Двигатель ВК-2500 – это глубокая модернизация двигателя ТВ3-117ВМА,
которая позволила вертолетам летать выше, дальше и с большей нагрузкой.
Двигатель относится к поколению «3+», хотя его параметры не уступают
двигателям 4-го поколения.
Заложенный в 1960-х годах высокий потенциал конструкции двигателя ТВ3-117 постоянно побуждал специалистов Завода имени В. Я. Климова работать над повышением его мощностных характеристик. В начале 1994 года Генеральный конструктор Завода имени В. Я. Климова Александр Александрович Саркисов вышел с предложением о форсировании двигателя ТВ3-117ВМА на взлетном режиме до мощности 2500 л. с. и на чрезвычайном режиме – до 2800 л. с. Это позволило бы резко улучшить летно-технические характеристики, как существующих вертолетов, так и вновь создаваемых. Толчком для разработки форсированной модификации ТВ3-117ВМА послужило начало совместных с запорожским заводом «Мотор Сич» работ по созданию в 1992-1994 годах турбовинтового двигателя ТВ3-117ВМА-СБ2 и сертифицирование гражданских версий ТВ3-117ВМ/ВМА и ТВ3-117ВМ/ВМА серии 02.
Инициативу Саркисова поддержал генеральный директор «Мотор Сича» Вячеслав Александрович Богуслаев. Двигатель получил название ТВ3-117ВМА-СБ3 («Саркисов», «Богуслаев», «3-я серия»). Поддержка была получена и у вертолетчиков – 10 октября 1994 года в АО «МВЗ имени М. Л. Миля» и АО «Камов» утвердили «Техническое задание на разработку форсированной модификации двигателя ТВ3-117ВМА, редакция 1». Ранее на заводе началась разработка двигателя ТВ3117ВМ/ВМА серии 03, на котором отрабатывалась новая система автоматического управления САУ-92 разработки АО «СТАР». По сути, этот двигатель стал первым этапом при разработке ТВ3-117ВМА-СБ3 с улучшенной САУ-93.
Постсоветское время середины 1990-х годов было очень сложным для предприятий военно-промышленного комплекса. Бюджетные средства на новые разработки почти не выделялись. Госзаказ отсутствовал. Зарплата не выплачивалась по многу месяцев. Каждый завод выживал, как мог. Особенно трудная доля пришлась на опытные, не имевших серийного производства, заводы. Именно в этот тяжелейший момент Саркисов и Богуслаев решают выпустить на рынок очередной совместный новый продукт, при этом все работы планировалось провести за счет средств двух предприятий.
Непосредственное руководство по созданию ТВ3-117ВМА-СБ3 было поручено Главному конструктору вертолетных двигателей Петру Сергеевичу Изотову, сыну С. П. Изотова. Одновременно конструкторы Завода имени В. Я. Климова предложили проекты модернизации главных редукторов ВР-141 и ВР-241, так как базовые редукторы ВР-14 и ВР-24 не могли пропускать, заложенные в новом двигателе повышенные мощности. Но отсутствие средств не позволило осуществить эти планы.
В течение 1998–1999 годов концепция двигателя претерпела кардинальные
изменения. К этому времени на Заводе имени В. Я. Климова было
организовано новое КБ по разработке современных электронных цифровых
блоков автоматического управления и контроля. Первой его продукцией стал
блок БАРК-78, обеспечивающий оптимизацию эксплуатационных характеристик двигателя и вертолета, и счетчик наработки и контроля СНК-78 для применения на двигателях типа ТВ3-117. Тем самым впервые в стране
разработчик двигателей стал независим от разработчиков электронных
агрегатов САУ.
