1 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Что такое двигатель пятого поколения

Трудный взлет: Минобороны наконец получило первый серийный Су-57

Российское пятое поколение пошло на взлет. Первый серийный истребитель Су-57 направился в 929-й Государственный летно-испытательный центр в Ахтубинске. Его передача должна была состояться еще в прошлом году, но тогда он потерпел катастрофу. Программа ПАК ФА/Т-50/Су-57 оказалась самым сложным и амбициозным для российских военных авиастроителей проектом. Несколько раз работы были под угрозой. «Известия» восстановили историю создания уникального истребителя и сделали прогнозы по судьбе Су-57.

Состояние предприятия

Сегодня ПМЗ выпускает двигатели ПС-90А для самолетов Ил-96, Ил-76ТД, Ил-476, Ту-204, Ту-204СМ, Ту-214 и газотурбинные установки мощностью от 2,5 до 25 МВт на базе двигателей ПС-90А и Д-30, а также осваивает двигатель ПД-14 для нового самолета МС-21. Вопрос о строительстве нового завода на другой площадке возник не вдруг. Он витал в воздухе достаточно давно, но до поры до времени никто не брал на себя смелость принять это как реально возможный вариант развития событий.

Но в 2013 году по ряду причин на ПМЗ вернулись к обсуждению этого вопроса. Во-первых, заводом были взяты достаточно серьезные обязательства по производству двигателей, для выполнения которых необходимо в кратчайшие сроки в несколько раз увеличить объемы выпуска продукции. Во-вторых, освоение технологий и производства нового двигателя ПД-14 требовало значительной модернизации станочного парка и в целом изменения под хода к выстраиванию процессов.

Архитектурный концепт нового завода

Существующие мощности ПМЗ не обеспечивают возможности развития производства и увеличения объемов выпускаемой продукции:

  • предприятие расположено в самом центре города Перми;
  • периметр ограничен четырьмя городскими улицами, окружающими завод со всех сторон;
  • промышленная площадка поделена между четырьмя крупными собственниками, двое из которых («Редуктор-ПМ» и «Протон-ПМ») имеют планы по уходу с данной территории;
  • свободных площадей для развития ни внутри, ни вблизи завода нет.

Предприятие проектировалось в 30-е годы XX века для выпуска поршневых двигателей, которые существенно отличаются по размерам и технологии производства от современных турбореактивных двигателей. При этом производственная база сохранилась практически в неизменном виде. Так, физический износ, аварийность зданий и сооружений – около 90%. Да и размещение нового высокотехнологичного оборудования в старых корпусах из-за неудобной сетки колонн и малой высоты требует значительных затрат.

Плазменный мотор

N + 1 поговорил с разработчиком «Изделия 30» для истребителя Су-57

Российские воздушно-космические силы в 2018 году приняли в опытно-боевую эксплуатацию перспективные истребители Су-57 пятого поколения, а до конца 2019 года планируется принять эти самолеты на вооружение. На первом этапе эти машины будут поступать в войска с «упрощенными» силовыми установками АЛ-41Ф1, похожими на те, что устанавливаются на истребители Су-35С четвертого поколения. С середины 2020-х годов Су-57 получат двигатели уже пятого поколения, больше известные сегодня под обозначением «Изделие 30». Чтобы разобраться в поколениях реактивных двигателей боевых самолетов, особенностях разработки новых силовых установок и перспективах двигателестроения, мы обратились за помощью к генеральному конструктору ОКБ имени А. Люльки и разработчику двигателя пятого поколения для Су-57 Евгению Марчукову.

Предварительная проработка проекта истребителя пятого поколения Су-57 велась с начала 2000-х годов. В 2005 году начался этап проектирования нового российского боевого самолета. Летные испытания проводятся с 2010 года. В целом, информация по проекту перспективного истребителя засекречена. Известно только, что новые самолеты смогут нести во внутренних отсеках вооружения ракеты и бомбы общей массой до 4,2 тонны. Кроме того, истребители будут оснащены восемью внешними точками подвески для авиационного вооружения.

