Существующие сегодня реактивные двигатели уже не считаются экономичными и удобными для использования и обслуживания, и несколько мировых компаний уже приступили к разработке новых типов силовых установок. Они должны стать легче, экономичнее и мощнее существующих сегодня двигателей пассажирских лайнеров.
Фактически отцом современных двигателей, устанавливаемых на транспортные и пассажирские самолеты, является советский конструктор Архип Люлька. В 1941 году он получил патент на изобретение турбореактивного двухконтурного двигателя, однако из-за Великой Отечественной войны построить прототип установки не успел. Первый двигатель такого типа в 1943 году испытали в Германии. От обычных реактивных двигателей, разработка которых началась чуть раньше, новые силовые установки отличались течением воздушных потоков по двум контурам.
Внутренний контур состоит из зоны компрессоров, камеры сгорания, турбины (газогенератор) и сопла. Во время полета воздух затягивается и немного сжимается вентилятором, самым большим винтом и самым первым 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 горючего раскаленные газы вырываются из камеры сгорания и вращают турбину.
Схема турбовентиляторного реактивного двигателя. Слева направо: вентилятор, компрессор низкого давления, компрессор высокого давления, вал компрессора низкого давления, вал компрессора высокого давления, камера сгорания, турбина высокого давления, турбина низкого давления, сопло.
K. Aainsqatsi / wikipedia.org
Турбина представляет собой жаропрочный воздушный винт, жестко посаженный на вал. Этим валом турбина связана с компрессорами и вентилятором на входе двигателя. После турбины реактивная струя попадает в сопло и истекает из него, формируя часть тяги двигателя. Вторая часть воздуха после вентилятора поступает в направляющий аппарат. Это такие вертикальные неподвижные лопатки. В этой части воздушный поток тормозится, из-за чего давление в нем повышается. После этого сжатый воздух сразу поступает в сопло и формирует остаток тяги.
Сегодня турбореактивные двухконтурные двигатели делят на два типа: с низкой и высокой степенью двухконтурности. Степень двухконтурности - это отношение объема воздуха за момент времени проходящего через внешний контур, то есть, минуя камеру сгорания, к объему воздуха, проходящего через внутренний контур, то есть газогенератор. Двигатели со степенью двухконтурности меньше двух традиционно ставятся на боевые самолеты, поскольку имеют небольшие размеры и большую тягу. Но они же расходуют много топлива.
Если у силовой установки степень двухконтурности больше двух, его принято называть турбовентиляторным реактивным двигателем. В такой силовой установке большая часть воздуха в полете проходит по внешнему контуру. На современных двигателях от 70 до 85 процентов тяги формируется именно вентилятором, в то время как внутренний контур используется лишь для привода дополнительных агрегатов, типа генератора, а также самого вентилятора и компрессоров.
В турбовентиляторных двигателях коэффициент полезного действия зависит от величины степени двухконтурности. Но увеличение двухконтурности приводит и к увеличению размеров двигателя, его массы и аэродинамических характеристик (большой двигатель имеет большое лобовое сопротивление). В целом же турбовентиляторный двигатель не может развивать скорость выше скорости звука, но имеет небольшой расход топлива, что как раз очень важно для пассажирских и грузовых перевозок.
Турбовентиляторные двигатели в гражданской авиации используются на протяжении последних нескольких десятилетий и зарекомендовали себя как надежные, относительно дешевые и экономичные силовые установки. Эти показатели разработчики из года в год стараются снизить, применяя все новые технические решения вроде саблевидных лопаток вентилятора, позволяющих сильнее сжимать воздух в зоне входа в компрессорную часть. Но эти решения не дают существенной экономии в расходе топлива.
Американский двигатель CFM56, устанавливаемый на самолеты нескольких типов компаний Boeing и Airbus, имеет степень двухконтурности 5,5 и удельный расход топлива в крейсерском режиме 545 граммов на килограмм-силы в час. Для сравнения, двигатель АЛ-31Ф истребителей Су-27 имеет степень двухконтурности 0,57 и удельный расход топлива в крейсерском режиме в 750 граммов на килограмм-силы в час и 1900 граммов на килограмм-силы в час на форсаже. Первый CFM56 расходовал чуть больше 700 граммов топлива на килограмм-силы в час.
Турбовентиляторный реактивный двигатель на самолете Boeing 777-300
Частичной экономичности новых турбовентиляторных двигателей конструкторы смогли добиться и за счет использования редуктора. Его установили между вентилятором и валом турбины, благодаря чему удалось избавиться от жесткой связки между горячей и холодной частями силовой установки. Кроме того, вентилятор и турбина стали работать в оптимальных друг для друга условиях. Но для существенной экономии конструкторы, помимо прочего, стали думать в сторону турбореактивных двигателей с ультравысокой степенью двухконтурности.
Ультравысокой, или сверхвысокой, степенью двухконтурности считается, когда объем воздуха проходящего за момент времени через внешний контур в двадцать и более раз больше объема воздуха, проходящего через внутренний контур. Так изобрели турбовинтовентиляторный реактивный двигатель. Он имеет два (иногда три) вентилятора, расположенных на одной оси и вращающихся в разные стороны. Лопатки таких вентиляторов имеют саблевидную форму, а сами роторы - изменяемый шаг.
Схема турбовинтовентиляторного реактивного двигателя с открытым винтовентилятором
Hamilton Sundstrand Corporation
Внешне турбовинтовентиляторные двигатели могут быть похожи на обычные турбовинтовые с воздушными винтами. Однако в новых силовых установках диаметр вентиляторов в среднем на 40 процентов меньше обычных воздушных винтов, а воздушный поток за лопатками вентилятора сжимается по разному. Например, в зоне воздухозаборника компрессорной части он, как и у турбовентиляторных двигателей, имеет бо льшую степень сжатия.
Одним из примеров турбовинтовентиляторных двигателей является российский НК-93. Иногда его называют турбовинтовентиляторным реактивным двигателем с закапотированным ротором, или винтовентилятором. В нем винтовентилятор вместе с небольшим по длине внешним контуром забран в капот, специальную конструкцию, защищающую лопатки и упорядочивающую воздушный поток в полете. Такой двигатель примерно на 40 процентов экономичнее сопоставимого по мощности Д-30КП транспортного самолета Ил-76.
thinkdefence.co.uk
Сегодня разработка НК-93 приостановлена. Проект официально не закрыт, но будет ли он когда-либо завершен, не ясно. По разным данным, удельный расход топлива двигателем НК-93 в крейсерском режиме полета составил бы от 370 до 440 граммов на килограмм-силы в час. При этом до 87 процентов тяги будут формироваться именно винто-вентилятором. В третьей серии двигателей Д-30КУ-154 для Ил-76 удельный расход топлива удалось снизить до 482 граммов на килограмм-силы в час.
Схема турбовинтовентиляторного реактивного двигателя с закапотированным ротором
Тяга НК-93, по предварительным расчетам, должна была составит около 18 тысяч килограммов-силы. Для сравнения, тот же Д-30КУ-154 способен выдавать тягу в 10,8 тысячи килограммов-силы. Отчасти неудачи проекта НК-93 объясняется недофинансированием проекта, а также не совсем удачными испытаниями опытной модели, некоторые показатели которой оказались несколько выше расчетных. Кроме того, несмотря на свою эффективность и экономичность, НК-93 является двигателем очень крупным.
Между тем, в 2000-х годах Запорожское машиностроительное конструкторское бюро «Прогресс» разработало двигатель Д-27. Он относится к турбовинтовентиляторным реактивным двигателям с открытым винтовентилятором. Сегодня он является единственной в мире силовой установкой такого типа, выпускаемой серийно. Д-27 используется на перспективном украинском военно-транспортном самолете Ан-70. В этом двигателе поток воздуха создаётся двумя соосными многолопастными саблевидными винтами.
Тяга двигателя Д-27 составляет 13,1 тысячи килограммов силы, а удельный расход топлива в крейсерском режиме - около 140 граммов на килограмм-силы в час. Турбовинтовентиляторные двигатели с открытым ротором могут иметь немного различную конструкцию. Как правило, в них предусмотрено использование редуктора для привода винтовентилятора турбиной. Украинский двигатель в своей конструкции редуктор использует. Этот узел позволяет выставить оптимальные обороты для турбины и оппозитно-вращающихся роторов.