В связи с этим в 1999 году было оформлено дополнение к ТЗ на двигатель (редакция 2), которое предусматривало применение новой САУ, мощность была уменьшена на 100 л. с. на взлетном и чрезвычайном режимах. Проект двигателя разрабатывался с таким намерением, чтобы ремоторизация вертолетов «Ми» и «Ка», оснащенных ТВ3-117, могла бы пройти без значительных доработок. При этом было учтены различия в эксплуатационных характеристиках вертолетов – в
двигателе предусмотрены три настройки по взлетной мощности от 2000 до
2400 л. с. Фактически это был «старый добрый» ТВ3-117, но с абсолютно
новыми эксплуатационными параметрами. В это же время Саркисов решил
восстановить традицию ОКБ, и все новые двигатели, которые
разрабатывались в то время, стали обозначать инициалами его основателя
Владимира Климова – «ВК». Двигатель ТВ3-117ВМА-СБ3 стал ВК-2500 («класс
мощности 2500 л. с.»).
В один день с дополнением к ТЗ, 23 декабря 1999 года, ВВС и Росавиакосмос, выпустили совместное Решение №78-26-99 о производстве лидерной серии двигателей ВК-2500 и проведении ЛКИ модернизированных вертолетов. Для обеспечения надежной работы форсированного двигателя были внедрены следующие мероприятия: рабочие лопатки I ступени турбины компрессора и диск II ступени турбины компрессора изготовлены из более жаропрочных материалов, что позволило увеличить температуру газа на 30 градусов; усилен диск I ступени компрессора; устранены концентраторы напряжений на основных и покрывающих дисках турбины компрессора; установлен новый маслоагрегат повышенной надежности; заменены термопары и перенесен пояс термопар из сечения перед турбиной компрессора в сечение за турбиной компрессора.
Необходимый объем специальных и ресурсных испытаний двигателя ВК-2500
был выполнен на стендах как опытного Завода имени В. Я. Климова, так и
серийного завода «Мотор Сич». При этом двигатель сразу разрабатывался
как для гражданской авиации (необходимо было подтвердить типовую
конструкцию двигателя на соответствие специальным нормам летной годности
СНЛГ-32.33), так и для Государственной авиации. Летно-конструкторские
испытания были проведены на базе Ростовского вертолетного завода на
вертолете Ми-24В.
Первый полет был совершен 28 мая 2000 года, а 30 мая состоялась официальная презентация модифицированного вертолета (летчик-испытатель МВЗ имени М. Л. Миля В. М. Калашников). Большая заслуга в осуществлении этого полета принадлежала генеральному директору «Роствертола» Михаилу Васильевичу Нагибину, не дожившему до этого события ровно два месяца, и его преемнику Борису Николаевичу Слюсарю.
После выполнения программы, предусмотренной сертификационным базисом, 29 декабря 2000 г., в самый канун 21-го века, Авиационный регистр
Межгосударственного авиационного комитета выдал на двигатель ВК-2500
Сертификат типа №СТ197-АМД. При этом контрольные 150-часовые
сертификационные испытания были перенесены на окончание Государственных
стендовых испытаний и были с ними совмещены. Это был первый случай в
новейшей российской практике проведения чистовых испытаний ГСИ по
гражданской программе испытаний. В процессе ГСИ был проведен ряд работ, в
том числе одно эквивалентно-циклическое испытание за ресурс 3000 часов и
одно длительное 2200-часовое испытание. Двигатель для контрольного
испытания ГСИ был изготовлен на «Мотор Сиче» и поставлен на Завод имени
В. Я. Климова в начале 2001 года. В апреле-мае было проведено 150-часовое испытание, которое завершило разработку двигателя ВК-2500 для Госавиации. Акт ГСИ был утвержден в июле, и двигатель ВК-2500 получил рекомендацию к снабжению армейской и морской авиации.
Благодаря ВК-2500 у вертолетов появилась возможность подниматься на 1 км выше при нагрузке, большей на 1-2 т (в зависимости от типа вертолета). При этом поддержание режимов двигателей происходит до температуры окружающего воздуха +40°С. Эти качества придают вертолетам принципиально новые возможности при эксплуатации в высокогорных районах и районах с жарким климатом. Увеличивается скорость и улучшается маневренность вертолетов.
Вторым вертолетом, который оснастили двигателями ВК-2500, стал Ми-8МТВ-1.
