Семейство двигателей ТВ7-117: на пороге серийного производства

Семейство двигателей ТВ7-117: на пороге серийного производства

Накануне выставки HeliRussia-2023 АО «ОДК-Климов» провело очередную конференцию Генерального конструктора предприятия Всеволода Елисеева. Цель ежегодного мероприятия — общение с эксплуатантами летательных аппаратов, на которых установлены климовские двигатели. Разработчик в ходе конференции рассказывает о пройденном за год пути, о мероприятиях по повышению надёжности и ресурса существующих моторов, о работе над новыми модификациями и о новых проектах. Корреспондент «АвиаПорта», посетивший встречу, воспользовался возможностью узнать о ходе работ над двигателями семейства ТВ7-117.

Дорога длиной в десятилетия

Турбовинтовые и турбовальные двигатели — очень консервативный сегмент рынка, в котором появление принципиально новых конструкций происходит редко. Сегодня практически у каждого успешного семейства газотурбинных двигателей существует история, отсчёт дат в которой идёт из прошлого столетия. Однако прогресс, достигнутый с точки зрения повышения мощностных характеристик, удельных параметров и надёжности, порой позволяет говорить о том, что родственные моторы, похожие внешне и имеющие близкие схематические решения, можно относить к разным поколениям авиадвигателей.

Семейство двигателей ТВ7-117 — один из ярких примеров того, как растянувшиеся на десятилетия работы по совершенствованию базовой конструкции приводят к заметному улучшению параметров. Базовый мотор ТВ7-117С был спроектирован в 1980—1990-х годах для использования в составе силовой установки регионального 60-местного самолёта Ил-114. Сертификат типа на него был выдан Авиационным регистром Межгосударственного авиационного комитета в январе 1997 года. Двигатель отличали высокие для своего времени удельные показатели (удельный расход топлива на взлётном режиме 200 г / л.с.*час), достигнутые за счёт параметров термодинамического цикла. Впоследствии была создана модификация ТВ7-117СМ, основным отличием которой стало использование новой цифровой системы автоматического управления и контроля типа FADEC БАРК-65. Эта новация повысила безотказность двигателя и его эксплуатационную технологичность, а также позволила снизить массу двигателя примерно на 20 кг.

Создание на базе газогенератора ТВ7-117 вертолётной версии также было запланировано ещё в прошлом веке. Тогда двигатель примеряли как к вертолёту Ми-38, на котором он в итоге нашёл применение, так и к семейству вертолётов Ка-50/-52. Сертификат типа на эту модификацию выдан АР МАК в июле 2015 года, впоследствии он был валидирован ФАВТ в 2018 году. Тогда были достигнуты показатели по взлётной мощности на уровне 2800 л.с., режим 30-минутной мощности — 3000 л.с., а 2,5-минутный чрезвычайный режим — 3140 л.с. Дальнейшие работы по совершенствованию ТВ7-117В позволили реализовать режим ЧР с достижением мощности 3750 л.с., что является лучшим показателем по отношению к взлетной мощности, полученным в семействе двигателей и на рынке. ТВ7-117В в соответствующем исполнении уже получил одобрительные документы Федерального агентства воздушного транспорта РФ.

Второе поколение самолётных модификаций двигателей семейства ТВ7-117 родилось уже в прошлом десятилетии, когда были запущены работы по ТВ7-117СТ для лёгкого военно-транспортного Ил-112В. Вскоре было принято решение в целях унификации реализовать проект создания двигателя ТВ7-117СТ-01 для модернизированного регионального Ил-114-300, а на рубеже десятилетий появился и проект ТВ7-117СТ-02 для перспективного турбовинтового регионального самолёта ТВРС-44, также известного как «Ладога». ТВ7-117СТ-01 в конце 2022 года был сертифицирован, а сертификация ТВ7-117СТ-02 намечена на 2024 год.

Семейство двигателей с индексами СТ, СТ-01 и СТ-02 имеет важные отличия от базовых С и СМ. В них применён ряд новых материалов и покрытий. Ставка на новые производственные технологии также дала свои результаты. Технология литья под низким давлением используется при создании, в первую очередь, корпусных деталей, которые удалось облегчить на 10-15 %. В свою очередь, лопатки входного направляющего аппарата компрессора созданы по технологии селективного лазерного спекания, благодаря чему радикально сократилась трудоёмкость их изготовления, также удалось облегчить эту деталь. Отметим, что применение аддитивных технологий идёт уже в серийном, а не опытном производстве, соответствующие техпроцессы были защищены производителем.

Большой прогресс достигнут и в части создания нового поколения блоков автоматического регулирования и контроля БАРК. На самолётных версиях применяется блок, реализующий управление как двигателем, так и воздушным винтом, что повышает функциональность и надёжность системы. Наконец, БАРК обеспечивает получение большого объёма данных, необходимых для поиска и своевременного устранения отказов.