Читать еще:  Что такое окислитель в ракетном двигателе

Су-57 будет принят на вооружение в два этапа. На первом этапе в войска начнут поступать боевые самолеты с двигателями АЛ-41Ф1 («изделие 117») — похожие двигатели устанавливаются сегодня на истребители Су-35С. На втором этапе Су-57 получат двигатели уже пятого поколения, сегодня обозначаемые как «изделие 30».

Поколения и контуры

В реактивной авиации условно выделяют пять поколений турбореактивных двигателей. «Родовые» ветки этих силовых установок разделены на боевые и гражданские, и к ним предъявляются совершенно разные требования.

Например, гражданские двигатели должны иметь высокий ресурс и относительно небольшой расход топлива, а их техническое обслуживание не должно быть дорогостоящим, иначе они будут экономически невыгодными в эксплуатации. Значительная часть этих требований для военных авиационных двигателей может быть в той или иной степени принесена в жертву высоким характеристикам — большой скорости полета или наименьшему времени выхода на режим максимальной тяги.

Современные авиационные двигатели состоят из двух частей. Одна из них — внутренний контур, состоящий из газогенератора и сопловой части. В состав газогенератора входят компрессор высокого давления, камера сгорания и турбина высокого давления.

В полете воздух затягивается и немного сжимается вентилятором — самым большим и самым первым винтом по ходу полета. Затем часть этого воздуха поступает в компрессор и сжимается еще сильнее, после чего попадает в камеру сгорания, где смешивается с топливом. После сгорания топливной смеси газы из камеры сгорания попадают на турбину высокого давления и вращают ее, а та, в свою очередь, приводит в движение компрессор.

Схема турбовентиляторного двигателя Volvo RM12

Вторая часть военного авиационного двигателя — внешний контур — представляет собой компрессор низкого давления, направляющий аппарат и воздуховод (во многих гражданских двигателях компрессор низкого давления в состав внешнего контура не входит). Во время полета часть немного сжатого вентилятором и компрессором воздуха, не попавшая во внутренний контур, попадает в направляющий аппарат, где тормозится. Из-за торможения давление в воздушном потоке повышается. После этого сжатый воздух поступает в воздуховод, а затем — в сопло и формирует остаток тяги.

В современных турбовентиляторных двигателях гражданских самолетов основная часть тяги — до 80 процентов — формируется вентилятором. В двигателях истребителей бóльшая часть проходящего через двигатель воздушного потока проходит через внутренний контур. Это позволяет несколько повысить «отзывчивость» двигателя на управление и уменьшить его поперечные размеры, благодаря чему силовая установка способна обеспечивать сверхзвуковую скорость полета.

Совокупность удельных параметров

«Разница между двигателями разных поколений проявляется, прежде всего, в их удельных параметрах. Основных параметров несколько: это удельный вес, удельная тяга и удельный расход топлива на килограмм тяги в час. Смена поколений происходит при одновременном улучшении всех этих характеристик. „Изделие 30“ в этом плане можно даже отнести к поколению „5+“, так как этот двигатель создан с учетом отечественного и зарубежного опыта в разработке и эксплуатации двигателей пятого поколения. В СССР, а затем в России таким двигателем было „Изделие 20“. Его планировали установить на разрабатывавшийся корпорацией „МиГ“ истребитель Миг-1.44 МФИ. Затем появилось „Изделие 30“», — рассказал N + 1 Марчуков.

В двигателе второго этапа для Су-57 разработчики применили ряд новых конструкторских подходов и технологий, благодаря чему «Изделие 30» по удельному расходу топлива примерно соответствует двухконтурному двигателю АЛ-31Ф (670 граммов на килограмм-силы в час в крейсерском режиме), однако превосходит его по показателю удельной тяги. АЛ-31Ф и его варианты являются одними из самых экономичных двигателей для боевых самолетов в мире; такие двигатели ставятся на истребители Су-27, Су-30 и Су-34, а также на китайский истребитель пятого поколения J-20.

