Су 57 с изделием 30. Преодолевая негативную традицию. Для чего нужна новая силовая установка

Речь идет о двигателе пятого поколения под кодовым названием «Изделие 30», который создавался с учетом российского и зарубежного опыта. Новые силовые установки будут мощнее и дешевле предыдущих. Тяга мотора в 10 раз выше собственного веса.

Евгений Марчуков, генеральный конструктор-директор «ОКБ им. А. Люльки»: «Создание двигателя - это искусство компромиссов, когда стоит задача сделать самый лучший в мире двигатель, а для решения этой задачи собраны лучшие конструкторы мира. каждый из них делает свой узел, но если затем собрать все это воедино - двигатель попросту не будет работать. Нужно где-то что-то убавить, в другом месте прибавить, и от этого выбора зависит очень многое. Создание каждого нового двигателя - это многократный перебор подобных комбинаций».

По словам Марчукова, созданный в РФ двигатель станет ответом спецам, которые раньше нашли у Су-57 «ахиллесову пяту». Ранее, иностранные военные аналитики отмечали высокую радиолокационную заметность истребителя из-за тепловой отдачи мотора. «Изделие 30» будет собрано принципиально иным образом. В агрегат встроят плазменную систему зажигания и управления вектором тяги. Модернизированные форсунки обеспечат зажигание плазменной дуги одновременно с подачей керосина. Это поможет избежать «факеления» - выброса огненного столба из сопла из-за избытка топлива в камере сгорания. Таким образом, заметность истребителя в инфракрасном и радиоволновом диапазоне заметно снизится.

Пока перспективный ТРДДФ «Изделие 30» остается на стадии летных испытаний и проверяется
на опытных самолетах Т-50 / Су-57.

Еще одним важным новшеством «Изделия 30» является изменяемая степень двухконтурности. Двигатель истребителя будет способен адаптироваться под любые условия полета лишь «приказами» летчика. Управлять самолетом станет в несколько раз проще. Важно, что эта функция даст Су-57 возможность крейсерского сверхзвукового движения.

«Изделие 30» будет собрано принципиально иным образом. В агрегат встроят плазменную систему зажигания и управления вектором тяги.

Два этапа

Су-57 будет принят на вооружение в два этапа. На первом этапе в войска начнут поступать боевые самолеты с двигателями АЛ-41Ф1 («изделие 117») — похожие двигатели устанавливаются сегодня на истребители Су-35С. На втором этапе Су-57 получат двигатели уже пятого поколения, сегодня обозначаемые как «Изделие 30».

Удельным весом в авиации принято называть отношение массы двигателя к его полной тяге. Для перспективного «Изделия 30» этот показатель составляет менее 0,1, то есть двигатель будет способен выдавать более чем в 10 раз больше тяги, чем весит сам.

Двигатель пятого поколения под кодовым названием «Изделие 30», который создавали с учетом российского и зарубежного опыта.

Технические подробности

По известным данным, «Изделие 30» представляет собой двухконтурный турбореактивный двигатель с форсажной камерой. На уровне некоторых основных идей он имеет сходство с более старыми двигателями семейств АЛ-31 и АЛ-41, но все его агрегаты разрабатывались заново и с применением современных наработок. Результатом этого стал заметный рост всех основных характеристик, позволяющий относить «Изделие 30» к следующему поколению ТРДДФ.

Двигатель имеет обычную для своего класса архитектуру с многоступенчатыми компрессорами высокого и низкого давления, камерой сгорания и многоступенчатыми турбинами. Позади турбин находятся форсажная камера и сопло с УВТ. На внешней поверхности двигателя помещены необходимые агрегаты того или иного назначения. Разработчики «Изделия 30» не спешат раскрывать все подробности конструкции, но часть особенностей нового проекта уже известна.

Компрессор обеспечивает сжатие поступающего воздуха со степенью 6,7, обеспечивая расход воздуха до 20-23 кг/с. Камера сгорания оснащается плазменной системой зажигания, устанавливаемой прямо на форсунках. Такие средства обеспечивают воспламенение топлива сразу после его попадания в камеру сгорания. Благодаря этому поддерживается оптимальный режим горения, а также исключается т.н. факеление. Температура газов перед турбиной находится в пределах от 1950 до 2100°K. Для сравнения, у серийного двигателя АЛ-31Ф этот параметр не превышает 1700°K.

Опытный Су-57 с двигателем "Изделие 30". russianplanes.net

«Изделия 30» комплектуется новым соплом, имеющим функции управления вектором тяги. Этот агрегат заметно меньше использовавшихся ранее и имеет иные обводы. В частности, задняя кромка сопла, образуемая отдельными створками, получает неровную форму.

Важной особенностью конструкции, обеспечивающей получение новых возможностей, является изменение степени двухконтурности. Также проект учитывал необходимость сокращения заметности двигателя и самолета в целом для радиолокационных и инфракрасных систем наблюдения. Такие задачи решались путем создания оптимальных конструкций воздухозаборника и сопла.

Для нового двигателя создана оригинальная электронно-цифровая система управления. Она принимает данные с множества различных датчиков и следит за работой всех компонентов двигателя. Получая команды от летчика, система управления выполняет их с учетом текущих параметров и различных факторов. Автоматика управления двигателем упрощает работу летчика, а также облегчает настройку силовой установки для работы в тех или иных условиях.

Все новые идеи и решения предназначаются для повышения основных характеристик двигателя. Согласно открытым данным, максимальная тяга двигателя «Изделие 30» достигает 11000 кгс, форсажная - 18000 кгс. Для сравнения, двигатель первого этапа АЛ-41Ф1 имеет тягу 9500 и 15000 кгс соответственно. Таким образом, самолет Су-57 даже при максимальной взлетной массе, превышающей 35 т, будет иметь тяговооруженность более единицы. При нормальном взлетном весе этот параметр достигнет 1,15-1,2.

Оптимизация основных параметров приводит к повышению летно-технических характеристик самолета. По разным оценкам, крейсерская сверхзвуковая скорость самолета Су-57 без применения форсажа, обеспечиваемая двумя двигателями с тягой по 11000 кгс, может достигать М=1,5. Наличие сопла с УВТ значительно улучшает маневренность на всех режимах.

Планы

Пока перспективный ТРДДФ «Изделие 30» остается на стадии летных испытаний и проверяется на опытных самолетах Т-50 / Су-57. К настоящему времени изготовлено около двух десятков опытных двигателей, предназначенных для проверок на земле и в воздухе. Летные испытания двигателей продолжаются больше года и требуют еще времени. Так, в начале прошлого года сообщалось, что весь цикл летных испытаний может занять три года.

Согласно нынешним планам, в ближайшие годы российские воздушно-космические силы получат несколько первых серийных истребителей Су-57. Первые машины этого типа будут оснащаться т.н. двигателями первого этапа - ТРДДФ АЛ-41Ф1. В 2020 году должен появиться второй контракт на поставку серийной техники. На этот раз речь идет о внедрении новых двигателей. Часть истребителей второй серии будет оснащаться «Изделиями 30». Серийное производство таких двигателей будет освоено предприятием «ОДК-Уфимское моторостроительное производственное объединение». В дальнейшем, ориентировочно в середине двадцатых годов, новый двигатель станет стандартным для всех серийных Су-57.

Похоже, что авиастроители окончательно определились со сроками начала серийного производства перспективного авиационного комплекса фронтовой авиации (ПАК ФА ) или более известного как Т-50 и получившего индекс Су-57. Это произошло после успешных испытаний двигателя второго этапа (изделие-30) в воздухе, которые подтвердили все ранее заявленные технические характеристики.

