Силовая установка самолета Sukhoi Superjet 100. Конструктивная схема

Глазков А.С., Никифоров А.И.

КОНСТРУКЦИЯ ДВИГАТЕЛЯ SaM-146

(Учебное пособие для студентов специализаций ОрТОР и ОРЛ)

ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ

Введение

История жизни двигателя SaM146 еще совсем коротка и количество «живых» единиц невелико: по данным пресс-службы производителя ОАО «НПО «Сатурн» на конец апреля 2013 года в эксплуатации находилось 32 двигателя.

Рис. 1. Двигатель SаM146

Однако, научная и техническая база, производственные мощности и целевая направленность, а главное быстро накапливаемый опыт эксплуатации этого двигателя говорит о том, что будущее у него явно хорошее.

В последнее время, а точнее последние двадцать лет на мировом рынке коммерческой авиации все больше растет спрос на региональные пассажирские самолеты с салоном вместимостью от 70-ти до 120-ти пассажиров. Этот, как принято говорить, сегмент рынка находится сейчас в фазе активного роста.

Французская двигателестроительная фирма SNECMA, участница альянса CFMI, создавшего один из самых массовых и удачных коммерческих двигателей CFM56, сознавая наличие таких возможностей и не желая «терять свой кусок пирога», с середины 90-х начала научно-конструкторские работы в этой области двигателестроения.

Было несколько неудачных попыток. Совместный с GE проект (1995-1996 годы) двигателя CFM56-9 (иначе называемый CFM56 Lite) изначально широко анонсируемый (к примеру, для появившихся тогда проектов (впоследствии свернутых) индонезийского регионального самолета N2130 и китайского АЕ-100), был в итоге закрыт по инициативе GE Aviation.

Так же неудачей закончилось сотрудничество SNECMA с известной двигателестроительной фирмой Pratt&Whitney. Разрабатываемые в 1997 и 1998 годах проекты двигателей SPW14 и SPW16 (для самолетов типа Embraer E-Jet170/190) так и остались на бумаге.

Кроме того SNECMA, как участник авиадвигательного альянса АРА (Aero Propulsion Alliance) — в него входили кроме нее германская MTU, испанская ITP, итальянская Fiat Avio и бельгийская Techspace Aero) участвовала в разработке европейского военно-транспортного самолета FLA (Future Large Aircraft). Участие это сводилось, в соответствии со специализацией фирмы, к разработке нового двигателя.

Двигатель делали турбовинтовой, однако, за основу при проведении конструкторских работ был взят газогенератор высокого давления (компрессор и турбина высокого давления и камера сгорания) двигателя М88-2. Этот двигатель был разработан SNECMA в конце 80-х, начале 90-х годов, как исходный для различных версий истребителя Dassault Rafale и представляет собой двухконтурный турбореактивный двигатель малой степени двухконтурности с форсаной камерой (ТРДДФ).

Рис. 2. Двигатель М88-2

Таким образом, несмотря на ряд неудачных попыток по созданию нового коммерческого двигателя, SNECMA, тем не менее, приобрела определенный исследовательский опыт и уже обладала некоторыми новаторскими технологическими наработками в этой области. Работы были продолжены и в 1999 году после отказа от сотрудничества с Pratt&Whitney (двигатели SPW14/16). SNECMA приступила к реализации проекта DEM21.

Этот проект представлял собой демонстрационную модель (демонстратор 21-го века) газогенератора высокого давления, который как раз и мог бы послужить основой современного двигателя, востребованного на данный момент рынком. Несмотря на то, что это была только модель, в ней были реализованы многие передовые достижения, которыми теперь обладала SNECMA в результате своей опытно-конструкторской работы.

Это было сделано для того, чтобы привлечь внимание авиаконструкторов, занимающихся созданием региональных самолетов и убедить их в перспективности разрабатываемого двигателя. Кандидаты для этого очень скоро (и очень вовремя) появились, как и возможность наконец-то приступить к созданию реального двигателя.

