Значение акустических характеристик авиационной техники растет год от года. Именно это стало темой беседы сотрудников пресс-службы ОАО «Авиадвигатель» и ведущих специалистов-акустиков Юрия Данииловича Халецкого, начальника сектора отделения 100 ФГУП «ЦИАМ им. П. И. Баранова», и Виктора Феликсовича Копьева, начальника научно-исследовательского отделения по акустике ФГУП «ЦАГИ». Газета «Военно-промышленный курьер» предлагает вниманию читателей фрагменты этой беседы.
– На 9-й сессии КАЕП ИКАО были сформулированы, а на 38-й сессии Ассамблеи ИКАО приняты новые нормы по шуму. Они на 7 EPNdB строже предыдущих. Не считаете ли вы их чрезмерно жесткими? Не станут ли они инструментом «выдавливания» России с мирового авиационного рынка?
Юрий Халецкий: Не считаю, что новые нормы слишком жесткие. Международная организация гражданской авиации (ИКАО) и входящий в ее структуру Комитет по защите окружающей среды от воздействия авиации (КАЕП) призваны защищать население, особенно тех, кто живет в районах аэропортов. Путем планомерного ужесточения норм на шум и эмиссию вредных веществ ИКАО побуждает производителей авиационной техники применять на новых самолетах наиболее эффективные технологии снижения шума двигателей и эмиссии вредных веществ. КАЕП никогда не принимает нормы, которые в текущий момент вообще нельзя удовлетворить.
Виктор Копьев: То, что нормы ИКАО – инструмент «выдавливания» России с мирового авиарынка, – это слишком громко сказано. Минус 7 EPNdB – не такое серьезное ужесточение, все ждали большего: снижения и на 10, и на 15 единиц. Это, во-первых. Во-вторых, западные самолеты, и не только новые, легко достигают барьера в 7 EPNdB и даже больше. По-видимому, последнее снижение своей умеренной величиной обязано идее продвижения технологии открытого ротора. В двигателях с открытым ротором невозможно расположить звукопоглощающие конструкции (ЗПК) вокруг лопаточной машины, вообще средств снижения шума для такого типа двигателей очень мало. Доведение их до соответствия предыдущей Главе 4 – уже большая проблема. Наша страна подобную силовую установку (турбовентиляторный двигатель Д-27 с винтами СВ-27) для самолета Ан-70 создала первой в мире. И мы знаем, что для ее доводки по шуму нужно еще много работать. На Западе считают, что создаваемые новые СУ с открытым ротором барьер в 7 EPNdB преодолеют. Поэтому и была введена эта норма, что нам, конечно, на руку. Хотя задача ее соблюдения для наших самолетов тоже непростая.
Ю. Х.: Конечно, ужесточение норм можно рассматривать как инструмент «выбивания» конкурента с поля, если конкурент не считает одним из главных приоритетов своей деятельности производство экологически чистой продукции. Но жизнь не стоит на месте, конкурентная борьба расширяет поле деятельности, вскоре появится новый стандарт на выбросы СО2.
Что касается новых российских самолетов – «Сухой RRJ», Ту-204 и Ту-214, МС-21, то вопрос соблюдения этими самолетами новых требований, содержащихся в Главе 14, технически решаем.
В. К.: За последние десятилетия ведущие авиапроизводящие страны без остановки вели мощную работу по доведению своих самолетов до качественно нового уровня по шуму и весьма преуспели. И если сравнить наш Ту-204 с западными аналогами – А 319, А 320, А 321, B 737, будет понятно, что последние прошли путь от Главы 3 ИКАО минус 25 EPNdB. Некоторые модификации имеют еще больший запас по шуму. А наш Ту-204 по всем имеющимся модификациям имеет запас относительно Главы 3 от 8 до 14,7 EPNdB и все.
Это связано с тем, что на Западе не перестают работать над самолетами, постоянно их сертифицируют, внедряют новшества, борются за каждую долю децибела. В России же доводкой занимаются мало. Да, конкурентное давление есть. Несмотря на то, что количество российских самолетов на мировом рынке ничтожно, их, конечно, имеют в виду. Но нельзя же свои недоделки списывать на конкурентов, надо работать.
