разработки для авиации. Фнпц "ммпп "салют". ниоктр. разработки для авиации Крепление двигателя к самолету
На базе ФГУП «НПЦ газотурбостроения «Салют » состоялся научно-технический совет, посвященный результатам опытно-конструкторских работ по модернизации двигателя АЛ-31Ф второго этапа (АЛ-31Ф М2). «ОКБ «Сухого» заинтересовано в изделии для дальнейшей ремоторизации самолетов Су-27СМ и Су-34, стоящих на вооружении ВВС РФ.
Научно-технический совет, в котором приняли участие все заинтересованные стороны – представители «ОКБ «Сухого», «НТЦ им. Люльки», «Объединенной авиастроительной корпорации» и «Объединенной двигателестроительной корпорации», состоялся впервые за последние пять лет. С докладом о результатах работы, достигнутых в ходе модернизации двигателя АЛ-31ФМ2 второго этапа, выступил начальник отдела ведущих конструкторов Сергей Родюк.
Все работы, связанные со вторым этапом модернизации двигателя, проводятся в соответствии с заданными планами-графиками. К настоящему времени завершены специальные стендовые испытания двигателя второго этапа в термобарокамере ЦИАМ, которые подтвердили возможность достижения статической тяги 14 500 кгс и обеспечение заявленных характеристик в полете. По сравнению с АЛ-31ФМ первого этапа на 9% увеличена тяга на полетных режимах.
«Модернизация двигателя АЛ-31Ф ведется без изменения его габаритных размеров и направлена на сохранение возможности ремоторизации всего самолетного парка Су-27 без дополнительных изменений планера самолета или мотогондолы двигателя», - сказал исполняющий обязанности генерального конструктора «Салюта» Геннадий Скирдов.
До конца 2012 года планируется завершить программу специальных стендовых и ресурсных испытаний, а также приступить к выполнению программы специальных летных испытаний, предшествующих государственным специальным испытаниям.
По словам генерального директора ФГУП «НПЦ газотурбостроения «Салют» Владислава Масалова, серийные поставки модернизированного двигателя могут быть начаты уже с 2013 года. «Двигатель АЛ-31Ф М2 может рассматриваться как недорогой вариант для ремоторизации парка самолетов типа Су-27, Су-30 и Су-34 эксплуатируемых в МО РФ, а также для поставок инозаказчикам», - отметил генеральный директор «Салюта». Для удовлетворения требованиям технического задания и ТУ самолетами Су-27СМ и Су-34 необходимо применение двигателя с повышенной тягой и лучшими расходами. Применение двигателя АЛ-31Ф М2 на этих самолетах обеспечит выполнение предъявляемых требований. Его установка не потребует никаких доработок самолета и может быть проведена непосредственно в эксплуатации.
Краткая информация:
Двигатель АЛ-31ФМ2
– турбореактивный двухконтурный двигатель на базе АЛ-31Ф. Тяга двигателя на особом режиме 14 500 кгс. Назначенный ресурс модернизированного двигателя превышает 3 000 часов. Двигатель имеет минимальные отличия от серий 3, 20 и 23. Повышены тяговые характеристики при снижении удельных расходов топлива, в том числе и на бесфорсажных режимах. Не требует доработки борта самолета при постановке на самолеты типа Су-27, Су-30, Су-34 вместо двигателей других серий. Модернизация возможна при проведении ремонта двигателей ранних серий. ЛТХ и эксплуатационные характеристики ЛА улучшены за счет повышения параметров и исключения системы кислородной подпитки. Повышена точность регулирования и качество диагностики.
АЛ-31ФП
АЛ-31A серии 3
АЛ-31ФН
АЛ-31Ф-М1
АЛ-31Ф-М2
Р-32
АЛ-31СТ
характеристики
АЛ-31 - серия авиационных высокотемпературных турбореактивных двухконтурных двигателей с форсажными камерами , разработанная под руководством А. М. Люльки в НПО «Сатурн» . Название расшифровывается как Архип Люлька,"Ф"-форсажная камера, на заводе АЛ-31 имеет название Изделие 99. Проектирование двигателя началось в 1973 году,первые испытания прошли в 1977, а государственные испытания успешно завершились в 1985 году . С 1981 года двигатели АЛ-31 производятся на УМПО (г. Уфа) и «ММПП Салют » (г. Москва). После смерти А. М. Люльки в 1984 году работы по двигателю и его модификациям возглавил генеральный конструктор В. М. Чепкин. В настоящее время ОКБ им. Люльки является частью НПО «Сатурн» .
Ориентировочная стоимость одного двигателя АЛ-31Ф (по состоянию на 2008 год) составляет 96,4 млн рублей .
Особенности конструкции
АЛ-31Ф - Базовый двухконтурный двухвальный турбореактивный двигатель со смешением потоков внутреннего и наружного контуров за турбиной, общей для обоих контуров форсажной камерой и регулируемым сверхзвуковым всережимным реактивным соплом. Двигатель модульный.
