Вертолет Ми-38 и двигатель ТВ7-117В – вероятно, самый многострадальный авиационный проект в современной России. На его примере можно изучать перипетии нашей страны 1990-х – 2000-х годов.
Предыстория создания двигателя ТВ7-117В для вертолета Ми-38 растянулась почти на 30 лет. В начале 1980-х годов в руководстве Аэрофлота и МВЗ имени М. Л. Миля появилось понимание необходимости дальнейшего развития семейства Ми-8 в сторону увеличения грузоподъемности, пассажировместимости, применения новых стандартов уровня комфорта и безопасности. Первые наброски будущего вертолета грузоподъемностью 5-6 т начали появляться в Казанском филиале МВЗ имени М. Л. Миля после выхода 30 июля 1981 года Постановления ЦК КПСС и Совета Министров о создании модернизированного транспортно-пассажирского вертолета Ми-8М (уже третьего с этим названием). Тогда же в ОКБ Генерального конструктора С. П. Изотова появилась и первая компоновка будущего ТВаД ТВ7-117 в классе мощности 2500-3000 л. с. с перспективным осецентробежным компрессором.
К 1988 году концепция проекта изменилась от глубокой модернизации
вертолета, в сторону применения прогрессивных конструктивных решений и
материалов, которые должны были повысить летные и эксплуатационные
характеристики машины. По этой причине дальнейшая разработка вертолета,
получившего название Ми-38, была передана в головное ОКБ. 1 декабря 1989
года вышло Постановление ЦК КПСС и Совета Министров СССР №1091-240,
которое определяло порядок проведение ОКР по двигателю. Двигатель должен
был соответствовать Нормам летной годности гражданских вертолетов СССР
НЛГВ-2, а также западным нормам FAR.33.
2 декабря 1991 года, за три недели до развала Советского Союза, было
утверждено Тактико-техническое задание МГА – МАП на разработку
турбовального двигателя со свободной турбиной ТВ7-117В. В 1992 году к
программе Ми-38 проявила интерес франко-немецкая компания Eurocopter,
которая предложила организовать разработку вертолета под сертификацию по
западным нормам, при этом, оснастив его современным пилотажно-навигационным оборудованием иностранного производства.
В 1994 году Московский и Казанский вертолетные заводы, Завод имени В. Я.
Климова и Eurocopter учредили совместное предприятие «Евромиль» на
условиях равного разделения рисков. Функции головного исполнителя
проекта перешли к «Евромилю». Eurocopter занимался созданием авионики,
консультациями по сертификации и маркетингом западного рынка.
Разработкой двигателя занялся Завод имени В. Я. Климова (Генеральный
конструктор А. А. Саркисов), главного редуктора – МВЗ имени М. Л. Миля.
Двигатель для Ми-38 решено было проектировать, взяв за основу ТВД ТВ7-117С,
который к тому времени уже во всю летал на опытных Ил-114. ТВ7-117С, в
свою очередь, разрабатывался на основе первых проработок вертолетного
варианта двигателя в соответствии с Постановлением ЦК КПСС и Совета
Министров СССР от 2 сентября 1985 года о начале опытно-конструкторских
работ по самолету местных воздушных линий Ил-114. Но в те «лихие 90-е»
денег у Завода имени В. Я. Климова на разработку сразу двух двигателей
ТВ7-117 не было, бюджетное финансирование выделялось с перебоями. И в
1996 году санкт-петербургский завод вышел из «Евромиля». Принадлежавшие
Заводу имени В. Я. Климова акции в «Евромиле» поделили между остальными
партнерами. Силовая установка вертолета была переориентирована на
канадские двигатели PW-127T/S. Но и в этом случае складывалось
впечатление, что проект Ми-38 специально тормозится западной стороной.
Два двигателя были переданы России во временное пользование, без
каких-либо прав на них. Первый опытный образец Ми-38 поднялся в воздух
только в конце 2003 года, но и после этого летные испытания проходили
очень медленно. При этом Eurocopter в 2005 году вообще вышел из проекта,
сославшись на изменения российского законодательства.