– Получается, что у отечественного авиапрома нет перспективы?
Ю. Х.: Не совсем так. Мы, проектируя и производя авиатехнику, всегда занимались вопросами снижения шума и эмиссии вредных веществ. Хорошую перспективу имеют названные мной выше новые российские самолеты – «Сухой RRJ», Ту-204 и -214, МС-21. На мой взгляд, для всех нас очень важно, чтобы в назначенный срок была осуществлена разработка двигателя ПД-14.
“В российском безумном бизнес-пространстве не работает принцип «пусть цветут все цветы». Укрупнение авиакомпаний неизбежно. А крупные компании хотят летать за границу. Следовательно, должны входить в ИАТА”
В. К.: У российского авиапрома есть перспектива, кто ее может отнять? Есть специалисты и не хуже европейских или американских. В сложившейся ситуации нашего отставания мы имеем одно преимущество: Запад уже прошел этот путь и мы видим, что и как они делали, поэтому сокращение разрыва можно осуществить быстрее, если заниматься этим серьезно, конечно. Беда еще и в другом: в вопросах шума самолета на местности у нас доминирует двигателецентристская модель, то есть убеждение, что шум самолета – это проблема двигателя. Такая модель всех устраивает – и двигателистов, и разработчиков самолета. Но она давно устарела, и для самолетов с большими запасами надо исходить из самолетоцентристской модели, в соответствии с которой все источники, включая такой важный, как двигатель, находятся во взаимосвязи. Эту ситуацию фактически и фиксирует Глава 14, для выполнения требований которой потребуется «настройка» по шуму всего самолета, а она неотделима от его аэродинамики. Но об этом в России пока мало кто задумывается серьезно. Нормы Главы 14 ИКАО и перспективные нормы заставят понять, что одним только совершенствованием двигателя проблему не решить. Причем это касается и новых, и существующих самолетов, включая Ту-204/214. Аналогичные самолеты на Западе имеют требуемый запас!
– На ваш взгляд, у двигателя ПС-90А2 есть будущее?
Ю. Х.: Я думаю, его резервы по снижению шума не исчерпаны. Где их искать? В первую очередь нужно не разбрасываться на мелочи, а обратить внимание на основной источник шума – вентилятор. Тут возможны варианты. Можно его модифицировать, можно улучшить систему шумоглушения двигателя. Если самолету Ту-204СМ будет дан зеленый свет, «Авиадвигатель» доведет ПС-90А2 до требований Главы 14. ЦИАМ готов помогать.
В. К.: Расчетные характеристики ПС-90А2, на мой взгляд, приличные, но проверить их на Ту-204СМ не удалось, к сожалению. Как часто бывает, сертификация проходила в спешке, мы успели только продекларировать ожидаемый высокий результат перед достаточно агрессивным «общественным» мнением, но не получить его. Надо просто признать, что самолет Ту-204СМ можно довести до новых норм (примеры уже упоминались) и спокойно этим заниматься, привлекая специалистов.
– ПС-90А создавался в 80-е годы XX столетия как малошумный двигатель. Сейчас пермское КБ разрабатывает принципиально новый ПД-14. Есть ли преемственность подходов к созданию ПС-90А и ПД-14?
Ю. Х.: А как же без этого? Есть, конечно. К сожалению, преемственность порой переходит в инертность. Конструкторы привыкли при разработке двигателя на начальном этапе решать ряд задач, в число которых почему-то до сих пор не входит экология. Вот недавний пример такого некомплексного подхода к проектированию ПД-14. При разработке конструкции спрямляющего аппарата вентилятора была успешно решена задача снижения веса. Позднее выяснилось, что это решение влечет значительную потерю запаса по шуму. Акустики получают некую конструкцию как данность. Их задача – минимизировать шум двигателя в предлагаемых конструктором рамках. Мы предлагаем какое-либо решение. Слишком часто реакция конструктора: нет, нельзя, мы здесь другую проблему решаем и т. д.