Читать еще:  Горячий запуск двигателя это

Удельный расход топлива в значительной степени влияет на боевые возможности самолета. При равной боевой нагрузке низкий расход дает больший боевой радиус (расстояние, которое самолет может пролететь от точки старта до цели и обратно, включая время, необходимое на выполнение боевой задачи) или бóльшую боевую нагрузку при сохранении боевого радиуса. При сохранении же неизменными радиуса и боевой нагрузки самолету потребуется взять на борт меньше топлива, что сделает массу летательного аппарата меньше и заметно повысит его летные характеристики.

Например, во время Корейской войны 1950-1953 годов в затяжных воздушных боях американские истребители F-86 Sabre и советские МиГ-15 становились более верткими и быстрыми по мере расходования топлива, и с каждой минутой бой становился все более динамичным.

«Удельный расход топлива оппонирует с удельной тягой. Самый лучший расход топлива получается на гражданских двухконтурных двигателях, но у них меньше всего удельная тяга за счет высокой степени двухконтурности. У одноконтурных двигателей — наоборот, удельная тяга высока, но и расход высокий. За счет применения новых конструкций и технологий в «Изделии 30» удельный расход остался на прежнем уровне, но удельная тяга увеличилась», — рассказал Марчуков.

«Изделие 30»

Двигатель поколения «4+» АЛ-41Ф1, пока что устанавливаемый на истребители Су-57, конструктивно похож на АЛ-31Ф и АЛ-41Ф1С, но имеет несколько серьезных отличий. В частности, силовая установка оснащена плазменной системой зажигания и управлением вектором тяги в вертикальной плоскости. По словам Марчукова, система плазменного зажигания встроена в сами топливные форсунки двигателя, благодаря чему зажигание плазменной дуги происходит одновременно с подачей керосина. Помимо прочего, такое техническое решение позволяет избегать факеления, выброса огненного столба из двигателя из-за переизбытка топлива в камере сгорания при запуске.

Если говорить в общем, то электронно-цифровая система позволяет еще больше упростить управление самолетом благодаря тому, что она полностью отвечает за регулирование впрыска топлива, подачу воздуха, зажигание и управление некоторыми другими параметрами работы силовой установки. Благодаря этому от летчика требуется только отдавать управляющие указания.

Двигатель пятого поколения «Изделие 30» будет отличаться от АЛ-41Ф1 повышенной топливной эффективностью и меньшей стоимостью жизненного цикла.

«По сравнению с двигателями четвертого поколения в пятом добавилась возможность крейсерского сверхзвукового движения — для этого двигатель должен обладать изменяемой степенью двухконтурности. Это требование добавило еще один удельный параметр — удельный расход топлива на крейсерском сверхзвуке. Также у двигателя должна быть значительно меньшая заметность в инфракрасном и радиоволновом диапазоне. Это достигается специальной конструкцией сопла и воздухозаборника. Серьезным аспектом нового двигателя является также снижение стоимости жизненного цикла машины — меньше расхода на обслуживание, больше межремонтный ресурс», — рассказал о новых силовых установках Марчуков.

Сопла и лопатки

Для нового двигателя, который будет устанавливаться на истребители Су-57 с середины 2020-х годов, сегодня разрабатывается плоское сопло. Обычно такой аппарат представляет собой две подвижные пластины, установленные на S-образном канале на выходе реактивного двигателя. В частности, так сделано на американском истребителе F-22 Raptor пятого поколения.

Такое сопло, вместе с S-образным каналом скрывающее раскаленные лопатки турбины двигателя, позволяет снизить инфракрасную заметность боевого самолета для систем наблюдения, в том числе и инфракрасных поисково-следящих систем. Однако это же техническое решение вводит дополнительное сопротивление для истекающих газов, из-за чего характеристики двигателя ухудшаются в среднем на 2-3 процента.