Еще в 1998 году приняли закон «О государственном регулировании развития авиации», ограничивший для иностранных компаний долю в уставном капитале 25% акций и запретивший им участие в работе управленческих органов акционерных обществ (то есть в совете директоров не могли быть представлены иностранные граждане), доля Eurocopter оказалась выше
установленного государством лимита для иностранных участников. Для
удовлетворения требований закона европейцы были обязаны уменьшить свою
долю и вывести из совета директоров своих представителей. Поначалу
Eurocopter табанил это требование так долго, как мог, потом продал свою долю МВЗ и КВЗ за символическую плату, и, в конце концов, покинул Россию. Задача по десятилетней задержке вывода новейшего российского вертолета на мировые рынки была выполнена.
В 1997 году Завод имени В. Я. Климова успешно завершил сертификацию двигателя ТВ7-117С, и на предприятии в третий раз вернулись к проектированию ТВ7-117В. В 1998 году с фирмой «Камов» было оформлено решение о начале работ по разработке двигателя ТВ7-117ВК («вертолетный», «камовский») для модернизации вертолетов Ка-50 и Ка-52. Двигатель имел традиционную компоновку вывода вала мощности назад. В этом же варианте двигатель одновременно был предложен МВЗ имени М. Л. Миля для установки на Ми-28Н.
Ремоторизация вертолетов типа Ми-17 и Ми-24 представлялась затруднительной в связи с бόльшим, чем у ТВ3-117, максимальным диаметром двигателя. Предлагалось также возобновить разработку варианта двигателя с выводом вала вперед для Ми-38 – ТВ7117ВМ («вертолетный», «милевский»).
Двигатель в начале 2000-х годов имел второе название ВК-3000ВК/ВМ. Господдержку Завод имени В. Я. Климова получил после выхода 26 мая 2000 года Распоряжения Правительства РФ. Министерство Обороны выдало Техническое задание на разработку трех двигателей на базе ТВ7-117С – двух турбовальных ТВ7-117ВК («изделие 57») для Ка-52 и ТВ7-117ВМ («изделие 12») для Ми-38-3 и турбовинтового ТВ7-117СТ для Ил-112.
ОКР по ТВ7-117ВК/ВМ далее испытания опытного образца двигателя не
продвинулись. В 2004 году работы по ним были приостановлены заказчиком
из-за отсутствия объектов применения – вертолетчики так и не приступили к
проектированию модернизированных вертолетов, а через шесть лет были
прекращены работы и по ТВ7-117СТ по той же причине – в виду отсутствия
винта, без которого невозможно проводить испытания ни двигателя, ни
самолета.
В четвертый раз коллектив Завода имени В. Я. Климова (Генеральный конструктор А. В. Григорьев) «вошел в ту же воду» в 2009 году. На этот раз к финансированию программы по созданию полностью российского вертолета Ми-38 подключилось Министерство промышленности и торговли РФ. МВЗ имени М. Л. Миля выдало Техническое задание на обновленный двигатель ТВ7-117В, который получил новый внутризаводской индекс «изделие 6В». Вертолет с ТВ7-117В получил название Ми-38-2 (Ми-382).
Новый вариант ТВ7-117В проектировался на базе сертифицированного ТВД ТВ7-117СМ (модификации ТВ7-117С с новой электронной САУ, разработанной на Заводе имени В. Я. Климова). Заложенный ресурс базового двигателя – 20 000 часов. Разработка двигателя происходила по гражданским нормам прочности на соответствие авиационным правилам АП-33.
Конструкция двухвального двигателя ТВ7-117В – модульная, имеет следующие основные конструктивные узлы: входное устройство, имеющий вывод силового вала вперед, выполнено в виде кольцевого воздухозаборника с интегрированным маслобаком. На передней части воздухозаборника установлена защитная сетка. однокаскадный осецентробежный компрессор состоит из пяти осевых и одной центробежной ступени (КВД).