Состоит из компрессора низкого давления осевого 4-ступенчатый с регулируемым входным направляющим аппаратом (ВНА), компрессора высокого давления осевой 9-ступенчатый с регулируемым ВНА и направляющими аппаратами первых двух ступеней, турбины высокого и низкого давления - осевые одноступенчатые; лопатки турбин и сопловых аппаратов охлаждаемые. Основная камера сгорания кольцевая. В конструкции двигателя широко применяются титановые сплавы (до 35 % массы) и жаропрочные стали. Лопатки турбин имеют полости в виде лабиринтов для охлаждения изнутри, для крепления лопатки к диску используется хвостовик ёлочного типа. Роторы крепятся к валу с использованием роликовых подшипников.
Двигатель имеет электрическую систему зажигания. Пусковая система может запускать двигатель как на земле так и в полёте. Для запуска двигателя на земле используется пусковое устройство расположенное в выносной коробке двигателя. На обычных режимах работы двигателя для экономии топлива охлаждение турбин частично отключается.
Применение ВНА дало высокую устойчивость к помпажу, на практике это означало что двигатели сохранят работоспособность при попадании самолета в штопор. Двигатель в полёте может использоваться на всех режимах без ограничений. Время приемистости из режима малого газа до режима максимал на малой высоте 3-5с, на средней 5 с, на большой высоте 8с. Максимальная частота вращения 13 300 об./мин.
Модификации
На базе АЛ-31Ф разработано большое количество модификаций.
АЛ-31Ф
Базовый вариант двигателя используется на истребителях Су-27 и его модификациях. Температура газов перед турбиной 1665 К. Первоначально назначенный ресурс серийных АЛ-31Ф составлял всего 100 часов, при требовании ВВС в 300 часов, но затем со временем он был доведён до 1500 часов. Межремонтный ресурс на максимальных режимах работы составлял от 5 до 15 часов. Максимальное количество циклов запуска (TAC) 300.
АЛ-31ФП
Основное отличие от базового двигателя АЛ-31Ф - управляемый вектор тяги , значительно повышающий маневренные характеристики самолета. Изменение вектора возможно на угол до ±16° в вертикальной плоскости и до ±15 в любом направлении."ФП" означает форсажный поворотный. Двигатель разработан в НПО Сатурн, прозводится на УМПО.
Двигатели АЛ-31ФП устанавливаются на истребители поколения «4++»: некоторые модификации Су-30 и Су-37 .
Р-32
Форсированный двигатель АЛ-31Ф для рекордного самолета П-42 , созданного на базе Су-27 . Форсажная тяга двигателя была повышена до 13600 кгс.
АЛ-31Ф серии 3
Вариант двигателя АЛ-31Ф для палубного истребителя Су-33 . В отличие от базового АЛ-31Ф появился дополнительный режим (ОР) с тягой 12800 кгс, кратковременно используемый при взлёте самолёта с палубы с полной боевой нагрузкой или при экстренном уходе на второй круг.
АЛ-31ФН
Модификация АЛ-31Ф с нижним расположением коробки агрегатов для китайского истребителя Chengdu J-10 . Имеет повышенную на 200 кгс силу тяги по сравнению с базовым вариантом. Разработан в ММПП Салют, с 2009 по двум контрактам будет поставлено 300 двигателей.
Контракт на проведение НИОКР между Китаем и Россией был подписан в 1992 году, финансирование так же осуществлялось со стороны Китая. В 1994 году двигатель был окончательно спроектирован.
Первоначально двигатель разрабатывался совместно НПО Сатурн с ММПП Салют,но после 1998 года ММПП Салют разработал документацию и наладил серийное производство АЛ-31ФН самостоятельно.В 1999 г. при Министерстве юстиции было создано Федеральное агентство по защите результатов интеллектуальной деятельности (ФАПРИД). Стремясь делегитимизировать права разработчика, генеральный директор ММПП Салют Юрий Елисеев сумел подписать с ФАПРИД лицензионный договор (№ 1-01-99-00031), который стал самым первым договором такого рода, заключенным вновь созданным агентством. Ссылаясь на него, Салют рассматривает лицензионный договор 1998 г. с Сатурном как ничтожный
АЛ-31Ф-М1
Модернизированный двигатель АЛ-31Ф ММПП Салют с четырехступенчатым компрессором низкого давления КНД-924 с увеличенным с 905 до 924 мм диаметром, обеспечивающим на 6% больший расход воздуха, а также более совершенной цифровой системой автоматического управления. Температура газов перед турбиной у этого двигателя повышена на 25°С. Двигатель двухконтурный, первый контур проходит через "рубашку" для охлаждения, затем смешивается за турбиной с горячим вторым контуром двухвальный.
