СМИ о ЦИАМ
Центральный институт авиационного
моторостроения имени П.И. Баранова
Rus
Array
(
    [0] => Array
        (
            [TEXT] => Новости
            [LINK] => /press-center/news/
            [SELECTED] => 
            [PERMISSION] => R
            [ADDITIONAL_LINKS] => Array
                (
                )

            [ITEM_TYPE] => D
            [ITEM_INDEX] => 0
            [PARAMS] => Array
                (
                )

            [DEPTH_LEVEL] => 1
            [IS_PARENT] => 
        )

    [1] => Array
        (
            [TEXT] => СМИ о ЦИАМ
            [LINK] => /press-center/news-partners-and-cm/
            [SELECTED] => 1
            [PERMISSION] => R
            [ADDITIONAL_LINKS] => Array
                (
                )

            [ITEM_TYPE] => D
            [ITEM_INDEX] => 1
            [PARAMS] => Array
                (
                )

            [DEPTH_LEVEL] => 1
            [IS_PARENT] => 
        )

    [2] => Array
        (
            [TEXT] => Интервью
            [LINK] => /press-center/interview/
            [SELECTED] => 
            [PERMISSION] => R
            [ADDITIONAL_LINKS] => Array
                (
                )

            [ITEM_TYPE] => D
            [ITEM_INDEX] => 2
            [PARAMS] => Array
                (
                )

            [DEPTH_LEVEL] => 1
            [IS_PARENT] => 
        )

    [3] => Array
        (
            [TEXT] => Фото-видеогалерея
            [LINK] => /press-center/photo-video-gallery/
            [SELECTED] => 
            [PERMISSION] => R
            [ADDITIONAL_LINKS] => Array
                (
                )

            [ITEM_TYPE] => D
            [ITEM_INDEX] => 3
            [PARAMS] => Array
                (
                )

            [DEPTH_LEVEL] => 1
            [IS_PARENT] => 1
        )

    [4] => Array
        (
            [TEXT] => Фотогалерея
            [LINK] => /press-center/photo-video-gallery/photo/
            [SELECTED] => 
            [PERMISSION] => R
            [ADDITIONAL_LINKS] => Array
                (
                )

            [ITEM_TYPE] => D
            [ITEM_INDEX] => 0
            [PARAMS] => Array
                (
                )

            [DEPTH_LEVEL] => 2
            [IS_PARENT] => 
        )

    [5] => Array
        (
            [TEXT] => Видеогалерея
            [LINK] => /press-center/photo-video-gallery/video/
            [SELECTED] => 
            [PERMISSION] => R
            [ADDITIONAL_LINKS] => Array
                (
                )

            [ITEM_TYPE] => D
            [ITEM_INDEX] => 1
            [PARAMS] => Array
                (
                )

            [DEPTH_LEVEL] => 2
            [IS_PARENT] => 
        )

    [6] => Array
        (
            [TEXT] => Журналистам
            [LINK] => /press-center/journalists/
            [SELECTED] => 
            [PERMISSION] => R
            [ADDITIONAL_LINKS] => Array
                (
                )

            [ITEM_TYPE] => D
            [ITEM_INDEX] => 4
            [PARAMS] => Array
                (
                )

            [DEPTH_LEVEL] => 1
            [IS_PARENT] => 
        )

)

Вклад ЦИАМ в развитие отечественной гражданской авиации

21 Декабря 2018

Центральный институт авиационного моторостроения имени П.И. Баранова (ЦИАМ, входит в НИЦ «Институт имени Н.Е. Жуковского») служит отечественной авиации как головная научная организация авиационного двигателестроения уже 88 лет – без малого девять десятилетий.