Ремоторизация была проведена на Казанском вертолетном заводе. Кроме
новых двигателей на вертолет установили ВСУ чешского производства Safir
5K/G. Первый полет модернизированного Ми-8МТВ-1 выполнил экипаж под
управлением летчика-испытателя МВЗ имени М. Л. Миля П. Н. Аккуратова в
Казани 18 июля 2001 года
Для продвижения двигателя ВК-2500 на мировой рынок вертолет Ми-17-1В
(экспортное название Ми-8МТВ-1) подготовили для участия в уникальном
эксперименте в Китае. В сентябре-октябре 2001 года были проведены летные
испытания в условиях высокогорья Тибета. Рабочие площадки располагались
на высотах 3540 м, 3670 м, 4500 м и 5370 м. Испытания подтвердили уверенные запуски двигателей ВК-2500 на высотах до 6300 м, установлен практический потолок вертолета 7950 м и полет без снижения на высоте 4000 м при отказе одного двигателя с максимальной взлетной массой вертолета.
Следующим вертолетом, модернизированным под ВК-2500, стал Ка-50, первый полет которого был выполнен летчиком-испытателем фирмы «Камов» А. К. Смирновым 22 апреля 2003 года. Но вскоре Министерство Обороны России решило все-таки отказаться от одноместного вертолета Ка-50, произведшего в 1990-х годах фурор в вертолетостроении, в пользу его двухместного варианта Ка-52. Так завершилась двадцатипятилетняя полемика по вопросу применения одноместного вертолета в армейской штурмовой авиации.
В дальнейшем двигатель ВК-2500 был установлен на вертолеты, которые в настоящее время массово поставляются в Вооруженные Силы России и широко экспортируются в страны Юго-Восточной и Центральной Азии, Южной Америки, Северной Африки: ВК-2500-01 в составе Ка-52 и Ка-52К («Прогресс»); ВК-2500-02 в составе Ми-28Н и Ми-35 («Роствертол»); ВК-2500-03 в составе Ми-8МТВ-5 (КВЗ) и Ми-8АМТШ-В (У-УАЗ). Во многом благодаря этим винтокрылым машинам наступил перелом в активной фазе боевой операции в Сирии в 2015–2018 годах.
В трасмиссиях модернизированных вертолетов «Ми» и «Ка» применяются штатные главные редукторы, что значительно упростило их серийное производство и эксплуатацию. К сожалению, приходится констатировать, что двигатель ВК-2500 пока нашел свое применение только на военно-транспортных и ударных машинах, и до сих пор не установлен ни на один серийный вертолет гражданского назначения.
Серийное производство двигателей ВК-2500 было освоено на заводе
«Мотор Сич» по лицензионному соглашению с разработчиком, а также на
самом Заводе имени В. Я. Климова была налажена сборка двигателей из
моторокомплектов запорожского изготовления. Под впечатлением полученных
результатов испытаний Ми-17-1В в Тибете первым крупным заказчиком
двигателей ВК-2500 стал, естественно, Китай, куда Завод имени В. Я.
Климова совместно с «Мотор Сичем» в 2002–2003 годах поставили более ста
двигателей. Сейчас эта страна – один из самых постоянных покупателей
этих двигателей, а общее количество изготовленных ВК-2500 перевалило уже
за 4500. Для упрощения эксплуатации двигателей в регионах Юго-Восточной
Азии и Северной Африки в Китае и Египте были организованы линии
капитального ремонта.
С 2005 года в России предпринимались попытки ухода от зависимости от иностранного поставщика (завод «Мотор Сич», как известно, находится на Украине) вертолетных двигателей типа ВК-2500/ТВ3-117. 10 декабря 2008 года был выпущен Приказ Минпромторга №403, в котором были определены конкретные сроки по освоению производства двигателей на территории Российской Федерации. Эту задачу АО «ОДК-Климов» выполняло в несколько этапов. Сначала был освоен ремонтно-групповой комплект (2011 г.), затем – полноразмерное производство двигателей ВК-2500 (2015 г.) и ТВ3-117ВМ/ВМА (2018 г.). Серийное изготовление осуществляется АО «ОДК-Климов» в широкой
кооперации с предприятиями Объединенной двигателестроительной корпорации и малыми предприятиями России.
