В Америке создание двигателей AFE (Advanced Fighter Engine) для истребителей V поколения началось с исследовательских работ в 1980 г., а практическое проектирование стартовало в 1983-м. Его итогом стали два опытных ТРДДФ - Пратт-Уитни YF119-PW (PW5000) и Дженерал Электрик YF120-GE (GE37). В конце 80-х они были установлены на испытательные стенды, а в середине 1990 г. появились на опытных истребителях Нортроп YF-23 и Локхид-Мартин YF-22.
Это были принципиально новые, не опирающиеся на конкретные прототипы, изделия. Некоторые технологии, использованные в двигателе YF119-PW, проходили предварительную отработку на запущенном в серию раньше ТРДДФ F110-PW-229 поколения IV+, но создавались эти технологии именно для AFE.
Российские двигатели V поколения АЛ-41Ф конструкции московского НПО "Сатурн" им. А.М. Люльки и Д30Ф9 пермского ПО "Авиадвигатель" опирались на изделия поколения IV. Причем пермский ТРДДФ, по сути, "вырос" еще из первого Д-30 поколения II. Из-за этого многие эксперты относят эти двигатели лишь к поколению IV++, не обращая особого внимания на суть и объем внесенных изменений.
Использование в качестве базы для двигателя нового поколения серийного изделия поколения предыдущего могло бы позволить быстрее довести их до стадии летных испытаний, если бы они не появились в такое неподходящее время. "Перестройка" привела к полному развалу СССР, и на фоне этого катаклизма провал с их внедрением в серию выглядел уже "мелкой неприятностью", хотя какое разочарование испытали тысячи людей, участвовавших в их создании! Первый полет истребителя Сухой С-37 МФИ состоялся 25 сентября 1997 г., а соревновавшегося с ним 1.42 МФИ конструкции АНПК "МиГ" им. Микояна 29 февраля 2000 г., испытания обоих шли довольно долго, но в серийное производство они так и не поступили.
 |
| Американские истребители V поколения должны были получить и принципиально новые двигатели. На фото не пошедший в серию прототип Нортроп YF-23 и его двигатель Дженерал Электрик YF120-GE (GE37). |
| Источник: G. Brosett // Сергей Мороз |
 |
| Советский и российский истребитель V поколения Сухой С-37 (Су-47) получил двигатели Д30Ф9, которые можно считать глубоким развитием ТРДД еще поколения II типа Д-30. Если смотреть на название, а не разбираться в конструкции. |
| Источник: camoblood.ru |
Американцам на испытания и доводку двигателей AFE понадобилось 10 лет - первый серийный F119-PW-100 был собран только в 2000 г. Он значительно отличался от прототипа и имел ограничения по тяге, тем не менее, позволил начать строевую эксплуатацию парка самолетов F-22A и тем самым приступить к последнему и главному этапу доводки самой силовой установки - устранению ее дефектов по результатам этой самой эксплуатации.
В ходе испытаний первых российских самолетов V поколения удалось выполнить лишь часть программ, посвященных отработке их силовых установок, но тот опыт, который удалось получить, говорил о том, что эволюционный путь не дает таких быстрых результатов, на которые рассчитывали. Тем не менее, разработка двигателя V поколения в России продолжилась в том же ключе, но с более радикальными переделками. По сравнению с АЛ-41Ф, новый АЛ-41Ф1 имел 80% отличающихся деталей и узлов, появились регулируемый ВНА и широкоходная первая ступень компрессора, внедрили управление по принципу FADEC (с описанными в 1-й части отличиями), даже размеры проточной части и лопаток роторов пришлось увеличить. Как и в американском двигателе, часть сложных сборочных единиц была заменена монолитными деталями. Все это потребовало огромных усилий и капиталовложений не только в силу технической сложности задачи, но и потому, что после длительного периода "сидения без госзаказа" оборонная, в т.ч. и авиационная промышленность Российской Федерации вынуждена была выбираться из "долговой ямы", набрав кредитов, чтобы хоть как-то выжить. Кроме того, она была вынуждена перестраиваться на ходу, "варясь в собственном соку", почти без поддержки государства, к которой так привыкла.