В Евросоюзе в настоящее время действует многолетняя программа разработки новых технологий для гражданской авиации, которые в целом должны будут сделать пассажирские самолеты будущего экономичнее, экологичнее, тише и комфортнее. Этот проект называется Clean Sky 2. В рамках этого проекта французская компания Snecma, входящая в холдинг Safran, приступила к сборке первого опытного образца турбовинтовентиляторного двигателя с открытым ротором. Испытания силовой установки состоятся до конца 2016 года.
green-stone13.livejournal.com
Новый опытный двигатель на время проверок установят на пассажирский лайнер Airbus 340 на специальном подвесе в хвостовой части фюзеляжа. Перед летными испытаниями перспективный двигатель проверят на тестовом стенде на полигоне во французском Истре. Параметры перспективной силовой установки разработчики сравнивают с распространенными CFM56. Ожидается, что выбросы углекислого газа двигателя с открытым ротором будут на 30 процентов меньше, чем у CFM56.
Для сборки опытного образца двигателя Snecma намерена использовать газогенератор турбореактивного двухконтурного двигателя с форсажной камерой M88. Такими силовыми установками оснащаются французские истребители Dassault Rafale. С вала, раскручиваемого турбиной двигателя, через редуктор будет приводиться открытый винтовентилятор с роторами диаметром около 420 сантиметров. Лопатки вентилятора будут изменять угол атаки. Частота вращения винтовентилятора составит около 800 оборотов в минуту.
Для сравнения скорость вращения вентилятора двигателя CFM56 составляет 5200 оборотов в минуту в режиме полной мощности. Двигатель с открытым вентилятором, разрабатываемый Snecma, сможет развивать тягу в 111 килоньютонов (11,3 тысячи килограммов-силы). Идея французского двигателя базируется на американском GE36, разработка которого велась в 1980-х годах, однако из-за несовершенства материалов была закрыта. В частности, общей чертой для двигателей с открытым ротором является изогнутая форма лопаток.
Дело в том, что эффективность двигателя, в общих чертах, зависит от шага винта и скорости вращения. Чем эти показатели выше, тем быстрее полетит самолет. Однако при определенной скорости вращения вала наступает момент, когда скорость обтекания воздушным потоком законцовок лопастей приближается к сверхзвуковой. Из-за этого весь винт теряет эффективность. Изогнутая форма позволяет снизить частоту вращения вала и несколько уменьшить шаг винта, не потеряв в эффективности.
Разработчики рассчитывают, что новые турбовинтовентиляторные реактивные двигатели с открытым ротором будут в целом тише современных турбовинтовых и турбовентиляторных двигателей. Этого можно достичь за счет сдвига шума в более высокочастотную область, а высокочастотный шум, как известно, существенно более сильно спадает с увеличением расстояния до наблюдателя.
С каждым годом проектирование новых авиационных двигателей становится все более сложным. Времена, когда за счет использования нового принципа сжигания топлива или введения дополнительного воздушного контура можно было существенно повысить эффективность и экономичность конструкции, прошли. Теперь конструкторам уже приходится решать множество тесно связанных друг с другом задач и искать новые материалы для производства различных деталей двигателей.
Василий Сычёв
На КАПО им. Горбунова произведен пилон для летающей лаборатории Ил-76, на который устанавливается двигатель вместе с измерительным оборудованием. В Летно-исследовательском институте им. М.М. Громова в г. Жуковском, рядом с ЦАГИ, проходят летные испытания этого двигателя. Летчики-испытатели Виктор Коростиев и Александр Костюк.
От ОАО "СНТК им. Н.Д. Кузнецова" за эти направления работ отвечали в 1999 г. Евгений Гриценко, генеральный директор, генеральный конструктор, Валентин Осипов, заместитель главного конструктора, Станислав Сватенко, начальник отдела. Руководителями испытаний НК‑93 от СНТК им. Н.Д. Кузнецова в ЛИИ в 2008 г. в декабре были Владимир Пташинский и ведущий конструктор Анатолий Лоцман.
В ЦИАМ им. Баранова проводились расчетные работы по уменьшению шума, по оптимизации ряда параметров (в работах участвовал д.ф.м.н. Иванов М.Я., Браилко И.А. выпускник ФАЛТа - факультета физтеха), по испытаниям на стенде начальник отдела ЦИАМ им. П.И. Баранова: Борис Клинский.
НК-93 может быть базовой конструкцией для авиадвигателей с взлётной тягой 78-226 кН или 7.95 тоннс - 23 тоннс (мощностью от 8000 до 23000 Л.с.), увеличенная в масштабе конструкция на тягу 36-44 тонн (353-431.6 кН). Фотографии и схемы:
Разработка была начата в 1985 году. Продолжается до сих пор. Было определено, что закапотированный (то есть, вокруг винтов вентилятора установлен кожух) ТВВД с соосными винтами обеспечит на 7% большую тягу, чем незакапотированный двигатель и закапотированный ТВВД с одноступенчатым вентилятором. ТВВД НК-93 по конструкции и принципу работы аналогичен закапотированному интегральному винтовентилятору с соосными винтами CRISP, изучаемому совместно фирмами Pratt & Whitney (США) и MTU (Германия). Фирма MTU пока испытала только уменьшенные модели двигателя CRISP в аэродинамической трубе.
Величина взлетной тяги выбрана в 18 тонн (177 кН). На крейсерском режиме 3300 кгс. Планировалось, что 87% тяги будут создавать закапотированные вентиляторы, установленные внутри корпуса кожуха. Остальное будет давать струя, выбрасываемая из сопла. Двигатель работает следующим образом. После подачи и сгорания топлива в камере сгорания, нагретый газ под давлением примерно 37 атмосфер и с температурой 1520 °K попадает на турбину высокого, среднего и затем низкого давления. Газ, расширяясь в турбине, передает ей свою энергию. Турбины приводят во вращение лопатки компрессора низкого и высокого давления и через понижающий планетарный редуктор, посредством трёх валов, вращают лопатки вентилятора. Три вала установлены внутри друг друга. Лопасти каждого вентилятора вращаются в противоположные стороны. Лопатки компрессора и турбин также вращаются в противоположные стороны.
Сложным было создание редуктора, который должен передавать мощность более 30000 л.с. или 22,7 МВт (мегаватт). Только сейчас в 2009 г. в США фирмой Pratt & Whitney"s заканчивается создание редуктор для авиадвигателя GTF c тягой от 62 до 72 кН или от 6.3 тоннс до 7.3 тоннс(максимальная тяга - 134 кН 13,66 тоннс) на 2.5 мегаватт c кпд редуктора 99%. Температура редуктора во время наземных испытаний была в норме. 6 февраля 2009 г. закончены летные 75 часовые испытания авиадвигателя Pratt-Whitney PW1000G - развитие проекта GTF. Но в нем вентилятор однорядный, вращается в одну сторону). Редуктор нужен для уменьшения частоты вращения вентилятора, по отношению к турбине. Сохраняя традицию (как и в ТВД с соосными винтами, применявшемся на бомбардировщике Ту-95), СГНПП Труд сконструировало для ТВВД НК-93 вентилятор, в котором первая ступень (если смотреть спереди двигателя) вращается против часовой стрелки, а вторая по часовой стрелке. Каждая ступень приводится в движение отдельным валом от планетарного редуктора с семью сателлитами, рассчитанного на передачу мощности 30000 л.с.
Планетарный редуктор рассчитывается на ресурс 7500 ч., межремонтный ресурс должен составлять 2000 ч. Пять опытных редукторов наработали во время испытаний 400 ч., наивысшая наработка лидерного - 200 ч. СГНПП Труд изготовил специальный стенд для проведения испытаний редукторов на выносливость. Но только после замены подшипников скольжения качением удалось резко увеличить ресурс до первого капитального ремонта авиадвигателя 7500 часов.
КПД и мощность, подводимая планетарным редуктором на ступени вентилятора, были определяющими факторами для выбора числа лопаток каждой ступени вентилятора. Первая ступень вентилятора, к которой подводится 40% мощности, содержит 8 лопаток, вторая ступень, получающая 60% мощности, - 10 лопаток. Разное число лопаток необходимо для снижения шума. Статор вентилятора расположен сзади вентилятора. Это позволяет снизить шум, массу двигателя.