В соответствии с Постановлением Правительства РФ №1283 от 28 ноября 2015 года функции сертификации авиационной техники в России были переданы от Межгосударственного Авиационного Комитета в Федеральное агентство воздушного транспорта. В связи с этим двигатель ВК-2500 в 2018 году прошел необходимые процедуры по валидации Сертификата типа в Росавиации. В марте 2019 года двигатель завершил процедуру валидации Сертификата типа в Китае.
В 2009 году Минобороны России выдало задание МВЗ имени М. Л. Миля на модернизацию боевого вертолета Ми-28Н. Новый вертолет Ми-28НМ необходимо было оснастить новейшими комплексами авионики, управления огнем, вооружением, а также силовой установкой, которая включала два модернизированных двигателя типа ВК-2500, модернизированный главный редуктор ВР-29, новейшую ВСУ ТА-14.
Из-за расположения двигателей на вертолетах типа Ми-28 в непосредственной близости от бортового вооружения, существуют некоторые ограничения по его применению. Это связано с тем, что пороховые газы при выстреле на скоростях, близким к нулевым, попадают в двигатель, и происходит его помпаж. Именно из-за помпажа двигателей после пуска неуправляемой авиационной ракеты в режиме зависания была связана авария Ми-28Н, произошедшая 19 июня 2009 года. В следующем году ВВС выдало АО «ОДК-Климов» Техническое задание на разработку двигателя ВК-2500П («противопомпажная система»), заводской индекс – «изделие 7П». Первые же проработки двигателя с противопомпажной системой на заводе относятся еще к 1990м годам. В 2005 году было утверждено конструктивное лицо двигателя ВК-2500П.
Основные отличия ВК-2500П по параметрам и конструкции от базового двигателя заключаются в следующем: повышение мощности на взлетном режиме до 2400 л. с.; внедрение новой электронной системы автоматического управления с полной ответственностью типа FADEC БАРК-6В-7П, которая позволит обеспечить предварительное повышение газодинамической устойчивости двигателя при применении бортового оружия и
восстановление работы режимов двигателя при останове и помпаже
(противопомпажная система); внедрение измерителя крутящего момента;
исключение из конструкции механического привода регулятора оборотов
свободной турбины и передача этих функций в САУ; внедрение
модернизированных агрегатов (насоса-регулятора, подкачивающего насоса и
др.) и датчиков. Позднее Техническое задание было дополнено требованиями
заказчика увеличить взлетную мощность до 2500 л. с. и на чрезвычайном
режиме до 2800 л. с., предусмотреть установку ВК-2500П на Ка-52 и другие
типы вертолетов «Ми» и «Ка».
Двигатель ВК-2500П, аналогично базовому двигателю, в зависимости от
применения на разных типах вертолетов имеет три настройки по мощности. В
2010–2015 годах в АО «ОДК-Климов», ЦИАМ и АО«МВЗ имени М. Л. Миля» был
проведен необходимый объем стендовых испытаний и наземных испытаний в
составе вертолета двигателей ВК2500П-01 и автономных испытаний новых
агрегатов, достаточный для выполнения первого вылета летающей лаборатории на базе Ми-28Н, который состоялся 12 октября 2015 года. В следующем году начались работы на первом опытном образце Ми-28НМ ОП-1. Первое висение было выполнено 29 июля 2016 года, а полноценный полет – 26 сентября. В 2019 году Ми-28НМ принял участие в боевых действиях в Сирии, машина успешно прошла проверку в условиях жаркого климата и пустыни. В том же году Министерство обороны заключило с холдингом «Вертолеты России»
контракт на поставку 98 вертолетов Ми-28НМ до конца 2027 года.
В 2011 году между АО «ОДК-Климов» и АО «МВЗ имени М. Л. Миля» с АО
«Улан-Удэнский авиационный завод» было заключено соглашение о разработке
двигателя ВК-2500ПС-03 («противопомпажная система», "сертифицированный», «3-я модель») для вертолета Ми-171А2, представляющего собой глубокую модернизацию вертолета Ми-171. Новый вертолет оснастили несущими лопастями из композитных материалов и рулевым Х-образным винтом, аналогичным Ми-28Н. Двигатель представляет собой «гражданскую» версию двигателя ВК-2500П-03, ничем не отличается от него по конструкции. Отличие заключается в применении другой модели САУ – БАРК-6В-7С, которая имеет иные настройки по режимам. Заводской индекс двигателя – «изделие 7С».