Первая осевая ступень – сверхзвуковая, вторая и третья – трансзвуковые, четвертая и пятая – дозвуковые. Для обеспечения устойчивой работы компрессора лопатки ВНА и НА I-II ступеней выполнены поворотными, в корпусе центробежной ступени организован перепуск воздуха между осевой и центробежной частями и отбор на СКВ; кольцевая противоточная камера сгорания с 18-ю двухконтурными центробежными форсунками.
На корпусе камеры сгорания установлен топливный коллектор и главные электрические соединители; двухступенчатая осевая турбина компрессора (ТВД) с небандажированными рабочими лопатками. В турбине компрессора охлаждаются сопловые и рабочие лопатки обеих ступеней, а также ряд корпусных деталей, имеющих контакт с горячим газом. В задней опоре ротора компрессора применен радиальный роликовый подшипник; двухступенчатая неохлаждаемая осевая свободная турбина. Рабочие лопатки обеих ступеней выполнены с бандажными полками и удлиненными хвостовиками «елочного» типа.
Ротор свободной турбины установлен на радиально-упорном шариковом подшипнике и радиальном роликовом подшипнике. Радиально-упорный подшипник, воспринимающий осевую силу от свободной турбины, установлен в корпусе опор турбин. На выводном валу свободной турбины установлен механический измеритель крутящего момента. Угол скручивания рессоры ИКМ измеряется с помощью индукционного датчика. На двигателе применена разрезная конструкция вала свободной турбины и радиальный межвальный подшипник; выходное устройство с удлинительным выхлопным насадком. Конструкция выходного устройства обеспечивает выход потока газа с минимальными потерями полного давления и плавным торможением потока. Канал выполнен диффузорным за счет профилирования внутреннего обтекателя (кока).
Двигатель разделен на следующие модули, которые могут быть заменены в
эксплуатации: турбина и компрессор высокого давления с камерой сгорания,
осевой компрессор, свободная турбина, выходное устройство, входной корпус, входное устройство с интегрированным масляным баком, центральный привод, коробка приводов двигательных агрегатов, корпус соединительный, узел импеллера с опорой, вал ИКМ. Основные системы двигателя – автоматического управления и контроля, масляная, пневматическая (включая подсистемы отбора воздуха, охлаждения и противообледенения), электрическая, дренажная, пусковая.
Электронно-гидромеханическая система автоматического управления
включает в себя цифровой блок БАРК-6В с полной ответственностью типа
FADEC. При отказе электроники гидромеханическая часть управляет
двигателем по упрощенным законам. Запуск двигателя осуществляется от
воздушного стартера, раскрутка которого происходит от вспомогательного
ГТД ТА-14-038, и обеспечивается до высоты 6500 м.
На двигателе установлены следующие агрегаты: масляный агрегат, топливный насос, стартер, топливо-масляный теплообменник, гидромеханические неприводные агрегаты САУ двигателя. Агрегаты установлены на фланцах коробки двигательных агрегатов или встроены в корпус. На корпусе опор турбин установлен коллектор термопар.
В период с октября 2011 года по февраль 2014 года один опытный двигатель ТВ7-117В прошел два ресурсных испытания общей наработкой 600 часов/900 циклов с промежуточной переборкой после 300 часов/450 циклов. Всего во время испытаний было задействовано два стендовых и шесть летных двигателей. Один из двигателей проходил специальные испытания в термобарокамере ЦИАМ, подтвердившие возможность работы двигателя при температурах окружающего воздуха от –60˚С до +50˚С. Суммарная стендовая наработка составила 1200 часов, летная – 160 часов.
Опытный экземпляр вертолета Ми-38-2 (ОП-3) был построен на Казанском вертолетном заводе и подготовлен к летным испытаниям на МВЗ имени М. Л. Миля к концу 2013 года. 13 ноября было выполнено висение, а 29 ноября состоялся первый 12-минутный полет по кругу (экипаж в составе летчиков-испытателей С. Н. Садриева и В. Н. Кутанина). Этот полет положил начало сертификационным заводским испытаниям Ми-38-2 на соответствие российским нормам АП-29. На вертолете применено новое мультициклонное пылезащитное устройство с байпасом. В начале 2015 года двигателисты полностью выполнили программу сертификационного базиса, и в апреле-мае было успешно пройдено 150-часовое контрольное испытание.