Проблема менеджмента
Разработка двигателя АЛ-41Ф1 (изделие 117) была начата в рамках научно-исследовательской работы (НИР) "Демон" для истребителей IV++ и поколения V в "лихие девяностые". В этой программе главную роль играли институты, ОКБ и заводы, которые были основаны еще в советские годы и уже мели то тяжелое время существенно пострадали и были вынуждены менять свою организационную структуру. Вообще удивительно, что тогда они смогли сделать такой двигатель и в конце 1990-х гг. начать его летные испытания на летающей лаборатории, переоборудованной из МиГ-25.
Это было время реформ по Гайдару и Чубайсу, изобретателям "шоковой терапии" для здоровой экономики. Да, новая форма их существования действительно лучше соответствовала требованиям, которые диктовали условия, в которые промышленность загнали, но она была направлена на экспортные задачи и лишена управляющего административного органа, координирующего такие сложные программы, выполняемые в интересах собственных вооруженных сил.
Головным исполнителем проекта "117" стал филиал НПО "Сатурн" - Научно-технический центр (НТЦ) им. А.М. Люльки, на который приходится примерно 70% объема научно-исследовательских и опытно-конструкторских работ (НИОКР). Его возглавляет Генеральный конструктор Евгений Марчуков, который является ответственным за общую разработку двигателя. Создание компрессора высокого давления поручено НПЦ газотубостроения "Салют". Опытное производство НПО "Сатурн" изготовило несколько партий деталей, узлов, модулей и комплектных двигателей для испытаний, а также большое количество специального стендового оборудования. В производственном процессе с самого начала участвовало и серийное предприятие - Уфимское моторостроительное производственное объединение (УМПО), которое провело практическую отработку всего пакета необходимых технологий. В НИОКР также принимали участие научные учреждения (прежде всего, Центральный институт авиационного моторостроения - ЦИАМ), а также ОКБ им. П.О. Сухого, для самолетов которого этот двигатель предназначался.
Одной из самых болезненных проблем российской авиапромышленности постперестроечного периода стало разрушение централизованной системы административного управления, что затрудняло координацию усилий организаций-участников в выполнении столь сложных программ. Когда на рубеже 90-х гг. в Кремле сменилась власть, одной из первых ее задач стало восстановление управляемости "сектора реальной экономики", т.е. промышленности. И это оказалось необходимо не только потому, что в здесь для государственной собственности все еще оставалась достаточно велика - без общей координации и частник не очень-то эффективно работал.
Для этого надо было создать внятную и вменяемую систему взаимоотношений с теми частными и полугосударственными предприятиями, которые работали хорошо, и помочь восстановить продуктивный потенциал тем, кто такую способность подрастерял.
Когда президентом России стал Владимир Владимирович Путин и заговорили о "вертикали власти", многие либеральные экономисты предрекали возврат к системе жесткого администрирования, однако этого не произошло. Мы не будем здесь разбирать, чем отличаются созданные для управления "подотраслями" промышленности корпорации от осуществившего в Советском Союзе министерств, обратим внимание лишь на их более узкую направленность. Например, за общую организацию НИОКР в рамках всей программы создания двигателя АЛ-41Ф1, организацию его серийного производства, выполнение Гособоронзаказа и продвижение изделия на внешний рынок осуществляет Объединенная двигательная корпорация (ОДК), тогда как в Министерстве авиапромышленности "советского образца" это был лишь уровень одного главка.
 |
| Турбореактивный двухконтурный двигатель АЛ-41Ф1С (изделие 117С) поколения IV+ с форсажной камерой и всеракурсно управляемым вектором тяги «первого этапа» используется на серийном самолете Су-35С и для I этапа испытаний истребителя пятого поколения ПАК ФА. |
| Источник: bastion-karpenko.ru |
О том, хорошо или плохо ОДК и другие корпорации работают, разнообразные эксперты спорят с момента их появления, приводя в качестве аргументов конкретные факты их успешной деятельности и различных неудач и нарушений. Однако очевидно одно - при всех недостатках такая система лучше ее отсутствия. Ведь что было до того все еще хорошо помнят.