Первый полет 25 января 2002 года, серийно производится с 2006 года для истребителей семейства Су-27 ,устанавливается без доработок в любые истребители, в том числе ранних годов выпуска,установлены на 1 полку Су-27СМ/СМ2 и уже устанавливаются на производимые Су-34 . Принят на вооружение ВВС РФ в 2007 году .Имеет на 1000 кгс повышенную силу тяги(13 500 кгс), межремонтный ресурс 1000 часов , назначенный ресурс 2000 часов при сохранении габаритных размеров и веса. Удельный расход топлива был снижен. Имеет модификацию с управляемым вектором тяги, с ресурсом 800 часов.
- Длина 4,945 м
- Максимальный внешний диаметр 1,14 м
- Масса 1520 кг
АЛ-31Ф-М2
Двигатель АЛ-31ФМ2 - турбореактивный двухконтурный двигатель на базе АЛ-31Ф. Лопатки с перфорацией по кромкам, изготавливаются литьём, температура перед входом в турбину увеличена на 100°С в сравнении с Ал-31Ф. Тяга двигателя на особом режиме 14 300 кгс, на режиме полный форсаж 14 100 кгс . Назначенный ресурс модернизированного двигателя превышает 3 000 часов. Двигатель имеет минимальные отличия от серий 3, 20 и 23. Повышены тяговые характеристики при снижении удельных расходов топлива, в том числе и на бесфорсажных режимах. Не требует доработки борта самолета при постановке на самолеты типа Су-27, Су-30, Су-34, в отличие от двигателей других серий. В 2012 двигатель планируется вывести на летные испытания.
Файл:АЛ-31м2 АЛ-31Ф-М2 - производства ФГУП "НПЦ газотурбостроения "Салют" АЛ-31-M2
АЛ-31Ф-М3
3-й этап модернизации АЛ-31Ф ММПП Салют, дополнительно устанавливается новый трёхступенчатый КНД с широкохордными лопатками пространственного профилирования и повышенной степенью сжатия до pk= 4.2, что позволяет увеличить тягу до 15 300 кгс(получено на статических испытаниях). Лопатки и диск представляют собой единое целое. С 2002 года двигатель находился на стендовых испытаниях.
АЛ-41Ф1
Двигатель «первого этапа» для перспективного авиационного комплекса пятого поколения с тягой 15000 кгс . Создан на основе двигателей АЛ-31Ф, АЛ-31ФП и АЛ-41Ф . Несмотря на схожую с АЛ-31Ф схему, двигатель на 80% состоит из новых деталей . От предшественников его отличает повышенная тяга (15000 кгс против 12500 у АЛ-31Ф), полностью цифровая система управления, плазменная система зажигания, новая турбина большего диаметра, значительно повышенный ресурс (4000 часов против 1000 у АЛ-31Ф) и улучшенные расходные характеристики .Стоимость разработки составила 3 млрд руб.
АЛ-31СТ
«Наземная» стационарная модификация АЛ-31Ф мощностью 16 МВт для применения в качестве привода газоперекачивающих станций.
Турбореактивный авиационный двигатель АЛ-31Ф.
Разработчик: НПО «Сатурн» (под руководством А.М.Люльки)
Страна: СССР
Испытания: 1977 г.
Серийное производство: 1981 г.
АЛ-31Ф («изделие 99») — базовый двигатель серии авиационных высокотемпературных турбореактивных двухконтурных двигателей с форсажными камерами. Разработан под руководством А.М.Люльки в НПО «Сатурн». Проектирование двигателя началось в 1973 году, первые испытания прошли в 1977 году, государственные испытания завершились в 1985 году. С 1981 года двигатели АЛ-31 производятся на УМПО (г. Уфа) и «ММПП Салют» (г. Москва). После смерти А.М.Люльки в 1984 году работы по двигателю и его модификациям возглавил генеральный конструктор В.М.Чепкин. В настоящее время ОКБ им. Люльки (г. Москва) является частью УМПО.
АЛ-31Ф — базовый двухконтурный двухвальный турбореактивный двигатель со смешением потоков внутреннего и наружного контуров за турбиной, общей для обоих контуров форсажной камерой и регулируемым сверхзвуковым всережимным реактивным соплом. Двигатель модульный.
Состоит из компрессора низкого давления осевого 4-ступенчатого, с регулируемым входным направляющим аппаратом (ВНА), компрессора высокого давления, осевого 9-ступенчатого, с регулируемым ВНА и направляющими аппаратами первых двух ступеней, турбины высокого и низкого давления — осевые одноступенчатые; лопатки турбин и сопловых аппаратов охлаждаемые (пленочное охлаждение). Основная камера сгорания кольцевая.
В конструкции двигателя широко применяются титановые сплавы (до 35 % массы) и жаропрочные стали. Лопатки турбин имеют полости в виде лабиринтов, для охлаждения газы подаются из диска в лопатку и проходят через отверстия по кромкам (пленочное воздушное охлаждение), для крепления лопатки к диску используется хвостовик ёлочного типа. После турбины установлен 11-лепестковый смеситель. Для обеспечения стабильной работы ФК, установлен затурбинный кок, плавно переводящий поток, из кольцевого в круглое сечение, с антивибрационными отверстиями, а также в форсажной камере установлены антивибрационные продольные экраны.