Редуктор необходим, так как, чем медленнее вращается вентилятор, тем меньше уровень шума. Одновременно, чем выше частота вращения турбины, тем меньшим становится её размер. При создании авиадвигателя есть противоречие. Компрессору и вентилятору выгодны пониженные обороты вращения, а турбине наоборот повышенные. Двигатель НК-93 имеет двухрядный винтовентилятор с изменяемым шагом. Он приводится во вращение 3-х ступенчатой турбиной через понижающий планетарно-дифференциальный редуктор.
Компрессор низкого давления (КНД) - 7-ступенчатый, высокого давления (КВД) - 8-ступенчатый. Камера сгорания - кольцевая, а не старая трубчато-кольцевая как на ПС-90A. Турбина низкого давления - 1-ступенчатая, среднего давления - 1-ступенчатая и свободная турбина - 3-х ступенчатая. Система автоматического управления (САУ) двигателя электронная с дублированием и гидромеханическим резервированием.
Двигатель НК-93 - двигатель пятого поколения со сверхвысокой степенью двухконтурности m=16.6. Но в статье газеты Коммерсант дано значение 16.7. Степень двухконтурности – отношение расхода всего холодного воздуха, вовлечённого движителем в процесс создания тяги (на входе в двигатель), к расходу рабочего тела собственно теплового двигателя(который проходит только через компрессор). Степень повышения давления в компрессоре 37 (возможно увеличить до 40). Диаметр винтовентилятора 290 см, длина лопатки 105 см. Внутренний диаметр обечайки вентилятора, выполненной из композиционного материала, равен 292 см, внешний - 315 см. Полная длина двигателя составляет 550 см, его сухая масса равна 3650 кг (с вентилятором). Что больше, чем у ПС90A. Из других источников - длина двигателя равна 5972 мм или 5975 мм, масса 3500 кг (возможно указана без учёта вентилятора). Двигатель развивает тягу на взлете (Н=0 м, скорость=0 м/с, CАУ) R=18000-19000 кгс и имеет удельный расход топлива в условиях крейсерского режима (на высоте H=11 км, при скорости М=0.8, M - число Маха) СR=0.515 кг/кгс*час, что на 15% лучше, чем у современных зарубежных двигателей с той же тягой (часто приводят величину 0.49 кг/кгс*час при Н=11 км, M=0.75 и расходе воздуха на входе 1 тонна, но это наверное проектное, теоретическое значение). Удельная масса двигателя на взлете 3650/18000/9.81=0.0206 кг/H.(отношение массы двигателя к максимальной взлетной тяге). Если тяга равна 19000 кгс, то эта величина равна 0.0196 кг/H.
Удельный расход топлива на взлете Суд на взлете = 0.23 кг/кгс*час (это отношение часового расхода топлива к максимальной тяге на взлете)
Конструкция двигателя выполнена по трехвальной схеме с приводом закапотированного двухрядного винтовентилятора противоположного вращения через редуктор. Все саблевидные лопатки первой и второй ступеней вентилятора имеют угол стреловидности 30 градусов. Угол их установки может изменяться в диапазоне 110 градусов. Форма лопаток вентилятора позволяет двигателю НК-93 удовлетворять нормам на шум ИКАО (глава 3) во всех контрольных точках. Но все новые авиадвигатели должны удовлетворять 4 главе ИКАО по шуму, поэтому возможно требуется доработка по шуму.
В настоящее время вентиляторы пяти опытных двигателей оснащены лопатками из магния. Однако на серийных и опытных двигателях, которые намечается производить в будущем, предполагается устанавливать вентиляторы с лопатками из эпоксидного графитопластика, с ребрами входной кромки из титана.
Работы по газогенератору ТВВД НК-93 начались в 1988 году. Первый газогенератор был испытан в 1989 году. Газогенератор включает кольцевую камеру сгорания и имеет трехвальную конструкцию: одноступенчатая турбина высокого давления приводит 8-ступенчатый компрессор высокого давления, одноступенчатая турбина среднего давления приводит 7-ступенчатый компрессор низкого давления и 3-ступенчатая свободная турбина передает мощность на планетарный редуктор.
Лопатки и диски компрессора низкого давления изготовлены из титана. Первые пять рабочих колёс компрессора высокого давления также изготовлены из титана, остальные три - из стальных сплавов. Диски турбин выполнены из обычных сплавов на основе никеля, рабочие лопатки турбины высокого давления из монокристаллических материалов, а лопатки турбины среднего давления - из материалов с направленной кристаллизацией.
По удельному расходу топлива он превосходит зарубежные аналогичные по тяге двигатели. Стоимость НК-93 около 4.5 млн. $ США, аналогичные двигатели зарубежных производителей имеют цены 5 млн. $ США и выше. Предполагается, что окупаемость авиадвигателя составит 6 лет.
По ресурсу, эмиссии вредных веществ пока он уступает некоторым аналогичным авиадвигателям, так как не проводились его испытания. Первоначально запланирован межремонтный ресурс 7500 часов до первого ремонта, назначенный ресурс - 15000 часов. Но у современных авиадвигателей без редуктора назначенный ресурс составляет от 12000-14000 до 20000 часов.
Планировалось, что самолёты Ил-106, Ил-96-300, Ил-96МК, Ил-96-500, Ил-90-200, Ту-214, Ту-304, Ил-86, Ил-76ТД, Ту-330, Ту-204-200, Ту-334 и другие с двигателем НК-93 будут иметь топливную эффективность на уровне лучших перспективных зарубежных самолётов. Это позволит им конкурировать на мировом рынке.
Но стоимость ремоторизации оказывается очень высокой, поэтому не выгодно его ставить на самолет Ил-86 (нужно устанавливать много новых систем и проводить сертифицикацию). При установке на Ту-204 оказалось, что он не дает существенных преимуществ из-за большого веса и нижний край мотогондолы очень низко располагается у земли.
Это делает неясной возможность его использования на аэродромах с низким качеством покрытия. В авиадвигатель могут попасть камни и повредить лопатки авиадвигателя, которые планируется изготовить из углепластика с титановым оребрением. Перепроектировав пилоны, к которым крепится гондола двигателя, можно установить его на Ту-204. Самолёт Ту-334 оказался перетяжелён и не выпускается серийно. Самолёт Ту-330 так же не выпускается серийно.
По заключению института ЦИАМ (www.ciam.ru), топливная эффективность НК-93 за счёт конструктивных особенностей может быть увеличена на 8%, поэтому в процессе доводки количество выбросов в атмосферу может быть уменьшено, хотя показанные характеристики удовлетворяют целевым нормам ИКАО (наверное 3 главы, но не 4, как требуется с 2008 г.). НК-93 обладает патентной чистотой, не требует лицензирования для продаж как на внутреннем и на внешнем рынке. Создание конкурентоспособного двигателя НК-93 позволит дать развитие отечественному самолётостроению и продавать их на экспорт без привязки к конкретному российскому самолету.
Выгодным оказалось установка двух таких двигателей с тягой 40 тонн на Ил-96, или четырех с тягой по 18-19 тонн на Ил 96-300 и 23.4 тонн на Ан-124 вместо авиадвигателя Д-18Т. Он становиться по параметрам экономичнее зарубежных аналогов. Поэтому лизинговая компания ИФК, которая занимается сдачей самолётов в аренду, стала финансировать проект по испытанию двигателей НК-93.
Возможны пять вариантов установки двигателя
Первый: Самолет, что собираются придумывать под названием БШМС на базе Ту-204 с широким фюзеляжем. Максимальный Взлетная Масса (МВМ) 140 тонн, два НК-93 по 18 тонн. Вес пустого в районе 80 тонн (таков А-310-200). Платная нагрузка 30 тонн. Топливо 30 тонн. Расход 3 тон - на 10 часов, включая резервы.7000 км. при несравненной экономике (в 2 раза экономичнее по топливу, чем Ty 204-300 на трассе Москва-Владивосток). Второй вариант - Ил-96-400. МВМ 320 тонн примерно (другой вариант МВМ 275 тонн). Вес пустого 170 тонн (Примерно как у Б-747-300). Платная нагрузка 40 тонн. Топливо 110 тонн. При расходе четырех двигателей в час 6 тонн - это на 18 часов, включая резервы. 14-15 тыс км с превосходной экономичностью. Спрос для маршрутов от 7 до 15 тыс км, можно оценить до 100 самолетов за 5 лет, если поддержит государство.
