Сергей Плахов (detonator666) wrote,
Сергей Плахов
detonator666

Авиация: Русские обходят американцев на повороте

Авиация: Русские обходят американцев на повороте

2.2Kсб, 07/10/2017 - 17:19 | Лыков Олег (7 месяцев 1 неделя)
Аватар пользователя Лыков Олег

«Сатурн» ис­пы­тал об­ра­зец де­то­на­ци­он­но­го дви­га­те­ля, аналог ко­то­ро­го General Electric обе­ща­ет по­ка­зать 2019 году

Опытно-кон­струк­тор­ское бюро имени Архипа Ми­хай­ло­ви­ча Люльки, вхо­дя­щее в состав научно-про­из­вод­ствен­но­го объ­еди­не­ния «Сатурн», пре­зен­то­ва­ло на недав­нем форуме «Армия-2017» про­то­тип пуль­си­ру­ю­ще­го с ча­сто­той от 15 до 20 кГц де­то­на­ци­он­но­го дви­га­те­ля, ко­то­рый раз­ра­ба­ты­ва­ет­ся под на­ча­лом ге­не­раль­но­го кон­струк­то­ра-ди­рек­то­ра ОКБ Ев­ге­ния Мар­чу­ко­ва.

Сум­мар­но эта си­ло­вая уста­нов­ка про­ра­бо­та­ла по­ряд­ка 100 часов, причем в одном ис­пы­та­нии — 10 минут. Это зна­чи­тель­но больше, чем все из­вест­ные за­ру­беж­ные ана­ло­ги.

Речь идет о прин­ци­пи­аль­ном улуч­ше­нии по срав­не­нию с тра­ди­ци­он­ны­ми воз­душ­но-ре­ак­тив­ны­ми си­ло­вы­ми уста­нов­ка­ми. Это значит, что в России по­яви­лась ре­аль­ная пер­спек­ти­ва со­зда­ния са­мо­лет­ных дви­га­те­лей с крей­сер­ским сверх­зву­ко­вым ре­жи­мом полета и спо­соб­ных вы­ве­сти са­мо­ле­ты за пре­де­лы ат­мо­сфе­ры, в том числе и пер­спек­тив­ный МиГ-41.

О том, что в России ак­тив­но ве­дут­ся такие работы, впер­вые стало из­вест­но еще в марте 2011 года со слов Ильи Фе­до­ро­ва, тогда еще управ­ля­ю­ще­го ди­рек­то­ра НПО «Сатурн». А через год после этого уже научно-ис­сле­до­ва­тель­ская ла­бо­ра­то­рия ВМС США за­яви­ла о начале со­зда­ния своего ро­та­ци­он­но­го де­то­на­ци­он­но­го дви­га­те­ля, ко­то­рый должен прийти на замену га­зо­тур­бин­ных си­ло­вых уста­но­вок на во­ен­ных ко­раб­лях.

Что ин­те­рес­но, ми­ро­вые СМИ, в том числе и рос­сий­ские ли­бе­раль­ные из­да­ния, уже трубят о ев­ро­пей­ских корнях этого на­прав­ле­ния, мол, идея пуль­си­ру­ю­щей воз­душ­но-ре­ак­тив­ной струи при­над­ле­жит швед­ско­му ин­же­не­ру Мар­ти­ну Ви­бер­гу, ко­то­рый еще в конце 19 века описал способ ис­поль­зо­ва­ния серии мик­ро­взры­вов для дви­же­ния.

В ре­аль­но­сти кон­цеп­цию де­то­на­ци­он­но­го дви­га­те­ля с теми ба­зо­вы­ми по­сту­ла­та­ми, ко­то­рый ис­поль­зу­ют­ся се­год­ня, описал в 1940 году со­вет­ский физик Я. Б. Зель­до­вич, опуб­ли­ко­вав­ший статью «Об энер­ге­ти­че­ском ис­поль­зо­ва­нии де­то­на­ци­он­но­го сго­ра­ния». Это, как го­во­рит­ся, к слову. По сути же важен не столь­ко автор про­стей­ше­го, в прин­ци­пе, движка, сколь­ко — слож­ней­шие ин­же­нер­ные ре­ше­ния и фун­да­мен­таль­ные знания, ко­то­рые поз­во­лят обуз­дать энер­гию вы­со­ко­ча­стот­ных взры­вов газов или го­рю­чих смесей в ин­те­ре­сах по­сту­па­тель­но­го дви­же­ния.