Двигатель имеет электрическую систему зажигания. Пусковая система может запускать двигатель как на земле, так и в полёте. Для запуска двигателя на земле используется пусковое устройство расположенное в выносной коробке двигателя. На обычных режимах работы двигателя для экономии топлива охлаждение турбин частично отключается.
Применение регулируемых ВНА КНД и КВД дает более высокую устойчивость к помпажу, на практике это означало что двигатели сохранят работоспособность при попадании самолета в штопор и при пуске ракет. Двигатель в полёте может использоваться на всех режимах без ограничений. Время приемистости из режима малого газа до режима «максимал» на малой высоте 3-5 с, на средней 5 с, на большой высоте 8 с. Максимальная частота вращения 13 300 об./мин.
Двигатель работает на авиационном керосине марок Т-1, ТС-1, РТ.
Поставлялся на экспорт в Индию и Китай. Капитальный ремонт осуществляется на авиаремонтном заводе № 121 в Кубинке.
Модификации:
АЛ-31Ф — базовый. Устанавливается на Су-27 , Су-27УБ , Су-30 , Су-34 , Су-35 . Первоначально назначенный ресурс серийных АЛ-31Ф составлял всего 100 часов, при требовании ВВС в 300 часов, но затем со временем он был доведён до 1500 часов.
АЛ-31К — двигатель для палубного самолёта Су-33 . Тяга на форсаже увеличена до 13300 кгс. Отличается дополнительной антикоррозионной защитой.
АЛ-31ФM1 — модернизированный. Тяга на форсаже увеличена до 13500 кгс. С четырехступенчатым компрессором низкого давления КНД-924-4 с увеличенным с 905 до 924 мм диаметром, обеспечивающим на 6 % больший расход воздуха, а также более совершенной цифровой системой автоматического управления (степень сжатия 3,6). Температура газов перед турбиной у этого двигателя повышена на 25°С. Двигатель двухконтурный, первый контур проходит через «рубашку» для охлаждения, затем смешивается за турбиной с горячим вторым контуром двухвальный. Серийно производится с 2006 года для истребителей семейства Су-27, устанавливается без доработок в любые истребители, в том числе ранних годов выпуска, установлены на 1 полку Су-27СМ/СМ2 и уже устанавливаются на производимые Су-34.
АЛ-31ФM2 — форсированный до 14000 кгс. Отличается трёхступенчатым компрессором низкого давления. Назначенный ресурс модернизированного двигателя превышает 3 000 часов. Не требует доработки борта самолета при постановке на самолеты типа Су-27, Су-30, Су-34, в отличие от двигателей других серий.
АЛ-31ФM3 — форсированный. 3-й этап модернизации АЛ-31Ф ММПП Салют, дополнительно устанавливается новый трёхступенчатый КНД с широкохордными лопатками пространственного профилирования и увеличенной степенью повышения давления до 4.2 (КНД-924-3), что позволяет увеличить тягу до 15 300 кгс (получено на статических испытаниях). Лопатки и диск 3-х ступенчатого КНД представляют собой единое целое (блиск), вместо 9 ступеней КВД планируется уменьшить число до 6.
АЛ-31ФП (АЛ-31ФУ) — с поворотным соплом. Разработан в 1988-1994 годах. Масса увеличена на 110 кг, длина — на 0,4 м. Устанавливался на Су-33КУБ , Су-37 . Основное отличие от базового двигателя АЛ-31Ф — управляемый вектор тяги, значительно повышающий маневренные характеристики самолета. Изменение вектора возможно на угол до ±16° в вертикальной плоскости и до ±15 в любом направлении.»ФП» означает форсажный поворотный. Двигатель разработан в НПО Сатурн, прозводится на УМПО. Двигатели АЛ-31ФП устанавливаются на истребители поколения 4++ — Су-35.
Р-32 — форсированный двигатель АЛ-31Ф для рекордного самолета П-42 , созданного на базе Су-27. Форсажная тяга двигателя была повышена до 13600 кгс.
АЛ-31ФН — с нижним расположение коробки приводов. Разработан по заказу Китая.
Двигатель АЛ-31ФП.
.
Список источников:
Крылья Родины. № 8 за 1999 г. Уфимские моторы.
Журнал «Двигатель». № 3 за 2000 г. В.М.Чепкин. Шедевр двадцатого века.
Фотоархив сайта russianplanes.net
Через модернизацию - к новым двигателям
Ситуация на рынке в настоящее время определяет две основные тенденции
в создании авиационных двигателей:
- Поэтапная модернизация существующих двигателей и создание новых на базе имеющихся модулей и узлов. Данный путь позволяет существенно сократить сроки и стоимость разработки нового двигателя, а также снизить технический риск, сохраняя при этом преем ственность поколений. Путем совершенствования одного двигателя можно получить достаточно широкий ряд новых двигателей и обеспечить постепенный переход к новым поколениям, не прерывая цикла "проектирование - производство - продажа".
