Авиация: Россия больше не отстает от США на 40 лет

Руководитель направления «Технологии двигателестроения» Объединённой двигателестроительной корпорации Валерий Гейкин заявил, что проблема создания российского сварного ротора, которая существовала более 40 лет, наконец-то начинает решаться. В подтверждении его слов пресс-служба ОДК опубликовала новость, что в Научно-производственном центре газотурбостроения «Салют» (г. Москва) «изготовлены опытные образцы сварного ротора из жаропрочного никелевого сплава, а также крупногабаритная деталь внутреннего корпуса компрессора высокого давления (КВД) из титанового интерметаллидного сплава (Ti-сплава)».

Новость, безусловно, позитивная, особенно для тех, кто внимательно следит за развитием новейших отечественных технологий двигателестроения. Ведь Россия заявила о своем желании вернуться на международный рынок магистральных и региональных самолетов.

Впрочем, на первом этапе ставится более скромная задача — вытеснить с нашего неба иностранные лайнеры. Для этого требуется разработать и внедрить перспективные самолеты, оснащенные двигателями, в которых размерность газогенераторов должна быть в 3−6 раз меньше по сравнению с нынешней линейкой эксплуатируемых силовых установок и на порядок более высокая надежность.

Чтобы понять объем работ по этому направлению, приведем кое-какие цифры и факты. В свое время создание ведущими западными компаниями General Electric, Pratt & Whitney и Rolls Royce силовых установок с ресурсом эксплуатации 20−40 тыс. полетных циклов* и с наработкой на выключение в полете 200−500 тыс. часов**, по сути, стало причиной превращения России из экспортера в импортера гражданских самолетов. Для сравнения, наработка на выключение серийно выпускаемых отечественных движков не превышает 100 тыс. часов, а ресурс — не более 6 тыс. циклов.

Обеспечение конкурентоспособности отечественных самолетов упиралось в ресурсы, необходимые для разработки новейших двигателестроительных технологий. General Electric, например, ежегодно тратит только на улучшение характеристик своих двигателей 1 млрд. долларов. Еще столько же дает правительство. Примерно такая же картина с деньгами в Rolls Royce. Эти компании давно и тесно кооперируют друг с другом, как в европейских рамочных, так и в международных программах. Особенно плотно сотрудничают между собой американцы и японцы. У нас же ОДК на все нужды получает примерно 20 млрд. рублей в год, и то только последнее время.

Еще один существенный фактор, который играет на руку американцам и европейцам — это время, потраченное на разработку технологий. По фату, российское авиационное двигателестроение, было вырвано из конкурентного состязания почти на 20 лет — с конца «восьмидесятых» до конца «нулевых».

А компания General Electric, к примеру, потратила 35 лет (в том числе по 3-й госпрограмме) на разработку углепластиковой лопатки вентилятора двигателя GE-90 и GEnx для самолета Boeing. Причем американцы в ходе своих исследовательских работ выплавили более 220 тонн редких и экспериментальных сплавов, а также изготовили 20 тысяч самых разных лопаток, сформировав, таким образом, уникальную базу механических и теплофизических свойств композитов.

Именно в этих условиях, 8−9 лет назад началась российская гонка за лидером. Это все равно, что силами одной роты пытаться остановить дивизию, утверждали прозападные эксперты и лоббисты. Мол, если бы правительство РФ не пустило в страну Boeing и Airbus, национальные авиакомпании перевозили пассажиров, по сути, на самолетах 80-х годов прошлого века.

С другой стороны, многие эксперты вполне справедливо считают, что навязанное засилье «небесных» конкурентов нанесло тяжелый урон национальной экономике в целом. Дело в том, что новейшие технологии авиационного двигателестроения составляют основу для технологического рывка в других отраслях, прежде всего, в производстве генераторов газотурбинных электростанций, силовых установок наземного и водного транспорта, газоперекачивающих станций и так далее. Причем, все это является экспортной продукцией с высокой добавленной стоимостью. Проще говоря, технологии авиационного двигателестроения являются своего рода индикатором конкурентоспособности всего машиностроительного комплекса страны.

После войны в Южной Осетии была принята Федеральная целевая программа «ГАТ 2009−2011», в рамках которой проводились разработка 16 критических для авиационного двигателестроения технологий. Именно по итогам этой ФЦП должна была решиться проблема сварки ротора компрессоров. Однако тогда эта задача оказалась не по плечу нашим специалистам. Кроме того, не удалось завершить работы по выпуску целого ряда деталей из различных композиционных материалов, в том числе по созданию пустотелой лопатки вентилятора и высокотемпературной лопатки турбин, работающей при температуре до 2000 К.

Стало понятно, что наскоком Россия не сможет ворваться в мир высоких технологий двигателестроения. Необходимо было в первую очередь разобраться с квалификацией композиционных материалов, а также внедрить программы для компьютерной оптимизации конструкции турбины. И тут выяснилось, что инженерные школы, созданные еще в СССР, не растратили былого потенциала.

Представленный почти 6 лет прототип нового авиационного двигателя включал в себя, как это подтвердило время, самые перспективные наработки, в том числе рабочие лопатки из монокристаллических сплавов с керамическим теплозащитным покрытием и малоэмиссионную кольцевую высокоресурсную камеру сгорания. За прошедшие годы для каждого используемого в этой программе композитного материала пришлось провести испытания примерно 1200 образцов, включая 700 образцов при жестком режиме нагружения.

Сегодня, судя по информации, имеющейся в открытых источниках, практически все поставленные цели достигнуты, в том числе ставшая камнем преткновения технология сварной секции ротора КВД из титанового интерметаллидного сплава.

Таким образом, становится ясно, что имел в виду вице-премьер Дмитрий Рогозин, когда нынешним летом в интервью РИА «Новости» поделился своими мыслями о МС-21. Напомним, он говорил о «явном прорыве, очевидным не только нам, но и нашим западным конкурентам» и о том, что новый «самолет (российский — авт.) будет лучше своих ближайших конкурентов — это и Boeing-737 MAX, и Airbus A320 Neo». Без отечественного двигателя с наработкой на выключение в полете 200−500 тыс. часов и с ресурсом эксплуатации 20−40 тыс. полетных циклов вряд ли такое возможно.

Это означает еще и то, что Россия сегодня близка к созданию критически важных для военной авиации турбин и камер сгорания, работающих при температурах газа перед турбиной 2100−2400К.

---

* Цикл «взлет-полет-посадка», встречается также термин «взлетно-посадочный цикл».

** Наработка двигателя на неустранимое выключение в полете, то есть в течение указанного временного периода вероятно появление одного отказа, приводящего к нарушению работоспособности двигателя.