Третий вариант - самолет Ил-76 с авиадвигателем с уменньшенной тягой до 13-14.5 тоннс.У Бурлака Д-30КП-3 тяга 13-14 тоннс при удельном расходе 0.643 кг/(кг*час),у ПС-90A-76 14.5 тоннс при удельном расходе топлива 0.595 кг/(кг*час)). Четвертый вариант - самолет Ту-204 с уменьшенной тягой до 17.6 тонн и переаланными пилонами под мотогондолу.Этот вариант рассматривается КБ Туполева. Пятый вариант - самолет Ан-125 с увеличенной тягой до 23.5 тонн с модернизированным редуктором,компрессором,турбиной,вентилятором с большим число лопаток.
Макет двигателя НК-93. Вид сзади. Частично разрезан. МАКС-2009
Создание авиадвигателей НК-93 финансировалось самим СНТК им. Кузнецова при минимальном объёме финансирования от государства. Министерство экономики на 1999 год выделило в два раза больше ассигнований на создание НК-93, чем в 1998 году, в котором государственное финансирование составило всего 4 процента от потребного объёма. В 2007 году его финансировал Газпромбанк для проведения первых лётных испытаний и в 2008 году ИФК, которая занимается лизингом самолётов. 11 февраля 2009 г предприятие остановили, так как всех отправили в отпуск.Решается вопрос уволить 1000 сотрудников,чтобы не банкротить его.
ОАО им. Кузнецова в 1998 году инвестировал в создание НК-93 в 3 раза большую сумму, чем выделило государство, а в 1999 году выделит в 2 раза большую сумму. Принято решение, что предприятия финансово-промышленной группы «Двигатели НК» в 1999 году за свой счёт изготавливает детали и узлы опытной партии двигателей НК-93, а общий объем затрат по программе двигателя ФПГ «Двигатели НК» будет сопоставим с собственными затратами ОАО «СНТК им. Кузнецова».
Стоимость создания двигателя НК-93 оценивалась в 1999 году в 180-200 млн. долл. Объем НИОКР (научно-исследовательских работ) выполнен на 50 процентов. Зарубежные проекты создания авиадвигателя такой тяги оцениваются в несколько миллиардов евро.
В результате распада государства СССР, финансирование этого проекта было прекращено Министерством обороны с 2001 г. СНТК им. Н. Д. Кузнецова оказалось в долгах. Начались многочисленные судебные иски и смены руководителей, так как Н.Д. Кузнецов умер 31 июля 1995 г. Предприятие стало работать только в тёплое время года. У них не оказалось денег на отопление и горячее водоснабжение.
Конструктора не планировали использовать этот авиадвигатель на зарубежных самолётах, поэтому не было никаких иностранных инвесторов. Это полувоенный проект. Возможно его установят на Ту-95. Поэтому до сих пор не ясно, когда закончат лётные испытания, запустят ли его в серийное производство без финансовых кредитов со стороны государства. Во всех странах мира самые новейшие проекты в авиадвигателестроении поддерживаются и государством кредитами. Частные фирмы не хотят рисковать в одиночку. Необходимо его модернизировать, оптимизировать и облегчить конструкцию. Это можно было бы сделать, использовав суперкомпьютер на НПО Сатурн в г. Рыбинске. В декабре 2007 года исполнительный директор СНТК им. Кузнецова Василий Лапотько на внеочередном собрании акционеров представил программу развития предприятия на 2008-2011 годы. В ней в том числе были предусмотрены мероприятия по испытанию нового двигателя для стратегической авиации НК-93, на которые выделено из бюджета 94 млн. руб. "После прихода "Оборонпрома" на самарское предприятие появилась надежда, что этот двигатель уйдет в серию", - уверен Александр Рубцов. "Действительно, переговоры ведутся. Мы оцениваем сотрудничество с ИФК по использованию НК-93 в самолетах как весьма перспективное", - говорит РБК daily представитель "Оборонпрома" Илья Якушев. "Сама схема этого двигателя перспективная, но его надо пересчитывать и использовать более новые материалы", - считает замдиректора Центра анализа стратегий и технологий Константин Макиенко. По сообщениям представителей СНТК, на 18 апреля 2008 года НИОКР по НК-93 проведены уже на 90%. Двигатель НК-93 имеет значительные перспективы по повышению взлётной тяги с сегодняшних 19 тонн до уровня 23.5 тонн.
Как заявил недавно{{подст:АИ}} глава лизинговой компании "Ильюшин Финанс Ко." Александр Рубцов, НК-93 дает возможность увеличить тягу и при этом снизить расход топлива. У НК-93 ниже удельный расход топлива: в перспективе его можно довести до уровня 0,53-0,515 кг топлива на 1 кг тяги в час. Но у НК-93 есть проблема - он на 900 кг тяжелее, чем ПС-90А.
ПС-90A тяга 16000 kgf (157 kN, 35,300 lbf), ПС90A1 тяга 17.4 kgf (170.6 kN, 38,361 lbf), ПС90A2 тяга 17962 kgf (176 kN, 39,600 lbf).
Как рассказал гендиректор ИФК Александр Рубцов, ИФК и "Ильюшин" рассматривают вопрос об установке с 2011 года на самолеты Ил-96 двигателей НК-93 производства самарского СНТК им. Кузнецова. "Проект оснащения самолетов двигателями самарского производства станет возможен начиная с 2011 года.
Предварительный бизнес план (наверное в 90х годах) по авиадвигателю выглядел так{{подст:АИ}}: Экономические показатели проекта
o Общая стоимость проекта – 1 020 млн. руб. o Собственные средства предприятия - 300,8 млн. руб. o Заемные средства – 719,2 млн. руб. o Средства федерального бюджета – 510 млн. руб. o Средства областного бюджета – 209,2 млн. руб. o Срок окупаемости проекта – 6,8 года o Чистый дисконтированный доход – 14900 тыс. руб. o Роялти за период действия проекта – 5499800 тыс. руб. o Чистый дисконтированный доход государства – 109600 тыс. руб. o Внутренняя норма доходности – 22,1 % o Обеспечить рабочими местами в регионе более 10000 чел. Возможные формы сотрудничества с инвесторами Инвестиционный кредит под 6-8 % годовых со сроком возврата – 6 лет.
По оценкам специалистов в 2007 г, для доведения проекта до серийного варианта требуется ещё около 100-150 млн. долларов США.
Решение о возможности создания дальнемагистрального самолёта на базе самолёта Ил-96 с закапотированными винтовентиляторными двигателями нового поколения НК-93 разработки Самарского научно-технического комплекса им. Кузнецова (СНТК им. Кузнецова) может быть принято только после завершения лётных испытаний авиадвигателя примерно в середине 2009 г. Об этом корреспонденту сообщил информированный источник в области авиастроения.
"По словам собеседника, на ОАО "Авиационный комплекс имени С.В. Ильюшина" (АК им. Ильюшина) уже несколько лет назад проведены предварительные работы по проработке возможности установки на Ил-96 авиадвигателей НК-93 и такой самолёт, по некоторым сведениям, получил обозначение Ил-196."
"В настоящее время имеется возможность, в случае подтверждения лётными испытаниями НК-93 расчётных показателей по основным характеристикам и показателям авиадвигателя, начать реализацию более глубокой проработки проекта под обозначением Ил-196", - считает обеседник.
После очень долгого ожидания в конце 2007 года начались лётные испытания НК-93 в составе силовой установки самолёта летающей лаборатории Ил-76ЛЛ. По расчётным характеристикам НК-93 весьма перспективен для применения на дальнемагистральных самолётах в связи с пониженным на 15% удельным расходом топлива и повышенной по сравнению с ПС-90А2 тягой ", - отметил он.
Он полагает, что решение о начале работ по установке НК-93 на модернизированном Ил-96 (Ил-196) может быть принято после завершения лётных испытаний двигателя. При этом он напомнил, что по заявлению разработчика самолёта, большой диаметр вентилятора НК-93 не является препятствием для установки на Ил-96 с низкорасположенным крылом. Станислав Игначков - первый заместитель генерального конструктора ОАО "СНТК им. Кузнецова: «Постановка двигателя на летающий объект это значит, что наши заказчики, а о своих намерениях заявили в фирме Туполева, Илюшина, увидят, что двигатель умеет летать».
