Вечный двигатель российского военного авиапрома
Созданный более сорока лет назад для истребителя четвертого поколения двигатель АЛ-31Ф до сих пор соответствует по техническим параметрам лучшим образцам в своем классе. Технологический резерв, заложенный в этот авиамотор, позволяет проводить постоянную его модернизацию. Семейство АЛ-31Ф стало символом стабильности отечественного моторостроения. Наработки, накопленные при создании этого модельного ряда, используются для разработки принципиально нового двигателя истребителя пятого поколения, который будет иметь еще более высокую тягу и меньший удельный вес.
Свой первый зарубежный визит на посту министра обороны генерал армии Сергей Шойгу совершенно закономерно совершил в Китайскую Народную Республику. Военно-техническое сотрудничество (ВТС) России и Китая, чрезвычайно активное в конце ХХ и серьезно стагнировавшее в начале ХХI века, вновь обрело второе дыхание в последние два года. В основе новой фазы российско-китайского ВТС – поставки авиационных двигателей прежде всего семейства АЛ-31Ф. В разрушительные для всего российского оборонно-промышленного комплекса (ОПК) 90-е годы именно они во многом обеспечили коммерческий успех за рубежом многофункциональных истребителей линейки Су-27/Су-30 и таким образом спасли не только отечественный военный авиапром, но и моторостроительную отрасль в целом. Сегодня разработчики АЛ-31Ф используют весь накопленный опыт и наработки для создания принципиально нового двигателя истребителя пятого поколения Т-50 (ПАК ФА – перспективный авиационный комплекс фронтовой авиации).
Для превосходства над F-15
Двигатель АЛ-31Ф разработки московского машиностроительного завода «Сатурн» (ныне ОАО «А. Люлька-Сатурн», с 2001 года входит в состав ОАО «НПО «Сатурн») был выбран в качестве основного для будущего истребителя четвертого поколения Су-27, главной задачей которого было добиться превосходства над своим американским аналогом – F-15. Решение о его создании принято в 1971 году. Соответствующее заключение Центрального института авиационного моторостроения (ЦИАМ) было сделано по результатам анализа работы трех двигателей – АЛ-31Ф, Д-30Ф-9 и Р-59Ф-300.
Опытный самолет проекта под названием Т-10-1 проходил испытания с 20 мая 1977 года. До 1982-го для этого было построено девять таких машин с двигателями предыдущего поколения – АЛ-21Ф-3.
Разработка перспективного авиамотора велась с 1974 года. Но характеристики первоначального варианта АЛ-31Ф (с двухступенчатыми турбинами высокого и низкого давления и низконагруженными компрессорами) не отвечали тактико-техническому заданию. Новый турбореактивный двухконтурный двигатель создавался с форсажной камерой одновременно вместе с полным перепроектированием конструкции самолета. Фактически заново разработанный Московским машиностроительным заводом имени П. О. Сухого истребитель Т-10С имел, помимо всего прочего, значительно улучшенные аэродинамические качества и другую компоновку авиамотора (коробка приводов и все агрегаты в верхней части). 6 августа 1985 года был подписан акт о приемке государственных испытаний АЛ-31Ф. Новый двигатель тягой 12,5 тонны имел одноступенчатые турбины высокого и низкого давления и высоконагруженные компрессоры. Одним из ключевых моментов стало создание и внедрение ОАО «А. Люлька-Сатурн» лопатки турбины циклонно-вихревой системы, что сделало мотор ресурсным, до этого он мог эксплуатироваться не более 70 часов. Работа над продлением ресурса стала одним из главных направлений. Тогда требования советских ВВС ограничивались 300 часами. В настоящее время этот показатель двигателя достиг тысячи часов.
Основным производителем АЛ-31Ф было определено ОАО «Уфимское моторостроительное производственное объединение» (УМПО). Затем к программе было привлечено московское машиностроительное производственное предприятие «Салют» (сейчас ФГУП «НПЦ газотурбостроения «Салют»), которое сначала занималось изготовлением отдельных элементов двигателя. Со временем сложилось своеобразное разделение труда, согласно которому УМПО (ведущее по тематике) специализировалось на производстве элементов холодной части мотора, а «Салют» – горячей. При этом сборка велась на обоих предприятиях.
