Силовая установка самолета SukhoiSuperjet 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 2013года в эксплуатации находилось 32 двигателя. В начале 2014 года сборочные корпуса НПО «Сатурн» покинул сотый с начала производства двигатель SaM146 [1]. Двигатель SaM146 – первый в России, получивший в EASA (…) международный сертификат типа. По состоянию на 20 февраля 2014 года, суммарная наработка парка двигателей SaM146 составила свыше 78 000 часов и более 51 000 циклов.

Рис. 1. Двигатель SаM146

На сегодняшний день самолет SSJ100 эксплуатируется авиакомпаниями из России, Мексики, Индонезии и Лаоса, а маршрутная сеть насчитывает порядка 70 аэропортов в 23 государствах. И судя по возросшим требованиям со стороны «Гражданских самолётов Сухого» география их использования будет расширяться. На «Сатурне» сейчас планомерно наращивают объёмы производства, которые уже в следующем (2015) году должны позволить предприятию собирать более 100 двигателей SaM146 в год.

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

Французская двигателестроительная фирмаSNECMA, участница альянсаCFMI, создавшего один из самых массовых и удачных коммерческих двигателейCFM56, 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 сGeneralElectricпроект разработанный (1995-1996 годы) двигателяCFM56-9(иначе называемыйCFM56 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 инициативеGE Aviation (авиадвигателестроительное подразделение фирмы GeneralElectric).

Так же неудачей закончилось сотрудничество SNECMA с известнойдвигателестроительной фирмойPratt&Whitney. Разрабатываемые в 1997 и 1998 годах проекты двигателейSPW14иSPW16(для самолетов типа Embraer E-Jet170/190) так и остались на бумаге.

Кроме того SNECMA, как участник авиадвигательного альянсаАРА (AeroPropulsionAlliance)— в него входили кроме нее германскаяMTU, испанскаяITP, итальянскаяFiatAvioи бельгийскаяTechspaceAero) участвовала в разработке европейского военно-транспортного самолетаFLA (FutureLargeAircraft). 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) двигателяМ88-2. Этот двигатель был разработан SNECMA в конце 80-х, начале 90-х годов, как исходный для различных версий истребителяDassaultRafaleи представляет собой двухконтурный турбореактивный двигатель малой степени двухконтурности с форсажной камерой(ТРДДФ).

Рис. 2. Двигатель М88-2

Было проведен определенный, совсем не маленький, объем работ и усовершенствований горячей части и аэродинамики используемого газогенератора.

Самолет FLA в итоге стал ныне успешно летающим европейским транспортником А400М. Однако, двигатель, который сделал альянс АРА (наименованиеTP400-D1) не был принят к эксплуатации из-за своей массы и расхода топлива, оказавшихся неконкурентноспособными.

Самолет А400М полетел с двигателями TP400-D6, которые имели абсолютно новую газогенераторную часть и были созданы другим совместным предприятием EuropropInternationalGmbH(В составе:EPI, MTU AeroEnginesGmbH— Германия; Rolls-RoyceGrouppc— Великобритания; Snecma S.A. – Франция; IndustriadeTurboPropulsores S.A.– Испания).

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 проектаDEM21.

Этот проект представлял собойдемонстрационную модель(демонстратор 21-го века) газогенератора высокого давления, который как раз и мог бы послужить основой современного двигателя, востребованного 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.

Разработка газогенератора DEM21 была выполнена 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 (RussianRegionalJet), в дальнейшем получившего наименование SukhoiSuperjet 100. Очевидно, что для нового 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 авиационного 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 CFMIпо 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 (следует сказать, 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 названиеSM146. Буквенное обозначение от SnecmaMoteurs, 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 (GeneralElectric) 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 двигателяSaM146, а также управлением маркетинговыми операциями.

Предприятие PowerJetможет 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 м². Такого стенда ранее в России не было, да и в Европе сейчас стенда с такими возможностями и комплексными характеристиками тоже нет.

Третьесовместное предприятие —«Смартек». Это так называемыйинжиниринговый центр. Существует для проведения различных расчетных работ (прочностные, динамические и т.п.) по различным узламдвигателя 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 вЛИИ им. Громова, так и во Франции возле городаIstre(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 лабораторияИл-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 предприятииPowerJetорганизовано 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 группыSAFRAN, в которую входит и сама SNECMA (что, в общем, естественно). Это:

- Hispano-Suiza(система управления);

- TechspaceAero(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);

- SnecmaPropulsionSolide(сопло двигателя, соединения камеры смешения);

- SNECMA Services(создание глобальной системы поддержки заказчика);

- CencoInc(открытый испытательный стенд, оборудование).

Кроме того, в списке партнеров значится итальянская фирмаAvioS.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 наименованиемSaM146создана 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, чтодвигатель SaM146 создан на базе хорошо зарекомендовавшего себясемейства 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 SukhoiSuperjet 100. Конструктивная схема.

Основные компоненты

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

Основными компонентами силовой установки самолета SukhoiSuperjet 100 являются:

- двигатели;

- узлы крепления (передний и задний);

- все капоты и обтекатели, окружающие двигатели и формирующие мотогондолы:

-обтекатели воздухозаборников;

-капоты вентиляторов (левые и правые);

-корпусареверсивного устройства (левый и правый);

-выхлопные устройства, включающие:центральное тело (стекатель), смеситель, обечайку сопла смешения).

Совокупность всех этих частей образует силовую установку.

Поиск по сайту: