Свой 110-летний юбилей авиадвигателестроительная отрасль России встречает не только с колоссальным багажом истории и традиций, но и с серьезными достижениями последних лет.
С 2008 года, когда ключевые авиадвигателестроительные предприятия страны стали частью «большой семьи» отечественных моторостроителей в составе Объединенной двигателестроительной корпорации, успешно реализован ряд масштабных проектов.
Создан первый в современной России турбовентиляторный двигатель для гражданской авиации ПД-14, впервые в истории страны начата разработка гражданского двигателя большой тяги ПД-35, выполнена программа стендовых испытаний первого опытного двигателя ПД-8, проведено импортозамещение вертолетных двигателей. Продолжается развитие двигателей для боевой авиации - марки «АЛ» и «РД» и сегодня по праву считаются непревзойденными по мощности и возможностям, которые они дают самолету. Большое значение имеет и проводимое ОДК структурное и технологическое обновление отрасли.
Консолидация авиадвигателестроения
Сформированное во исполнение Указа Президента Российской Федерации от 16 апреля 2008 г. № 497 и Распоряжения Правительства Российской Федерации от 04 октября 2008 г. №1446-р Акционерное общество «Объединенная двигателестроительная корпорация» (ОДК) Госкорпорации Ростех специализируется на разработке, серийном изготовлении и сервисном обслуживании газотурбинных двигателей для военной и гражданской авиации, космических программ и военно-морского флота, а также нефтегазовой промышленности и энергетики. Создана специализированная компания ООО «ОДК-Инжиниринг».
О значимости отрасли авиационного двигателестроения для России говорит тот факт, что успехи ОДК были отмечены на самом высоком уровне.
«МС-21 с отечественными Двигателями ПД-14 поднят в воздух. Это практически серийный образец - большое достижение наших двигателестроителей и авиастроителей», - заявил Президент Российской Федерации Владимир Путин по случаю первого полета пассажирского авиалайнера МС-21 с двигателями ПД-14 разработки и производства ОДК.
Генеральный директор АО «ОДК» Александр Артюхов: «Наша компания опирается на богатейший опыт и традиции российского двигателестроения, хранит уникальное наследие известных конструкторских школ
Владимира Климова, Павла Соловьева, Николая Кузнецова, Архипа Люльки. Обладая научно-техническим, производственным и кадровым потенциалом для создания двигателей нового поколения во всех компетенциях корпорации, мы инвестируем в новые технологии и продвигаем на мировой рынок наши перспективные разработки».
Среди основных направлений технологического развития Объединенной двигателестроительной корпорации - использование при создании перспективных двигателей полимерных композиционных материалов, аддитивных технологий, высокотемпературных материалов, применение новых прорывных конструктивных схем и технологий «более электрических» двигателей, а также суперкомпьютерные технологии.
«Технологии численного моделирования и суперкомпьютерные технологии мы освоили и начали активно использовать в начале 2000-х гг., сегодня мы можем выполнять большой объем качественных исследовательских расчетов не хуже, чем западные компании», - сообщил заместитель генерального директора - генеральный конструктор АО «ОДК» Юрий Шмотин.
ОДК реализует масштабную программу производственно-технического развития «Трансформация индустриальной модели» - «ТрИМ».
В соответствии с этой программой не менее 80 % номенклатуры деталей и сборочных единиц будет изготавливаться на производственных мощностях центров специализаций ОДК. Как отмечают в корпорации, реализация таких трансформационных проектов - создание центров технологических компетенций, компактных производственных комплексов, линий конечной сборки, центров производственных компетенций - должна обеспечить опережающий темп роста производительности труда и конкурентоспособность изготавливаемой продукции на внутреннем и мировом рынках.
Программа ПД-14
Безусловное достижение российского авиадвигателестроения на современном этапе - создание первого с 1980-х гг. полностью российского турбовентиляторного двигателя ПД-14 для гражданской авиации. В декабре 2020 года состоялся первый полет авиалайнера МС-21-310 с двигателями ПД-14, а в ноябре 2021 года этот лайнер и новейшие российские двигатели стали «звездами» авиасалона Dubai Airshow.
Разработка двигателя ПД-14 осуществлялась в рамках государственной программы Российской Федерации «Развитие авиационной промышленности на 2013-2025 годы». Проект инициирован для обеспечения альтернативных поставок авиационных двигателей для перспективных российских среднемагистральных самолетов - в этом его особенное значение в условиях актуальной международной ситуации.
