«Роллс-Ройс» опередил Россию в создании лучшего авиадвигателя в мире

Британский концерн «Роллс-Ройс» объявил о решающем этапе создания самого мощного и экономичного авиационного двигателя в мире. Насколько он будет хорош, покажут стендовые и лётные испытания. Специалисты уже говорят, что он определит курс двигателестроения на несколько десятилетий вперёд. У России был шанс пойти путём, который выбрали английские конструкторы. И задолго до того, как британским учёным эти прорывные идеи пришли в голову.
 В теме строительства скоростных вертолётов история та же – то, что сегодня уже испытывают европейцы и американцы, у нас фирма «Камов» начала в инициативном порядке тщательно прорабатывать ещё в конце 1990-х. А в начале нулевых уже стартовала работа над проектом скоростного вертолёта Ка-92 по заказу правительства России.

Игра в догонялки

На сегодняшний день самым мощным авиационным двигателем считается произведённый компанией «Дженерал Электрик» GE9Х с максимально зафиксированной тягой в 61 тонну. Но это рекордный показатель, установленный в процессе сертификации на стенде, на запредельных режимах, которые в реальной эксплуатации применяться не будут. «Гоняли» самый большой двигатель в мире в присутствии представителя «Книги рекордов Гиннесса», он и зафиксировал результат. Используют его только на последних модификациях широкофюзеляжного пассажирского «Боинга-777». И пока всё. Двигатель самый-самый: малошумный, минимальные выбросы оксида азота, сравнительно лёгкий за счёт 3D‑печати и лопаток вентилятора из композитных материалов. Между прочим, лопатка вентилятора его предшественника по линейке, двигателя GE90 115B, находится в экспозиции Музея современного искусства. В принципе мощности всего двух таких двигателей вполне хватило бы для полётов нашего сверхтяжёлого военно-транспортного самолёта Ан-124-100 «Руслан». Штатные четыре двигателя «Руслана» выдают на фоне американца тягу в два с лишним раза меньшую – по 23, 5 тонны. Но двигатель-гигант подводят габариты, для сравнения: его диаметр равен диаметру фюзеляжа «Боинга-737». 17 декабря 2005 г. неполадки предшественника, не менее габаритного двигателя GE90-94B на самолёте Air France, летевшего из Сеулa в Париж, привели к экстренной посадке в Иркутске. Подменный двигатель был доставлен самолётом Ан-124, больше он никуда не помещался. В общем, специфический двигатель стоимостью около 70 млн долларов – для очень больших авиалайнеров.

Но в мире существует ещё один производитель сверхмощных авиадвигателей, наша Объединённая двигателестроительная корпорация пока им не конкурент, – «Роллс-Ройс». И англичане решили перехватить пальму первенства у американских коллег, начали сборку первого двигателя UltraFan (сверхвентилятор?), самого большого авиадвигателя в мире с диаметром переднего вентилятора 3, 56 метра (у GE9Х «всего» 3, 4 м)! Завершить работу планируют в конце текущего года, готовность изделия к испытаниям можно ожидать в начале следующего года. Испытательный стенд за 90 млн фунтов стерлингов уже построен. Скорее всего, это будет двигатель-демонстратор, платформа для нового семейства авиадвигателей, которые должны обеспечить 25%-ное повышение топливной эффективности по сравнению с предыдущим поколением турбореактивных двигателей семейства Trent с диаметром вентилятора 2, 95 м и тягой от 24 до почти 44 тонн. Заявленная тяга UltraFan умопомрачительная – от 60 тонн! Представить себе четырёхдвигательный самолёт с силовыми установками такой мощности трудновато, это должно быть что-то совсем монументальное. Самый большой в мире пассажирский двухпалубный самолёт «Эрбас А380», способный в одноклассной компоновке принять на борт 850 пассажиров, вполне устраивают двигатели с тягой около 35 тонн.

Конечно, двигатель UltraFan нафарширован самыми передовыми решениями: композиционные материалы с керамической матрицей, из которых изготовлены многие компоненты, повышают эффективность работы турбины высокого давления, и, что явилось неожиданностью, привод на громадный вентилятор с лопастями из титаноуглеродного волокна реализован через редуктор. Он позволил выбросить из конструкции турбину низкого давления и существенно облегчить конструкцию. Степень двухконтурности должна составить 15.

НК-93 был первым

Только у одного двигателя в истории она была выше – у самарского НК-93 степень двухконтурности была 16, 7. А это реальная экономия топлива около 15%, способность выдать большую мощность, конкретно у НК‑93 до 23, 5 тонны. Звоню в Самару доктору технических наук Владимиру Зрелову, профессору кафедры конструкции и проектирования летательных аппаратов. Он один из создателей Центра истории авиационных двигателей Самарского университета им. академика С.П. Королёва. Здесь за 30 лет собрана самая большая в мире коллекция отечественных авиадвигателей. Главный вопрос: как ему нравятся новости от «Роллс-Ройса»?