Генеральный конструктор-директор ОКБ им. Люльки Евгений Марчуков рассказывает, что когда создавался истребитель Су-27 , для него было изготовлено несколько десятков опытных двигателей. Для Су-57 всего, включая двигатели для лётных испытаний, построено около 20 опытных образцов «изделия 30» .

КБ им. Люльки не впервые создаёт новые двигатели. Когда-то здесь были разработаны двухконтурные турбореактивные двигатели АЛ-31Ф для истребителя Су-27 . На его основе был создан двигатель АЛ-41Ф , который планировался к установке на истребитель пятого поколения МиГ-1.4 4, а также его дальнейшее развитие - двигатель АЛ-41Ф 1 со всеракурсным управляемым вектором тяги (УВТ ), который сейчас устанавливается на Су-57 , и двигатель АЛ-41Ф1С для истребителя Су-35С (изделие 117С).

«Именно в КБ им. Люльки был разработан управляемой вектор тяги. Это истинная правда, — говорит Евгений Марчуков . — В то время в мире это не очень воспринималось. Говорили: зачем эта акробатика нужна. А сейчас говорят - это сверхманёвренность, это самое главное. Управляемый вектор тяги даёт безопасность лётчику. Исчезло понятие критических углов атаки, и самолёт стал безопасным. Штопор для самолёта - это полёт, а не падение »

Двигатель второго этапа (изделие 30) должен обеспечить истребителю крейсерскую сверхзвуковую скорость , более высокую маневренность, дальность полета. Первый полет Су-57 с этим двигателем состоялся в декабре прошлого года.

Для чего нужна новая силовая установка

Проект машины пятого поколения начали разрабатывать ещё в 80-е годы , но после известных событий конца 80-х и начала 90-х годов из-за недостатка финансирования проектом долгие годы не занимались. Только лишь в начале 2000-х вернулись к его разработке и в 2010 году первый опытный образец поднялся в воздух.

Первый полёт летающей лаборатории Т-50-2 бортовой номер «052 » с двигателем второго этапа «изделие 3 0″. На первых опытных машинах стояли двигатели АЛ-41Ф1С , которые были созданы для Су-35С и не обладали достаточной мощностью для самолётов пятого поколения. Как конкурент для F-22 и F-35 новый самолёт с таким мотором был очень слаб и разработчики сосредоточились над созданием более мощного варианта силовой установки (Изделия-30 ) и 6 декабря 2017 года новый двигатель был впервые испытан в полёте.

Изделие-30 – это совершенно новая разработка с большей тяговооруженностью, имеющая новейшие электронные схемы и обладающая высокой экономичностью. Машина получила возможность выполнять в течение долгого времени полёты на сверхзвуке без включения форсажных камер также инженеры сделали самолёт более маневренным, чем прежде.

Основные отличия нового двигателя

Су-57 отличается повышенной малозаметностью благодаря формам конструкции, материалам и поглощающему покрытию(«пиксельного» камуфляжа ), а также средствам РЭБ. Элементы планера и кромки крыла нового самолёта пятого поколения расположены под определёнными углами, исключающими эффект уголкового отражателя. Так вот для повышения эффекта незаметности, новый двигатель Су-57 имеет зубчатые круглые сопла, что позволяет приобрести силовой установке наибольшие стелс-возможности, при этом сохраняя высокую манёвренность и всеракурсный вектор тяги.

Изделие-30 для Су-57, хорошо видна зубчатая кромка сопла для придания малозаметности работы двигателя.

Разработка новых технологий и применение в конструкции двигателя современных материалов помогли инженерам создать оригинальный компрессор высокого давления для изделия-30 .

Ноу-хау в новой силовой установке является сложнейшая конструкция по форме лопатки турбины, изготовленная из уникальных компонентов жаростойких сплавов никеля. Двигателестроители США оценили новый мотор как «вершину инженерной мысли».

