двигатель демонстратор что это
Перспективный двигатель-демонстратор технологий ПД-14 успешно сдал первый экзамен
За последние четверть века стало ощутимо отставание российского авиационного двигателестроения в освоении передовых технологий проектирования, новых методов конструирования авиационных двигателей, создании новых материалов и разработке технологий изготовления их деталей и узлов.
В рамках реализации Федеральной целевой программы «Развитие гражданской авиационной техники России на 2002-2010 годы и на период до 2015 года» ОАО «Авиадвигатель» как головному разработчику перспективного семейства двигателей необходимо в сжатые сроки ликвидировать это отставание и выполнить работу по созданию отечественного двигателя для ближне-среднемагистральных самолетов МС-21.
Созданию двигателя-демонстратора технологий предшествовали следующие подготовительные этапы:
•· разработка конструкторской и технологической документации;
•· подготовка производства, испытательных стендов и лабораторий;
•· проведение многочисленных испытаний и предварительная доводка каждого узла двигателя в отдельности;
Все перечисленные работы были завершены в срок благодаря широкой кооперации двигателестроительных предприятий России, точному расчету возможностей производства, жесткому контролю выполнения и оперативной реакции на непредвиденные обстоятельства. Принимая во внимание чрезвычайную сложность поставленной задачи и масштаб проекта, впервые в истории отечественного двигателестроения к работе были привлечены практически все двигателестроительные предприятия России и отраслевые институты.
Специалисты «Авиадвигателя» постоянно контролировали изготовление деталей и узлов, выезжая на предприятия кооперации, проводили регулярные совещания с ними в режиме видео-конференц-связи, решали проблемные вопросы производства и приемки изделий в режиме online. Каждый из участников кооперации обладает устоявшимися технологиями изготовления и контроля деталей, своим составом технологического оборудования, организационной и нормативной документацией. Все это потребовало от специалистов КБ больших усилий для интеграции и синхронизации технологий и стандартов производства.
Параллельно с изготовлением двигателя реконструированы и переоснащены открытый и закрытый испытательные стенды. Испытания нового двигателя прошли в соответствии с действующими требованиями, с применением самых современных измерительных и регистрирующих систем, позволяющих контролировать ход проведения испытаний в режиме реального времени как в кабине наблюдения, так и дистанционно, на рабочих местах инженеров-испытателей.
Конструкция перспективного двигателя совершенно новая, она значительно отличается от предыдущих разработок пермского КБ. Поэтому потребовалась совершенно иная, уникальная технология сборки двигателя. Дополнительные трудности в сборочный процесс вносило наличие огромного количества препарирования: всего было установлено около 2 000 специальных замеров. Тем не менее, несмотря на все трудности и шероховатости, двигатель был собран в установленные сроки и успешно прошел испытания. Подтверждена работоспособность деталей и узлов, в том числе, изготовленных с применением «критических технологий» («пустотелая» титановая рабочая лопатка вентилятора, лопатки турбины из монокристаллических суперсплавов и интерметаллидов, моноколеса компрессора и др.). Параметры двигателя соответствуют математической модели.
Уральские ученые запустили демонстратор двигателя для полностью возвращаемой ракеты
На площадке АО «Научно-исследовательский институт машиностроения» успешно прошел демонстрационный пуск двигательной установки для многоразовой одноступенчатой ракеты-носителя в рамках проекта Уральского НОЦ «Передовые производственные технологии и материалы».
Ученые произвели демонстрационные пуски двигательной установки с центральным телом, состоящей из 16 ракетных двигателей, которые объединены в единую систему. Это демонстратор принципиально новой двигательной установки с центральным телом, системы управления и контроля с искусственным интеллектом ракетно-космического комплекса для полностью возвращаемой многоразовой ракеты-носителя.
Из областного бюджета выделено 70 млн рублей на развитие проекта, еще 5 млн направил Южно-Уральский государственный университет и 3 млн — федеральный центр.