В 1985 г самарский НТК им.Н.Д.Кузнецова начал разработку нового турбовинтового двигателя НК-93 тягой 18000 кг (177 кН). 87 % тяги этого двигателя обеспечивается закапотированным винтовентилятором с соосными винтами, остальное - газогенераторами.
Опытный двигатель был создан в декабре 1989 г.
Двигатель НК-93 - двигатель пятого поколения со сверхвысокой степенью двухконтурности m=16-18 развивает тягу на взлете R=18000-20000 кгс и имеет удельный расход топлива в условиях крейсерского полета H=11 км, М=0,8, СR=0,515 кг/кгс, что на 15 % лучше, чем у современных зарубежных двигателей. Конструкция двигателя выполнена по трехвальной схеме с приводом закапотированного двухрядного винтовентилятора противоположного вращения через редуктор. Также по уровню шума, параметрам эмиссии, удельному расходу топлива, по экологическим характеристикам и по ресурсу он превосходит зарубежные аналоги. Стоимость НК-93 4,5 млн.$ США, аналогичные двигатели зарубежных производителей имеют цены 5 млн.$ США и выше.
Самолеты Ил-106, Ил-96-300, Ил-96МК, Ил-96-500, Ил-90-200, Ту-214, Ту-304, Ил-86, Ил-76ТД, Ту-330, Ту-204-200, Ту-334 и другие с двигателем НК-93 будут иметь топливную эффективность на уровне лучших перспективных зарубежных самолетов. Это позволит им конкурировать на мировом рынке. По заключению ЦИАМ, топливная эффективность НК-93 за счет конструктивных особенностей может быть увеличена на 8%, поэтому в процессе доводки количество выбросов в атмосферу может быть уменьшено, хотя показанные характеристики удовлетворяют целевым нормам ИКАО. НК-93 обладает патентной чистотой и не требует лицензирования для продаж как на внутреннем рынке, так и на внешнем. Создание конкурентоспособного двигателя НК-93 позволит переломить складывающуюся в отрасли ситуацию, дать развитие отечественному самолетостроению.
Создание авиадвигателей НК-93 финансируется самим СНТК при минимальном объеме финансирования от государства. Минэкономики на 1999 год выделило в 2 раза больше ассигнований на создание НК-93, чем в 1998 году, в котором госфинансирование составило всего 4 проц. от потребного объема.
ОАО им. Кузнецова в 1998 году инвестировал в создание НК-93 в 3 раза большую сумму, чем выделило государство, а в 1999 году выделит в 2 раза большую сумму. Принято решение, что предприятия финансово-промышленной группы "Двигатели НК" будут за свой счет изготавливать детали и узлы опытной партии двигателей НК-93., а общий объем затрат по программе двигателя ФПГ "Двигатели НК" будет сопоставим с собственными затратами ОАО "СНТК им. Кузнецова".
Стоимость создания двигателя НК-93 оценивается 180-200 млн долл. Объем НИОКР выполнен на 50 проц. Расчетная стоимость двигателя составит более 2 млн долл.
| НК-93 на выставке "Авиадвигатель 2000" (c) GAW |
| НК-93. Подготовка к испытаниям "Двигатели НК" |
В журнале "Двигатель " 28 января была опубликована статья Дмитрия Боева , помощника генерального директора ГНЦ ФГУП "ЦИАМ им. П.И. Баранова" "Перспективы разработки авиационных двигателей большой тяги " .
В данном материале весьма подробно рассматривается история и состояние программы разработки двигателя НК-93. Некоторые моменты представляются небезынтересными. Следует отметить, что данный материал появился в свете решений заседания "Экспертного совета при Научно-координационном совете по координации, научно-техническому и организационному сопровождению реализации федеральной целевой программы "Развитие гражданской авиационной техники России на 2002-2010 годы и на период до 2015 года", который прошел в в ЦИАМ 14 января 2013 г. На повестке дня стоял единственный вопрос: "Создание в России авиационного двигателя большой тяги (30 тс и более) и оценка возможности использования научно-технического задела, полученного в рамках создания авиационного двигателя НК-93".
На Экспертном совете, в частности, было отмечено, что для России потребности в двигателях большой тяги (Rвзл = 25...35 тс и более) связаны с перспективами создания новых дальнемагистральных пассажирских и транспортных самолетов, а также с ремоторизацией самолетов Ан-124 с целью повышения их грузоподъемности. Но определение продуктовой политики ОАО "OAK" применительно к указанным новым самолетам в настоящее время находится на начальном этапе, что не позволяет сформулировать конкретные требования к потребному диапазону тяги рассматриваемых двигателей.
По вопросу оценки возможности использования наработок, полученных в результате работы над НК-93, страсти бушуют уже не один десяток лет. И бытует достаточно устойчивое мнение, что это и есть тот самый "прорывной продукт", позволяющий, в случае применения, резко обогнать всех конкурентов в области авиационного двигателестроения большой мощности, но только его внедрение зачем-то кем-то тормозится: возможно, с подачи тех самых конкурентов. Вопрос создания НК-93 неоднократно рассматривался на различных совещаниях в ЦИАМ. Сейчас стало ясно, что надо собрать достаточно авторитетное сообщество специалистов и, наконец, "расставить все точки над i" в этом вопросе.
Двигатель НК-93 был заложен в конце 1980-х годов на базе освоенных к тому времени в АНТК, (позже - ОАО "СНТК им. Н.Д. Кузнецова", ныне ОАО "Кузнецов") конструктивно-технологических решений по газогенератору и новых решений по винтовентилятору. Он разрабатывался взамен двигателя НК-92, создание которого было предусмотрено постановлением СМ СССР № 1309-187 от 06.12.1990 и приказом Министра авиационной промышленности № 10 от 15.01.1991 г. в обеспечение создания военно-транспортного самолета Ил-106. Двигатель должен был удовлетворять уникальным требованиям: высоким отношением взлётной тяги к тяге крейсерской (для обеспечения короткого взлёта с грунта); невысокой скорости продолжительного полёта (Мкр=0,75) на большой высоте; короткий пробег при посадке; специальным условиям компоновки двигателя на самолёт. Этим требованиям в максимальной степени удовлетворял двигатель с закапотированным биротативным винтовентилятором (БВВ), приводимым через редуктор, со степенью повышения давления πк* = 1,22…1,27 и с регулируемыми углами установки лопаток. Под эту работу в Ступино был спроектирован и создан специальный перспективный винтовентилятор СВ-92 с композитными лопатками и регулятор РСВ-92, которым должен оснащаться двигатель (в реальности регулятор с двигателем не испытывался). К сожалению, и проект самолёта Ил-106 не был реализован, что, естественно, самым негативным образом отразилось и на судьбе НК-93.
В настоящее время разрабатываются двигатели с редукторным приводом вентилятора, однако степень повышения давления во всех них существенно выше, чем у НК-93, что позволяет уменьшить диаметр и вес мотогондолы, уменьшить её внешнее сопротивление и увеличить крейсерскую скорость полёта, а также не использовать поворотные лопатки на винтовентиляторе.
риказом МАП № 64 1991 г. был утверждён план-график создания двигателя НК-93. Согласно этому приказу, устанавливались сроки создания двигателя - 1991-1996 гг., предъявление его на ГСИ - IV квартал 1996 г., а начало серийного выпуска - 1997 г. Приказ не был отменён. Отменили МАП. И в той экономической чересполосице, какая имело место быть, понятно, что до завершения этот приказ никто не довёл.
Опытно-конструкторские работы по двигателю были начаты без наличия достаточного научно-технического задела (НТЗ), прежде всего, по новым узлам (БВВ, "тонкая" гондола, планетарно-дифференциальный редуктор большой мощности с высоким ресурсом, система автоматического управления БВВ). Отсутствие должного НТЗ не позволило ОКБ обеспечить требуемые параметры двигателя (к.п.д. узлов, массовые характеристики, работоспособность БВВ и др.).
Первый экземпляр опытного (демонстрационного) двигателя НК-93 был создан в 1991 г. Всего в доводке находились 10 двигателей, из которых два - с композиционными лопатками винтовентилятора. Суммарная наработка двигателей составляет 3600 ч.