В последнее время вновь заговорили о том, что вошедшие в такие корпорации (в т. ч. и в ОДК) предприятия должны получить больше свободы действий, и это позволит привлечь им больше инвестиций. Что же, дополнительные средства - это хорошо. Но орган, который будет направлять деятельность разнородных предприятий в русло конкретного проекта и жестко контролировать их деятельность, в т.ч. финансовую, должен остаться. Иначе все может повториться.
От изделия 117 к изделию 117С
Как же российские моторостроители шли к двигателю V поколения?
Путь этот оказался очень непрост и не только по причинам финансового и менеджерского плана, но и по чисто техническим. Так на двигателе АЛ-41Ф1 не удалось довести цифровую систему с полной ответственностью до такого уровня надежности, который бы позволил отказаться от электронно-гидромеханического дублирования. И на серийном АЛ-41Ф1С (изделие 117С) она вновь появилась, причем аналоговая.
Хорошо это или плохо? Естественно, это дополнительный вес, объем и "лишние" коммуникации. Да, она при выходе из строя основной системы не сможет ее заменить в полном объеме и обеспечит лишь выход из боя. Но судя по опыту эксплуатации пассажирских самолетов, полные отказы FADEC - вещь не редкая даже в мирной жизни, а если завтра война?
Заказчик был недоволен величиной межремонтного ресурса - ее удалось увеличить, но ценой ограничения взлетной форсажной тяги с 15000 до 14500 кгс, зато одновременно снизили и массу на 50 кг (это с "тяжелой и старой" системой регулирования), и удельный вес не пострадал.
Несколько ухудшились показатели тяги, отнесенной к площади входного сечения и объему двигателя, но за счет улучшения его газодинамики удалось вновь добиться выхода на сверхзвуковой бесфорсажный крейсерский режим - причем для самолета Су-35 с аэродинамикой поколения IV.
К 2007 г. было построено 7 опытных двигателей АЛ-41Ф1С. Летные испытания прошли на переоборудованном в летающую лабораторию истребителе Т10М-10. В феврале 2008 г. НПО "Сатурн" завершило стендовые испытания двигателя и начало летные на опытном Су-35, которые завершились 20 февраля 2008 г.
Входящее в состав Объединенной двигателестроительной корпорации России Уфимское моторостроительное производственное объединение (УМПО) 9 августа 2010 г. начало поставки двигателей АЛ-41Ф1С для самолетов Су-35С, строящихся в Комсомольске-на-Амуре и в 2011 г. первые такие истребители поколения IV++ начали поступать в строевые части ВВС РФ. Завод УМПО получил первый заказ на поставку 96 двигателей 117С до 2015 г., на 2015…2020 гг. планируется закупка еще 96 двигателей.
 |
| Истребители поколения IV++ Сухой Су 35С серийной постройки имеют двигатели АЛ-41Ф1С. |
| Источник: paralay.com |
Война моторов в разгаре
Итак, двигатель АЛ-41Ф1С сделан и выпускается серийно и эксплуатируется в строевых частях на самолете Су-35С, о котором писал НиТ № 8 в 2013 г. Он вышел на этот этап в ускоренном режиме в т.ч. и "с помощью" ограничения на 500 кгс тяговых показателей (как в свое время и американский F119-PW-100). Это несколько снижает летные данные самолета в том виде, в котором он есть сейчас, но ускоряет его отработку и приближает то время, когда самолет обретет полные свои возможности.
