Как известно, двигатели семейства ТВ3-117 являются одними из самых популярных в мире турбовальных двигателей и устанавливаются на большинстве советских и российских транспортных и боевых вертолетов. Двигатель отличается поразительными резервами конструкции, которые позволяют создавать его новые модификации на протяжении всего жизненного цикла.
Так сложилось исторически, что разработчиком базового двигателя ТВ3-117 является петербургское КБ им. Климова, но серийным заводом по его выпуску вот уже 40 лет является Запорожское производственное объединение «Моторостроитель», более известное в настоящее время как АО «Мотор Сич». Еще в советские времена конструкторское бюро завода (главный конструктор А.С. Красников) разработало весьма удачный двигатель ТВ3-117В, который стал основой последующих модификаций двигателей семейства ТВ3-117В (ВМ, ВМА, ВК-2500).
Наступивший развал СССР не остановил разработку новых модификаций ТВ3-117. Так, в первой половине 1990-х украинские моторостроители совместно с КБ «Завод им. В.Я. Климова» разработали турбовинтовой двигатель ТВ3-117ВМА-СБ2, который в 1997 г. поднял в воздух первый летный экземпляр нового пассажирского регионального самолета Ан-140. С 1998 г. на этот самолет стала устанавливаться более мощная модификация двигателя — ТВ3-117ВМАСБМ1, мощность на взлетном режиме которого была увеличена до 2500 л.с. В 2000 г. двигатель получил сертификат типа Межгосударственного авиационного комитета.
Успешное применение двигателя ТВ3-117ВМА-СБМ1В в составе силовой установки самолета Ан-140 привело конструкторов к идее о создании на его базе вертолетной модификации ТВ3-117ВМА-СБМ1В, которая вобрала бы в себя все передовые наработки турбовинтового варианта. Эта программа нашла поддержку у разработчика вертолетов — Московского вертолетного завода им. Миля и ОАО «Камов», который выдал АО «Мотор Сич» соответствующее техническое задание.
В числе целей создания двигателя ТВ3-117ВМА-СБМ1В: 1. Улучшение летно-технических характеристик вертолетов Ми и Ка:
- поддержание мощности двигателя до больших значений температур наружного воздуха; увеличение высоты практического потолка вертолета; увеличение скороподъемности вертолета;
сокращение времени экстренного набора высоты вертолета, с возможностью при необходимости непрерывного использования взлетного режима обоих двигателей (до 30 мин.);
повышение безопасности выполнения однодвигательного полета.
2. Увеличение ресурсных показателей, надежности и долговечности вертолетного двигателя.
Немаловажным эксплуатационным достоинством стал тот факт, что ТВ3-117ВМА-СБМ1В по установочным узлам в точности соответствует ТВ3-117 предыдущих серий, то есть не требуется никаких серьезных затрат на установку и можно ремоторизировать ранее выпущенные машины. К разработке приступили в 2005 г., и работы по новому двигателю были успешно завершены в 2007 г. В сентябре того же года ТВ3-117ВМА-СБМ1В получил сертификат типа Авиационного регистра МАК и Государственной авиационной администрации Украины. Интересно, что эта разработка стала второй собственной сертифицированной конструкцией АО «Мотор Сич» в течение двух лет. Первенцем стал двигатель АИ-450-МС.
Двигатель ТВ3-117ВМАСБМ1В имеет массу 295 кг и на чрезвычайном режиме развивает мощность 2800 л.с. с возможностью непрерывной работы в течение 60 минут, на взлетном режиме — от 2000 до 2500 л.с. в зависимости от типа вертолета (указанная мощность поддерживается при температуре +58 и +37°С соответственно), а на крейсерском режиме — от 1500 до 1750 л.с.
Следует подробнее остановиться на характеристиках ТВ3117ВМА-СБМ1В. Так, с целью достижения более высоких параметров и обеспечения заданного ресурса на двигателе была установлена новая турбина, камера сгорания и система управления, применены новые конструкционные материалы.
Эти показатели были подтверждены и даже по отдельным параметрам перекрыты в ходе проведения сертификационных работ. Для сертификации двигатель прошел стендовые ресурсные и специальные испытания, по результатам которых двигатель показал еще более существенные запасы по характеристикам по сравнению с требованиями технического задания. Так, подтверждена работоспособность двигателя на высотах до 9000 м в диапазоне температур окружающего воздуха от -60 до +60°С и в диапазоне скоростей до 400 км/ч. Запуски двигателя производились на высотах до 6000 м.