В изделии-30 повышены показатели отношения удельной тяги к удельному весу – чем выше этот показатель, тем более высокая тяговооруженность двигателя. Это основной параметр, характеризующий техническое совершенство двигателя для машины пятого поколения. Всё это вкупе с бесфорсажным режимом крейсерского полёта и уменьшения незаметности в различных диапазонах отличает превосходство новой силовой установки над мотором первого этапа.

Тип-30 это не модернизация двигателя первого этапа изделия 117(Су-35С) , а полностью новая силовая установка для истребителей пятого поколения. В Тип-30 множество новшеств, которые включают: новую турбину, новые лопатки , компрессор и полностью цифровую систему управления.

Лопатка турбины двигателя второго этапа «изделие 30». Лопатка турбины на первый взгляд — это обычная стальная пластина, но на самом деле каждая такая лопатка - это произведение искусства. Внутри неё отверстия, каналы, проточки, всё сделано с ювелирной точностью.

При более низком расходе топлива чем у двигателя 1-го этапа, Тип-30 обеспечивает Су-57 сверхзвуковую скорость без форсажа и добавляет еще несколько преимуществ по сравнению с конкурентами.

Первые версии Су-57 с двумя двигателями Тип-117 имели суммарную тягу - в 30 000 кгс . Суммарная тяга двух двигателей американского Раптора - около 32 000 кгс.

На лётных испытаниях тяга Тип-30 достигла - 35 000 кгс. Изготовитель Тип-30 (ОКБ им. Люльки) планирует довести тягу до 39 000 кгс . В результате Су-57 будет имеет тягу на 20% выше чем у Раптора .

При этом Тип-30 имеет уникальные характеристики по скорости отклонения вектора тяги в 60 град./сек причем по всем ракурсам, что позволяет Су-57 «вертеться волчком практически на месте », в то время как сопла у двигателей Раптора , отклоняются только по вертикали и со скоростью 20 град./сек .

В лётной программе московского авиакосмического салона уже не первый год истребители Су-30СМ, Су-35С и Т-50 демонстрируют эту фигуру высшего пилотажа - плоский штопор . Выход из него выполняется именно за счёт двигателя с УВТ , а не посредством аэродинамических свойств крыла и его механизации.

Удельная тяга - это отношение тяги двигателя к его весу. Увеличить тягу двигателя и при этом нисколько не увеличив его вес - это наука, сочетающая в себе расчёт и эксперимент.

Создать новый двигатель иной раз сложнее, чем создать новый самолёт . «Если брать планер, то двигатель конечно сложнее, — продолжает рассказывать Евгений Марчуков . — Потому что у планера два крыла, а у нас - 1000 крыльев, каждая лопаточка - это крыло».
На двигателе «изделие 30 » с номером «0 1» была отработана система управления, которая работает при температуре 180 градусов C. «Это температура внутри мотогондолы на больших скоростях, — продолжает генеральный конструктор. — И поскольку электроника такую температуру не держит, двигатель охлаждается керосином. Внутри мотогондолы специально сделаны каналы, куда подводится керосин».
Евгений Марчуков поясняет, что охлаждать двигатель истребителя больше нечем. Воздухом не эффективно, воды на самолёте нет, возить её для охлаждения не целесообразно, а керосина - полные баки.
«Изделие 30 » обычно называют двигателем пятого поколения . Но Евгений Марчуков считает, что двигатель можно отнести к поколению 5+ . «Он опережает немного пятое поколение, потому что главные удельные характеристики этого двигателя - удельная тяга, удельный расход [топлива] и удельный вес соответствуют этому поколению ».

Заключение

Новый двигатель нужно грамотно довести до нужной кондиции и провести все необходимые испытания в воздухе, так что ранее 2023 года результата ждать не приходится. Торопиться с этим не следует, но и затягивать этот процесс не стоит, тем более что экспортные перспективы изделия-30 очень волнуют нашего партнёра Индию, а обстановка на рынке в Дели весьма серьёзная, ведь конкуренты для России на нём США и Франция.