При этом на базе ПД-14 планируется создать целое семейство силовых установок, в которых будут применены самые современные технологии и материалы. По словам генерального директора Госкорпорации Ростех Сергея Чемезова, успех программы ПД-14 «возвращает нашу страну в высшую лигу мировой авиации».
Сертификат типа Росавиации на ПД-14 был выдан в конце 2018 года и передан руководителем Росавиации Александром Нерадько управляющему директору - генеральному конструктору АО «ОДК-Авиадвигатель» Александру Иноземцеву.
В рамках программы ПД-14 разработано и освоено 16 критических технологий газотурбинного двигателестроения - т.е. наиболее перспективных направлений исследований, отвечающих предельно высоким требованиям к качеству и эффективности, без освоения которых не удалось бы обеспечить достижение целевых конкурентоспособных характеристик нового двигателя.
При этом перспективы у ПД-14 есть не только в небе, но и «на земле». В октябре 2021 года ОДК заключила с «Газпромом» соглашение о намерениях по вопросам сотрудничества в области разработки и освоения серийного производства высокоэффективных газотурбинных приводных двигателей для газоперекачивающих агрегатов на базе единого газогенератора пятого поколения ПД-14.
ПД-35
Программа создания первого в отечественной истории гражданского авиационного двигателя большой тяги ПД-35 стала одним из наиболее значимых проектов российского авиадвигателестроения. В сентябре 2021 года Объединенная двигателестроительная корпорация объявила о завершении сборки демонстрационного газогенератора ПД-35.
Проект «Двигатель ПД-35» реализуется ОДК начиная с 2017 года. Для реализации программы максимально используется научно-технический задел, полученный в ходе разработки двигателя ПД-14, а также ведутся работы по освоению 18 новых «критических» технологий: создание новых материалов, покрытий, конструктивных решений и технологий. Разработанный газогенератор в дальнейшей перспективе станет основой для создания двигателей в диапазоне тяг от 24 до 38 тс для перспективных широкофюзеляжных пассажирских и транспортных самолетов.
ОДК работает над изготовлением рабочей лопатки вентилятора из полимерных композиционных материалов с использованием препреговой технологии и 3D-ткачества. Применение в конструкции двигателя широкохордных рабочих лопаток вентилятора из полимерных композиционных материалов является необходимым для реализации программы в целом. Технология создания полимерных композиционных лопаток относится к критическим.
ПД-8
Другим этапным проектом является программа создания двигателя ПД-8.
Двухконтурный турбовентиляторный двигатель ПД-8, который будет использоваться на импортозамещенном пассажирском самолете SSJ-NEW и на самолете-амфибии Бе-200, создается с применением новейших российских материалов и прогрессивных технологий, в том числе 3D-nечати. В работе задействована широкая кооперация предприятий ОДК, активно применяется опыт создания двигателя ПД-14.
В конструкции двигателя используются только отечественные материалы и комплектующие изделия. При проектировании и производстве применяются отработанные в ходе других проектов ОДК конструктивные решения, материалы и технологии, что значительно снижает стоимость разработки и технические риски успешной реализации проекта, отмечают в корпорации. Выдерживать жесткие сроки создания нового продукта помогает использование технологий цифрового двойника и параллельного инжиниринга.
В мае 2022 года ОДК объявила об успешном выполнении программы стендовых испытаний первого опытного двигателя ПД-8. В ходе испытаний были подтверждены работоспособность двигателя и его систем, основные параметры, заложенные в техническое задание, правильность конструкторских решений.
В ходе многоэтапных испытаний специалисты ОДК выполнили отладку систем автоматического управления и стабилизировали запуск двигателя с выходом на «малый газ». Инженеры провели необходимое количество запусков для получения основных параметров двигателя на всех режимах его работы, от «малого газа» до «максимального взлетного» режима.
«Двигатель ПД-8 по надежности, безопасности эксплуатации, а также по показателям ремонтопригодности не будет уступать двигателям, которые появятся в мире в ближайшее десятилетие. Концепцией ПД-8 заложено создание семейства современных газотурбинных двигателей с возможностью развития по удельному расходу топлива, снижению стоимости жизненного цикла, так и по ориентированности на заказчика, на организации, которые будут его эксплуатировать», - сообщил заместитель генерального директора — генеральный конструктор АО «ОДК» Юрий Шмотин.
Вертолетные двигатели
Стратегическое значение для технологической независимости России имеют достижения авиадвигателестроителей в организации в нашей стране серийного производства вертолетных турбовальных двигателей типа ТВ3-117/ВК-2500. Разработчиком отечественных вертолетных двигателей является санкт-петербургское АО «ОДК-Климов».
