По следам поршневого бума: ДВС против ГТД

6 января 2011 - 15:04
По следам поршневого бума: ДВС против ГТД

Статистика последних лет еще до кризиса обнаружила выраженную тенденцию – рост мирового налета вертолетов с поршневыми двигателями. В первую очередь ее дали вертолеты «Робинсон» и сверхлегкие модели вертолетов. Ведающие транспортной экономикой люди пожимали плечами: неужели спор между ГТД и поршневиками в авиации еще не закончен и вообще реальна ли перспектива развития поршневых двигателей? 

 В действительности рост мирового налета вертолетов с поршневыми двигателями – факт неизбежный и предсказуемый. С одной стороны, поршневой двигатель обладает меньшим удельным эффективным расходом топлива (это связано прежде всего с высокой термодинамической эффективностью рабочего цикла поршневого ДВС в отличие от ГТД), что позволяет при сопоставимых мощностях увеличить радиус действия вертолета или уменьшить необходимый запас топлива на борту (вертолет, конечно, не баллистическая ракета, но лишняя масса не нужна). 

 

 С другой стороны, технология производства поршневых двигателей настолько хорошо отлажена (поршневой ДВС на сегодня самая массовая тепловая машина), что себестоимость их производства ниже, чем у всех остальных тепловых машин. Все это существенно уменьшает стоимость эксплуатации и в целом стоимость жизненного цикла изделия. И самое главное: появление в 1980-х годах электронных систем управления для ДВС, а также различных усовершенствованных элементов систем управления (сервоприводы, серводвигатели) позволило резко увеличить возможности поршневых ДВС и производить двигатели с ранее немыслимыми параметрами и характеристиками. В связи с этим, безусловно, спор между ГТД и поршневыми ДВС в легкой и сверхлегкой авиации не закончен, и поршневой двигатель в ближайшие 10–15 лет отвоюет себе еще более заметное место в вертолетной статистике.

 Хотя если в целом говорить о тенденции в двигателестроении, то развитие современных ДВС и ГТД происходит по пути снижения удельного расхода топлива, уровня шума, повышения надежности и ресурса и при удельной мощности. Словом, по «зеленому» сценарию. Сегодня наметилась серьезная потребность в уменьшении токсичности двигателей. Вот тут как раз серьезные проблемы возникают у поршневых двигателей. Дело в том, что рост удельной мощности сопровождается увеличением концентрации оксидов азота и твердых частиц и, следовательно, резким увеличением суммарной эквивалентной токсичности. В ряде стран введены нормы на токсичность отработавших газов для поршневых авиационных двигателей. Не стоит забывать и об известной всем инженерам гиперболической зависимости между надежностью конструкции и ее удельной мощностью. Так что создание современных поршневых двигателей сопряжено с необходимостью решать комплекс научных и технологических проблем. Проблем много, но все они интересны и решаемы.

 

 Состояние же российского авиационного поршневого двигателестроения в настоящее время хорошо иллюстрирует такая картина: за уральским хребтом стоит без двигателей около 2500 самолетов Ан-2. Правда, в ближайшее время планируется возобновить производство двигателей АШ-62, и ведется работа по переводу этих двигателей на автомобильный бензин, однако тут еще появляется ряд сложностей. Прежде всего, двигатель АШ-62, как и М-12В26, сильно морально устарел и требует серьезной модернизации, на которую у собственника завода (ФГУП «Воронежский механический завод») нет денег. А сегодняшний потребитель может купить готовое изделие за реальные деньги сейчас, а не завтра. И до сих пор не понятно, кто будет делать систему управления и топливную аппаратуру для этих двигателей. 

 Поэтому история, когда российские вертолетостроители категорически отказываются от возобновления выпуска аппаратов с поршневыми ДВС, объяснима. В области ГТД уже по крайней мере 25 лет назад существовало готовое решение – ТВ3-117, а поршневого варианта на сегодняшний момент нет.


 Здесь стоит напомнить, что еще лет 25–30 назад Советский Союз лидировал в области создания двигателей. Безусловно, это происходило благодаря большому перекосу в области финансирования военной техники. Неудивительно, что до сих пор некоторые образцы двигателей для самолетов, вертолетов и танков считаются если не самыми лучшими в мире, то по крайней мере не уступают мировым аналогам. Зато на все остальное тратили мизер и считали побочным производством, вроде двигателей для автомобиля «Москвич», которые делали на Уфимском моторостроительном предприятии, где выпускались передовые ГТД для наших пассажирских лайнеров. И в результате к концу советской эпохи мы подошли без достойного поршневого двигателя для малой авиации.

  Далее последовал распад СССР и разрушение десятилетиями наработанных между предприятиями связей. Да и сами предприятия оказались по разные стороны новых границ. Конечно, в нулевые годы в стране наметился экономический рост, некоторые предприятия общего машиностроения получили определенные возможности развития и роста, однако в области двигателестроения ситуация осталась весьма сложной. Это связано с тем, что создание современного образца двигателя (будь то поршневой ДВС или ГТД) требует серьезных вложений в НИОКР, в технологическое оборудование, в создание новых материалов. Все это в совокупности приводит к увеличению сроков окупаемости проекта. А собственники предприятий – многие из них, безусловно, хорошие экономисты – не готовы вкладывать деньги в проекты, срок окупаемости которых более чем 2,5 года. Окупить создание современного двигателя за такой срок – нереально. С другой стороны, сейчас в мире проекты по разработке наукоемкой продукции наиболее интересны для инвесторов, так как именно подобные проекты при относительно невысоких рисках имеют максимальную добавленную стоимость. Как и всегда, задача государства как регулятора процессов, протекающих в экономике, – создать эти условия для собственников и инвесторов, чтобы заниматься разработкой такой наукоемкой продукцией, как авиационный двигатель.