Институт (тогда ИАМ – Институт авиационных моторов) был создан в 1930 г. – в тот переломный момент, когда руководство страны признало главенствующую роль авиации в достижении экономического, технологического и военного лидерства. Осязаемые стратегические задачи СССР в авиаотрасли серьезно ставятся уже в первом пятилетнем плане развития народного хозяйства (1928-1932 гг.) – необходимо достичь «темпов роста гражданской авиации до уровня передовых капиталистических стран, организации производства моторов отечественной конструкции и отказа от импорта иностранных моторов, значительное расширения опытного строительства для поиска самолетов лучших типов». Главной задачей создания Института было «обеспечение воздушного флота отечественными авиамоторами, которые по своему техническому уровню должны соответствовать лучшим мировым достижениям».

В каждом из отделов ИАМ организованы проектные КБ для проведения работ по конкретным моторам. Их главные конструктора соревнуются между собой в создании мощных поршневых моторов. Двигатель M-34 конструкции А.А. Микулина (1931 г.), оказался весьма перспективным и имел долгую жизнь.

С этим двигателем на одномоторном самолете АНТ-25 А.Н. Туполева в 1937 г. В.П. Чкалов, Г.Ф. Байдуков и А.В. Беляков совершили рекордный, первый в мире, беспосадочный перелет через Северный полюс из СССР в Америку.

Ключевую роль ИАМ в авиационном двигателестроении подчеркнул факт его переименования в 1932 г. в Центральный институт авиационного моторостроения (ЦИАМ). В середине 1930-х годов были образованы КБ, куда из ЦИАМ переведены в качестве главных конструкторов ряд прославившихся впоследствии создателей авиационных моторов – А.А. Микулин, В.Я. Климов, В.А. Добрынин, С.К. Туманский, А.Д. Швецов и др.

К началу войны при активном участии ЦИАМ были созданы и непрерывно совершенствовались многие авиадвигатели.

После Второй мировой войны наступила эра реактивной авиации, и ЦИАМ стал крупнейшим центром по научным исследованиям, отработке и испытаниям газотурбинных двигателей (ГТД). Основной задачей ЦИАМ тогда и сейчас было и остается научное обеспечение создания двигателей разных поколений – от рекомендаций по их основным параметрам и формированию технического облика до испытаний опытных двигателей на высотных стендах и одновременно проведение поисковых исследований путей развития и прогнозирование технического и технологического облика двигателей последующих поколений. Благодаря ЦИАМ уже созданы пять поколений ГТД. Начаты исследования в обеспечение создания двигателей шестого поколения.

Первым отечественным многоместным реактивным лайнером гражданской авиации стал самолет Ту-104 (1955 г.) с двигателями АМ-3, самыми мощными ГТД для того времени.

Эти двигатели были созданы в ОКБ-300, руководимом А.А. Микулиным.

В ОКБ Н.Д. Кузнецова был разработан уникальный турбовинтовой двигатель (ТВД) НК-12 (Ту-114, 1954 г.) с двухрядными винтами. Он до сих пор является «рекордсменом» по мощности (12-15 тыс. л.с). Для обеспечения заявленной экономичности и прочностных характеристик двигатель прошел комплекс испытаний на высотном стенде ЦИАМ. Подобные конструкторские решения для такого уровня мощности не имеют аналогов за рубежом.

В ОКБ А.Г. Ивченко во второй половине 1950-х гг. созданы простые по конструкции и надежные ТВД: АИ-20 (N = 7250 л.с., для Ил-18, Ан-10), АИ-24 (N = 2400 л.с. для Ан-24 и др.). Эти двигатели широко применялись в гражданской авиации в течение многих десятилетий и используются в наши дни.

Вклад ЦИАМ, совместно с ОКБ, заключался в уникальности реализованных научно-технических решений: впервые в мире внедрены сверхзвуковые ступени компрессоров, созданы двигатели с минимальным числом ступеней турбокомпрессора, ТРД и ТВД с рекордными значениями тяги и мощности. Значителен вклад Института в проведение систематических исследований рабочего процесса и совершенствование теории ВРД.