Газогенератор двигателя в 1999 г. прошел испытания в ТБК ЦИАМ в имитируемых условиях полета (Н = 11 км, Мп = 0,75). По результатам этих испытаний недоборы к.п.д. (после 8 лет доводки) составили: Δη*кнд = 1,8 %, Δη*квд = 1,4 %, Δη*твд = 7,1 %, Δη*тнд = 2 %. По результатам увязки параметров двигателя в стендовых условиях недобор к.п.д. винтовентилятора Δη*вв = 1...1,5 %, к.п.д. турбины винтовентилятора Δη*твв = 1 %. Из-за недоборов к.п.д. фактическая температура газа перед турбиной на взлетном режиме превысила расчетную температуру более, чем на 140 °С, а удельный расход топлива на крейсерском режиме работы превысил заявленное значение на 9 % (по оценке ЦИАМ).
В марте 2003 г. ОАО "СНТК им. Н.Д. Кузнецова" совместно с ЦИАМ был разработан план мероприятий по повышению к.п.д. узлов и снижению температуры газа перед турбиной и определен перечень работ по доводке двигателя. Согласно этому перечню необходимо доработать практически все узлы и системы двигателя, провести комплекс доводочных работ по винтовентилятору и его системе управления, а также разработать штатную электронную систему автоматического управления (САУ) и контроля. Только при этих условиях возможно достижение требуемых показателей надежности и ресурса двигателя. Работы по указанному плану в период 2003-2009 гг. не проводились. На выполнение этих работ по оценке ЦИАМ потребуется 5-7 лет.
Доводка двигателя так и находится на начальном этапе, выполнено ~10 % необходимых работ, окончательный конструктивный профиль двигателя (типовая конструкция) до сих пор не определен. Лопаточные машины двигателя выполнены на уровне технологий 1980-х годов (с большим числом ступеней в компрессоре). Штатной САУ до сих пор нет. Масса двигателя НК-93 №10 (по данным ОАО "СНТК им. Н.Д. Кузнецова") составляет 6364 кг вместо 5140 кг по ТЗ (превышение на 24%).
Дополнительно к сказанному: в связи с закрытием темы по Ил-106 была проведена оценка возможности применения двигателя НК-93 на других машинах схожего класса. По результатам этих работ можно прийти к выводу, что применение НК-93 с достигнутыми характеристиками привело бы к уменьшению дальности полета Ту-214 и Ил-96-300 на 7…8 % по сравнению с применением на них ПС-90А.
Есть и ещё одно существенное обстоятельство, которое нельзя выбросить из рассмотрения при анализе данной тематики. Это вопросы сертификации двигателя. Дело в том, что сертификационный базис и планы сертификации двигателя НК-93 были утверждены в 2001 г. и в настоящее время срок действия заявки на сертификацию истек. Кроме того, в 2011 г. пересмотрены Нормы летной годности АП-33 с включением в них дополнительных требований, содержащихся в зарубежных нормах: по стойкости к забросу крупной стайной птицы, обеспечению возможности полета при определенных дефектах САУ, предотвращению вылета ротора вентилятора в направлении полета при разрушении вала и др. Изменились и требования к сертификации комплектующих и узлов двигателя. При повторном составлении заявки на сертификацию двигателя НК-93 несомненно потребуется пересмотр сертификационного базиса с учетом современных требований по обеспечению безопасности полетов, которые не учитывались при проектировании двигателя.
Суммируя сказанное, становится ясно, что двигатель в существующей компоновке не может быть сертифицирован. Для проведения его сертификации необходимо было бы обновить сертификационный базис и составить новые планы сертификации.
С учетом всего выше приведенного, специалистами ФГУП ЦИАМ им. П.И. Баранова в 2009 году было выпущено Заключение о состоянии работ по двигателю НК-93. В нём, кроме выше приведенного, отмечалось, что в 2006 г. двигатель НК-93 №10 с демонстрационной САУ был установлен на летающей лаборатории (Ил-76ЛЛ). Выполнено пять полетов: в 2007 г. - два полета Ил-76ЛЛ с неработающим двигателем НК-93 для отработки систем ЛЛ; в декабре 2008 г. - три полета ЛЛ до высоты 2000 м со скоростью 350...600 км/ч; из них два полета при авторотирующем двигателе, третий при работе двигателя на режиме от малого газа до 0,4 максимально-продолжительного. Ограничения по САУ не позволили получить более высокие режимы работы двигателя.
Таким образом, цели летных испытаний, состоящие в демонстрации новых технических решений (регулируемый биротативный винтовентилятор с реверсом тяги, редуктор, система управления ВВ и др.) и выявлении реальных тягово-экономических характеристик силовой установки сверхбольшой степени двухконтурности в обеспечение создания научно-технического задела для перспективных авиационных двигателей, не могли быть достигнуты. Посчитали, что при имеющихся недочётах, особенно при отсутствии штатной САУ далее проводить лётные испытания нецелесообразно.
Этот вывод специалистов означает единственное: работоспособность конструкции доказана, параметры определены наземными испытаниями, а прежде, чем проводить лётные испытания и сертифицировать машину, необходимо произвести весь комплекс работ, который мы упомянули в данной статье. И попытка спекулировать на том, что данная, обладающая уникальными возможностями, конструкция, должна быть безо всяких доработок запущена в серию - не более, чем профанация и курс на бесславную гибель хорошего дела и мощные затраты средств.
Для всестороннего рассмотрения этого вопроса в 2011 г. в ЦИАМ состоялось совещания по вопросам возможных направлений использования НТЗ, созданного при разработке авиационного двигателя НК-93, и целесообразности завершения его летных испытаний. На совещании была отмечена важность обобщения и сохранения созданного научно-технического задела по узлам двигателя и перспективным конструкторским решениям: планетарно-дифференциальному редуктору большой мощности, реверсированию поворотом лопаток биротативного вентилятора, композитной гондоле и ее обтеканию на различных режимах работы двигателя и др. для последующих разработок перспективных двигателей. Был сформулирован ряд предложений по возможным направлениям формирования НТЗ с использованием материальной части двигателя НК-93 (по облегченным рабочим и статорным лопаткам вентилятора, подшипникам скольжения в редукторе, перспективным технологиям в редукторе и др.).
Генеральный директор ЦИАМ (в настоящее время - его научный руководитель) В.А. Скибин, подводя итоги совещания, предложил его участникам подготовить свои предложения по содержанию и ожидаемым результатам летных испытаний двигателя НК-93, а также целесообразности их использования в перспективных разработках с обоснованием сроков, объема подготовительных работ и стоимости. После обобщения предложений представить их руководству Минпромторга РФ и ОАО "УК "ОДК" для принятия решения.
По результатам этого совещания и был подготовлен Экспертный совет, с упоминания которого я начал эту статью. А по разработкам двигателя большой мощности совет ответил следующее. Из анализа тенденций развития мирового рынка авиационной техники следует, что для обеспечения конкурентоспособности перспективные двигатели большой тяги в период после 2025 г. должны обеспечить снижение уровня шума более чем на 20 ЕРNдБ (по сравнению с нормами Гл. 4 ИКАО), эмиссии NOX - на 40...60 % (по сравнению с нормами 2008 г.), иметь наработку на выключение в полете более 300 тыс. ч, ресурс основных деталей - не менее 20/40 тыс. полетных циклов, наработку на крыле - более 15...20 тыс. ч, удельный расход топлива - на 15...20% меньше по сравнению с уровнем двигателей 4+ поколения. Столь высокие требования предопределяют необходимость создания нового двигателя 5/5+ поколения. По мнению Экспертного совета, модификации двигателей 4 поколения (Д-18Т, НК-93, НК-32) не позволят обеспечить выполнение указанных требований.
По предварительным оценкам затраты на создание конкурентоспособного на мировом рынке двигателя в классе тяги 30...35 тс могут составить 120...150 млрд рублей (в ценах 2012 г.).
Следует учитывать, что ведущие западные двигателестроительные фирмы не заинтересованы проводить работы по созданию двигателей такой тяги совместно с двигателестроительной отраслью России, т.к. ими уже созданы двигатели 5 поколения в данной продуктовой нише ("Дженерал-Электрик" - Gen X, GP 7200, "Пратт-Уитни" - GP 7200, "Роллс-Ройс" - Trent 500, Trent 900, Trent 1000) для самолетов А380, А340 и В787.
Управление СНТК им. Кузнецова. Посёлок Управленческий
СНТК имени Н. Д. Кузнецова (Самарский научно-технический комплекс имени Николая Кузнецова ), более ранние наименования - Государственный союзный опытный завод № 2 , Завод № 276 , Куйбышевский моторный завод , , - существовавшее ранее авиационное двигателестроительное предприятие , располагавшееся в Самаре . С июня 2011 года присоединено к ОАО «Кузнецов» .