Работу над проектом совместно ведут «Государственный ракетный центр имени академика В. П. Макеева» (г. Миасс), Южно-Уральский государственный университет, АО «Научно-исследовательский институт машиностроения» (г. Нижняя Салда), АО «Научно-производственное объединение автоматики имени академика Н.А. Семихатова» (г. Екатеринбург).
«Этот проект может сделать переворот в ракетостроении, освоении космоса. Дело в том, что из традиционных многоступенчатых ракет на землю спускается только часть, остальное сгорает в атмосфере. Расходуются огромные средства и каждый раз ракету приходится строить заново. В АО „ГРЦ Макеева“ задумали создать многоразовую ракету из одной ступени», — рассказал проректор по научно-образовательным центрам и комплексным научно-техническим программам, директор Политехнического института ЮУрГУ Сергей Ваулин.
По расчетам, реализация проекта в полном объеме к 2030 году позволит нашей стране занять значительную часть мирового рынка коммерческих пусков и мирового космического грузопотока. При этом производство новой космической техники будет целиком локализовано в России.
«Мы сегодня увидели успешную реализацию идеи, связанную с тем, что 16 двигателей смогут работать в любых слоях атмосферы, поднять космическое тело и опустить его обратно. Для того чтобы это все полетело, необходима длительная работа множества институтов и предприятий», — прокомментировала директор НИИ Маш Елена Матвеева.
Кроме того, успешно прошли испытания системы управления и были продемонстрированы фрагменты разрабатываемого топливного бака из композитных материалов. К композитным материалам в аэрокосмической отрасли предъявляются очень высокие требования, и разработки ЮУрГУ этим требованиям соответствуют.
«Это один из основных технологических проектов УМНОЦ как для Челябинской области, так и для всего Урала. Есть очень амбициозные планы по его дальнейшей реализации. Крайне важно успешно провести на базе индустриального партнера — Научно-исследовательского института машиностроения — огневые испытания данного проекта. Дальнейшая судьба проекта во многом зависит от Роскосмоса, его нужд, потребностей в такой разработке. Уже сейчас четко видно, что уральские ученые в этой сфере обладают компетенциями действительно мирового уровня», — отметил Игорь Манжуров, директор по развитию УМНОЦ «Передовые производственные технологии и материалы».
Южно-Уральский государственный университет (ЮУрГУ) — это университет цифровых трансформаций, где ведутся инновационные исследования по большинству приоритетных направлений развития науки и техники. В соответствии со стратегией научно-технологического развития РФ университет сфокусирован на развитии крупных научных междисциплинарных проектов в области цифровой индустрии, материаловедения и экологии. В Год науки и технологий ЮУрГУ стал одним из победителей в конкурсе по программе «Приоритет-2030». Вуз выполняет функции регионального проектного офиса Уральского межрегионального научно-образовательного центра мирового уровня (УМНОЦ).
В России испытали демонстратор двигателя для перспективных орбитальных самолетов и гиперзвуковых ракет
Как сообщается на сайте Ростеха, Объединенная двигателестроительная корпорация Ростеха завершила первый этап испытаний демонстратора прямоточного пульсирующего детонационного двигателя. Простота конструкции и повышенные эффективность и тяга обещают качественное развитие российских ракетно-космических систем.
Источник изображения: Ростех
В ходе испытаний в отдельных режимах силовая установка продемонстрировала увеличение удельной тяги до 50 % в сравнении с двигателями традиционных схем. Это можно конвертировать в дальность и грузоподъёмность ракет или орбитальных самолётов, повысив один из этих параметров на 30-50 %.
«Пульсирующий детонационный двигатель — новый тип силовой установки для авиации, — говорится в документе. — В нем реализуется более экономичный, в отличие от используемого в существующих газотурбинных двигателях, термодинамический цикл. В ОКБ им. А. Люльки (филиал ПАО «ОДК-УМПО») сформировано отдельное направление по разработке таких силовых установок».
Предложенный двигатель сможет применяться на орбитальных самолетах, сверх- и гиперзвуковых летательных аппаратах, перспективных ракетно-космических системах. Благодаря новым двигателям также повысится манёвренность аппаратов и улучшится динамика полёта. Подобные двигатели могут стать как дополнением, так и заменой традиционным двигателям в воздушно-реактивных силовых установках.
