Успех программ ремоторизации Airbus A320neo и Boeing 737 MAX, также как и развитие новых самолетов, во многом зависит от результатов работы консорциума CFM International и компании Pratt & Whitney, которые разрабатывают новые, более эффективные двигатели для будущих узкофюзеляжных лайнеров. Работа над двигателями продвигается достаточно успешно, и впереди моторостроителей ждут важные испытания.
Для консорциума CFM предстоящие испытания являются важным этапом на пути реализации разработанной дорожной карты для технологии Leap-X, которая должна стать успешным преемником двигателей CFM56. В то же время компания P&W в ходе грядущих испытаний должна будет доказать эффективность разрабатываемых ею редукторных турбовентиляторных двигателей PW1000G, которые в ближайшие годы появятся на самолетах A320neo.
До настоящего времени P&W получила более 2500 заказов на свои турбовентиляторные двигатели, в том числе заказы на версии PW1200G и PW1500G, предназначенные для установки на самолетах Mitsubishi Regional Jet (MRJ) и Bombardier CSereis. Как заверяет руководство компании P&W, уроки, полученные во время работы над созданием двигателей PW1200G и PW1500G, будут использованы при разработке силовых установок для самолетов A320neo и МС-21.
В начале марта один из двигателей PW1500G, установленный на самолете Boeing 747SP, завершил вторую фазу летных испытаний. В ближайшее время начнутся летные испытания первого двигателя PW1200G, который уже доставлен на заводе P&W в Мирабеле, и где он будет размещен на втором самолете Boeing 747SP. Начало летных испытаний этой силовой установки запланировано на апрель текущего года.
Руководство P&W отмечает, что работа над программой PW1100G пока что не вызывает нареканий. В скором времени должна начаться сборка первой силовой установки данной серии. До настоящего времени в рамках работы над турбовентиляторными двигателями было пройдено более 2000 часов испытаний, из которых 1300 часов были отработаны двигателями PW1500G, предназначенными для самолетов CSeries. В целом же, на данный момент P&W выпустила уже 12 турбовентиляторных двигателей PW1000G, включая пять моторов PW1200G и семь PW1500G.
В программу испытаний двигателей PW1100G для самолетов A320neo будет вовлечено восемь силовых установок. Первые тесты должны будут начаться в IV кв. этого года. Сообщается, что при изготовлении данных моторов будут использоваться более прочные материалы, призванные выдержать возросшие температуры, связанные с увеличенной тягой двигателей. Кроме того, будет применяться несколько иной принцип охлаждения двигателей. Но кардинальных отличий в конструкции силовых установок для A320neo нет.
Руководство P&W также отмечает, что по первым результатам испытаний двигателей PW1500G были выполнены некоторые конструктивные изменения в преддверии предстоящих испытаний на усталостные разрушения. В частности, незначительной модернизации подверглась смазочная система двигателей. Вполне возможно, что в будущем, по мере накопления результатов испытаний, в конструкцию двигателей будут внесены другие доработки. Кроме того, в процессе грядущих тестов P&W планирует подтвердить эффективность уже внесенных конструктивных доработок.
Консорциум CFM в отличие от своего конкурента придерживается стратегии совершенствования передового газогенератора двигателей Leap-X. В настоящее время компании General Electric и Snecma, являющиеся ядром CFM, проводят целый ряд испытаний нового газогенератора, чтобы минимизировать различные риски, связанные с внедрением новых технологий. Так, например, в III кв. 2012 г. в Огайо компания GE планирует запустить испытания демонстратора технологий eCore. В ближайшие несколько недель также должны начаться испытания технологий Leap, которые будут использоваться в двигателях семейства GEnx, предназначенных для самолетов Boeing 777 и Boeing 787.
Во время первой серии испытаний двигателей GEnx-2B будут протестированы лопатки турбины высокого давления совместно с передовой системой охлаждения, изначально проектировавшейся для двигателей семейства Leap-X.
Другая серия испытаний двигателей GEnx-1B, запланированная на сентябрь 2012 г., будет включать в себя проверку новой камеры сгорания, а также специальных материалов покрытия для турбины и компрессора высокого давления. Третья серия испытаний, которая стартует в феврале 2013 г., призвана провести оценку полноценного комплекта новых лопаток. В июне 2013 г. будет запущена четвертая серий испытаний для полномасштабной оценки всех нововведений.