Подробные характеристики двигателей АЛ-41Ф1, АЛ-41Ф1С и их зарубежных аналогов по понятным причинам остаются секретными. Обнародованы лишь величины их тяг на взлете, размеры и масса. И из этих данных следует, что российское изделие превосходит американское по такому важнейшему показателю как удельный вес (отношение сухой массы к тяге), а также по отношению тяги к площади поперечного сечения и объему, занимаемому двигателем в фюзеляже.
Но важно не только это. Как мы уже неоднократно говорили на страницах нашего журнала, существенные преимущества российскому истребителю Сухой Т-50 дает легкое, осесимметричное сопло с хорошей внутренней и внешней аэродинамикой, а также способ управления вектором тяги, обеспечивающий его всеракурсное отклонение. Вкупе с удачной компоновкой Т-50 это и является залогом более высоких характеристик российских истребителей в маневренном воздушном бою, роль которого сегодня все также велика, как и прежде.
 |
| Американский истребитель V поколения Локхид-Мартин F 22А имеет и двигатели поколения V. |
| Источник: paralay.com |
 |
| Вариант двигателя АЛ-41Ф1 – АЛ-41Ф1С («Изделие 117С»). |
| Источник: paralay.com |
Сильной стороной американского двигателя F119-PW-100 традиционно остается ресурс, что при более высокой цене самого двигателя и его ремонта снижает общую стоимость жизненного цикла самолета. Тем не менее, по отношению к отечественным ТРДДФ предыдущего поколения создателям АЛ-41Ф1 удалось существенно продвинуться вперед и в этом направлении. Сегодня серийный двигатель АЛ-41Ф1С имеет взлетную тягу на форсаже 14500 кгс и 8800 кгс без него и при этом его начальный назначенный ресурс достиг 4000 ч, ресурс до 1-го контрольно-восстановительного ремонта (КВР) и межремонтный - 1500 кгс, но это еще предстоит подтвердить в условиях широкой летной эксплуатации.
Для истребителя V поколения Т-50 (ПАК ФА) - Су-57 это двигатель "I этапа", т. е. ему на смену идет изделие этапа II. Именно он должен быть на тех серийных истребителях Су-57, которые предназначены не для войсковых эксплуатационных испытаний, а для строевой службы.
Двигатель II этапа для Су-57 есть!
Рассказывая на страницах журнала "Наука и Техника" о создаваемом в России "Перспективном авиационном комплексе фронтовой авиации", который ныне получил официальное обозначение Су-57, мы говорили, что серийный самолет для достижения проектных характеристик должен получить силовую установку II этапа с двигателями "Изделие 30" поколения V+. То, что самолет Т-50 вышел на летные испытания не с ними, объясняется прозаической причиной их отсутствия на тот момент. Но дело делалось.
Разработка ТРДДФ "30" начата конструкторским бюро АООТ "Люлька-Сатурн", которое является филиалом ПАО "Уфимское моторостроительное производственное объединение" Объединенной двигателестроительной корпорации России. Проектирование было начато под руководством Генерального конструктора предприятия В. Чепкина. Сложность задачи предопределила большой объем научно-исследовательских работ (НИР), которые пришлось сделать, прежде чем приступать к проектированию двигателя в целом и строительству его опытных образцов. Далеко не все они рассекречены, лишь некоторые известны по номерам и основному содержанию, т.к. проходили по "открытым" статьям госбюджета. Это тема "129" - трехступенчатый компрессор низкого давления, "133" - газогенератор (пятиступенчатый компрессор высокого давления - основная камера сгорания - одноступенчатая турбина высокого давления), "135" - системы двигателя и "137" по системам двигателя. Отдельная НИР была проведена по разработке одноступенчатой турбины низкого давления, но ее номер не известны, результаты всех этих по понятным причинам не разглашаются, но общий известен: 11 ноября 2016 г. состоялся первый запуск двигателя на стенде, а 5 декабря 2017 г. он был испытан в воздухе. Для этого этапа испытаний его установили в левой мотогондоле опытного истребителя Т50-2, который был оснащен контрольно-записывающей аппаратурой и превращен в летающую лабораторию. Первый полет продолжительностью 17 минут на Т50-2 ЛЛ выполнил с аэродрома ЛИИ летчик-испытатель ОКБ имени Павла Осиповича Сухого Герой России Юрий Богдан.