«Простота конструкции и относительно низкие требования к значениям величин газодинамических параметров позволяют применять при его создании технологии, отработанные на предыдущих поколениях двигателей. Это даёт большое коммерческое и экономическое преимущество по сравнению с разрабатываемыми перспективными двигателями традиционных схем», — отметил генеральный конструктор-директор ОКБ имени А. Люльки Евгений Марчуков.
Ростех испытал демонстратор двигателя для перспективных орбитальных самолетов
Объединенная двигателестроительная корпорация Ростеха завершила первый этап испытаний демонстратора прямоточного пульсирующего детонационного двигателя, который в будущем сможет применяться в перспективных ракетно-космических системах, гиперзвуковых летательных аппаратах и орбитальных самолетах. Силовая установка на отдельных режимах работы продемонстрировала увеличение удельной тяги до 50% в сравнении с двигателями традиционных схем.
Пульсирующий детонационный двигатель – новый тип силовой установки для авиации. В нем реализуется более экономичный, в отличие от используемого в существующих газотурбинных двигателях, термодинамический цикл. В ОКБ им. А. Люльки (филиал ПАО «ОДК-УМПО») сформировано отдельное направление по разработке таких силовых установок.
«Первый этап испытаний демонстратора пульсирующего детонационного двигателя успешно завершен. Демонстратор выдал требуемые показатели. На отдельных режимах работы удельная тяга до 50% превысила показатели традиционных силовых установок. В перспективе это позволит в 1,3–1,5 раза увеличить максимальную дальность и массу полезной нагрузки летательных аппаратов. Разработка сможет применяться, например, на орбитальных самолетах, сверх- и гиперзвуковых летательных аппаратах, перспективных ракетно-космических системах», – рассказали в авиационном кластере Ростеха.
Оснащенные пульсирующими детонационными двигателями летательные аппараты будут иметь лучшую динамику полета и маневренность. Этот тип двигателя сможет использоваться в развитие традиционных ракетных и воздушно-реактивных силовых установок или как дополнение к ним.
«Простота конструкции и относительно низкие требования к значениям величин газодинамических параметров позволяют применять при его создании технологии, отработанные на предыдущих поколениях двигателей. Это дает большое коммерческое и экономическое преимущество по сравнению с разрабатываемыми перспективными двигателями традиционных схем», – отметил генеральный конструктор-директор ОКБ имени А. Люльки Евгений Марчуков.
В 2016 году авторский коллектив проекта «Пульсирующий детонационный двигатель» стал победителем конкурса «Лучший инновационный проект по направлениям критических технологий в РФ» в Сколково. Макет пульсирующего детонационного двигателя впервые был представлен на Международном военно-техническом форуме «Армия-2017».
Как сообщалось ранее, в этом году Объединенная двигателестроительная корпорация Ростеха начала серийное производство новейших отечественных двигателей ПД-14 для самолета МС-21, а также изготовит опытные образцы двигателя ВК-650В для легких вертолетов типа Ка-226Т.
События, связанные с этим
Ростех приступит к летным испытаниям двигателя ВК-650В в 2023 году
Двигатели ОДК обеспечили участие авиатехники в воздушном параде Победы
Ростех испытал демонстратор двигателя для перспективных орбитальных самолетов
Ростех изготовит три опытных образца двигателя для Ка-226Т до конца года
Двигатели ОДК штатно отработали во время полета Ил-112В
Шесть махов для одного самолета: есть ли будущее у детонационного двигателя
Виктор Кузовков
Давно ни для кого не секрет, что современная авиация приблизилась к порогу своих возможностей. Последней революции в авиастроении, причем, только в военном, стало появление технологий высокой скрытности в электромагнитном диапазоне, или стелс-технологий. Однако с тех пор прошло уже более трех десятилетий, и все это время авиация развивалась, буквально по крохе выскребая последний ресурс из старых технологий.