Материалы

Среди уникальных возможностей российского многоцелевого истребителя пятого поколения Су-57 конструкторы выделяют его высокоточное «зрение» и сверхманевренность, которую машине обеспечит двигатель второго этапа, получивший условное название «изделие 30». О других преимуществах нового двигателя рассказал главный редактор журнала «Арсенал отечества», полковник запаса Виктор Мураховский.

Высокоточное "зрение" Су-57

Благодаря высокоточному «зрению» Су-57 способен отслеживать до 30 воздушных целей, в том числе и крылатые ракеты, рассказал телеканалу «Звезда» генеральный директор НИИП им. В.В. Тихомирова Юрий Белый. Такая возможность появилась у истребителя благодаря распределению антенн по всему корпусу. Ранее все ведущие производители истребителей в мире устанавливали только один локатор в носовой части.

«Речь идет про бортовое радиоэлектронное оборудование с активной фазированной антенной решеткой, включающее в себя оптико-локационную систему, вычислительный комплекс, способный по современному алгоритму обрабатывать информацию, и так далее. Но в целом сейчас никто не скажет реальные характеристики и по дальности, и по разрешению Су-57, поэтому сравнивать его характеристики с зарубежными аналогами нецелесообразно. Более того, нам не известны характеристики и для F-22», - комментирует ФБА «Экономика сегодня» эксперт.

Ранее Юрий Белый уже заявлял, что радиоэлектронная система Су-57 будет принципиально отличаться от авиационной бортовой системы РЛС в традиционном понимании. Помимо уже ставшей привычной активной фазированной антенной решетки (АФАР) истребитель получит набор других радиолокационных и оптиколокационных станций, причем как активных, так и пассивных. Предполагается, что они будут разнесены по всей поверхности самолета и фактически составят «умную обшивку».

Другой уникальной характеристикой Су-57 эксперты называют его сверхманевренность. Как накануне рассказал генеральный конструктор и директор «ОКБ имени А. М. Люльки» Евгений Марчуков, новый двигатель позволит истребителям быстрее взлетать и набирать высоту, а также маневрировать с большой перегрузкой при ведении воздушного боя и летать на сверхзвуковой скорости без использования форсажа.

Новый двигатель для Су-57

«На истребителе Су-57 сейчас стоит двигатель предыдущего поколения, и это не тот двигатель, который предполагается ставить на массовый серийный самолет. В рамках программы «ПАК ФА» разрабатывается двигатель второго этапа, под условным обозначением «изделие 30», но он пока не готов. Пока Минобороны заказали для войсковой эксплуатации первую опытную партию с двигателями первого этапа.

Новый же двигатель будет кардинально лучше по своим характеристикам. По крайней мере, он обеспечит машине крейсерский сверхзвук, что считается характерной чертой истребителя пятого поколения, большую экономичность и более широкий диапазон рабочих режимов, позволяющий выполнять аэродинамические маневры в самых различных условиях, а также полеты как на сверхмалых, так и на больших высотах», - комментирует Виктор Мураховский.

Как ранее отметили в Объединенной двигателестроительной корпорации, у нового двигателя «много новшеств, которые в некоторых случаях не имеют и близкого аналога в мире», что делает Су-57 еще более совершенным истребителем. Опытно-конструкторские работы над СУ-57 должны завершиться в 2019 году, тогда же предполагается начать поставки этих самолетов в войска. В будущем эксперты находят возможным модернизацию машины и использование беспилотных технологий в его системе управления.