Дело в том, что именно се­год­ня воз­ник­ла острая необ­хо­ди­мость в прин­ци­пи­аль­но новых си­ло­вых уста­нов­ках для авиа­ции (и не только). К при­ме­ру, удель­ный расход топ­ли­ва ре­ги­о­наль­ных и ма­ги­страль­ных са­мо­ле­тов при крей­сер­ских ско­ро­стях со­став­ля­ет 0.49−0.63 кг/ кгс ч (ки­ло­грамм (топ­ли­ва) на ки­ло­грамм-силы (тяга) в час — авт.), но в клас­си­че­ских га­зо­тур­бин­ных дви­га­те­лях (ГТД) оста­лось не так уж много ре­зер­вов для улуч­ше­ния этого по­ка­за­те­ля. То же самое можно ска­зать о тур­би­нах для ко­раб­лей и элек­тро­стан­ции.

С одной сто­ро­ны, раз­ра­бот­чи­ки могут сколь­ко угодно по­вы­шать дав­ле­ние в цикле и тем­пе­ра­ту­ру газа перед тур­би­ной, а также на­ра­щи­вать сте­пень двух­кон­тур­но­сти. С другой — за до­стиг­ну­тые очень неболь­шие улуч­ше­ния при­дет­ся пла­тить неоправ­дан­но боль­шую цену. Иначе нельзя будет обес­пе­чить вы­со­кие стан­дар­ты на­деж­но­сти ос­нов­ных де­та­лей и узлов. Проще говоря, сни­же­ние удель­но­го рас­хо­да топ­ли­ва на 1−2% при­ве­дет к удо­ро­жа­нию ГТД при­мер­но на чет­верть и, самое непри­ят­ное, на­столь­ко же умень­шит его ресурс.

По этой при­чине КПД но­вей­ших га­зо­тур­бин­ных дви­га­те­лей фак­ти­че­ски достиг своего по­тол­ка, несмот­ря на агрес­сив­ную са­мо­ре­кла­му ве­ду­щих ком­па­ний. Так, эф­фек­тив­ность ком­прес­со­ра ГТД уже добрый де­ся­ток лет дер­жит­ся на уровне 86−88%, а эф­фек­тив­ность тур­би­ны — 88−90%, причем при про­ект­ных усло­ви­ях. Эти по­ка­за­те­ли могут быть лучше только у иде­аль­но­го движка, ра­бо­та­ю­ще­го в про­стом цикле Брай­то­на/Джоуля вообще без каких-либо потерь, что невоз­мож­но.

И в самом деле, если же по­смот­реть на ин­ди­ка­то­ры раз­ви­тия авиа­ци­он­ных про­грамм ве­ду­щих кор­по­ра­ций и вы­ве­сти за скобки про­то­ти­пы и об­раз­цы новых си­ло­вых уста­но­вок, ста­но­вит­ся ясно, что че­ло­ве­че­ству, с боль­шой долей ве­ро­ят­но­сти, долго при­дет­ся летать на се­го­дняш­них га­зо­тур­бин­ных дви­га­те­лях. Без­услов­но, их будут мо­дер­ни­зи­ро­вать, внед­ряя новые ком­по­зи­ты и сплавы, и осна­щая сверх­точ­ны­ми дат­чи­ка­ми и циф­ро­вы­ми си­сте­ма­ми кон­тро­ля.

Си­ту­а­ция может из­ме­нить­ся лишь тогда, когда будут со­зда­ны и, глав­ное, сер­ти­фи­ци­ро­ва­ны по меж­ду­на­род­ным стан­дар­там авиа­ци­он­ные си­ло­вые уста­нов­ки неклас­си­че­ской га­зо­тур­бин­ной схемы: в первую оче­редь — движки с де­то­на­ци­он­ным го­ре­ни­ем, а также — тур­бо­вин­то­вен­ти­ля­тор­ные дви­га­те­ли с би­ро­та­тив­ны­ми вин­то­вен­те­ля­то­ра­ми и с при­во­да­ми несколь­ких вен­ти­ля­то­ров. Когда это про­изой­дет — только богу из­вест­но. Во всяком случае, от­вет­ствен­ные раз­ра­бот­чи­ки при­зы­ва­ют не то­ро­пить­ся с про­гно­за­ми.

В част­но­сти, Энтони Дин, со­труд­ник научно-ис­сле­до­ва­тель­ско­го центра ком­па­нии General Electric в Нис­к­эй­уне, что под Нью-Йорком, рас­ска­зал, что сейчас его кор­по­ра­ция со­сре­до­та­чи­ва­ет глав­ные усилия для пре­ду­пре­жде­ния нештат­ных си­ту­а­ций в тур­би­нах. Также он со­об­щил о про­ек­те де­то­на­ци­он­но­го движка, ра­бо­та­ю­щий (ста­биль­но) про­то­тип ко­то­ро­го будет по­ка­зан 2019 году — на 2 года позже об­раз­ца ОКБ имени Люльки.

Что ка­са­ет­ся се­мей­ства раз­ра­бо­тан­ных ГТД, то они будут со­вер­шен­ство­вать­ся ком­па­ни­ей General Electric в со­от­вет­ствии с уже име­ю­щи­ми на­ра­бот­ка­ми.