- Создание совершенно новых двигателей на базе накопленного научно-технического задела. Здесь, с одной стороны, важно правильно выбрать размерность и основные параметры двигателя, чтобы в дальнейшем на его основе иметь возможность создавать максимально широкий спектр двигателей. С другой стороны, универсальный двигатель (или газогенератор) по техническим характеристикам будет проигрывать двигателю, специально созданному для конкретного применения. Поэтому, учитывая высокую стоимость разработки нового двигателя, необходимо точно найти грань, на которой наиболее оптимально сочетаются весьма противоречивые требования к создаваемому ГТД.
Принимая во внимание ограниченные возможности государства по финансированию отрасли, на ФГУП "ММПП "Салют" разработана концепция модернизации выпускаемого серийно двигателя АЛ-31Ф. Эта концепция базируется на следующих основных положениях:
Этапы модернизации двигателя АЛ-31Ф
Первый этап
Тяга R ф =13300 кгс
Второй этап
Тяга R ф =14100 кгс
Третий этап
Тяга R ф =14600 кгс
- Модернизация АЛ-31Ф имеет целью повышение тяговоэкономических характеристик, надежности и ресурса путем поэтапного внедрения в серийную конструкцию двигателя прогрессивных проектных и конструкторско-технологических решений. Основным тенденциям в развитии современной авиации (утяжеление летательных аппаратов (ЛА), увеличение дальности и высоты полета, манёвренности и вместе с тем снижение стоимости производства и эксплуатации) соответствует использование именно модернизированного двигателя, базирующегося на отработанной конструкции и обеспечивающего выполнение изложенных выше задач без прекращения использования существующего парка ЛА.
- Реализация комплекса работ (разработка, доводка, серийная поставка,
эксплуатация и ремонт) под единым руководством позволяет решать возникающие
на каждом этапе проблемы в минимальные сроки. Объединение на предприятии
под единым началом всех работ - перспективных разработок, доводки,
производства, серийно го сопровождения, обслуживания и ремонта - делают
ФГУП "ММПП "Салют" единственным и полностью ответственным
за создание модернизированного двигателя. В связи с этим на предприятии
в дополнение к ранее существовавшим технологическим службам, роль
которых также возросла, было создано конструкторское бюро перспективных
разработок (КБПР).
В настоящее время КБПР укомплектовано квалифицированными специалистами и плодотворно работает. Оснащение рабочих мест современными средствами вычислительной техники, объединенными в единую информационную сеть, позволяет вести комплексное автоматизированное проектирование с помощью новейших методов моделирования и расчеты двигателя в целом, его отдельных узлов и деталей. Современные компьютерные технологии применяются для проведения тепловых и прочностных расчетов, расчетов газодинамики и горения, для трехмерного моделирования и подготовки конструкторской документации. - Проблема создания научно-технического и технологического заделов
на одном предприятии, обладающем высокой технологической культурой
и определенными финансовыми возможностями, может быть решена при значительно
меньших затратах со стороны государства. Негативным примером в этом
отношении может служить история создания одного из двигателей 5-го
поколения, так и не доведенного в свое время из-за наличия указанных
проблем.
Современный двигатель - сложнейшая в конструктивном и технологическом отношениях техническая система. Конструкция двигателя, технологические процессы, обеспечивающие его работоспособность и высокую экономическую эффективность производства, должны соответствовать требованиям мирового уровня. Поэтому из современных технологий на "Салюте" выбирают те, которые наиболее рациональны с технической и экономической точек зрения. Управляющие программы для такого оборудования разрабатываются специалистами предприятия и за рубежом. Наряду с использованием закупаемых программ мы ведем разработку собственных специализированных процессоров для программирования обработки деталей турбомашин. Производство на ФГУП "ММПП "Салют" сертифицировано. Завод имеет вес необходимые российские и международные сертификаты системы качества, а также лицензию на проектирование газотурбинных двигателей. Последовательного улучшения основных параметров двигателя мы намерены достичь путем проведения трех этапов модернизации. Перед каждым из них реализуется определенный объем экспериментально-проектных и конструкторских работ, а также перечень критических технологий, обеспечивающих внедрение модернизированных агрегатов. При этом предполагается, что двигатели каждого этапа модернизации будут выпускаться серийно, взаимозаменяемы между собой на ЛА и иметь улучшенные характеристики но сравнению с предыдущими. Улучшение характеристик с обеспечением взаимозаменяемости достигается следующим образом.
На I этапе модернизации (двигатель АЛ-31Ф-М1):
- устанавливается КПД с увеличенным расходом воздуха
- температура газов Т3 перед турбиной увеличивается на 25 o , допустимость чего подтверждена необходимыми тепловыми расчетами турбины
- аналоговый регулятор работ ы двигателя заменяется па цифровой
- используется турбостартер с повышенными на 15-20% мощностью и до 3500 м высотностью запуска.