Впечатляют и показатели ресурса. Для двигателя ТВ3117ВМА-СБМ1В до первого капитального ремонта установлен ресурс 4000 часов/полетных циклов и назначенный ресурс — 12 000 часов/циклов. Не останавливаясь на достигнутом, украинские конструкторы в настоящее время ведут работы по установлению ресурсов до первого капитального ремонта на уровне 6000 часов/циклов и назначенного ресурса в 18 000 часов/циклов.
При модернизации вертолетов путем замены двигателей с улучшенными техническими характеристиками и летательный аппарат в целом получает высокие летно-технические характеристики, что приводит его к повышению конкурентной способности.
Это было подтверждено на практике в рамках государственных программ Министерства обороны Украины. Новые двигатели были установлены на боевой вертолет Ми-24 и транспортный Ми8МТВ ВВС Украины. В результате летных испытаний продемонстрированы феноменальные результаты по скороподъемности и высоте практического потолка. Ремоторизированный Ми-8МТВ установил мировой рекорд — в мае 2010 г. он поднялся на высоту 8100 метров за 13,5 минуты.
Все это позволило в 2009 г. принять двигатель на вооружение ВВС Украины, однако путь к основному потенциальному заказчику — ВВС России — оказался более тернистым. Реальные испытания на Украине позволили поставить под сомнение аргументы скептиков в части технических возможностей двигателя и вертолетов фирм «Ми» и «Ка» с этими двигателями.
В результате министерство обороны приняло решение о проведении государственных испытаний. Было решено испытания проводить на территории 218-го «Авиаремонтного завода» в Гатчине. Выбор был неслучаен, 218-й АРЗ является крупным ремонтным авиационным предприятием, которое как раз занимается ремонтом двигателей ТВ3-117 различных модификаций и потенциально способно развернуть производство ТВ3-117ВМА-СБМ1В.
Предполагается, что на заводе будет осуществляться сборка, испытания и отгрузка двигателя заказчикам.
На заводе был установлен стенд для испытаний и доставлены два двигателя с гидротормозом. Весь цикл испытаний изделия был рассчитан на 350 часов, эквивалентных по наработке ресурсу 3000 часов/полетных циклов. После завершения указанных испытаний по согласованной программе двигатель дополнительно подтвердил свою работоспособность на чрезвычайном и взлетном режимах со временем непрерывной работы в течение 60 минут на каждом режиме. При этом состояние деталей и узлов после разборки удовлетворительное, что подтвердило запасы по техническим характеристикам. В 2011 г. двигатель успешно прошел Государственные испытания и подтвердил требования Технического задания Министерства обороны России, согласованные с ОАО «МВЗ им. М.Л. Миля» и ОАО «Камов».
По состоянию на начало 2012 г. ведутся работы по подготовке и проведению летных испытаний на борту вертолета Ми-8МТВ, но уже российских ВВС.
Одновременно с этим АО «Мотор Сич» ведет постоянную модернизацию своей разработки. Рынок вертолетостроения постоянно развивается в части новых проектов. Для применения в новых вертолетах создаются новые модификации двигателя. Это ТВ3-117ВМА-СБМ1В 1 серии с электронно-цифровой САУ типа (FADEC) и ТВ3-117ВМА-СБМ1В 2 серии с модернизированным электронным регулятором. Очевидно, что новые модификации позволят и дальше улучшать характеристики двигателей и вертолетов. И разработчики двигателей должны идти в ногу с этим развитием или опережать его.
Таким образом, разработка и внедрение в производство АО «Мотор Сич» (только в 2008 году выпущено не менее 30 двигателей) нового двигателя ТВ3-117ВМА-СБМ1В является важным шагом по сохранению позиций отечественных вертолетов на мировом рынке. С учетом значительного объема экспортных поставок и роста внутреннего рынка гражданских вертолетов представляется, что на этом рынке хватит места разработкам как российских, так и украинских двигателестроителей, а наличие конкуренции приведет к созданию еще более совершенных модификаций двигателя и вертолета.
Андрей Фролов