Для выпуска вертолетных двигателей полностью из российских комплектующих была организована широкая производственная кооперация предприятий ОДК.
Объединенная двигателестроительная корпорация создала дальнейшие модификации в семействе ВК-2500 - двигатели ВК-2500П и ВК-2500ПС, которые отличаются от базовой версии в первую очередь применением цифровой системы управления типа FADEC.
Особое внимание уделяется вертолетным двигателям более легкого класса - двигатель ВК-650В будет адаптирован для вертолетов «Ансат» и Ка-226Т.
«С учетом возможности широкого применения ВК-650В будут проведены стендовые испытания опытных образцов унифицированного двигателя. В этом году предстоит обеспечить вертолет „Ансат“ натурными макетами для компоновки систем, в следующем году поставить двигатели для летных испытаний. В 2024 году планируется получить сертификат типа и начать серийное производство отечественного турбовального двигателя для вертолетов типа „Ансат“ и Ка-226Т», - сказал в мае первый заместитель генерального директора Госкорпорации Ростех Владимир Артяков.
К преимуществам двигателя ВК-650В относятся модульность конструкции, высокий ресурс, цифровая система автоматического регулирования типа FADEC. Унифицированный двигатель может применяться на различных типах многоцелевых вертолетов, как в двухдвигательной, так и в однодвигательной модификациях.
Двигатель-демонстратор был создан в 2020 году, а в прошлом году был изготовлен первый опытный образец.
Другой вертолетный проект - это создаваемый ОДК двигатель ВК-1600В для вертолета Ка-62. Мощность ВК-1600В на взлетном режиме составляет 1400 л.с. ВК-1600В - это первый в российской истории вертолетный двигатель, спроектированный только с использованием 3D-моgелирования.
Конструкция двигателя ВК-1600В позволяет выполнять дальнейшую разработку его различных модификаций, в том числе для использования в БПЛА и в составе лёгких пассажирских и транспортных региональных самолетов.
Технологии будущего
Объединенная двигателестроительная корпорация активно ведет работы по созданию силовых установок для летательных аппаратов будущего. Примером подобного проекта является сочетающая возможности газотурбинного двигателя и электродвигателя гибридная силовая установка - ГСУ, макет которой впервые был представлен на выставке МАКС 2021.
ГСУ соответствует концепции «более электрического» летательного аппарата. Объектами ее применения станут легкие многоцелевые вертолеты, БПЛА взлетной массой 2-8 т, самолеты местных воздушных линий, аэротакси, бизнесавиация, летательные аппараты вертикального взлета и посадки. Среди очевидных преимуществ ГСУ - повышение топливной эффективности, безопасности полетов, снижение вредных выбросов, увеличение ресурса и надежности силовой установки.
После проведения автономных испытаний элементов ГСУ планируется сборка, отработка взаимодействия систем и испытания демонстратора с целью подтверждения характеристик и принятых технических решений. С учетом полученных результатов испытаний на базе двигателя ВК-650В будет создан демонстратор ГСУ мощностью 500 кВт.
Для реализации своих продуктовых программ идущая по пути цифровой трансформации ОДК использует технологию «цифровых двойников». В частности, эта технология была успешно применена при создании первого натурного образца двигателя ПД-14, применяется в рамках программы ПД-8 и перспективных вертолетных двигателей.
Заместитель генерального директора - генеральный конструктор ОДК Юрий Шмотин: «Цифровизация сокращает сроки и стоимость создания двигателей и при этом позволяет нам предложить заказчикам контракт полного жизненного цикла, подразумевающий поставку и обслуживание двигателя на всех этапах эксплуатации».
На земле, в воде и космосе
Объединенная двигателестроительная корпорация также развивает сегмент газотурбинных установок промышленного назначения, двигателей морского применения, ракетных двигателей для космических программ.
В июне ОДК объявила о том, что суммарная наработка газотурбинных агрегатов ее производства достигла уже 7 млн часов. Наиболее амбициозный современный «промышленный» проект - это ГТД-110М, первая полностью отечественная газовая турбина большой мощности для использования в составе энергетических и парогазовых установок в диапазоне от 110 МВт до 500 МВт.
По «морскому» направлению в рамках импортозамещения создана база морского газотурбостроения - уникальный для России сборочно-испытательный комплекс. Другой проект для морского применения - разработанная ОДК первая российская энергетическая установка для арктических добывающих платформ.
Производимыми самарским предприятием ОДК ракетными двигателями оснащаются все ракеты-носители семейства «Союз».