 |
| Самолет Т50-2, переоборудованный в летающую лабораторию для испытаний двигателей изделие 30 для силовой установки ПАК-ФА II этапа. |
| Источник: topwar.ru |
Конструкция двигателя "30" засекречена, лишь немногое о нем известно точно, об остальном пока можно лишь строить предположения.
Двигатель имеет предельно компактную модульную конструкцию. У него всего 10 ступеней ротора, тогда как у F129-PW и АЛ-41Ф1С их 11, а у F135-PW-100 и -400 - 12. Он состоит из трехступенчатого компрессора низкого давления, пятиступенчатого компрессора высокого давления, основной камеры сгорания, одноступенчатых турбин высокого и низкого давления, форсажной камеры, регулируемого сопла с вектором тяги всеракурсного отклонения. На корпусе установлены блок топливной автоматики, коробка приводов агрегатов самолета, устройство отбора давления для питания системы кондиционирования воздуха и других потребителей на борту самолета, а также блок цифровой системы управления, который связан с системами основного управления самолетом, механизацией крыла и шасси самолета.
Это что мы знаем, остальное - предположения. Один из самых спорных моментов - конструкция входного направляющего аппарата и первой ступени компрессора. Есть два противоположных мнения: она полностью заимствовала у изделия 117С и другое - она полностью новая. Сторонники этой точки зрения утверждают, что особенностью двигателя "30" является криволинейная форма лопаток ротора и статора ВНА, ранее отработанная на ТРДД большой двухконтурности для пассажирских и грузовых самолетов.
 |
| Входная ступень широкоходного ТРДДФ для истребителя поколения V+ – в некоторых источниках указано, что это стендовый образец экспериментального компрессора, который был использован для создания ТРДДФ «30» – двигателя II этапа для истребителя ПАК ФА / Т-50 / Су-57. |
| Источник: forums.airbase.ru |
Там за счет такой формы лопаток удалось улучшить устойчивость работы двигателя как в полете, так и при попадании воды при движении по взлетно-посадочной полосе - у самолета Су-57 воздухозаборники расположены пусть и не так, как у авиалайнера с двигателями под крылом, но все же довольно низко и это требует учитывать такой фактор.
Криволинейная форма также рассеивает отраженный сигнал РЛС и при правильном ее подборе может значительно снизить его интенсивность, уменьшив тем самым расстояние, с которого противник будет способен обнаруживать Су-57 и брать его на сопровождение своим радаром или головкой самонаведения ракеты.
Сопло двигателя "30" также значительно отличается от этого агрегата на АЛ-41Ф1С, поскольку рассчитано на большую тягу. Еще один момент - зубчатая форма кромок как на американском ТРДДФ F135-PW. Она также служит для снижения радиолокационной заметности в своем ракурсе.
 |
| Показ новых двигателей разработки «Люлька-Сатурн» мэру Москвы. Считается, что это первый подробный снимок ТРДДФ II этапа для истребителя поколения V+ ПАК ФА / Т-50 / Су-57 – изделие «30». На борту Су-57 механика створок сопла закрыта внешним венцом створок, который является агрегатом самолета. |
| Источник: Youtube.com |
Поставлена задача достичь взлетной тяги на полном форсаже 17500 кгс при сухой массе 1400 кг. Если это удастся, тогда "тридцатка" будет самым совершенным ТРДДФ в отношении удельного веса военный ТРДДФ - этот показатель у него должен быть 0,080 против 0,087 у Пратт-Уитни F135-PW-100 самолета "Лайтнинг" II и 0,111 у более старого, но тоже V поколения F119-PW-100 на "Рапторе".