 Сейчас за реализацию ГТД российского производства и связанных с ними коммерческих амбиций отвечает новая структура – ООО «Управляющая компания «Объединенная двигателестроительная корпорация» (ОДК) – 100-процентная дочерняя компания ОАО «ОПК «Оборонпром», – которая консолидирует более 80% активов в сфере двигателестроения в России. Безусловно, создание «Объединенной двигателестроительной корпорации» не выглядит лишь набором организационных мероприятий. В собственности ОДК находятся акции уже 16 двигателестроительных компаний. Помимо собственных средств перспективные разработки подпитываются внушительным госфинансированием, и есть надежда, что важные программы получат достаточно средств, хотя возникает и ряд вопросов по поводу принципиальных решений, принятых руководством корпорации, например закрытие проекта двигателя НК-93 и некоторых других. 

 

 Кроме того, ни один серьезный проект по созданию современных образцов двигателей в мире не делается без привлечения специалистов из высшей школы и различных научных организаций. Зачастую связь между высшей школой и производством отсутствует либо не достаточно сильна. Насколько мне известно, ни одно из предприятий ОДК не сотрудничает с ведущей кафедрой в области ГТУ «Газотурбинные и нетрадиционные энергоустановки» МГТУ им. Н.Э. Баумана. Опять же новые структуры пытаются воспроизвести прежний советский размах, где может не найтись места для разработок силовых установок малой авиации, то есть тогдашнее неумение выпускать серийно качественную технику для массового потребителя, все эти горькие уроки социалистической экономики не пошли впрок. 

 В целом, несмотря на ряд непростых лет, в России удалось сохранить саму школу двигателестроителей. Об этом свидетельствует уровень проводимых конференций и востребованность наших выпускников зарубежными производителями. Как бы хотелось добавить: об этом свидетельствует и уровень выпускаемых в стране двигателей. 

 Уровень научных разработок достаточно высок, и я не ошибусь, если скажу, что мы не отстаем от законодателей моды в области современного двигателестроения – немцев и американцев. Однако все эти процессы носят скорее инерционный характер, держатся на энтузиастах. Любая прикладная наука должна быть востребована и, что немаловажно, оплачена производителем. У тех же немецких коллег заработная плата на 30% – бюджетное финансирование и 70%, как это принято говорить у нас, – хозрасчетные договора. Ни в этом ли секрет их инновационного упорства? Так же должно быть и у нас, хотя встречная проблема состоит в том, что финансовая эффективность наших вузов, как хозяйствующих субъектов, оставляет желать лучшего.

 Часто приводят такое высказывание: государство, не желающее содержать собственную армию, будет содержать чужую. С технологиями ровно то же самое. Вам с удовольствием продадут любой гаджет и даже целый вертолет. Экспорт наукоемкой продукции – лакомый кусок для экономики любой страны. Но если вы захотите что-то делать сами и войти в большие технологии (недавняя история Сбербанка с «Опелем»), то условия будут неподъемными. И никакой политический авторитет, никакие деньги вам не помогут. 

 Скажем, даже комплектация собственных вертолетов теми же иностранными двигателями может привести к курьезам, как это имело место с вертолетом Ми-38 и двигателями PW127ST производства Pratt & Whitney, которые, как оказалось, нельзя устанавливать на военную технику. Ясно, что это придумали не канадцы, а люди из Пентагона. Предположение, что обо всем можно договориться, а за остальное – заплатить, выглядит сегодня уже по меньшей мере наивно.

 Зачастую, когда речь идет о совместном производстве наукоемкой продукции, российским партнерам отводится функция по «прикручиванию колес и бамперов». Мало того, заряженная в производство технология ко всему прочему оказывается сырой, а идеология конструкции – тупиковой. При этом тратятся огромные государственные деньги на доводку и внедрение. Другое дело, что в будущем нельзя совсем отрицать возможность партнерских разработок с ведущими мировыми компаниями при более или менее равных правах на готовый продукт и технологии. И здесь было бы полезно поработать с Avco Lycoming Textron, уже упомянутой Pratt & Whitney, Teledyne Continental Motors и BRP-Rotax GmbH & Co. 

 

Автор: Дмитрий Онищенко, к.т.н., доцент кафедры «Поршневые двигатели» МГТУ им. Н.Э. Баумана

Источник: Helicopter.su 

Редакция: ENGINE-MARKET

Количество читателей:
867
Статьи по теме
Экспресс предложения
Дизельный генератор Cummins C55 D5
• Генератор Cummins в открытом исполнении • Генератор Cummins в капоте • Мощность: ... далее »
Самосвал МАЗ 5550В5-420-021 (E-4)
Грузовой самосвал МАЗ колесная формула 4x2, полная масса 18т, г/п 10т, объём кузова 5,5 ... далее »
Одновальцовый грунтовый уплотнитель (каток) Dynapac CA300D
Технические характеристики уплотнителя Dynapac • Двигатель Cummins 4BTA 3.9-C, турбодизель ... далее »
запомнить
 
войти
 
Информация: ожидание действий