Разработчик двигателей марки НК (ранее под маркой ТВ) для военной и гражданской авиации, ракетных двигателей, двигателей для газоперекачивающих установок и электростанций на базе авиадвигателей. Крупнейшее в СНГ предприятие по разработке и созданию авиационных двигателей.
История
Музей СНТК
С июня 1967 года опытный завод № 276 стал называться Куйбышевским моторным заводом Министерства авиационной промышленности СССР .
В июле 1981 года приказом Министерства авиационной промышленности создано Куйбышевское научно-производственное объединение «Труд» . В него вошли Куйбышевский моторный завод, Куйбышевское конструкторское бюро машиностроения и Казанское проектное бюро машиностроения. Объединение возглавил Н. Д. Кузнецов.
С 25 января 1991 года предприятие стало называться Самарское Государственное научно-производственное предприятие «Труд» (СГНПП «Труд»).
В июне 1993 года руководителем СГНПП «Труд» назначен Евгений Александрович Гриценко. В июне 1994 года предприятие преобразовано в АО «Самарский научно-технический комплекс „Двигатели НК“» (сокращённо АО СНТК «Двигатели НК»). В январе 1996 года АО СНТК «Двигатели НК» переименовано в АО «Самарский научно-технический комплекс имени Н. Д. Кузнецова» (сокращённо АО «СНТК им. Н. Д. Кузнецова»).
27 июня 2011 года ОАО «СНТК им. Н. Д. Кузнецова» вместе с ОАО «Самарское конструкторское бюро машиностроения» и ОАО "НПО «Поволжский АвиТИ» присоединилось к ОАО «Кузнецов» (до 2010 года называвшееся ОАО «Моторостроитель»).
Продукция
Авиационные двигатели
РД-12 / РД-14
Под руководством Н. Д. Кузнецова в Уфимском ОКБ разрабатывались турбореактивные двигатели РД-12 и РД-14 . Проектирование РД-12 взлётной тягой 3000 кгс было начато в 1947 году. В 1948 году был разработан двигатель РД-14 взлётной тягой 1500 кгс (предназначался для двухмоторного истребителя). В 1948 году Уфимское ОКБ было расформировано, а все работы прекращены.
РД-20
ТВ-022
ТВ-022
В 1949 году, после назначения Н. Д. Кузнецова, направление разработок предприятия смещается в сторону мощных газотурбинных двигателей. По распоряжению Кузнецова все текущие проекты были свёрнуты, а силы сконцентрированы на создании мощного турбовинтового двигателя ТВ-022 . По сути ТВ-022 был воспроизводством немецкого ГТД JUMO-022. При сухой массе 1700 кг двигатель развил взлётную эквивалентную мощность 5114 э. л. с.
ТВ-2
НК-12
Новый турбовинтовой двигатель с соосными винтами предназначался для создаваемого стратегического бомбардировщика Ту-95. Первоначальное название - ТВ-12, позднее был переименован в НК-12 (в честь создателя Николая Кузнецова). Двигатель НК-12 на сегодняшний момент является самым мощным турбовинтовым двигателем в мире. Его отличают высокая надёжность и экономичность. Созданный в 1952 году, он активно эксплуатируется в настоящее время Дальней авиацией России. Было разработано большое число модификаций данного двигателя. Двигателями НК-12 оснащались стратегический бомбардировщик Ту-95, транспортный самолёт Ан-22, пассажирский Ту-114 и их модификации.
НК-4
В 1955 году было принято решение о разработке турбовинтового двигателя для самолётов Ан-10 и Ил-18. Двигатель был создан уже в 1956 году. Взлётная мощность 4000 л. с.
НК-14А
Проект авиационной ядерной силовой установки разрабатывался в конце 1950-х годов для установки на самолёт Ту-119.
НК-6
НК-6 стал первым отечественным двухконтурным двигателем. На время разработки являлся самым мощным в мире (взлётная тяга 22000 кгс). Планировалось устанавливать НК-6 на сверхзвуковом бомбардировщике Ту-22 и ударном беспилотном самолёте Ту-123 . Первые испытания прошёл в мае 1958 года . В 1963 году все работы были свёрнуты.
НК-8
Двухконтурный турбовентиляторный двигатель, созданный на основе опыта, полученного при разработке НК-6. Широко распространены следующие модификации:
- НК-8 - базовый двигатель взлётной тягой 9500 даН, разрабатывавшийся для Ил-62 .
- НК-8-2 - модификация двигателя для установки на Ту-154 ;
- НК-8-2У - развитие двигателя НК-8-2, отличается увеличенной до 10500 даН тягой и лучшей экономичностью;
- НК-8-4 - модификация двигателя, устанавливавшаяся на серийные Ил-62;
- НК-8-6 (в серии - НК-86 , см. также информацию ниже) - дальнейшее развитие двигателя с увеличенной до 13000 даН тягой, электронной системой управления и другими нововведениями. Разработан для установки на широкофюзеляжный самолёт Ил-86 .
НК-22
Наработки, полученные при разработке двигателей НК-6 и НК-144 , были использованы при проектировании турбореактивного двухконтурного двигателя с форсажной камерой (ТРДДФ) НК-22 тягой 20 000 кгс . Новые двигатели предназначались для сверхзвуковых дальних бомбардировщиков Ту-22М .
НК-25
НК-25 является развитием двигателя НК-22 . Наряду с НК-32 является одним из самых мощных авиационных двигателей в мире. НК-25 разрабатывался с 1971 года как двухконтурный турбореактивный трёхкаскадный двигатель с общей форсажной камерой и электронной системой управления.
НК-26
Авиационный турбовинтовой двигатель НК-26 мощностью 14930 л. с. разрабатывался в 1993 году для применения на экранопланах.
НК-32
В рамках разработки сверхзвукового пассажирского самолёта (СПС) второго поколения был разработан двигатель НК-321 , ставший развитием НК-32.
НК-34
Проект турбореактивного двигателя для установки на гидросамолётах. Разрабатывался в 1988 году. Расчётная взлётная тяга 15000 кгс.
НК-44
Двигатель НК-44 с взлётной тягой 40000 з 45000 кгс (431,4 кН) и удельным расходом топлива на крейсерском режиме 0,54 кг/кгс*ч
НК-56
Двигатель НК-56 .Тяга двигателя на взлётном режиме - 18000 кгс, на крейсерском режиме - 3600 кгс при удельном расходе топлива 0,58 кг/кгс·ч. Для получения этих характеристик выбраны следующие параметры термодинамического цикла: степень повышения давления - 23 (на крейсерском режиме - 25,5), степень двухконтурности - 5, максимальная температура газов перед турбиной - 1571 К. Разрабатывался с 1979-1983 гг. как двигатель для перспективных тяжелых транспортных и пассажирских самолётов. Ил-96 проектировался под НК-56 .Работы по двигателю были прекращены, так как в серию пошёл ПС-90 .
НК-64
НК-64 разрабатывался для самолёта Ту-204. Двигатель имел следующие параметры: взлётная тяга - 16 тонн при удельном расходе топлива 0,37 кг/кгс·ч; крейсерская тяга - 3500 кгс при удельном расходе топлива 0,58 кг/кгс·ч. Для обеспечения требуемых данных были выбраны следующие параметры термодинамического цикла: степень повышения давления - 23,5; максимальная температура газов перед турбиной - 1548 К; степень двухконтурности - 4,33.
НК-62
Демонстрационный двигатель, получивший наименование НК-62, был сконструирован довольно просто: к двигателю НК-25 без форсажной камеры был прикреплён в новом корпусе редуктор двигателя НК-12МА. Вентилятор был выполнен двухступенчатым с одной подпорной ступенью. Таким образом, НК-62 представлял собой трёхвальный двухконтурный двигатель, вентилятор которого через редуктор был соединён с тянущим воздушным винтом, две ступени которого вращались в противоположные стороны (винт АВ-90)Первый экземпляр демонстрационного двигателя показал возможность получения взлётной тяги без форсажа - 25 тонн при удельном расходе топлива 0,29 кг/кгс·ч, что, по расчёту, должно было обеспечить на крейсерском полёте удельный расход топлива 0,480 кг/кгс·ч. Во время экспериментальных испытаний на открытом акустическом стенде «Химзавода» была получена взлётная тяга до 29 тонн. Применения этот тип двигателя не нашёл, но проведённые исследования вплотную подвели коллектив ОКБ к проблеме создания винтовентиляторного двигателя с большой степенью двухконтурности.