Как рассказал журналистам В. Елисеев, новации применялись и в процессе проектирования двигателя. Так, были реализованы мероприятия по созданию «цифрового двойника», с помощью которого выполнен ряд виртуальных экспериментов. Наиболее сложные из них — разгонные испытания роторов, испытания на обрыв лопаток. Применение математического моделирования позволило ускорить и удешевить разработку и прохождение испытаний, а также оптимизировать конструкцию двигателя.

Был реализован большой комплекс работ по повышению надёжности двигателей. Внедрены мероприятия по пожаробезопасности, по замене титановых деталей статора центробежного компрессора на стальные, по опорам двигателя. Эффективность работ была подтверждена испытаниями на стендах, а конструктивные улучшения, разработанные для одного из двигателей семейства, внедрялись и на других модификациях.

Самым новым членом семейства двигателей ТВ7-117 сегодня является версия с индексом СТ-02. От своих предшественников она имеет ряд существенных конструктивных отличий, о которых ранее подробно рассказывал главный конструктор самолета ТВРС-44 Сергей Меренков. По его словам, по уровню взлётной мощности ТВ7-117СТ-02 ближе к исходному ТВ7-117СМ, то есть основные агрегаты двигателя будут работать в умеренно напряжённом режиме. На модификации применён электрический запуск двигателя, что позволит использовать широко распространённые на аэродромах Зауралья и арктической зоны аэродромные агрегаты. Реализована замкнутая масляная система, когда маслонасос, маслорадиатор и другие агрегаты являются конструктивной частью двигателя, а не самолёта, и крепятся на корпусе компрессора. Такое решение радикально упрощает и ускоряет замену двигателя, повышает надёжность силовой установки.

Планы близкие и далёкие

В день проведения конференции Генерального конструктора Ростех и Росавиация выпустили пресс-релизы, в которых сообщили о выдаче Одобрения главного изменения к Сертификату типа двигателя ТВ7-117СТ-01, расширяющего возможности эксплуатации двигателя по высоте и скорости полёта. Это лишь один из блоков работ, нацеленных на повышение надёжности двигателя и улучшение его характеристик.

Двигатели первого поколения имеют суммарную наработку порядка 60 тыс. часов на стендах, в ходе испытаний, а также около 30 тыс. часов — в эксплуатации в авиакомпаниях «Выборг» (двигатели ТВ7-117С) и на летающей лаборатории Ил-114ЛЛ, принадлежащей компании «Радар-ммс» (двигатели ТВ7-117СМ). Сегодня наработка лидерных двигателей ТВ7-117СМ превышает 3 тыс. часов. Двигатели второго поколения создавались в соответствии с современными нормами лётной годности, изложенными в Федеральных авиационных правилах АП-33. Поэтому, в обеспечение сертификационного процесса был проведён большой объём испытательных работ. Сначала они шли в рамках проекта ТВ7-117СТ, затем — по контракту на создание ТВ7-117СТ-01. Была проведена отработка на стендовой базе ЦИАМ и «ОДК-Климов», на летающей лаборатории, непосредственно на самолёте Ил-114-300.

Так, на летающей лаборатории в четыре этапа было выполнено около 40 полётов с наработкой порядка 150 часов. Была отработана система управления, проверена работа силовой установки на разных высотах и скоростях. Большой объём испытаний выполнен в термобарокамере ЦИАМ, где можно имитировать работу двигателя на разных высотах и скоростях. По словам В. Елисеева, именно завершение в апреле 2023 года очередного этапа отработки в ЦИАМ позволило расширить эксплуатационный диапазон до высоты 6000 метров, скорости до 550 км/час в диапазоне температур от -40 до +45 градусов Цельсия. «Это позволит серьёзно увеличить возможности опытных самолётов при начале лётных испытаний», — пояснил он.

На 2023 год намечено продолжение испытаний в термобарокамере, а также проведение других видов испытаний, включая ресурсные. Это должно позволить снять ограничения по перегрузкам при использовании в составе силовой установки самолёта, а главное — улучшить ресурсные показатели. Ближайшие планы — подтвердить в 2023 году ресурс самолётной версии в 600, а затем 1200 часов, а для вертолётной версии — ресурс 800 циклов. Впоследствии ресурс будет повышаться до 6000 циклов и часов как по модификациям двигателя ТВ7-117СТ, так и по ТВ7-117В. Но и с достижением этих показателей работа по повышению ресурса не прекратится. Целевой уровень в 12 000 полётных циклов и высокий уровень ресурса основных деталей будут достигнуты после 2030 года. Длительность грядущих работ В. Елисеев объяснил необходимостью наработки опыта эксплуатации двигателей, проведения комплекса длительных стендовых испытаний, а также автономных испытаний основных деталей.