Управляемый вектор
Двигатель АЛ-31ФП с поворотным соплом впервые был испытан в 1989 году. В апреле 1996-го экспериментальный образец истребителя Су-35 поднялся в воздух с прототипом этого мотора с управляемым вектором тяги (УВТ). В ходе работы над этим агрегатом особое внимание уделялось эффективному управлению соплом, сложная задача была решена при создании надежного уплотненного сочленения его подвижной и неподвижной частей. Представленный в итоге двигатель обеспечил всемирно известную маневренность и надежность в управлении тяжелых истребителей «Сухого». Серийный АЛ-31ФП установлен на Су-30. Первый зарубежный контракт на самолеты с этими моторами выполнили уфимцы, обеспечив поставку в Индию 40 Су-30МКИ (80 двигателей) по соглашению 1996 года.
Су-35. Источник: usiter.com |
В течение 90-х годов производители АЛ-31Ф с помощью неформальных договоренностей поделили рынки: моторы для индийских самолетов изготавливало УМПО, для экспорта в Китай – «Салют». Что касается других зарубежных заказчиков, то Алжир и Малайзия получили истребители Су-30 с уфимскими моторами, Вьетнам и Индонезия – с московскими. Венесуэльский же контракт на 24 Су-30MKV2 заводы поделили ровно пополам.
Китайский контракт
События на площади Тяньаньмэнь в июне 1989 года «поставили крест» на поставках западных вооружений и военной техники в Китай. Из-за эмбарго под угрозой срыва оказалась китайская программа по созданию национального легкого однодвигательного самолета J-10. Машина создавалась на основе тактического истребителя Lavi израильской компании Israel Aerospace Industries. Проект был закрыт под давлением США в 1986 году в пользу F-16, но его наработки использовались израильтянами в совместных зарубежных программах.
Китайский истребитель J-10 |
Китайские J-10 должны были оснащаться специально разрабатывавшимся для них двигателем PW-1120 американской компании Pratt&Whitney. Но после введения эмбарго об этом можно было забыть. В качестве альтернативного варианта верховное командование Народно-освободительной армии Китая выбрало модификацию российского АЛ-31Ф с нижним расположением агрегатов – АЛ-31ФН.
Разработку первых 14 двигателей для китайского проекта выполнило ОАО «А. Люлька-Сатурн» в 1992–1994 годах на деньги заказчика – первый прецедент в истории постсоветского ОПК России. Серийным изготовителем АЛ-31ФН Российское авиационно-космическое агентство выбрало московский завод «Салют».
Спор вокруг роялти
«Сатурн» заключил с УМПО и «Салютом» лицензионные соглашения о денежной компенсации (роялти) ему как разработчику, согласно которому он получает восемь процентов от стоимости каждого проданного двигателя – около 250–300 тысяч долларов. Его цена со временем выросла с 2,5 до 3,5 миллиона долларов. В случае с АЛ-31ФН руководство «Салюта», получив по соглашению неполную техническую документацию на двигатель, решило доработать ее до уровня серийного производства. Более того, генеральный директор предприятия Юрий Елисеев заключил в 1999 году лицензионный договор с Федеральным агентством по правовой защите результатов интеллектуальной деятельности военного, специального и двойного назначения, переписав фактически права на изготовление двигателя на «Салют» и нивелировав таким образом соглашение с «Сатурном», который получает роялти только от УМПО.
Ключевой элемент
Экспортная динамика семейства АЛ-31Ф давно приобрела самостоятельный (от поставок боевых самолетов) характер. Особенно это заметно в контексте российско-китайского ВТС. АЛ-31ФН стал своеобразной лакмусовой бумажкой оценки состояния двигателестроения Поднебесной. Если по большинству направлений китайский ОПК постоянно демонстрирует серьезные успехи, то на двигателестроительном фронте китайцы пока не в состоянии наладить серийное производство надежного мотора для боевого самолета.
Именно поэтому КНР продолжает до сих пор закупки двигателей серии АЛ-31Ф для легких J-10, а также для тяжелого J-11B/BS (копия российского истребителя Су-27). В 1996 году Китай приобрел лицензию на производство 200 самолетов Су-27СК без права реэкспорта в третьи страны. К концу 2007-го было собрано 105 из них. Затем Пекин отказался от дальнейшей реализации этой лицензионной программы, создав свой клон – J-11.