В 2011 г. консорциум CFM получил рекордное количество заказов на свои двигатели, в числе которых более 1500 заказов на моторы CFM56, а также обязательства о покупке более 3050 двигателей Leap-X. Начало 2012 г. также было ознаменовано новыми контрактами. В частности, CFM удалось продать 326 двигателей CFM56 и 206 Leap-X. Такое большое количество заказов, по мнению экспертов, приведет к 2018 г. к увеличению выпуска двигателей CFM56 и Leap-X до 1800 ед. в год. Однако подготовка к увеличению темпов производства проводилась и ранее. В частности, это объясняется решением Boeing и Airbus о наращивании объема выпуска своих узкофюзеляжных самолетов. Так к 2014 г. темп выпуска двигателей CFM56 будет увеличен до 1600 ед. ежегодно. В 2012 г. CFM планирует выпустить 1200 двигателей CFM56, а в 2013 г. - 1500 ед.
Производство новых двигателей Leap-X будет постепенно увеличиваться в период с 2015 по 2016 гг., причем с 2018 г. эти силовые установки будут занимать большую часть в объемах выпуска двигателей консорциума CFM.
Двигатели для широкофюзеляжных лайнеров
Сильное конкурентное противостояние отмечается не только на рынке двигателей для узкофюзеляжных самолетов, но и в сегменте силовых установок для дальнемагистральных лайнеров. Не в последнюю очередь это обусловлено планами компании Boeing по выпуску обновленного семейства лайнеров 777X. Помимо компании GE в борьбу за право на поставку моторов для этих самолетов планируют включиться Rolls-Royce и P&W.
Так, компания Rolls-Royce обнародовала детали проектируемого двигателя RB3025 с тягой 440 кН и диаметром вентилятора 337 см, который мог бы стать базовым мотором для 407-местного лайнера Boeing 777-9X. Отмечается, что силовая установка будет обладать степенью двухконтурности 12:1, что в итоге приведет к 10-процентному сокращению расхода топлива по сравнению с двигателями GE90-11B и к 15-процентному сокращению по сравнению с моторами Rolls-Royce Trent 800. При этом общая степень повышения давления данного двигателя прогнозируется на уровне 62:1, что является самым высоким показателем в рассматриваемом классе силовых установок. Проект компании Rolls-Royce во многом опирается на такие программы как Trent 1000 и Trent XWB, но как заверяет руководство компании, силовые установки RB3025 является логическим продолжением программы Advanced3, включающей в себя газогенератор Trent 1000, более эффективную камеру сгорания, композитный вентилятор и использование передовых материалов при изготовлении деталей для секции высокого давления двигателя.
Аналогичный проект есть в запасе и у компании P&W, которая утверждает, что архитектура редукторных двигателей PW1000G может быть адаптирована и для силовых установок с тягой более 440 кН.
Компания GE, в свою очередь, предлагает моторы GE9X, которые обладая тягой 440 кН, будут обеспечивать 10-процентное сокращение расхода топлива по сравнению со своими предшественниками. Диаметр вентилятора новой силовой установки будет равен 325 см, тогда как степень двухконтурности будет составлять 10:1. Степень повышения давления заявлена на уровне 60:1, а степень повышения давления в компрессоре высокого давления составляет 27:1. Для сравнения предлагаются цифры 42:1 и 23:1 соответственно, которые были характерны для двигателей GE90-11B. Помимо всего прочего, двигатели GE9X, в основе которых лежит архитектура eCore, будут отличаться наличием композитного обтекателя вентилятора и камерой сгорания Twin Annular Premixing Swirler третьего поколения. Сообщается также, что в текущем году GE планирует инвестировать около $50 млн на развитие проекта GE9X.
Окончательное решение по выбору того или иного проекта, безусловно, в руках корпорации Boeing, которая должна официально запустить программу 777X, а также определиться с количеством вариантов двигателей, которые будут предлагаться для новых авиалайнеров. Моторостроители, в свою очередь, должны продемонстрировать эффективность своих двигателей, чтобы обеспечить свою победу в этой непростой борьбе.