Необычно высока у него и степень форсирования - 60%, тогда как у F135-PW-100 эта величина равна 34,9%, а у F119-PW-100 - лишь 25,7%. Это означает, что бесфорсажная тяга сравнительно невелика, а коли так, то мал и крейсерский расход топлива. При этом сообщается, что крейсерский режим у самолета Су-57 с двигателями II этапа остается сверхзвуковым, так как без этого самолет не может принадлежать к V поколению.
Можно смело предположить, что такая большая степень форсирования, которая очевидно велика и на полетных режимах, обеспечит Су-57 такие характеристики разгона от крейсерской до боевой скорости, которые недоступны американским истребителям F-22 и F-35. Мало того, с такой тягой следует ожидать и превосходства в максимальном числе М и высоте полета.
Таковы в вкратце цели, которые были поставлены перед создателями двигателя "30" - конструкторским бюро "Люлька-Сатурн" и УМПО. Желающие же ознакомится с эволюцией современных ТРДДФ подробнее могут посмотреть приведенную ниже таблицу, где сравнение приведено наглядно в цифрах.
Таблица Двигатели истребителей 5 поколения
Долгое время военные не требовали роста этих показателей, т. к. стремление затруднить противнику обнаружение своего самолета локатором заставляло "жаться к земле". Внедрение технологий искусственного снижения радиолокационной заметности изменило тактику применения авиации, она стала гораздо чаще использовать максимальные высоты и скорости, добиваясь значительного роста радиуса действия за счет оптимизации соотношения тяги силовой установки и аэродинамического сопротивления самолета, которое на высоте лучше, чем у земли. И в результате теперь, как и на заре реактивной авиации, скорость и высотность снова становятся решающими показателями и при нанесении удара по наземной цели, и для перехвата бомбардировщика, и даже в маневренном воздушном бою.
Естественно, все преимущества двигателя "30" дадут реальный эффект в виде превосходных летных качеств самолета Су-57 только в случае успешного завершения их испытаний. А до этого еще далеко, и на пути создателей и самолета ПАК ФА, и двигателя для него по-прежнему стоят не только технические, но и организационные препоны.
И самая неприятная из них - внезапное изменение отношения к программе со стороны первых лиц государства, в том числе и выходцев из среды ВВС, а теперь чиновников. Об этом на сайте мы говорили достаточно подробно и повторяться нет нужды, здесь же заметим, что задержка с началом серийного выпуска Су-57 (а 12 заказанных машин для войсковых эксплуатационных испытаний полноценной серией считать нельзя) отразится и на судьбе двигателя "изделие 30".
Сейчас вновь заговорили о беспилотных истребителях как о VI поколении реактивных самолетов этого класса. Оставив в стороне спорность самой этой тенденции, можно смело сказать, что для нового поколения самолетов всегда было нужно и новое поколение двигателей. И если сейчас отказаться от Су-57 с двигателями "30" в пользу этого самого VI поколения в любом его виде, то нужно будет строить совершенно новый самолет с совершенно новой силовой установкой. И процесс этот будет напоминать не запрограммированную на успех планомерную эволюцию, а прыжок через пропасть отсутствующего звена с непредсказуемым результатом.
И еще - колоссальные деньги, которые были вколочены в проектирование, постройку и испытания самолета ПАК ФА и его силовой установки окажутся просто потраченными впустую. Почему? Все просто: не испытания, а строевая эксплуатация нового образца сложной техники и лишь одна она показывает, насколько правильны были решения, заложенные в его основу, куда надо двигаться дальше и стоит ли на эти решения опираться.
 |
| Летные испытания ТРДДФ II этапа изделие «30» на превращенном в летающую лабораторию самолете ПАК ФА Сухой Т-50 борт 052. |
| Источник: Youtube.com |
Сергей Мороз