В 2001 году вновь образованная компания «Гражданские самолеты Сухого» (ЗАО «ГСС») фактически начала реализацию программы по созданию российского регионального самолета (Russian Regional Jet), в дальнейшем получившего наименование Sukhoi Superjet 100. Вполне понятно, что для такого самолета нужен был и соответствующий двигатель.

Ситуация в мировой экономике сейчас такова, что для успешного осуществления крупных проектов (типа создания нового двигателя) сотрудничество и интеграция становятся важными, а часто и просто необходимыми вещами в работе. При этом выбор компании-партнера из страны с более низким уровнем затрат на промышленное производство выливается потом в меньшую стоимость выпущенной продукции (то есть двигателя в нашем случае).

Сказанное как нельзя лучше подходит для факта сотрудничества фирмы SNECMA с НПО «Сатурн». На самом деле это сотрудничество началось еще в 1997 году, когда ОАО «Рыбинские Моторы» заключило договор с CFMI по выпуску отдельных деталей и узлов для двигателей семейства CFM56.

ОАО «Рыбинские Моторы» в 2001 году объединилось с ОАО «А. Люлька-Сатурн» под общим наименованием ОАО НПО «Сатурн». Таким образом, опыт сотрудничества (довольно удачного) уже имелся и теперь появилась возможность совместной разработки двигателя для российского самолета.

Об этом в том же 2001 году и была достигнута договоренность между SNECMA и НПО «Сатурн». Вновь разрабатываемый двигатель получил название SM146. Буквенное обозначение от Snecma Moteurs, цифры от предыдущих разработок SPW14/16. В дальнейшем добавилась буква «а» для документального обозначения участия Сатурна в общем проекте.

Двигатель SaM146участвовал в конкурсе совместно с проектом PW800 (Pratt&Whitney), CF34 (General Electric) и BR710 (Rolls-Royce). В апреле 2003 года он был выбран фирмой Сухого для установки на Superjet 100. В том же году было образовано совместное предприятие с названием PowerJet. Это предприятие занимается производством, сертификацией, продажами и послепродажным обслуживанием двигателя SaM146, а также управлением маркетинговыми операциями.

Предприятие PowerJet может использовать определенные лицензированные технологии, разработанные CFMI, но при этом не может разрабатывать двигатели с тягой больше 8400 кгс. Это делается для того, чтобы не составлять конкуренцию альянсу CFMI.

Кроме того для полноценного осуществления программы разработки и производства двигателя SaM146были организованы еще четыре совместных предприятия.

Первое — это предприятие ЗАО «ВолгАэро». Оно существует для изготовления деталей и узлов двигателя и его окончательной сборки. На этом предприятии выпускаются детали для других двигателей, находящихся в производстве SNECMA и НПО «Сатурн». Располагается завод в Рыбинске во вновь построенных и нескольких отремонтированных для этой цели корпусах.

Второе — это ЗАО “Полуево-Инвест”. Расположено в 24-х км от Рыбинска (местечко Полуево). Главное его предназначение — постройка и дальнейшая эксплуатация открытого испытательного стенда (ОИС) для проведения испытаний по программе сертификации воздушно-реактивных и газотурбинных двигателей (в соответствии с нормами и требованиями EASA, FAA и АР МАК).

Максимальная мощность — 23 тонны тяги. Общая его площадь около 60000 кв. м. Такого стенда ранее в России не было, да и в Европе сейчас стенда с такими возможностями и комплексными характеристиками тоже нет.

Третье совместное предприятие — «Смартек». Это так называемый инжиниринговый центр. Существует для проведения различных расчетных работ (прочностные, динамические и т.п.) по различным узлам двигателя SaM146.

Рис. 3. Открытый испытательный стенд с двигателем SаM146 (Полуево)

Отделения этого СП расположены как в России, так и во Франции.