– Как вы относитесь к популярной сегодня идее доминирования численных методов проектирования: больше расчетов, меньше испытаний, экономия средств?
Ю. Х.: На мой взгляд, сегодня никакого доминирования численных методов проектирования над эмпирическими нет. И я, честно говоря, не слышал, чтобы кто-то провозглашал такую идею. Не верьте тому, кто с юношеским запалом утверждает, что он все может рассчитать в аэродинамике и акустике. Пока во всем мире матрицу шума двигателя получают экспериментально. Но наука развивается быстро.
В. К.: Конечно, развитие численных методов нужно и неизбежно: они значительно увеличивают культуру работы с двигателем. Но в любом случае многое из просчитанного надо проверять экспериментом, иногда дорогостоящим. Да, на Западе развивают численные методы, вкладывают огромные деньги в суперкомпьютеры и т. д. Но они одновременно строят новые установки, испытательные стенды, заглушенные камеры, новые симуляторы, на которых проверяют свои расчеты.
Согласен, что проверка на маломасштабных моделях не всегда гарантирует автомодельность, то есть правильное моделирование всех источников, поэтому есть риск смоделировать не то, что является определяющим в шуме самолета. С установками больших масштабов результаты, конечно, будут лучше, но где они у нас?! Поэтому на открытом стенде в Перми необходимо развернуть сейчас именно исследовательскую работу. Это же уникальная установка, особенно в условиях России. Должен быть проведен целый комплекс работ – от малых масштабов до натурных, включая летный эксперимент. Приведу пример из собственной практики. Мы в ЦАГИ в течение ряда лет измеряли шум крыла на малых моделях, при этом узнавали, как отдельные элементы крыла шумят. Для снижения одного из этих шумов придумали некий способ, даже запатентовали его. А вот в измерениях на большом крыле, проведенных нами только что в трубе DNW, когда все источники шума работают одновременно, оказалось, что этот элемент крыла с точки зрения шума малозаметен и шумит слабее некоторых других. Такое ранжирование показывает, чем в первую очередь надо заниматься. Но у нас до этих измерений не было возможности посмотреть интегрально на всю картину, на соотношение источников. А западные исследователи постоянно работают не только на малых, но и на больших испытательных стендах и в больших камерах, используют летный эксперимент. Так происходит планомерное развитие технологий.
Убежден: развивать численные методы надо параллельно с экспериментальной работой. Плюс надо иметь в виду, что не все можно померить. Например, шум в салоне самолета от двигателя в крейсерском режиме нельзя напрямую измерить – нет таких установок. Можно пытаться измерять его в дорогостоящем летном эксперименте или посчитать. Двигатель ПД-14 с этой точки зрения – хороший пример. Формы его кромок таковы, что скачки уплотнения в струе на круизных режимах очень слабые и струя не создает большого дополнительного шума в салоне по сравнению с шумом пограничного слоя. Это один из примеров, где численные методы действительно необходимы, поскольку иначе оценить вклад струи затруднительно.
– Существуют известные миру технологии снижения шума. Быть может, достаточно применить их и гарантированно получить «тихий» двигатель и самолет?
В. К.: Действительно, кажется, что рецепт есть: купи западный хороший двигатель – и вперед. Но решим ли мы таким образом проблемы шума самолета? Нет. Люди, которые разрабатывали этот двигатель, создавали эти технологии, видят подводные камни, знают область применимости, осведомлены о том, где технологии перестают работать, где начинают «выпирать» эффекты взаимодействия, не имеющие, вообще говоря, отношения к двигателю. Если мы слепо будем повторять или использовать чужие наработки, я боюсь, ничего не получится.
Ю. Х.: Любую известную в мире или неизвестную, то есть вами придуманную, технологию снижения шума необходимо проверять на конкретной конструкции двигателя, поскольку его реакция на применение того или иного способа снижения шума неоднозначна. Во всем мире проверка эффективности новых технологий выполняется на модельных стендах – так быстрее и дешевле. В частности, в ЦИАМе есть модельный стенд с заглушенной камерой, где на имитаторе двигателя можно отрабатывать акустические технологии. Не знаю, по каким причинам, но, к сожалению, при разработке ПД-14 «Авиадвигатель» этот стенд практически не использовал. Да и в целом доля НИР по акустике оказалась невелика, что может сказаться на уровне экологического совершенства нового двигателя.