Тяга двигателя при этом возрастает на 800 кгс по сравнению с 12500 кгс базового АЛ-31Ф. Двигатель I этапа модернизации успешно прошел стендовые и летные испытания. Ведется подготовка производства для его внедрения в серию.
На II этапе модернизации (двигатель АЛ-31Ф-М2) в дополнение к предыдущим:
- применяются высокотемпературные модернизированные турбины ТВД и ТНД с лопатками пространственного профилирования. Для двигателей АЛ-31Ф-М2, АЛ-31Ф-МЗ разработан литейный вариант рабочей лопатки (РЛ) многоходовой продольно-поперечной схемы охлаждения с перфорацией входной кромки. Здесь охлаждающий воздух поступает в район входной кромки, где частично выдувается на профиль, а частично через горизонтальные (поперечные) каналы подается в район выходной кромки, где выбрасывается в проточную часть. Данная конструкция РЛ позволяет получить равномерно нагретое перо лопатки с минимальными температурными напряжениями. Температура газов увеличивается ещё на 75 o
- используется вновь разработанная перспективная камера сгорания (КС) с двухстеночной жаровой трубой. При этом обеспечиваются организация горения с высокой полнотой сгорания, надежный запуск КС без применения кислорода, уменьшенная окружная неравномерность поля температур на выходе из КС, увеличенный ресурс КС при существенном уменьшении расхода хлаждающего воздуха
- устанавливается электронно-цифровая САУ с полной ответственностью и гидромеханическим резервированием.
Тяга двигателя увеличивается до 14100 кгс.
Трёхступенчатый компрессор
низкого давления АЛ-31Ф-М3
На III этапе модернизации (двигатель АЛ-31Ф-МЗ) дополнительно устанавливается новый трёхступенчатый КНД с широкохордными лопатками пространственного профилирования и повышенной степенью сжатия до p k = 4.2, что позволяет увеличить тягу до 14600 кгс.
На любом этапе модернизации на двигатель может быть установлено всеракурсное поворотное сопло, проходящее в настоящее время длительные испытания. Реализация трех этапов позволит обеспечить создание двигателя, обладающего характеристиками поколения 4+. Опробованные в процессе модернизации новые конструкторские и технологические решения при их дальнейшем развитии могут быть взячы за основу при разработке перспективных двигателей.
Вечный двигатель российского военного авиапрома
Созданный более сорока лет назад для истребителя четвертого поколения двигатель АЛ-31Ф до сих пор соответствует по техническим параметрам лучшим образцам в своем классе. Технологический резерв, заложенный в этот авиамотор, позволяет проводить постоянную его модернизацию. Семейство АЛ-31Ф стало символом стабильности отечественного моторостроения. Наработки, накопленные при создании этого модельного ряда, используются для разработки принципиально нового двигателя истребителя пятого поколения, который будет иметь еще более высокую тягу и меньший удельный вес.
Свой первый зарубежный визит на посту министра обороны генерал армии Сергей Шойгу совершенно закономерно совершил в Китайскую Народную Республику. Военно-техническое сотрудничество (ВТС) России и Китая, чрезвычайно активное в конце ХХ и серьезно стагнировавшее в начале ХХI века, вновь обрело второе дыхание в последние два года. В основе новой фазы российско-китайского ВТС – поставки авиационных двигателей прежде всего семейства АЛ-31Ф. В разрушительные для всего российского оборонно-промышленного комплекса (ОПК) 90-е годы именно они во многом обеспечили коммерческий успех за рубежом многофункциональных истребителей линейки Су-27/Су-30 и таким образом спасли не только отечественный военный авиапром, но и моторостроительную отрасль в целом. Сегодня разработчики АЛ-31Ф используют весь накопленный опыт и наработки для создания принципиально нового двигателя истребителя пятого поколения Т-50 (ПАК ФА – перспективный авиационный комплекс фронтовой авиации).
Для превосходства над F-15
Двигатель АЛ-31Ф разработки московского машиностроительного завода «Сатурн» (ныне ОАО «А. Люлька-Сатурн», с 2001 года входит в состав ОАО «НПО «Сатурн») был выбран в качестве основного для будущего истребителя четвертого поколения Су-27, главной задачей которого было добиться превосходства над своим американским аналогом – F-15. Решение о его создании принято в 1971 году. Соответствующее заключение Центрального института авиационного моторостроения (ЦИАМ) было сделано по результатам анализа работы трех двигателей – АЛ-31Ф, Д-30Ф-9 и Р-59Ф-300.
Опытный самолет проекта под названием Т-10-1 проходил испытания с 20 мая 1977 года. До 1982-го для этого было построено девять таких машин с двигателями предыдущего поколения – АЛ-21Ф-3.