НК-63
Одним из первых был проработан и выпущен проект двигателя НК-63 со взлётной тягой 30 тонн для широкофюзеляжных большой вместимости пассажирских и большегрузных транспортных самолётов. НК-63 был скомпонован из двигателя НК-32 и двухступенчатого закапотированного винтовентилятора, расположенного впереди компрессора. Газовоздушный тракт был усовершенствован с учётом мероприятий по увеличению КПД компрессора и турбины. Винтовентилятор состоял из двухсоосных ступеней, вращающихся в противоположных направлениях. Поворотные лопасти обеспечивали отрицательную тягу при реверсировании. Было предусмотрено широкое применение звукопоглощающих конструкций. Как было отмечено ранее, за рубежом уже рассматривали применение двигателей больших тяг, но в конце 1980-х годов наши самолётчики к этому ещё не подошли, и двигатель НК-63 не был востребован.
НК-65
Двигатель НК-65 (Проект) взлётной тягой 30 000 кгс разрабатывается для модернизированного самолёта Ан-124 «Руслан».
НК-74
НК-92
Двигатель НК-92 разрабатывался до 1986 для военного использования. По некоторым сведениям, специально для четырёхмоторного стратегического «грузовика» Ил-106 . А также указан в проектах Ил-96 MK и Ил-90 -200. Но ни один из этих проектов не был осуществлён. При главном проектировщике Валентине Анисимове (начиная с 1986 года) разработка сосредоточилась на меньшем НК-93. На момент создания НК-92 представлял собой новый тип газотурбинных двигателей со сверхвысокой степенью двухконтурности, уникальными параметрами удельной тяги и экономичности.
НК-93
Двигатель НК-93 предназначен для магистральных самолётов средней и большой дальности Ил-96 , Ту-204 и перспективного грузового Ту-330 . Данный двигатель содержит элементы, характерные для турбовинтовых и турбореактивных двигателей, что должно привести к высоким показателям по тяге, удельному расходу топлива, ресурсу.
Технические характеристики:
НК-93 начали разрабатывать в конце 1980-х годов, а в 1993-м предполагалось ввести его в эксплуатацию. С 1998 года к освоению НК-93 подключилось Казанское моторостроительное производственное объединение (КМПО), в кооперации с ОАО «Моторостроитель» (сейчас ОАО «Кузнецов»), ОАО «Металлист - Самара» и ОАО «НПП Аэросила», но из-за отсутствия финансирования работы были завершены в 2004 году. К 2012 г. КМПО освоило серийный выпуск наземного двигателя НК-38СТ, который является прототипом НК-93.
Двигатель НК-93 был показан на Авиашоу MAKS 2007 года на стенде самолёта Ил-76 .
НК-104
Проект двухконтурного двигателя НК-104 взлётной тягой 11000 кгс разрабатывался в 1989 году.
НК-105А
Проект двухконтурного двигателя НК-105А взлётной тягой 12000 кгс разрабатывался в 1990 году.
НК-104а
НК-104А с тягой 12 тонн для самолёта Ту-234 на основе газогенератора от НК-93
НК-110
Двигатель НК-110 с взлётной тягой 18000 кгс (177 кН) прошёл первые испытания в декабре 1988 г. Возможно, он предназначался для супераэробуса ОКБ им. А. Н. Туполева Ту-404. В варианте «летающее крыло» этот самолёт должен был иметь 6 двигателей с толкающими соосными винтами. Этот двигатель был выполнен по трёхвальной схеме с толкающим винтовентилятором, состоящим из двух соосных восьмилопастных ступеней, диаметром 4,7 м, вращающихся в противоположные стороны. Лопатки ступеней могли изменять угол установки в зависимости от потребляемой винтовентилятором мощности. Привод винтовентилятора осуществлялся трёхступенчатой турбиной через планетарный дифференциальный редуктор. НК-110 имел не закапотированный винтовентилятор и закладывался со следующими параметрами: взлётная тяга - 18 тонн, мощность передаваемая на винтовентилятор, - 19300 л. с., удельный расход топлива на крейсерском режиме - 0,44 кг/кгс·ч, степень повышения давления на крейсерском режиме - 39,1 и 26,1 на взлётном режиме, тяга на крейсерском режиме - 3500 кгс, максимальная температура газа перед турбиной - 1620 К. Создать такой двигатель на уже имевшемся унифицированном газогенераторе было нельзя, поэтому был разработан новый двигатель с двухкаскадным газогенератором. За турбиной низкого давления располагалась трёхступенчатая турбина привода винтовентилятора, которая через дифференциально-планетарный редуктор приводила во вращение двухступенчатый винтовентилятор противоположного вращения. Камера сгорания - многофорсуночная, как на НК-64.
НК-114
Двигатель на основе газогенератора НК-93 для самолёта ИЛ-76 со взлётной тягой (Н=0, М=0, САУ) - 14000 кгс
НК-144
Использовался на советском сверхзвуковом пассажирском самолёте Ту-144.
НК-256
СНТК им. Н. Д. Кузнецова распространил на выставке «Двигатели-2008» информацию о разрабатываемом им перспективном ТРДД со сверхбольшой степенью двухконтурности и полным электрическим управлением НК-256, предназначенном для применения на магистральных пассажирских и транспортных самолётах. Двигатель с закапотированным редукторным вентилятором диаметром 1967 мм имеет взлётную тягу 20 тс и максимальную - 22 тс. Удельный расход топлива на взлётном режиме - 0,336кг/кгсч, на крейсерском - 0,56 кг/кгсч. Максимальная температура газа перед турбиной определена в 1451 К. Масса НК-256 в состоянии поставки оценивается в 3900 кг.
Наземные газотурбинные двигатели
Газотурбинные авиационные двигатели нашли наземное применение на газоперекачивающих станциях магистральных газопроводов в качестве привода электрогенератора, центробежного нагнетателя. При этом двигатель работает от газа, который перекачивается.
НК-12СТ
НК-12СТ - первый газотурбинный двигатель наземного применения. Был спроектирован в 1964 году на базе наиболее мощного и надёжного турбовинтового двигателя НК-12 . Серийное производство начато в 1974 году. В 1990 году прошла испытания модификация НК-12СТ-8. Двигатель предназначен для использования в магистральных газопроводах. Изготовлено серийно около 2000 экземпляров. Производитель - ОАО «Моторостроитель» (г. Самара).
НК-16СТ
НК-16СТ - газотурбинный двигатель наземного применения, спроектированный на базе двигателя НК-8 . Серийно выпускается с 1982 году в Казани. Используется в качестве привода электрогенератора, центробежного нагнетателя на газоперекачивающих станциях.
НК-17СТ
НК-17/НК-17СТ - проект двигателя мощностью 16 МВт, модификация НК-16СТ.
НК-18СТ
НК-18СТ - модификация двигателя НК-16СТ мощностью 18 МВт. Разработан в 1992 году. В 1995 году начато серийное производство в ОАО «Казанское моторостроительное ПО».
НК-36СТ
НК-36СТ - газотурбинный двигатель наземного применения, разработанный на базе авиационного двигателя НК-25 . Мощность 25 Мвт. Заводские испытания проведены в 1990 году.
НК-37СТ
НК-37/НК-37СТ - модификация НК-36СТ мощностью 25 МВт. Испытания прошли в 1992 году. Производится в ОАО «Мотостроитель» с 1996 года.
НК-38СТ
НК-38СТ - газотурбинный двигатель наземного применения, спроектированный на базе авиационного двигателя НК-93 . Мощность 16 МВт. Государственные испытания проведены в 1995 году. В серийном производстве с 1998 года.
Вот что писали в 2007 г 3 квартал про НK-38 http://www.s-ng.ru/magazin/20/publ.php?id=62
В настоящее время в опытной эксплуатации находится НК-38СТ - газотурбинный привод с высоким КПД для компрессора газоперекачивающих станций. Ещё в 2001 г в ноябре(? примерно) был подписан контракт между ЗАО «Мотор-лизинг» и компанией «Тюменьтрансгаз» о продаже в лизинг нового современного двигателя НК-38 к газоперекачивающей станции ГПА-16 «Волга».