- Всё закономерно. Они фактически взяли и реализовали схему НК-93, редуктор, сверхвысокую степень двухконтурности, реверс за счёт поворота лопастей вентилятора. Если в конце 80-х мы опережали по этой тематике всех, в 2000-м у нас была фора в 20 лет, двигатель-то был готов, десять экземпляров для стендовых и лётных испытаний. Оставалось довести его до ума. А сегодня они уже ушли вперёд. Новые материалы, новые технологии! Американцы тоже идут по этому пути.

Самое интересное – как генеральный конструктор Николай Дмитриевич Кузнецов смог так точно предвидеть, какие двигатели начнут подминать под себя мировой авиарынок, и создать свой шедевр? Гений и практик!

Смотришь заключения различных экспертных советов уважаемых институтов, отписки Минпромторга и ОАК, и диву даёшься. То двигатель «слишком большой по размерам», то «под НК-93 нет самолёта», «применение НК-93 с достигнутыми характеристиками привело бы к уменьшению дальности полёта Ту-214 и Ил-96‑300 на 7… 8% по сравнению с применением на них ПС‑90А». При этом на «Ильюшине» отрабатывали его установку на Ил-96, изготовили пилон, подвесили под крыло его макет, на графиках у конструкторов Ил‑96 с НК-93 летел дальше, чем даже с американскими двигателями. А где средний военно-транспортный Ту-330 на замену старику Ан-12? Или тяжёлый самолёт военно-транспортной авиации Ил-106, под который специально и делался НК-93? Самолёт мог бы уже давно летать, и не пришлось бы без конца латать и делать бог знает какие по счёту ремонты двигателей Д-18Т для «Русланов» ВКС России – на Украину их в сегодняшней ситуации не отправить и новые оттуда не получить. О том, сколько бортов Ан-124 из-за отсутствия работоспособных двигателей «давят бетон», говорить не хочется.

Страна вложилась в ПД-14, сейчас идут работы над ПД-8 и ПД-35, но что у них с пресловутой двухконтурностью? У ПД-14 показатель достаточно скромный – 8, 5. Традиционные двухконтурные турбореактивные двигатели подошли к своему пределу, дальше только винтовентиляторные, как сейчас делает «Роллс-Ройс» и делал Николай Кузнецов.e_SClB

Ставка на скорость

Скоростные вертолёты – не прихоть плейбоев и гонщиков. Первыми это поняли американские военные. На скорости вошёл в зону применения оружия, отстрелялся по цели – и быстро унёс ноги. Или высадил десант. Скорость переброски, время подлёта да и жизнь раненых тоже зависят от быстроты и дальности. 250 км в час или почти 500 – разница почти двукратная. И американцы объявили конкурс на скоростной вертолёт. В апреле в арсенале «Редстоун» носился экспериментальный скоростной вертолёт S-97 Raider – разработка концерна «Боинг-Сикорский». Стремительные обводы, два соосных несущих винта с широкими жёсткими лопастями, схематически, как у вертолётов фирмы «Камов», и толкающий винт в хвостовой части. S‑97 Raider – уже второй летающий демонстратор фирмы «Сикорский», и это явное преимущество перед остальными участниками тендера. Армии США будет предложен, конечно, не демонстратор возможностей, а полноценный многоцелевой вертолёт Defiant-X. По техническому заданию он должен развивать скорость не менее 463 км/ч с 12 десантниками на борту. Масса вертолёта – 13, 6 тонны, соосная схема и толкающий винт уже стали его визитной карточкой. Что интересно, машину на конкурс и демонстратор-прототип спроектировали и построили быстро, работы начались в 2015 году. В случае победы и заключения контракта Defiant должен заменить вертолёты-ветераны UH-60 Black Hawk. А это огромный заказ. Шансы высокие, к требуемой максимальной скорости вертолёт уже подобрался вплотную.

А я вспоминаю, как на выставке HeliRussia 2009 нарезал круги вокруг макета вертолёта Ка-92 той же схемы, что сейчас демонстрирует американец. По проекту это пассажирский 30-местный вертолёт, с дальностью под 1500 километров и скоростью до 500 км/ч. Для вертолёта классической схемы эта скорость недостижима. Есть и другие проекты, до 90 пассажиров и с теми же скоростными характеристиками. Но Ка-92 обещали поднять в 2018-м, а сейчас 2021-й. И тишина...