Министр обороны РФ Сергей Шойгу, который смог кардинально изменить положение дел в российской армии и превратить ее в одну из самых сильных армий мира, неоднократно заявлял, что в настоящее время для разработки новейших типов вооружения привлекаются специалисты, которые ведут свою деятельность, опираясь на опыт боевых действий. Он отметил, что, к примеру, к задачам по апробированию оружия для Сирийской Арабской Республики привлекались силы экспертов почти из 350 научных организаций. Новейшие истребители пятого поколения Су-57 также успешно прошли программу испытаний в Сирии, в том числе боевых. Испытания проходили в течение двух дней, истребители сопровождали самолеты-лаборатории, и самолеты, которые отслеживали все параметры работы оружия.

Рассказывая о результатах испытаний Су-57 в Сирии, глава Минобороны заключил: "Надеюсь, что в этом году мы завершим полный цикл испытаний, и это будет еще одним сюрпризом для наших коллег".

Об этом сообщила пресс-служба Объединенной двигателестроительной корпорации

Сейчас испытываемые образцы ПАК ФА летают на двигателях первого этапа - АЛ-41Ф1 (изделие 117). Это авиационный турбореактивный двухконтурный двигатель с форсажной камерой и управляемым вектором тяги, производства НПО «Сатурн».

«Изделие 30», как подчеркивают в ОДК, это не модернизация, а полностью новый двигатель пятого поколения. К его основным характеристикам можно отнести новый вентилятор, полностью перепрофилированный компрессор и новую систему управления. В нем «много новшеств, которые в некоторых случаях не имеют и близкого аналога в мире. Мы считаем, что с этим двигателем Т-50 будет еще более прорывным проектом, более тяговооруженным, более совершенным», - сказал представитель корпорации Антон Чечуков.

Двигатель «изделие 30» позволяет развивать сверхзвуковую скорость без использования форсажа, а также имеет полностью цифровую систему управления. От двигателя для Су-35С (изделие 117С) его отличает повышенная сила тяги, новая турбина и улучшенные характеристики расхода топлива, а также - полностью цифровая система управления.

Первый полет, сообщает пресс-служба, состоится в четвертом квартале 2017 года. Поставки истребителя пятого поколения в войска могут начаться после 2018 года, согласно заявлению, сделанному заместителем Министра обороны Юрием Борисовым 2 февраля 2017 года.

Новый двигатель добавит ПАК ФА преимуществ по сравнению с конкурентами. Как пишет журнал «Популярная механика», летом 2016 года на вооружение армии США поставлен F-35 Lightning II. Это самолет охарактеризован как более дешевый и не столь «умелый» , как F-22 «Раптор», производство которого была закрыто из-за дороговизны, однако 200 штук все же изготовили и они представляют собой серьезных противников в случае боестолкновений.

Сравнивая нашу и американскую машины, журнал отмечает, что первые версии ПАК ФА были оснащены двумя двигателями с суммарной тягой 30 000 кгс, а суммарная тяга двух Pratt & Whitney F119 «Раптора» - порядка 32 000 кгс. Однако тяга перспективных двигателей нашего истребителя - «изделия 30», на летных образцах достигла 35 000 кгс, причем изготовитель, ОКБ им. Люльки планировал довести ее до 36 000. Очевидно, двигатели с этими или близкими характеристиками и начнут в 2017 году устанавливаться на ПАК ФА.

При этом у них наилучшие характеристики по скорости отклонения вектора тяги по всем ракурсам, что позволяет самолету «вертеться волчком практически на месте», в то время как у двигателей F119-PW-100 , установленных на «Рапторе», сопла отклоняются лишь по вертикали. Причем со скоростью всего 20 градусов в секунду, в то время как у ПАК ФА скорость отклонения, по данным «ПМ», составляет 60 град./сек. «Таким образом, - отмечает журнал, - при максимальной взлетной массе в 37 т (когда ракет на борту у ПАК ФА будет почти в полтора раза больше, чем у F-22) тяговооруженность сравнится с тяговооруженностью „Раптора“, а при средней - превысит ее почти на 10%». Что касается нового основного самолета США, однодвигательного F-35 Lightning II, то при весьма ограниченной маневренности его тяговооруженность составляет всего около 20 000 кгс.