Но похоже, что в ближайшие годы ситуация может измениться. Как стало известно буквально на днях, российский разработчик авиадвигателей, ОДК-УМПО (структурное подразделение Ростеха), а конкретнее, входящее в его состав ОКБ им. А.М. Люльки провело успешные испытания демонстратора двигателя нового поколения. На стендах предприятия был испытан прототип прямоточного пульсирующего детонационного двигателя (ППДД), и в их ходе были подтверждены возможности достижения некоторых характеристик, которые значительно превосходят существующие аналоги.
Вообще, детонационные двигатели известны науке и инженерам довольно давно. Так, например, еще в годы Второй мировой войны немецкие авиаконструкторы оснастили такими двигателями знаменитый самолет-снаряд «Фау-1», с помощью которого Гитлер пытался «поставить на колени» Великобританию. Правда, тогда немецких конструкторов привлекли не выдающиеся характеристики двигателя, а, как ни странно, его дешевизна. Для воюющей на два фронта Германии вопрос цены одноразового самолета, не имеющего, к тому же, какой-то особой точности и применявшегося действительно массово, был принципиально важен.
Характеристики этой новинки были не очень хороши, но для тех условий достаточны – «Фау-1» разгонялся до 800 километров в час (скорость зависела от того, сколько топлива самолет-снаряд уже успел потратить), и его перехват обычными истребителями тех лет, даже отличными британскими «Спитфайрами» и более поздними «Темпестами», был весьма проблематичен. Правда, были и существенные недостатки, которые заставили авиаконструкторов почти забыть об этом типе двигателей после войны. И прежде всего, экспоненциально возрастающая сложность по мере совершенствования характеристик такого двигателя – практически непрерывно идущая детонация топливно-воздушной смеси не очень способствует надежной работе такого двигателя. То, что еще худо-бедно годилось для одноразового полета продолжительностью не больше двух часов, при том уровне технологий оказывалось совершенно несостоятельным для требований военно-воздушных сил, заинтересованных в создании не только мощных, но и надежных двигателей для пилотируемой авиации.
Основным, принципиальным отличием любого типа детонационных двигателей от реактивных, является способ получения удельного импульса – в одном случае он получается за счет детонации топливно-воздушной смеси, а в другом за счет классического её сгорания. Химическая реакция горения топливно-воздушной смеси, чисто технически не может распространяться со скоростью, превышающей скорость звука. Тогда как детонация (то есть, взрыв), перемещает фронт горения со сверхзвуковой скоростью, создавая ударную волну.
В настоящий момент реальным считается достижение в импульсных детонационных двигателях ударной волны, распространяющейся со скоростью до 3 километров секунду. Это, если очень грубо, примерно в девять раз быстрее скорости звука. То есть, потенциально создание детонационного двигателя может привести и к созданию гиперзвуковой авиации, скорость которой в теории может достигать гиперзвуковых величин, то есть, превышать 5-6 чисел Маха. Существующие варианты реактивных двигателей, увы, ничего подобного достичь не могут, и их скоростной максимум уже достигнут на некоторых перехватчиках (в частности, на МиГ-25) и самолетах-разведчиках, например, американском Lockheed SR-71. Скорость эта равняется трем числам Маха, или примерно 1 километр в секунду.
В настоящий момент исследования в области детонационных двигателей ведутся буквально во всем авиационном мире. Параллельно разрабатываются два типа таких двигателей – импульсный и роторный. Принцип работы импульсного двигателя построен на череде импульсов, когда сначала в двигатель подается воздух и топливо, потом происходит детонация этой смеси, потом продувка, после чего весь цикл повторяется. Таких импульсов может быть от нескольких десятков до нескольких сотен в секунду, так что можно себе представить, в каких условиях работает двигатель.
Роторный вариант детонационного двигателя работает несколько иначе – детонация там идет постоянно, по кругу подрывая топливно-воздушную смесь и создавая постоянный импульс. Этот вариант считается более продвинутым, но и более сложным. Просто представьте, что в одной части камеры сгорания идет взрывная реакция, а в другой, одновременно с этим, происходит отвод отработанных газов и новое заполнение топливно-воздушной смесью.