Со времени первых договоренностей о сотрудничестве прошло не так уж и много времени, однако, двигатель был разработан, построен и испытан согласно намеченной программе. Летные испытания проходили как в России в ЛИИ им. Громова, так и во Франции возле города Istre (в 50-ти км северо-западнее Марселя), где у SNECMA на территории военно-воздушной базы есть специальная станция для проведения наземных и воздушных испытаний авиадвигателей.

Для летных испытаний использовалась российский самолет летающая лаборатория Ил-76ЛЛ. Всего было выполнено 28 испытательных полетов.

Рис. 4. Летающая лаборатория Ил-76ЛЛ с двигателем SаM146 во время испытательных полетов

Долевое участие SNECMA и НПО «Сатурн» в предприятии PowerJet организовано по принципу 50/50, то есть разделение общего объема работ (разработка, производство, продажи, маркетинг, поддержка заказчика) поровну. При этом к зоне ответственности SNECMA отнесены газогенератор, система управления двигателем, коробка приводов агрегатов и интеграция двигателя в самолетные системы.

«Сатурн» отвечает за вентилятор, компрессор и турбину низкого давления, соединительные каналы воздушных контуров, а также за окончательную сборку и испытания двигателя.

Кроме того программа производства двигателя SaM146 предусматривает достаточно широко развитое партнерство. Впрочем, это (как и партнерство «Сатурна» со SNECMA) обычная традиция для производства зарубежных двигателей. Практически ни один западный двигатель не бывает, например, чисто французским, английским или американским.

Партнерство в данной ситуации в основном опирается на участников группы SAFRAN, в которую входит и сама SNECMA (что, в общем, естественно). Это:

- Hispano-Suiza (система управления);

- Techspace Aero (система смазки);

- Sofrance (системы фильтрации различного типа);

- Microturbo (разработка и производство воздушного турбостартера ATS 337);

- Aircelle (разработка и производство мотогондолы двигателя с соплом и устройством реверса);

- Snecma Propulsion Solide (сопло двигателя, соединения камеры смешения);

- SNECMA Services (создание глобальной системы поддержки заказчика);

- Cenco Inc. (открытый испытательный стенд, оборудование).

Кроме того, в списке партнеров значится итальянская фирма Avio S.p.A, которая традиционно участвует в разработке и производстве коробки приводов агрегатов и камеры сгорания.

Таким образом, для разработки и дальнейшего производства нового двигателя для региональной авиации с наименованием SaM146создана мощная база, как научная, так и материально-техническая и организационная. С немалыми, конечно, капиталовложениями, но оно, похоже, того стоит. Все начатое себя полностью оправдывает, и дело развивается в нужном направлении, хоть и не без определенных проблем. Но без этого ни один вновь создаваемый авиационный двигатель обойтись не может.

Считается, что двигатель SaM146 создан на базе хорошо зарекомендовавшего себя семейства двигателей CFM56. Однако, это утверждение вряд ли стоит понимать в буквально детализированном смысле. От своего предшественника 146-й унаследовал, пожалуй, только общую архитектуру и достижения новых технологий (хотя и это, конечно, немало). Интересно, что общее количество деталей в нем уменьшено практически на 20% по сравнению с двигателями семейства CFM56.

Силовая установка самолета Sukhoi Superjet 100. Конструктивная схема.

Основные компоненты

Силовая установка самолета состоит из двух двигателей, устанавливаемых на пилоны под крылом.

Основными компонентами силовой установки самолета Sukhoi Superjet 100 являются:

- двигатели;

- узлы крепления (передний и задний);

- все капоты и обтекатели, окружающие двигатель и формирующие мотогондолу:

-обтекатель воздухозаборника;

-капоты вентилятора (левый и правый);

-створки реверсивного устройства (левая и правая);

-выхлопное устройство (центральное тело, смеситель, обечайка сопла смешения).

Совокупность всех этих частей образует силовую установку.

Поиск по сайту: