проект создания двигателя начал «обрастать» кооперацией разработчиков.

— Каков был первоначальный облик двигателя ПД-14?

— В 2000-2002 годах ЦИАМ (руководители работ — А.И. Ланшин, В.В. Перец — отд. 301) при постоянном контакте с ОКБ и заводами (СНТК им. Н.Д. Кузнецова, «ОДК-Авиадвигатель», ММПП «Салют», НПП «Мотор», ЗМКБ «Прогресс», «Мотор-Сич») провел работу по выявлению облика узлов и наиболее актуальных ключевых технологий новых двигателей. Основным результатом этой работы стало определение технических обликов двух вариантов ТРДД — с редукторным и прямым приводом вентилятора. Кроме того, был разработан проект основных узлов, выявлены ключевые технологии создания перспективных конкурентоспособных двигателей.

— Как в дальнейшем развивался проект?

— В 2002 году Росавиакосмос утвердил программу создания научно-технического задела в обеспечение разработки ТРДД нового поколения для магистральных самолетов гражданской авиации. Ее основу составляли предложения по изготовлению и экспериментальной отработке модельных узлов и элементов, разработанных ЦИАМ.

С 2004 года началось государственное финансирование научно-исследовательских работ по созданию НТЗ и демонстраторов. В рамках госконтрактов ЦИАМ создал модели широкохордных малошумных вентиляторов, типовых высоконагруженных ступеней компрессора высокого давления, модельные шевронные сопла, реверсивные устройства и др. Параллельно шли фундаментальные и поисковые исследования в области газовой динамики, горения и теплообмена, твердого деформированного тела, прочности, надежности элементов ТРДД для решения сложных научных задач снижения шума и эмиссии вредных веществ, обеспечения конкурентоспособных ресурсов, повышения аэродинамической и газодинамической эффективности узлов и элементов новых двигателей.

В рамках НИР ЦИАМ совместно с ОАО «Авиадвигатель» (ныне — АО «ОДК-Авиадвигатель» — головной разработчик ПД-14) впервые достиг 4 — 5 уровней технологической готовности в результате создания экспериментальных узлов: полноразмерной кольцевой камеры сгорания, сверхвысокоперепадной одноступенчатой турбины, совместно с АО «СНТК им. Н.Д. Кузнецова» (ныне — ПАО «Кузнецов-ОДК») — экспериментальный редуктор, а также ряд других экспериментальных объектов.

Большая часть НТЗ, сформированного в указанных работах (при крайне ограниченном уровне финансирования) на 3 — 5 уровне технологической готовности, была использована при создании в 2010 году экспериментального газогенератора двигателя ПД-14.

— Как менялся облик с начала разработки к появлению опытного образца?

— На изменение технического облика газогенератора ПД-14 повлияло резкое повышение в 2006 — 2007 годах цен на авиационный керосин, который отныне стал основной статьей затрат в прямых эксплуатационных расходах по двигателям. Поэтому все ведущие двигателестроительные компании мира (в том числе в России) перешли на схему с двухступечатой турбиной высокого давления и более мощным газогенератором.

Значительное продвижение в плане создания НТЗ для перспективных отечественных двигателей было получено в 2009 — 2011 годы. Головным исполнителем стал АО " «ОДК» при активном участии ЦИАМ, ВИАМ, АО «ОДК-Авиадвигатель», «ОДК-УМПО», «ОДК-ПМ», производственного комплекса «Салют» «ОДК» и др. Именно в этот период формировалась кооперация предприятий по созданию ПД-14. В 2012 г. наработанный НТЗ был реализован при создании в рекордные для нашей страны сроки (3 года) демонстрационного двигателя по программе ПД-14.

Однако созданного НТЗ было недостаточно из-за слабого финансирования работ в период 2002-2008 годов. Оно было примерно в 20 раз меньше ежегодно затрачиваемых правительством США средств на создание НТЗ в области авиационного двигателестроения. Как следствие, в рамках ОКР по ПД-14 пришлось создавать «догоняющий» НТЗ. Вместе с тем, отставание в области гражданских авиационных двигателей начало сокращаться.

— Каков вклад ЦИАМ в испытания и сертификацию двигателя?

— В процессе инженерных и сертификационных испытаний узлов, элементов и двигателя в целом специалисты Института выполнили большой объем экспериментальных исследований, подтверждающих заявленные характеристики и безопасность нового двигателя. Были проведены испытания опытных двигателей ПД-14 в термобарокамере высотного стенда ЦИАМ. В процессе экспериментов выполнен полный комплекс исследований высотно-скоростных характеристик.

Параллельно на стендах Института шла поузловая доводка двигателя. Проведены уникальные прочностное испытание с обрывом лопатки вентилятора ПД-14 на специально модернизированном для этих целей разгонном стенде Т14-01. Совместно с «ОДК-Авиадвигатель» и ВИАМ выполнен комплекс экспериментальных работ по формированию банка данных по конструкционной прочности перспективных сплавов и композиционных материалов, чего раньше не было. Например, при сертификации ТРДД Sam146 в 2010 году в его конструкции не было ни одного российского материала по причине отсутствия их квалификации.

Общая работа получила промежуточный финиш 15 октября 2018 года: двигатель ПД-14 получил сертификат типа от Росавиации. Теперь ведется большая работа по валидации этого сертификата в EASA с одновременным снятием ряда эксплуатационных ограничений.

— Что дало самому ЦИАМ участие в таком крупном отраслевом проекте, на ваш взгляд?

— На этапе формирования НТЗ ЦИАМ показал, что он действительно является лидером в области авиационного двигателестроения. Хороший опыт получили наши молодые сотрудники, ставшие в дальнейшем ведущими специалистами по своим направлениям. Получила существенное развитие экспериментальная база Института — в первую очередь, база прочности, тураевские высотные и узловые стенды.

— В какие проекты по маршевым двигателям сейчас вовлечен ЦИАМ?

— В конце 2012 года ЦИАМ выступил на Экспертном совете по федеральной целевой программе «Развитие гражданской авиационной техники России на 2002-2010 годы и на период до 2015 года» с предложением открыть НИР по обоснованию и формированию технического облика ТРДД большой тяги (более 30 тонн). Было получено одобрение ОАО «ОАК», которое уже вело предварительные переговоры с авиационным руководством КНР о возможности создания перспективного российско-китайского широкофюзеляжного двухдвигательного дальнемагистрального магистрального самолета (ШФДМС).

НИР была выполнена в 2014 — 2015 гг. Ее основным результатом стало техническое предложение по двигателю большой тяги, получившему впоследствии наименование ПД-35. Как и в случае ПД-14, этот документ стал основой для АО «ОДК-Авиадвигатель», которому в 2016 г. было поручено возглавить данный проект, начав с отработки 18 критических технологий. ЦИАМ продолжает активно участвовать в этой работе.

— В этом году ЦИАМ отметил 90-летие. Такое событие часто бывает поводом поностальгировать о начале профессионального пути. Каким он был у вас?

— В ЦИАМ я попал по совету куратора нашей группы в Московском авиационном институте, преподавателя газовой динамики на факультете «Авиационные двигатели» О.С. Сергеля. Он сказал, что самая интересная работа — в ЦИАМ, в отделе «Перспектив развития авиационных двигателей». Им тогда руководил д.т.н., профессор В.А. Сосунов. Когда я пришел на преддипломную практику, Владимир Аристархович спросил про мои оценки по математике и определил в сектор математического моделирования ГТД к Л.Н. Дружинину, о чем я никогда не пожалел.

— Какой был ваш круг обязанностей в Институте? Какой из проектов запомнился Вам больше всего?

— Через год после того, как я начал работать в ЦИАМ инженером, мне поручили задачу математического моделирования многорежимного двигателя пятого поколения. Это была настоящая школа. Я, мальчишка, на равных общался с ведущими узловиками Института, с представителями ОКБ. В дальнейшем, в соответствии с распределением обязанностей в секторе, занимался расчетными исследованиями двигателей РД-33, РД-33К, НК-32 и др. Факультативно начал работу над кандидатской диссертацией на тему «Математическое моделирование ТРДДФ с развитым регулированием проточной части», которую защитил в 1986 г.

После защиты начальник Института Д.А. Огородников направил меня начальником сектора в отдел, где развертывались работы по исследованиям и разработкам комбинированных силовых установок для перспективных авиационно-космических систем. Считаю этот этап наиболее ярким в моей научной практике. Он завершился в 2004 году защитой докторской диссертации.

С 1999 года началась активная деятельность по созданию НТЗ для перспективного двигателя ближнесреднемагистрального самолета. Как начальник отделения «Авиационные двигатели» я курировал эту работу: создавались модели новых элементов для экспериментальной отработки, подтверждалась правильность выбранных решений. В 2015 году я был назначен заместителем генерального директора по науке.

Ваши пожелания коллегам по случаю 90-летия ЦИАМ.

— Держать планку! [~DETAIL_TEXT] =>

Первый полет самолета МС-21-310 с двигателями ПД-14 стал одним из самых главных и ожидаемых событий уходящего года. Большой вклад в разработку ПД-14 — новейшего отечественного гражданского двигателя пятого поколения — внес Центральный институт авиационного моторостроения (ЦИАМ, входит в НИЦ «Институт имени Н.Е. Жуковского»).

— Александр Игоревич, чем была вызвана необходимость создания двигателей ПД-14?

— Когда началась работа над двигателем?

— Как создавалась кооперация разработчиков?

— Каков был первоначальный облик двигателя ПД-14?