Разработка перспективного авиамотора велась с 1974 года. Но характеристики первоначального варианта АЛ-31Ф (с двухступенчатыми турбинами высокого и низкого давления и низконагруженными компрессорами) не отвечали тактико-техническому заданию. Новый турбореактивный двухконтурный двигатель создавался с форсажной камерой одновременно вместе с полным перепроектированием конструкции самолета. Фактически заново разработанный Московским машиностроительным заводом имени П. О. Сухого истребитель Т-10С имел, помимо всего прочего, значительно улучшенные аэродинамические качества и другую компоновку авиамотора (коробка приводов и все агрегаты в верхней части). 6 августа 1985 года был подписан акт о приемке государственных испытаний АЛ-31Ф. Новый двигатель тягой 12,5 тонны имел одноступенчатые турбины высокого и низкого давления и высоконагруженные компрессоры. Одним из ключевых моментов стало создание и внедрение ОАО «А. Люлька-Сатурн» лопатки турбины циклонно-вихревой системы, что сделало мотор ресурсным, до этого он мог эксплуатироваться не более 70 часов. Работа над продлением ресурса стала одним из главных направлений. Тогда требования советских ВВС ограничивались 300 часами. В настоящее время этот показатель двигателя достиг тысячи часов.
Основным производителем АЛ-31Ф было определено ОАО «Уфимское моторостроительное производственное объединение» (УМПО). Затем к программе было привлечено московское машиностроительное производственное предприятие «Салют» (сейчас ФГУП «НПЦ газотурбостроения «Салют»), которое сначала занималось изготовлением отдельных элементов двигателя. Со временем сложилось своеобразное разделение труда, согласно которому УМПО (ведущее по тематике) специализировалось на производстве элементов холодной части мотора, а «Салют» – горячей. При этом сборка велась на обоих предприятиях.
Управляемый вектор
Двигатель АЛ-31ФП с поворотным соплом впервые был испытан в 1989 году. В апреле 1996-го экспериментальный образец истребителя Су-35 поднялся в воздух с прототипом этого мотора с управляемым вектором тяги (УВТ). В ходе работы над этим агрегатом особое внимание уделялось эффективному управлению соплом, сложная задача была решена при создании надежного уплотненного сочленения его подвижной и неподвижной частей. Представленный в итоге двигатель обеспечил всемирно известную маневренность и надежность в управлении тяжелых истребителей «Сухого». Серийный АЛ-31ФП установлен на Су-30. Первый зарубежный контракт на самолеты с этими моторами выполнили уфимцы, обеспечив поставку в Индию 40 Су-30МКИ (80 двигателей) по соглашению 1996 года.
В течение 90-х годов производители АЛ-31Ф с помощью неформальных договоренностей поделили рынки: моторы для индийских самолетов изготавливало УМПО, для экспорта в Китай – «Салют». Что касается других зарубежных заказчиков, то Алжир и Малайзия получили истребители Су-30 с уфимскими моторами, Вьетнам и Индонезия – с московскими. Венесуэльский же контракт на 24 Су-30MKV2 заводы поделили ровно пополам.
Китайский контракт
События на площади Тяньаньмэнь в июне 1989 года «поставили крест» на поставках западных вооружений и военной техники в Китай. Из-за эмбарго под угрозой срыва оказалась китайская программа по созданию национального легкого однодвигательного самолета J-10. Машина создавалась на основе тактического истребителя Lavi израильской компании Israel Aerospace Industries. Проект был закрыт под давлением США в 1986 году в пользу F-16, но его наработки использовались израильтянами в совместных зарубежных программах.
Китайские J-10 должны были оснащаться специально разрабатывавшимся для них двигателем PW-1120 американской компании Pratt&Whitney. Но после введения эмбарго об этом можно было забыть. В качестве альтернативного варианта верховное командование Народно-освободительной армии Китая выбрало модификацию российского АЛ-31Ф с нижним расположением агрегатов – АЛ-31ФН.
Разработку первых 14 двигателей для китайского проекта выполнило ОАО «А. Люлька-Сатурн» в 1992–1994 годах на деньги заказчика – первый прецедент в постсоветского ОПК России. Серийным изготовителем АЛ-31ФН Российское авиационно-космическое агентство выбрало московский завод «Салют».
Спор вокруг роялти
«Сатурн» заключил с УМПО и «Салютом» лицензионные соглашения о денежной компенсации (роялти) ему как разработчику, согласно которому он получает восемь процентов от стоимости каждого проданного двигателя – около 250–300 тысяч долларов. Его цена со временем выросла с 2,5 до 3,5 миллиона долларов. В случае с АЛ-31ФН руководство «Салюта», получив по соглашению неполную техническую документацию на двигатель, решило доработать ее до уровня серийного производства. Более того, генеральный директор предприятия Юрий Елисеев заключил в 1999 году лицензионный договор с Федеральным агентством по правовой защите результатов интеллектуальной деятельности военного, специального и двойного назначения, переписав фактически права на изготовление двигателя на «Салют» и нивелировав таким образом соглашение с «Сатурном», который получает роялти только от УМПО.