В то же время для компании Rolls-Royce проект RB3025 не единственный, который обладает достаточно высокой ценностью. Не менее важной является работа корпорации над двигателями Trent XWB, предназначенными для будущих самолетов Airbus A350, которые будут конкурировать с лайнерами Boeing 777 и 787.
Недавно стартовала программа летных испытаний силовых установок Trent XWB, причем первый полет этого двигателя под крылом лайнера A380, по оценкам инженеров Airbus, оказался достаточно позитивным несмотря на возникшие вибрации двигателя на режиме малого газа. Такие неполадки, по словам инженеров, являются вполне типичными на ранних стадиях испытаний.
Как отмечает руководитель программы летных испытаний компании Airbus Фернандо Алонсо, целью проведения испытаний является не только оценка надежности и характеристик нового двигателя, но и проверка его взаимодействия с основными системами самолета. Сообщается, что на лайнере A380 были установлены генераторы, система отбора воздуха и гидравлические насосы от самолета A350. В течение первого полета лайнер A380 с установленным двигателем Trent XWB достиг скорости 0,9 Mach и высоты 13100 м, которая является стандартным потолком для этого воздушного судна. Кроме того, было проверено поведение самолета и двигателя на максимальных углах атаки и на минимально возможной скорости полета, с которой самолет может столкнуться в процессе эксплуатации. Также отмечается, что во время полета функционирование двигателя не нарушалось, а его характеристики на скорости 200 км/ч и высоте 3000 м полностью оправдали первоначальные ожидания.
Еще в процессе моделирования предстоящих испытаний, выполненных на тренажере, инженеры Airbus отметили возросшую эффективность двигателя Trent XWB по сравнению с моторами Trent 900. Эти результаты были подтверждены во время первого испытательного полета, что безусловно порадовало инженеров европейского авиаконцерна.
Программа испытаний силовых установок Trent XWB будет более обширной по сравнению с предшественниками, и будет включать в себя испытания в условиях жаркого климата, которые, скорее всего, будут проводиться в летнее время на территории ОАЭ. Кроме того, в программу испытаний будут включены тесты, необходимые для получения компанией Rolls-Royce сертификата Европейского агентства по авиационной безопасности (EASA). Что касается тестов в условиях холодного климата, то, как отмечают инженеры Airbus, они, вероятно, будут выполнены после изготовления первых фюзеляжей лайнеров A350.
В то же время инженеры компании Rolls-Royce продолжают работать над модернизацией двигателя Trent XWB с целью дальнейшего сокращения удельного расхода топлива. В 2011 г. благодаря ряду новшеств удельный расход топлива был сокращен на 0,25%, но в Rolls-Royce считают, что компания может достичь отметки в 0,35%. Британский моторостроитель постепенно готовится к началу серийного производства новых моторов, модернизируя имеющиеся мощности. Сообщается также, что в ближайшее время будет выпущено более 10 двигателей Trent XWB, которые примут участие в программе летных испытаний. Сертификация двигателя должна быть завершена в конце текущего года.
Прошедшие тесты в условиях обледенения выявили необходимость конструктивных изменений в новых силовых установках. В частности, отмечается, что при отключенной антиобледенительной системе несколько лопаток компрессора получили незначительные повреждения, и инженеры опасаются, что это может привести к снижению их срока службы. В результате в Rolls-Royce решили увеличить прочность лопаток компрессора, чтобы предотвратить их повреждение, а авиакомпании в итоге смогут отправлять самолеты в рейс даже с неисправной антиобледенительной системой.
Решение концерна Airbus перенести запуск в эксплуатацию самолетов A350-1000 на 2017 г. дает Rolls-Royce два дополнительных года для того, чтобы проверить новые технологии, которые будут использоваться при создании более мощной версии двигателей Trent XWB-97. Основная проблема заключается в том, что инженерам Rolls-Royce необходимо увеличить тягу двигателей XWB на 18 кН до 431 кН, но при этом расход топлива должен остаться на прежнем уровне. Более точная спецификация, также как и окончательный проект этой версии станут известны в середине 2012 г. Первый запуск двигателя XWB-97 должен состояться в середине 2014 г.
Обзор подготовлен по материалам Aviation Week и Flightglobal.
Артур Нургалеев