«В ны­неш­них га­зо­тур­бин­ных движ­ках вра­ща­ю­щи­е­ся ло­па­сти под­вер­га­ют­ся воз­дей­ствию го­ря­ще­го газа, тем­пе­ра­ту­ра ко­то­ро­го пре­вы­ша­ет на 500 гра­ду­сов точки плав­ле­ния ис­поль­зу­е­мых в спла­вах ме­тал­лов», на­по­ми­на­ет Энтони Дин. Но все это мелочи по срав­не­нию с удар­ной волной, ко­то­рая рас­про­стра­ня­ет­ся в камере сго­ра­ния со сверх­зву­ко­вой ско­ро­стью — более 1 км/с и ча­сто­той 20 кГц. В таком режиме даже самый на­деж­ный стрел­ко­вый ав­то­мат не про­дер­жит­ся ты­сяч­ной доли се­кун­ды. Чтобы раз­ре­шить эту про­бле­му, по­тре­бу­ют­ся новые знания в фун­да­мен­таль­ных науках.

По мнению пред­ста­ви­те­ля General Electric, пуль­си­ру­ю­щие де­то­на­ци­он­ные дви­га­те­ли не при­год­ны к ис­поль­зо­ва­нию в ка­че­стве га­зо­ге­не­ра­то­ров в га­зо­тур­бин­ных уста­нов­ках, по­сколь­ку вы­со­ко­ча­стот­ные пуль­са­ции при­ве­дут к быст­ро­му раз­ру­ше­нию ло­па­ток тур­би­ны. Впро­чем, далеко не факт, что аме­ри­кан­цы делают уда­ре­ние только на ро­та­ци­он­ных (спи­но­вых) де­то­на­ци­он­ных дви­га­те­лях. В США вообще пре­кра­ти­лись какие-либо на­уч­ные пуб­ли­ка­ции по этой те­ма­ти­ке при­мер­но три-четыре года назад, что сви­де­тель­ству­ет о живом ин­те­ре­се Пен­та­го­на.

Сто­и­мость этих работ тоже за­сек­ре­че­на, но за­оке­ан­ские ис­точ­ни­ки на­по­ми­на­ют, что только на со­зда­ние про­то­ти­па ГТД GE90 General Electric по­тра­ти­ла $ 2 млрд. Учи­ты­вая, что де­то­на­ци­он­ные дви­га­те­ли ба­зи­ру­ют­ся на новых прин­ци­пах, то и денег на их раз­ра­бот­ку, на­вер­ня­ка, по­тре­бу­ет­ся на по­ря­док больше. Короче, это удел — эко­но­ми­че­ских держав.

Се­год­ня над про­бле­мой де­то­на­ци­он­ных дви­га­те­лей тру­дят­ся немец­кая ком­па­ния SIEMENS, фран­цуз­ская SNECMA, аме­ри­кан­ские General Electric и Pratt & Whitney и рос­сий­ский «Сатурн». По факту, в этой об­ла­сти про­дол­жа­ет­ся на­ча­тая еще в 80-х годах про­шло­го века борьба за ли­дер­ство. Тогда на первом месте был СССР, потом в 90-е пришло время немцев, ко­то­рых в «ну­ле­вых» по­дви­ну­ли аме­ри­кан­цы. И вот теперь Россия воз­вра­ща­ет­ся в число ве­ду­щих раз­ра­бот­чи­ков новых авиа­ци­он­ных дви­га­те­лей.

Се­год­ня за­оке­ан­ские раз­ра­бот­чи­ки бьются над тем, чтобы по­лу­чить ста­биль­но ра­бо­та­ю­щий про­то­тип. В то же время ис­пы­тан­ный ОКБ имени Люльки де­то­на­ци­он­ный дви­га­тель, по­вто­рим, успеш­но ра­бо­та­ет 10 минут. Кроме того, рос­сий­ские раз­ра­бот­чи­ки со­об­щи­ли о по­ло­жи­тель­ных ре­зуль­та­тах по ре­гу­ли­ро­ва­нию тяги. Таким об­ра­зом, наши ученые и ин­же­не­ры обошли аме­ри­кан­цев, что на­зы­ва­ет­ся, на по­во­ро­те. Однако до финиша еще далеко.


Ав­тор­ство:
Копия чужих ма­те­ри­а­лов


Tags: Да!, Давно пора!, Ждём-с, Замечательно, Испытания, Исследования, Мотор, Сделано у нас, Слава России !
Subscribe
Buy for 10 tokens
Buy promo for minimal price.
  • Post a new comment

    Error

    default userpic

    Your IP address will be recorded 

    When you submit the form an invisible reCAPTCHA check will be performed.
    You must follow the Privacy Policy and Google Terms of use.
  • 0 comments