– «Авиадвигатель» впервые в истории отечественного двигателестроения занимается разработкой мотогондолы. На ваш взгляд, это пойдет на пользу двигателю?
Ю. Х.: Я считаю, что да. Так повелось в нашей стране, что двигателисты отвечали за шум выходного устройства, а самолетчики – за шум вентилятора и воздухозаборников. В то время не было открытых стендов, двигатели испытывались в боксах, с лемнискатой. Самолетный воздухозаборник появлялся, когда машина уже выходила на летные испытания. Конструкторам двигателя и самолета на этом этапе нужно было искать точки соприкосновения, что не всегда получалось. Жизнь показала, что шумоглушение – это система, а не набор средств. И то, что мотогондолу отдали пермскому конструкторскому бюро, – шаг вперед. Это значительно упростило взаимодействие конструкторов самолета и двигателя.
В. К.: Сам вопрос отражает отчасти двигателецентристскую точку зрения на предмет шума самолета. Кто создает мотогондолу – самолетчики или двигателисты – не так важно, если есть понимание комплексности задачи. Слишком все взаимосвязано: и ЗПК, и режимы работы двигателя, и аэродинамика взлета. А вот когда самолетчики заказывают двигатель (пусть с воздухозаборником) и в ТЗ ставят характеристики, относящиеся к шуму их же самолета, считая такую работу по двигателю самодостаточной с точки зрения шума, это неправильно, и я пытался об этом сказать выше. Мы все делаем общее дело. Создание атомизированного конкурентного поля в сегодняшней ситуации опасно или по меньшей мере неэффективно.
– А как вы воспринимаете появление акустического центра в «Авиадвигателе»?
Ю. Х.: Двояко. С помощью этой акустической установки в конечном счете можно как-то оценивать характеристику глушителя шума. Но в нашей промышленности уже есть две подобные установки, причем, на мой взгляд, дающие более качественную оценку эффективности глушителя шума. Так ли уж необходима третья? Насколько мне известно, General Electric и Pratt & Whitney не страдают от отсутствия каких-либо экспериментальных установок. Они тесно связаны с центрами НАСА, где выполняются совместные исследования. Такой принцип работал и в нашей стране. Теперь настали другие времена – своя рубаха ближе. Было бы замечательно, чтобы экспериментальная акустическая база пополнилась другими стендами и все это действительно стало центром.
С другой стороны, хорошо, что в пермском конструкторском бюро появились новые рабочие места, которые заняли молодые специалисты. У нас проблема преемственности кадров по существу не решается.
В. К.: Мне очень нравится новая экспериментальная база «Авиадвигателя». Во-первых, делается все, чтобы поддерживать свою науку, университетскую, молодых ученых, выпускников, которых нужно заинтересовывать в работе.
Во-вторых, система взаимоотношений КБ и отраслевых институтов, когда КБ заказывает работу только нам (будь то ВИАМ, ЦИАМ, ЦАГИ), мы ее делаем, получаем деньги, отдаем результат, несколько устарела. КБ должно понимать, что за услуги ему предлагают, а не брать «кота в мешке» только потому, что этот мешок от ЦАГИ или от ЦИАМа.
Но одновременно «Авиадвигатель» создает конкурентное поле на ровном месте, о котором я уже говорил. Это в наших условиях не очень хорошо, поскольку обязательно появятся желающие с помощью вашей лаборатории, не опираясь на научные школы ЦАГИ или ЦИАМа, оторвать больший кусок бюджетного пирога. Для реального дела ничего не получат ни они, ни вы. Вот это вызывает опасения. Посмотрите, как устроено взаимодействие в Европе при работе над проектами ЕС. Различные хорошо оснащенные лаборатории включены в единый процесс, и прямая конкуренция коллективов значительно снижена (если не преодолена). Поэтому база пермского КБ в совокупности с базами институтов при правильной организации должна бы давать прекрасный результат. В конце концов все мы входим в единую кооперацию создателей двигателя ПД-14.
