|
|
Рис. 1. Детали и модели узлов перспективных двигателей: а) лопатка рабочего колеса вентилятора из полимерного композиционного материала; б) ступень С-179-2 (рабочее колесо вентилятора и подпорные ступени); в) модель биротативного вентилятора с лопатками рабочего колеса из композиционного материала; г) редуктор (Nр=30000 л.с., iр =2,5-3); д) рабочее колесо турбины из биметаллического сплава (конструкция блиск). |
|
Авиадвигателестроение – один из самых инновационных, наукоемких и высокотехнологических секторов промышленности, интегрирующий результаты деятельности различных направлений науки и техники и стимулирующий научно-техническое развитие целого ряда других отраслей. |
Более чем за 60 лет развития летательных аппаратов с воздушно-реактивными двигателями (ВРД) повышение параметров рабочего процесса и переход к новым схемам двигателей позволил улучшить топливную экономичность самолетов гражданской авиации почти на 50%, в то время как совершенствование аэродинамики самолетов позволило улучшить этот показатель приблизительно на 33%.
В настоящее время в области гражданской авиации наиболее актуальными являются работы по двигателям для силовых установок узкофюзеляжных ближне-среднемагистральных самолетов с числом пассажиров 150-210 человек. Такие работы ведутся как у нас в стране, так и за рубежом.
|
Владимир Иванович Бабкин – генеральный директор ФГУП «ЦИАМ имени П.И. Баранова» |
Продолжительность создания двигателя в 1,5-2 раза превышает продолжительность создания нового самолета. И для того, чтобы он «попал» на новый самолет, требуется опережающая отработка прорывных технических решений и технологий. Такой подход соответствует современной методологии создания и модернизации авиадвигателей, направленной на существенное повышение роли научно-технического задела по критическим технологиям, узлам и системам перспективных двигателей и увеличение объемов их опережающей экспериментальной отработки на стадии НИР.
Причем по мере развития двигателей сроки и стоимость их создания возрастают. При этом доля затрат на разработку и освоение критических технологий в настоящее время составляет не менее 60% от общей стоимости работ по созданию перспективного двигателя.
В 2014-2017 гг. ожидается появление перспективных двигателей для новых и ремоторизованных узкофюзеляжных магистральных самолетов, над проектами которых в настоящее время работают ведущие зарубежные авиадвигателестроительные компании (семейства ТРДД LEAP, PW1000G). По сравнению с двигателями, находящимися в эксплуатации (семейства ТРДД CFM56, V2500), они обеспечат уменьшение затрат топлива приблизительно на 15% и стоимости технического обслуживания на 25-30%, снижение уровня шума приблизительно на 15-20 EPN дБ относительно требований Главы 4 ИКАО и запас по уровню эмиссии NOx не менее 50% относительно норм ИКАО 2008 г. При этом в их конструкции будут использоваться технические решения и технологии, которые с успехом применяются в двигателях пятого поколения для широкофюзеляжных самолетов, а также результаты работ по специализированным программам разработки перспективных технологий.
Разработка ТРДД нового поколения ПД-14 для самолета МС-21 производится с максимально возможным учетом современной методологии создания двигателя. В связи с этим тематические работы института ориентированы прежде всего на отработку критических технологий в обеспечение создания этого двигателя.
За последние годы ЦИАМ вышел на мировой уровень по моделированию рабочего процесса и узлов авиационных двигателей. Разработанные в институте многодисциплинарные математические модели высокого уровня позволяют проектировать узлы перспективных двигателей с учетом нестационарного взаимодействия венцов, генерации шума, срывных явлений, особенностей турбулентных течений, детальной химической кинетики, механики развития трещин, поведения конструкций при сложных условиях нагружения. С их применением разработаны детали и модели узлов двигателей пятого поколения, проведены испытания с верификацией расчетных методов. Эти работы позволили ОКБ приступить к изготовлению натурных узлов, газогенератора и демонстрационного двигателя (рис. 1).
Создание высокоэффективного ТРДД нового поколения, параметры и характеристики которого соответствуют лучшим мировым достижениям, – одна из приоритетных задач российской авиационной промышленности. При его разработке должен быть создан научно-технический задел для обеспечения качественного технологического «прорыва» в российском двигателестроении, который позволит поддержать конкурентоспособность выпускаемой продукции в ближайшие 20-30 лет.
Одновременно институт проводит исследования по формированию облика силовых установок с двигателями 2025-2030 гг. и технологий прорывного характера, которые должны обеспечить достижение амбициозных целей, аналогичных поставленных NASA и ACARE для летательных аппаратов следующего поколения с кардинально улучшенными летно-техническими характеристиками и значительным снижением шума и уменьшения эмиссии вредных веществ, а также по расширению применения летательных аппаратов с воздушно-реактивными двигателями по скорости полета (рис. 2).
|
Рис. 2. Авиационные двигатели 2015-2030 гг. |
Кроме того, институт принимает активное участие в обеспечении надежности и ресурса отечественных двигателей по всему жизненному циклу.
В связи с большой наукоемкостью и вкладом авиадвигателестроения в развитие авиации и других высокотехнологичных отраслей промышленности, его государственная поддержка должна составлять не менее 30-35% от финансирования НИР всей авиационной промышленности.
ФГУП «ЦИАМ имени П.И. Баранова» – единственная в стране научно-исследовательская организация, осуществляющая комплексные научные исследования и разработки в области авиадвигателестроения от фундаментальных исследований физических процессов до совместной работы с ОКБ по созданию, доводке и сертификации новых двигателей. Все отечественные авиационные двигатели создавались при непосредственном участии института и проходили доводку на его стендах.
ФГУП «ЦИАМ им. П.И. Баранова»
Россия, 111116, Москва,
ул. Авиамоторная, 2
Тел.: +7 (499) 763-5747
Факс: +7 (499) 763-6110