Российские двигатели закупаются КНР при формальном наличии широко разрекламированного отечественного турбореактивного двухконтурного WS-10A Taihang, разработанного специально для J-10 и J-11. Но этот мотор характеризуется невысоким ресурсом и большим количеством конструктивных и технологических недостатков, которые до сих пор не удалось устранить. По официальным данным, серийное производство Taihang должно быть развернуто до конца 2015 года, однако эти сроки представляются излишне оптимистичными.
Попытки Китая преодолеть «двигательную зависимость» от России пока провалились. В 2009 году КНР возобновила закупки моторов АЛ-31Ф/ФН. Причем рост китайских заказов настолько высокий, что ФГУП «НПЦ газотурбостроения «Салют» едва хватает производственных мощностей – в 2009–2011 годах законтрактовано почти 400 единиц (весь объем заказов и поставок приближается к тысяче). Еще 140 АЛ-31ФН должно поставить УМПО по контракту 2011-го для замены выработавших ресурс двигателей многофункциональных истребителей J-11 (Су-27/Су-30MKK/MK2).
Силовые характеристики улучшаются
По словам генерального директора ФГУП «НПЦ газотурбостроения «Салют» Владислава Масалова, силовые характеристики АЛ-31Ф уже не вполне удовлетворяют параметрам техзаданий для самолетов семейства Су, которые должны поступать на вооружение Военно-воздушных сил России. Речь идет прежде всего о новых серийных фронтовых бомбардировщиках Су-34 и глубоко модернизированных многофункциональных истребителях Су-27СМ. Тяга созданной «Салютом» более мощной версии двигателя АЛ-31Ф-М1 (42-я серия) увеличена до 13,5 тонны без изменения габаритных размеров. Этот мотор уже поставляется серийно для Су-27СМ. Кроме того, он будет использован для ремоторизации Су-27, Су-30, а также, возможно, для 19 остающихся в строю корабельных истребителей Су-33 авиагруппировки тяжелого авианесущего крейсера «Адмирал Кузнецов».
Следующий этап – АЛ-31Ф-М2, который планируется запустить в серийное производство в следующем году. По результатам испытаний в ЦИАМ подтверждена возможность увеличения максимальной тяги до 14,5 тонны при снижении удельных расходов топлива, в том числе на бесфорсажных режимах. Назначенный ресурс – три тысячи часов. Его установка не потребует никаких доработок в конструкции планера или мотогондолы двигателя Су-27СМ или Су-34 и может быть проведена непосредственно в войсках.
Двигатель для ПАК ФА
После долгих дискуссий и борьбы за право быть головным разработчиком двигателя для ПАК ФА решением руководства страны этот мотор создается в рамках Объединенной двигателестроительной корпорации (ОДК) с распределением зон ответственности. «Салют», не входящий в корпорацию, является соисполнителем ОДК.
Два главных конкурента разрабатывали свои параллельные прототипы двигателя для истребителя пятого поколения – «Енисейск-А» вел «Сатурн», «Енисейск-Б» – «Салют». Окончательный победитель официально объявлен не был.
Полет ПАК ФА на МАКС-2011. Фото: Александр Качкаев для "Ленты.ру" |
Пока же опытные образцы Т-50 проходят испытания на АЛ-41Ф1 – «изделии 117» совместной разработки ОАО «НПО «Сатурн», ОАО «УМПО» и ОАО «ОКБ Сухого». В его основе все тот же АЛ-31Ф. Некоторые элементы заимствованы из наработок по созданию «изделия 117С» (АЛ-41Ф1С) для истребителя поколения «4++» Су-35. Тяга мотора «117» первого этапа для ПАК ФА достигает 15 тонн, у него турбина с увеличенным диаметром, всеракурсное управление вектором тяги, цифровая система автоматического управления. Полноценный двигатель пятого поколения будет иметь более высокую тягу и меньший удельный вес. Точные параметры, как и собственно сам процесс разработки, держатся в секрете. Во всяком случае, по официальным заявлениям, «Салют» и «Сатурн» работают над проектом в тесном контакте.
Иван Коновалов
Опубликовано в выпуске № 49 (466) за 12 декабря 2012 года
