Пермское предприятие ОДК-СТАР – единственное в России проектирует и производит комплексные системы управления авиадвигателями с цифровыми электронными регуляторами и гидромеханическими агрегатами. Например, здесь созданы агрегаты систем автоматического управления для новейших российских авиадвигателей ПД-14 и ПД-8.
О том, что из себя представляют такие системы сегодня, об их истории и перспективах – в нашем материале.
Автопилот для двигателя
Система автоматического управления (САУ) — это своего рода «мозг» двигателя летательного аппарата. Она сама следит за тем, как работает авиадвигатель, и регулирует его работу в зависимости от задач и условий полета. Самая простая аналогия — автомобиль с автоматической коробкой передач, где водитель только нажимает педаль газа, а электроника сама выбирает передачу, подает топливо и регулирует обороты. Авиационные САУ делают примерно то же самое, только в гораздо более сложных условиях.
Первые автоматические системы появились в авиации после Второй Мировой войны и работали они на принципах механики и гидравлики. В 1950-60 годы сложность систем и число контуров регулирования растет. На следующем этапе с появлением первых электронно-вычислительных машин появляются САУ в современном понимании. Например, в 1975 году на будущем ОДК-СТАР началось освоение агрегатов для двигателей Д-30Ф6, впервые включавших в себя электронную САУ разработки Пермского агрегатного конструкторского бюро. В 1990-е годы происходит прорыв в цифровом управлении двигателями — создаются так называемые FADEC-системы с полностью цифровым контролем над силовыми установками.
Как устроена и работает САУ
Говоря простым языком, газотурбинный авиадвигатель (ГТД) управляется в первую очередь изменением расхода топлива. Чем больше топлива поступает в камеру сгорания — тем выше тяга, чем меньше — тем ниже. Но на практике все гораздо сложнее: работа двигателя зависит не только от топлива, но и от высоты полета, температуры воздуха, особенностей протекания рабочих процессов в двигателе и десятков других факторов. Поэтому современные двигатели оснащаются целым рядом автоматических устройств, которые помогают поддерживать оптимальные режимы работы и защищают двигатель от перегрузок.
Топливная система двигателя состоит из трех частей. Первая — система кондиционирования топлива: она подготавливает горючее, очищает его, регулирует температуру, давление и расход. Вторая — система подачи топлива на запуске: дополнительно фильтрует топливо и обеспечивает его точную дозировку при запуске двигателя. Третья — основная топливная система, которая управляет расходом топлива на рабочих режимах.
Топливоподача производится в определенный момент строго определенным количеством при строго определенных параметрах. Для обеспечения нужных параметров как раз и существует связанная с топливоподачей система автоматического регулирования.
Ключевым устройством в системе топливопитания является дозирующее устройство с гидромеханическим приводом. Привод изменяет площадь проходного сечения топлива, он по сути является исполнительным механизмом агрегатов и узлов системы автоматического управления двигателем. Экипаж, перемещая ручки управления двигателями в кабине самолета через сложнейший комплекс высокоточных систем воздействует на подачу топлива. Таким образом он регулирует ее по многим параметрам за счет изменения «силы» подачи топлива. Это приводит к изменению тяги авиационного двигателя.
Система автоматического управления (САУ) авиадвигателя – это комплекс устройств, обеспечивающих запуск и работу двигателя с необходимыми для полета характеристиками по тяге/мощности. САУ выполняют несколько функций: автоматическое управление пуском силовой установки, быстрый и безопасный для двигателя переход на другие режимы работы, исключение его выхода на опасные режимы работы, поддержание заданного режима работы или его изменение в соответствии с программами управления.
Системы управления могут различаться по некоторым основным признакам: по числу контуров управления (одно- или многоконтурные), по виду управляющего воздействия на них (непрерывные, дискретные) и по виду используемой энергии (гидромеханические, пневматические, электрические и комбинированные).
Одним из главных требований безопасности к САУ является наличие резервных, или дублирующих систем. Даже при отказе основной системы управления двигатель сможет продолжать работать и безопасно завершить полет.
Образно говоря, система автоматического управления выполняет роль мозга и нервной системы двигателя. Она соединяет команды пилота с реакцией двигателя и следит за тем, чтобы работа силовой установки оставалась в безопасных пределах. Благодаря таким системам современные самолеты и вертолеты могут выполнять сложные маневры, летать на больших высотах и сохранять надежность даже в самых тяжелых условиях.
ОДК-СТАР: от карбюраторов до систем управления авиадвигателями
Сегодня единственным предприятием в России, которое проектирует и производит комплексные системы управления авиационными двигателями, является ОДК-СТАР, которое входит в Объединенную двигателестроительную корпорацию. В августе этого года исполнилось 85 лет со дня выпуска первого карбюратора на заводе № 339 в Перми. Это событие, которое стало отправной точкой в истории ОДК-СТАР.
Основанный в 1938 году, завод быстро вошел в число ведущих производителей авиационных комплектующих: только за годы Великой Отечественной войны здесь изготовили более миллиона карбюраторов для самолетов фронтовой авиации.
В 1970-е на предприятии впервые в стране были разработаны электронно-гидравлические системы автоматического управления авиационными двигателями, а в 1980-е — освоено серийное производство САУ для двигателя ПС-90А. Эти разработки определили будущее предприятия - ОДК-СТАР стало основным центром по созданию систем топливопитания и автоматического регулирования газотурбинных двигателей.
Сегодня предприятие разрабатывает и серийно выпускает системы управления для самых современных российских силовых установок: ПД-14, ПД-8 и перспективного ПД-35. Все решения создаются исключительно из отечественных материалов и деталей.
Сейчас ОДК-СТАР продолжает активно развиваться: идет строительство новых производственных корпусов общей площадью более 21 тысячи квадратных метров, реализуются программы подготовки молодых специалистов, в том числе «Крылья Ростеха». За 85 лет предприятие прошло путь от карбюраторов для первых советских самолетов до высокотехнологичных систем управления авиадвигателями и смотрит уверенно в будущее.