По имеющимся данным, американцы сосредоточили свои исследования именно в области роторных детонационных двигателей. Российские же конструкторы за журавлем в небе пока не гонятся и создают прямоточный импульсный детонационный двигатель. Во всяком случае, именно такой демонстратор был представлен в ОКБ имени А. М. Люльки. Правда, сделаем поправку на секретность – сказанное выше не означает ни того, что в России не разрабатывают роторный вариант, ни того, что в США не интересуются импульсным. Скорее, речь можно вести о разных приоритетах, финансировании и достигнутых результатах.
Так или иначе, в настоящий момент мы уже точно можем говорить о том, что в РФ создан демонстратор технологий, который, пусть и с некоторой натяжкой, можно назвать прототипом прямоточного импульсного детонационного двигателя. Да, пока он весьма слаб – до 1600 кгс. Для сравнения, тяга так называемого «двигателя второго этапа» для Су-57 должна составить, на форсаже, порядка 18 000 кгс. Но тут важно то, что продемонстрированы сразу две вещи – высокая эффективность такого типа двигателей и, что немаловажно, достаточный научный и технологический уровень российской оборонной промышленности, позволяющий создавать и, в перспективе, серийно производить двигатели такого типа. Что же касается мощности, то это, как говорится, дело наживное…
Экспертами активно обсуждается важное следствие разработки детонационных двигателей, а именно вероятное повышение скоростей авиации. И это, безусловно, важно, хотя сразу можно сказать, что потенциал тут несколько ограничен – сама атмосфера препятствует безумному разгону летательных аппаратов, а выход в безвоздушное или сильно разреженное пространство лишает кислорода любой двигатель, в том числе и детонационный. То есть, сладкие грезы о том, как истребители и перехватчики будут выходить в космос и оттуда атаковать супостата мы все-таки оставим детям и фантастам. Хотя прогнозировать рост скорости истребительной авиации до примерно пяти Махов и увеличение практического потолка километров до тридцати мы, наверное, все-таки можем. А это уже очень серьезно, уже хотя бы потому, что появление подобных самолетов потребует гигантских затрат на тотальное перевооружение практически всей системы ПВО в мире – эффективно бороться с ними не сможет ни современная авиация, ни большинство существующих зенитно-ракетных комплексов.
При этом почти не обращается внимания на другой аспект – вероятную замену (там, где это возможно) существующих авиационных двигателей на детонационные. И не с целью повысить скорость или тяговооруженность, а банально с целью экономии. Дело в том, что топливная эффективность такого двигателя значительно выше, то есть, он расходует топливо гораздо эффективнее, чем существующие образцы. Грубо говоря, новый двигатель позволит пролететь на одной заправке на 30-50 процентов дальше, чем тот, что установлен на нем сейчас. А это очень важное качество, которое будет с восторгом встречено как в военной, так и в гражданской авиации. Да и разработчики беспилотников скажут двигателистам большое спасибо.
Разумеется, в этом вопросе не так все просто, как всем нам хотелось бы. Это и упоминавшаяся сложность эксплуатации детонационных двигателей, и некоторые ограничения, накладываемые самой природой процесса – например, для запуска прямоточного импульсного детонационного двигателя летательный аппарат нужно предварительно разогнать хотя бы до 100 м/с, а это предполагает наличие какой-то вспомогательной силовой установки. Есть и другие сложности, понятные, вероятно, только экспертам.
И все-таки это очень позитивное известие. Увы, так уж сложилось, что именно война зачастую становится основным двигателем прогресса. Или подготовка в войне… Вот и сейчас есть некоторая вероятность, что гонка сверхдержав в области детонационных авиационных двигателей со временем либо сделает дешевле перелеты из Москвы на Камчатку, либо и вовсе сделает доступным гражданский сверхзвук или гиперзвук. И мы, хоть и будем по-прежнему бояться тотального взаимного уничтожения, все-таки сможем смотаться на выходные в Петропавловск – родственников навестить или рыбку половить…