Ключевой элемент
Экспортная динамика семейства АЛ-31Ф давно приобрела самостоятельный (от поставок боевых самолетов) характер. Особенно это заметно в контексте российско-китайского ВТС. АЛ-31ФН стал своеобразной лакмусовой бумажкой оценки состояния двигателестроения Поднебесной. Если по большинству направлений китайский ОПК постоянно демонстрирует серьезные успехи, то на двигателестроительном фронте китайцы пока не в состоянии наладить серийное производство надежного мотора для боевого самолета.
Именно поэтому КНР продолжает до сих пор закупки двигателей серии АЛ-31Ф для легких J-10, а также для тяжелого J-11B/BS (копия российского истребителя Су-27). В 1996 году Китай приобрел лицензию на производство 200 самолетов Су-27СК без права реэкспорта в третьи страны. К концу 2007-го было собрано 105 из них. Затем Пекин отказался от дальнейшей реализации этой лицензионной программы, создав свой клон – J-11.
Российские двигатели закупаются КНР при формальном наличии широко разрекламированного отечественного турбореактивного двухконтурного WS-10A Taihang, разработанного специально для J-10 и J-11. Но этот мотор характеризуется невысоким ресурсом и большим количеством конструктивных и технологических недостатков, которые до сих пор не удалось устранить. По официальным данным, серийное производство Taihang должно быть развернуто до конца 2015 года, однако эти сроки представляются излишне оптимистичными.
Попытки Китая преодолеть «двигательную зависимость» от России пока провалились. В 2009 году КНР возобновила закупки моторов АЛ-31Ф/ФН. Причем рост китайских заказов настолько высокий, что ФГУП «НПЦ газотурбостроения «Салют» едва хватает производственных мощностей – в 2009–2011 годах законтрактовано почти 400 единиц (весь объем заказов и поставок приближается к тысяче). Еще 140 АЛ-31ФН должно поставить УМПО по контракту 2011-го для замены выработавших ресурс двигателей многофункциональных истребителей J-11 (Су-27/Су-30MKK/MK2).
Силовые характеристики улучшаются
По словам генерального директора ФГУП «НПЦ газотурбостроения «Салют» Владислава Масалова, силовые характеристики АЛ-31Ф уже не вполне удовлетворяют параметрам техзаданий для самолетов семейства Су, которые должны поступать на вооружение Военно-воздушных сил России. Речь идет прежде всего о новых серийных фронтовых бомбардировщиках Су-34 и глубоко модернизированных многофункциональных истребителях Су-27СМ. Тяга созданной «Салютом» более мощной версии двигателя АЛ-31Ф-М1 (42-я серия) увеличена до 13,5 тонны без изменения габаритных размеров. Этот мотор уже поставляется серийно для Су-27СМ. Кроме того, он будет использован для ремоторизации Су-27, Су-30, а также, возможно, для 19 остающихся в строю корабельных истребителей Су-33 авиагруппировки тяжелого авианесущего крейсера «Адмирал Кузнецов».
Следующий этап – АЛ-31Ф-М2, который планируется запустить в серийное производство в следующем году. По результатам испытаний в ЦИАМ подтверждена возможность увеличения максимальной тяги до 14,5 тонны при снижении удельных расходов топлива, в том числе на бесфорсажных режимах. Назначенный ресурс – три тысячи часов. Его установка не потребует никаких доработок в конструкции планера или мотогондолы двигателя Су-27СМ или Су-34 и может быть проведена непосредственно в войсках.
Двигатель для ПАК ФА
После долгих дискуссий и борьбы за право быть головным разработчиком двигателя для ПАК ФА решением руководства страны этот мотор создается в рамках Объединенной двигателестроительной корпорации (ОДК) с распределением зон ответственности. «Салют», не входящий в корпорацию, является соисполнителем ОДК.
Два главных конкурента разрабатывали свои параллельные прототипы двигателя для истребителя пятого поколения – «Енисейск-А» вел «Сатурн», «Енисейск-Б» – «Салют». Окончательный победитель официально объявлен не был.
Пока же опытные образцы Т-50 проходят испытания на АЛ-41Ф1 – «изделии 117» совместной разработки ОАО «НПО «Сатурн», ОАО «УМПО» и ОАО «ОКБ Сухого». В его основе все тот же АЛ-31Ф. Некоторые элементы заимствованы из наработок по созданию «изделия 117С» (АЛ-41Ф1С) для истребителя поколения «4++» Су-35. Тяга мотора «117» первого этапа для ПАК ФА достигает 15 тонн, у него турбина с увеличенным диаметром, всеракурсное управление вектором тяги, цифровая система автоматического управления. Полноценный двигатель пятого поколения будет иметь более высокую тягу и меньший удельный вес. Точные параметры, как и собственно сам процесс разработки, держатся в секрете. Во всяком случае, по официальным заявлениям, «Салют» и «Сатурн» работают над проектом в тесном контакте.