29 июля 2015 года состоялось знаменательное событие – двигатель ТВ7-117В был удостоен Сертификата типа №СТ355-АД. Завершилась более чем тридцатилетняя история разработки вертолетной версии двигателя ТВ7-117, который по своим показателям является одним из лучших ТВаД 4-го поколения в своем классе мощности. Но одновременно началась другая история – по увеличению ресурсов и расширению эксплуатационных характеристик.
Конструкция двигателя изначально закладывалась под эксплуатацию по техническому состоянию. Уже в начале октября 2015 года были сняты эксплуатационные ограничения по первоначальным ресурсам (до первого капитального ремонта – 100 час/150 ц и назначенного – 200 час/300 ц). Эксплуатация двигателя была разрешена по второй стратегии управления ресурса, то есть по техническому состоянию деталей.
30 декабря 2015 года завершилась сертификация и вертолета Ми-38-2, в
которых приняли участие две машины ОП-3 и ОП-4. В 2017 году новейшим
вертолетом заинтересовались военные, выдавшие МВЗ имени М. Л. Миля
задание на разработку военно-транспортной модификации Ми-38Т. Этот
вертолет, построенный на КВЗ, впервые выполнил висение через пять лет
после своего «старшего брата» – 3 ноября, а первый полет – 23 ноября 2018 года.
В конце 2018 года один экземпляр Ми-38-2 на транспортном самолете Ан-124-100 «Руслан» доставили в Якутию для проведения испытаний в экстремальных условиях при низких температурах и обледенения. Испытания проводились с 28 декабря 2018 года по 23 января 2019 года на базе аэропорта Мирный и на территории Накынского месторождения. На Ми-38-2 было выполнено 57 полетов и 18 наземных тестов силовой установки. Высота полета во время испытаний достигала 6500 м, а температура наружного воздуха опускалась до –50˚С. На практике была проверена возможность технического обслуживания вертолета Ми-38-2 при больших отрицательных температурах, а также подтвержден надежный запуск вспомогательной силовой установки ТА-14-038 и двигателей ТВ7-117В при температуре воздуха до –40˚С без использования предварительного прогрева агрегатов вертолета. Параллельно в ЦИАМе были проведены испытания на попадание посторонних предметов в двигатель. Защитная сетка, установленная на входе в проточную часть, справилась и с градом, и тушкой птицы массой 1.85 кг.
При условии массовой летной эксплуатации вертолетов Ми-38 двигатель ТВ7-117В может стать достойным «преемником» семейства ТВ3-117/ВК-2500. Его высокая экономичность и надежность позволит сделать серийную эксплуатацию высокорентабельной и конкурентноспособной. Можно по праву утверждать, что ТВ7-117В является надеждой российской вертолетной авиации.
По официальной информации, в 2023 г. на Казанском вертолетном заводе (КВЗ)
планировалось построить только один серийный вертолет Ми-38, но не
изготовили ни одной машины. Согласно измененным планам, только с 2026 г.
начнут в течение года строить по пять и более винтокрылых машин этой
модели.
Во многом столь длительный процесс связан с трудностями доводки турбовального двигателя ТВ7-117В, а также с импортозамещением ряда бортовых систем. В Объединенной двигателестроительной корпорации (ОДК) также заявили, что сейчас разработчик мотора компания «ОДК-Климов» сильно загружена изготовлением и доводкой двигателей других моделей в рамках гособоронзаказа.
Необходимо сказать, что в 2023 г. отечественные транспортные вертолеты взлетной массой 11-16 т были переклассифицированы холдингом «Вертолеты России» из средних в тяжелые в соответствии с существующей мировой практикой. Вертолет Ми-38 имеет максимальную взлетную массу 15,6 т. Винтокрылая машина предназначена для перевозки 30 пассажиров или 5 т. грузов в салоне.
Всего выпущено вместе с опытными образцами 16 вертолетов Ми-38 различных
модификаций, гражданского и военного назначения. В эксплуатации находится немногим более 10 штук.