Будет ли плоское сопло входить в состав двигательной установки с «Изделием 30» в основе, пока неизвестно. Сегодня этот двигатель испытывают с обычным соплом.

Читать еще:  Что такое двигатель mzi

В 2013 году разработчики показали лопатки компрессора высокого давления для двигателя второго этапа, предназначенного к установке на Су-57. Они были изготовлены из алюминида титана — сплава титана и алюминия. В СМИ появлялась информация и о том, что этот же сплав может быть использован для изготовления лопаток турбины низкого давления «Изделия 30». Но позднее все эти работы были приостановлены. По словам Марчукова, алюминид титана не подходит для военного двигателя.

«Лопатки из алюминида титана используются в самых последних ступенях турбины низкого давления на гражданских самолетах, где температура газов относительно низка. Это дает значительную экономию по массе, так как в гражданских двигателях турбины многоступенчатые. В военном двигателе температура газов даже перед турбиной низкого давления значительно выше, и алюминид титана в этих условиях просто неприменим», — пояснил генеральный конструктор ОКБ имени А. Люльки.

Устройство и принцип работы газового оборудования 5-го поколения

В состав ГБО-5 входят следующие элементы:

  1. газовый баллон;
  2. газовый насос высокого давления в сборе с мультиклапаном и фильтром;
  3. электромагнитный клапан с интегрированным фильтром;
  4. блок управления;
  5. высокоскоростные газовые форсунки;
  6. переключатель газ/бензин;
  7. дверной датчик включения насоса (опция);
  8. подающий трубопровод;
  9. обратная и заправочная магистрали;
  10. ВЗУ.

При открытии водительской дверцы сигнал от дверного датчика поступает на ЭБУ, который, подаёт команду газовому насосу. Последний забирает порцию сжиженного газа из баллона и подаёт его через фильтр в магистраль, создавая, нужное давление. При отсутствии датчика, насос включается поворотом ключа зажигания в положение «старт».

Далее «электронные мозги», следуя заложенной в них программе, отключают подачу бензина (при условии, если кнопка управления переведена в положение «газ») и открывают газовые форсунки, через которые требуемое количество жидкой газовой смеси под давлением дозированно впрыскивается во впускной тракт мотора.

При закрытии форсунок часть газового топлива возвращается в баллон по обратной магистрали. На первый взгляд может показаться, что это делается для экономии топлива. На самом деле, таким образом обеспечивается оптимальный тепловой режим инжекторов и магистралей в подкапотном пространстве, для исключения испарения газа из-за нагрева от двигателя.

Как видим, схема ГБО 5 поколения по принципу работы вплотную приблизилась к системе распределённого впрыска бензинового мотора. Этим и объясняется тот факт, что электроника даже «навороченного» авто воспринимает сжиженное газовое топливо как «родное» не отторгая его, как это происходило с 4-ой версией оборудования.

Volkswagen

Touareg 12006 — 2009

Обновленный алюминиевый блок также склонен к задирам как и его предшественник

Насос-форсунки служат примерно 150 000 км и затем обычно текут по уплотнителям

После 200 000 км здесь нередко встречается износ рокеров и кулачков распредвала

На пробегах 250 — 300 тысяч километров внимания могут потребовать шестерни ГРМ

Еще тут часто течет помпа либо теплообменник и масло смешивается с антифризом

Сборка BPE, BAC 2.5 и нюанс этого мотора

  • Все тексты написаны мной, имеют авторство Google, занесены в оригинальные тексты Yandex и заверены нотариально. При любом заимствовании мы сразу же пишем официальное письмо на фирменном бланке в поддержку поисковых сетей, вашего хостинга и доменного регистратора.

    Далее подаем в суд. Не испытывайте удачу, у нас более тридцати успешных интернет проектов и уже дюжина выигранных судебных разбирательств.

    голоса
    Рейтинг статьи
  • Ссылка на основную публикацию
    ВсеИнструменты
    Adblock
    detector