– Если отечественному авиапрому так сложно угнаться за конкурентами, может, не стоит для внутреннего потребления создавать самолеты, соответствующие Главе 14 ИКАО? Пусть внутри страны летают наши машины, а за рубеж – Airbus и Boeing...
В. К.: Россия как постоянный член ИКАО должна поддерживать экологические инициативы, это правильно. Есть, правда, особенности у нас с труднодоступными областями (а их, считай, полстраны!), где может потребоваться особая техника. Но для полетов по европейской части России нужна хорошая современная техника – мы же страна, прославившая мировую авиацию выдающимися достижениями. Есть проблема старого парка, конечно. Я слышал от авторитетных авиаперевозчиков, что российским авиакомпаниям выгодны только перевозки за границу. И это несмотря на страшную дороговизну авиабилетов по России. Однако чтобы летать за границу, авиакомпания должна быть членом Международной ассоциации воздушного транспорта (ИАТА). А это автоматически означает, что компании запрещено в своем парке иметь самолеты экологически несовершенные.
С другой стороны, китайцы вскоре сделают свой самолет, и создается впечатление, что им не важно, какой Главе ИКАО он будет соответствовать. Страна большая, народу много – летать надо. И никто не запретит внутри страны использовать те самолеты, какие они захотят. Пусть какая-то авиакомпания Поднебесной не войдет в ИАТА, ее не для того и создавали, как и самолет.
В российском безумном бизнес-пространстве не работает принцип «пусть цветут все цветы». Укрупнение авиакомпаний неизбежно. А крупные компании хотят летать за границу. Следовательно, должны входить в ИАТА и подчиняться ее правилам. Круг замыкается. С другой стороны, конечно же, надо всячески поддерживать инициативы ИКАО по «выдавливанию» старой техники, заменяя ее новыми отечественными самолетами. Где здесь золотая середина, я не знаю.
Ю. Х.: В России действуют авиационные правила АП-36, гармонизированные с правилами США и Европы, в соответствии с которыми мы обязаны и на внутренних рейсах использовать хорошие самолеты. Я считаю, что наши люди ничем не хуже европейцев или американцев и должны летать на экологически совершенных самолетах.
– Что вы хотели бы пожелать специалистам «Авиадвигателя»?
Ю. Х.: Главное пожелание – успешно завершить цикл испытаний и осуществить запуск в серию двигателя ПД-14. Ведь после разработки ПС-90А прошло около тридцати лет. Сейчас мы обязаны догонять и наверстывать упущенное время. Другое пожелание: хотелось бы, чтобы в результате наших совместных усилий возник мостик в завтрашний день. Ведь использовать известные сегодня технологии – значит создавать двигатель вчерашнего дня. А наша общая задача – создавать перспективу отечественной авиации. Для этого нужно постоянно пробовать что-то новое. Вот над этим надо серьезно задуматься. Уверен: настало время думать не только о сегодняшних проблемах, а еще и о том, чтобы Россия восстановила статус авиационной супердержавы. В этом и экономическая безопасность страны, и сохранение ее высокого научно-технического потенциала.
В. К.: Несмотря на то, что пермяки работают над перспективным проектом ПД-14, нельзя оставлять без внимания ПС-90А. За него надо бороться, совершенствовать его постоянно, предлагать новые модификации. Я убежден: самолетам с двигателями семейства ПС-90А найдется применение и надолго.
Мне многое импонирует в работе пермского КБ: желание объединять специалистов всей отрасли для реализации главной цели, понимание правильного устройства кооперации и совместной работы. Наша общая задача – честно делать свое дело в современных условиях. Других условий у нас нет и не скоро появятся. «Авиадвигатель», на мой взгляд, олицетворяет ту жизнь, которая пытается преодолеть бюрократическую и коррупционную мертвечину, заполонившую все вокруг.
Юрий Халецкий
Виктор Копьев
Беседовали Виктор и Ольга Осиповы
Опубликовано в выпуске № 14 (532) за 16 апреля 2014 года