Двигатели ВК-2500ПС-03 на вертолете Ми-171А2 оборудованы новым
пылезащитным устройством, которое представляет собой мультициклонную,
самоочищающуюся систему, обеспечивающую непрерывную защиту двигателя от повреждения посторонними предметами. При использовании этого ПЗУ потери мощности двигателя – минимальны, благодаря равномерному распределению входного потока и отсутствию необходимости забора воздуха от компрессора.
В 2011–2016 годах ВК-2500ПС-03 прошел весь комплекс работ в соответствии с сертификационным базисом на соответствие нормам летной годности СНЛГ 32.33. В течение ОКР были выполнены полеты на трех вертолетах. 8 июля 2014 года совершил первый полет летающая лаборатория Ми171, а 14 ноября 2014 года – Ми-171А2 ОП-1 (летчик-испытатель С. Н. Садриев). В ноябре 2016 года сертификация ВК-2500ПС-03 успешно завершилась 150-часовым контрольным испытанием. В следующем году завершил испытания вертолет Ми-171А2, который сертифицирован по категории «А», предусматривающей выполнение самых жестких требований безопасности полетов, предъявляемых к гражданским вертолетам. В частности, одним из требований является возможность продолжать взлет с максимальной взлетной массой при отказе одного двигателя.
В ноябре-декабре 2018 года головным холдингом отрасли АО «Вертолеты
России» был проведен беспрецедентный демонстрационный тур по странам
Юго-Восточной Азии. Два новейших российских вертолета Ми-171А2 и
«Ансат», облетев Китай, Вьетнам, Камбоджу, Тайланд и Малайзию, показали
свои технические возможности. Вертолет Ми-171А2 пилотировал на
протяжении всего тура экипаж из летчиков-испытателей С. Н. Садриева и Г.
А. Ананьева. Вертолетам пришлось проделать путь протяжностью почти 5000
км. Самый длинный перелет (более 1000 км с промежуточной посадкой)
состоялся в самом начале демотура из Чжухая в Ханой. Каждый отрезок пути
машины находились в воздухе 2.53 часа.
Кроме техников Ми-171А2 транспортировал необходимое для «Ансата» наземное оборудование – аэродромный источник питания, гидроустановку и пр. В общей сложности между точками демонстрационных полетов машины совершили 10 остановок для дозаправки, обслуживания техники и отдыха экипажей. 12 февраля 2019 года стартовала коммерческая эксплуатация вертолета Ми-171А2 в России. Первый рейс авиакомпании «ЮТэйр» с пассажирами на борту был совершен из тюменского аэропорта Плеханово на Усть-Тегусское нефтяное месторождение. Беспосадочный перелет составил около 530 км.
Дальнейшее развитие двигателей семейства ВК-2500 связано с модернизацией имеющихся и созданием новых средних вертолетов. Двигатели ВК-2500 используются также для проведения различных исследовательских программ, например, при разработке перспективного скоростного вертолета.
В 2015 году на МВЗ имени М. Л. Миля была построена летающая лаборатория ПСВ на базе вертолета Ми-35. Экспериментальный вертолет оснастили силовой установкой с двигателями ВК-2500, и 29 декабря 2015 года приступили к летным испытаниям для изучения высоких скоростей полета. Также в АО «Камов» была начата работа по модернизированному вертолету Ка-32М с двигателем ВК-2500ПС-02, являющимся гражданской версией ВК-2500П-02. Серийный вертолет Ка-32А11М совершил первый полет в 2024 году.
Созданный почти 20 лет назад двигатель ВК-2500 не исчерпал всех своих возможностей. Его новейшие модификации ВК-2500П/ПС только-только «встают на крыло». Можно с уверенностью утверждать, что эти двигатели будут востребованы, по крайней мере, до середины 21-го столетия.