— Как в дальнейшем развивался проект?

— Как менялся облик с начала разработки к появлению опытного образца?

— Каков вклад ЦИАМ в испытания и сертификацию двигателя?

— Что дало самому ЦИАМ участие в таком крупном отраслевом проекте, на ваш взгляд?

— В какие проекты по маршевым двигателям сейчас вовлечен ЦИАМ?

— В этом году ЦИАМ отметил 90-летие. Такое событие часто бывает поводом поностальгировать о начале профессионального пути. Каким он был у вас?

— Какой был ваш круг обязанностей в Институте? Какой из проектов запомнился Вам больше всего?

Ваши пожелания коллегам по случаю 90-летия ЦИАМ.

Новости ЦИАМ

Интервью

— Какова роль работ по обеспечению прочности в современном авиадвигателестроении?

— Как начинался Ваш профессиональный путь? Что повлияло на выбор специальности, круг научных интересов?

— Каким было Ваше первое научное открытие, теория, которая впоследствии стала основой Ваших работ, исследований, методических пособий, книг?

— Несколько Ваших пожеланий молодому поколению.

— Какова роль работ по обеспечению прочности в современном авиадвигателестроении?

— Как начинался Ваш профессиональный путь? Что повлияло на выбор специальности, круг научных интересов?

— Каким было Ваше первое научное открытие, теория, которая впоследствии стала основой Ваших работ, исследований, методических пособий, книг?

— Несколько Ваших пожеланий молодому поколению.

— Юрий Вячеславович, какие проекты в области создания малоразмерных двигателей реализует ЦИАМ?

— Что собой представляет «более электрический» сухой малоразмерный двигатель?

— Демонстрационный образец уже создан?

— Что за двигатель низкой стоимости разрабатывает ЦИАМ, в чем его особенность?

— На какой стадии находится проект?

— Какова ниша применения малоразмерных двигателей?

— Насколько такая схема получается тяжелее?

— Для каких нужд разрабатывается свободнопоршневой АПД?

— Заинтересована ли отрасль в разработках малоразмерных и поршневых двигателей?

— ЦИАМ занимается и сопровождением создания вертолетных двигателей. Над какими двигателями сейчас ведется работа?

— Юрий Вячеславович, какие проекты в области создания малоразмерных двигателей реализует ЦИАМ?

— Что собой представляет «более электрический» сухой малоразмерный двигатель?

— Демонстрационный образец уже создан?

— Что за двигатель низкой стоимости разрабатывает ЦИАМ, в чем его особенность?

— На какой стадии находится проект?

— Какова ниша применения малоразмерных двигателей?

— Насколько такая схема получается тяжелее?

— Для каких нужд разрабатывается свободнопоршневой АПД?

— Заинтересована ли отрасль в разработках малоразмерных и поршневых двигателей?

— ЦИАМ занимается и сопровождением создания вертолетных двигателей. Над какими двигателями сейчас ведется работа?

— Александр Игоревич, чем была вызвана необходимость создания двигателей ПД-14?

— Когда началась работа над двигателем?

— Как создавалась кооперация разработчиков?

— Каков был первоначальный облик двигателя ПД-14?

— Как в дальнейшем развивался проект?

— Как менялся облик с начала разработки к появлению опытного образца?

— Каков вклад ЦИАМ в испытания и сертификацию двигателя?

— Что дало самому ЦИАМ участие в таком крупном отраслевом проекте, на ваш взгляд?

— В какие проекты по маршевым двигателям сейчас вовлечен ЦИАМ?

— В этом году ЦИАМ отметил 90-летие. Такое событие часто бывает поводом поностальгировать о начале профессионального пути. Каким он был у вас?

— Какой был ваш круг обязанностей в Институте? Какой из проектов запомнился Вам больше всего?

Ваши пожелания коллегам по случаю 90-летия ЦИАМ.

— Александр Игоревич, чем была вызвана необходимость создания двигателей ПД-14?

— Когда началась работа над двигателем?

— Как создавалась кооперация разработчиков?

— Каков был первоначальный облик двигателя ПД-14?

— Как в дальнейшем развивался проект?

— Как менялся облик с начала разработки к появлению опытного образца?

— Каков вклад ЦИАМ в испытания и сертификацию двигателя?

— Что дало самому ЦИАМ участие в таком крупном отраслевом проекте, на ваш взгляд?

— В какие проекты по маршевым двигателям сейчас вовлечен ЦИАМ?

— В этом году ЦИАМ отметил 90-летие. Такое событие часто бывает поводом поностальгировать о начале профессионального пути. Каким он был у вас?

— Какой был ваш круг обязанностей в Институте? Какой из проектов запомнился Вам больше всего?

Ваши пожелания коллегам по случаю 90-летия ЦИАМ.

Конференции и семинары

Новости партнеров