После получения Сертификатов типа на основные модификации и последовательного снятия ограничений на их эксплуатацию, ключевым вопросом станет развёртывание серийного производства. Как сообщала ранее пресс-служба «Объединенной двигателестроительной корпорации», в 2023 году в обеспечение испытаний Ил-114-300 самолётостроителям будет предоставлено шесть двигателей, из которых два уже находятся «на крыле», а ещё четыре проходят доработки после первого этапа испытаний. Также в 2023 году намечен предсерийный выпуск двигателей для трёх самолётов, а начиная с первого квартала 2024 года будут выпущены двигатели в серийном облике ещё для трёх самолётов.

Планы по производству двигателей ТВ7-117СТ-02 также свёрстаны по нарастающей. В 2023 году, в начале второго полугодия, планируется выпустить два мотора для проведения стендовых испытаний, а к концу года — ещё два двигателя для постановки на первый лётный образец ТВРС-44. «В этом году было запланировано изготовление двигателей для стендовых испытаний, и двух двигателей для поставки на первый опытный самолёт. Мы сейчас находимся в графике», — заявил В. Елисеев. Далее, по его словам, весной 2024 года будут поставлены двигатели для второго опытного самолёта «Ладога», а затем ещё три дополнительных двигателя — в качестве резерва для обеспечения сертификации самолёта. Сертификация самого двигателя будет завершена в конце 2024 года. В середине десятилетия будет обеспечена готовность «ОДК-Климов» и других предприятий ОДК, входящих в кооперацию, по выпуску от 20 до 50 двигателей ТВ7-117СТ-02 ежегодно.

Касательно ТВ7-117В, по словам В. Елисеева, работы идут в рамках утверждённого графика на текущий год.

Таким образом, к 2028—2030 годам «ОДК-Климов» и его партнёры будут выпускать более 100 единиц двигателей ТВ7-117 разных модификаций. Впоследствии эти планы, вероятно, будут пересмотрены в сторону увеличения. Как сообщалось ранее, «Уральский завод гражданской авиации» видит потенциал выпуска 50 самолётов «Ладога» и его модификаций ежегодно. Серийно будет выпускаться Ил-114-300. Для обеих программ потребуются подменные двигатели, ремонтные комплекты и т.д. Применение ТВ7-117В, вероятнее всего, не ограничится только Ми-38 — прорабатывается использование двигателя на других перспективных платформах. По заявлению В. Елисеева, сегодня идут работы по созданию среднего многофункционального беспилотного летательного аппарата, который проектируется под применение двигателя семейства ТВ7-117. Наконец, «ОДК-Климов» рассматривает всю линейку двигателей «ТВ» и «ВК» в составе гибридных силовых установок (ГСУ). Правда, ГСУ на базе ТВ7-117 — перспектива не ближайшая, так как, по словам В. Елисеева, сначала надо отработать базовые технологии на силовых установках меньшей мощности, таких как ВК-650.

Эти обстоятельства позволяют двигателестроителям строить смелые планы относительно серийного выпуска. «Если брать поставки всех двигателей семейства ТВ7-117, планируется выход на 50 комплектов в 2026—2027 годах, далее, к 2030 году, это уже будет больше 100 двигателей», — подытожил В. Елисеев. Он также дополнил, что под производство двигателей сформирована производственная кооперация в составе «ОДК-Климов», ПК «Салют» «Объединенной двигателестроительной корпорации», ПК «Компрессор», ОМО им. Баранова, «ОДК-СТАР». На всех предприятиях намечена комплексная программа модернизации производства, под которую запланированы денежные средства. Их поступление в значительной мере ускорит работу по перспективным проектам.

Аналогично распланированы и мероприятия по обеспечению послепродажного обслуживания двигателей семейства ТВ7-117 и поддержки эксплуатантов. Была сформирована программа по выводу двигателей на рынок, предполагающая создание пула подменных двигателей, пула запасных частей, формирование авиационного учебного центра для подготовки технического персонала, а также создание полевых представительств для обслуживания и ремонта двигателей. Идёт выбор регионов размещения складов и учебного центра, уже сейчас переговорная кампания ведётся с Единой дальневосточной авиакомпанией «Аврора» по эксплуатации силовой установки Ил-114-300 и с авиакомпанией «КрасАвиа» — по ТВРС-44. Ещё одной переговорной позицией является формат соглашений в послепродажном обслуживании двигателей — в формате за лётный час или в рамках других контрактов.

Подводя итог, можно констатировать, что программа ТВ7-117 постепенно завершает этапы ОКР и выходит на рубеж серийного производства. Вероятно, что это семейство на новом историческом витке может повторить колоссальный успех, сопутствовавший двигателям ТВ2-117 и ТВ3-117, стоявшим на многих тысячах вертолётов семейств Ми-8, Ми-24, Ка-32, Ка-52, и стать одним из наиболее массовых двигателей в современной производственной линейке ОДК.

Источник: aviaport.ru