В 1950-е гг. в подмосковном поселке Тураево создан один из крупнейших в мире центров испытаний авиационных двигателей и узлов — Научно-испытательный центр (НИЦ) ЦИАМ. Экспериментальную поузловую отработку на его стендах прошли все отечественные ГТД. При этом двигатели испытывались с имитацией высотно-скоростных условий как по схеме с «присоединенным» трубопроводом, так и вместе со штатным воздухозаборным устройством.

В 1960-70-е гг. создан ряд турбореактивных двухконтурных двигателей (ТРДД) для самолетов гражданской авиации).

Первый серийный ТРДД (ОКБ П.А. Соловьева) – это Д-20П тягой 5400 кгс (Ту-124, 1960 г.). Вслед за ним были разработаны ТРДД Д-30 тягой 6800 кгс (Ту-134, 1963 г.), Д-30КУ тягой 11500 кгс (Ил-62М, 1972 г.), Д-30КУ-154 (с увеличенным ресурсом за счет снижения тяги до 11000 кгс для самого массового советского реактивного пассажирского самолета Ту-154М, 1979 г.), Д-30КП тягой 12 000 кгс (Ил-76, 1976 г.).

Все эти двигатели отличались большой преемственностью конструкции, их тяга наращивалась путем увеличения степени повышения давления, двухконтурности и температуры газов перед турбиной.

Другое семейство ТРДД было разработано в ОКБ Н.Д. Кузнецова – это семейство двигателей НК-8: НК-8-4 тягой 10 500 кгс (Ил-62, 1963 г.), НК-8-2У тягой 9500 кгс (Ту-154, 1968 г.), двигатель НК-86 тягой 13 000 кгс использовался на первом советском аэробусе Ил-86 с 1976 г.

Создание теории ТРДД – безусловная заслуга ученых ЦИАМ. Так, например, установлена возможность повышения экономичности и тяги ТРДД путем смешения истекающих потоков при равенстве полных давлений в потоках перед смешением, разработана теория оптимального распределения свободной энергии в контурах ТРДД, оптимальной степени повышения давления в вентиляторе ТРДД и др. Научное обеспечение создания двухконтурных двигателей и внедрение воздушного охлаждения лопаток турбин при повышении температуры газа перед турбиной на ~ 200К (по сравнению с ГТД 1950-х гг.) стали главным вкладом ЦИАМ того периода в развитие авиадвигателей при высоких требованиях обеспечения их надежности и ресурса.

В ЦИАМ был выполнен комплекс уникальных исследований в обеспечение создания и экспериментальной доводки двигателей для первого сверхзвукового пассажирского самолета Ту-144 – ТРДДФ НК-144 ОКБ Н.Д. Кузнецова и ТРД РД-36-51 ОКБ П.А. Колесова.

В 1970-80-е гг. были созданы ТРДД с повышенной степенью двухконтурности (m = 4-6) для самолетов гражданской авиации.

Первый ТРДД с повышенной степенью двухконтурности (m = 5,6) Д-36 тягой 6500 кгс (1975 г., Як-42) был разработан Запорожским ОКБ (главный конструктор В.А. Лотарев, преемник А.Г. Ивченко). Впоследствии были созданы модификации этого двигателя Д-436Т1 тягой 7500 кгс для Ту-334 и Д-436ТП для Бе-200. Двигатель Д-36 послужил моделью для разработки двигателя Д-18Т тягой 23 400 кгс (1985 г., для Ан-124 («Руслан») – самого большого транспортного самолета в мире и самолета-носителя Ан-225 («Мрия»)).

В ОКБ П.А. Соловьева (ныне АО «ОДК-Авиадвигатель») был создан новый, высокоэкономичный для своего времени ТРДД ПС-90А (R = 16 000 кгс). Это двухвальный ТРДД модульной конструкции с электронной системой регулирования и диагностики и другими характерными особенностями двигателя 4-го поколения. Он создавался для пассажирских самолетов Ил-96-300 большой дальности полета и Ту-204/214 средней дальности. Модификация этого двигателя ПС-90А-76 устанавливается на новом транспортном самолете Ил-476. ПС-90А был сертифицирован в 1992 г., и его внедрение в эксплуатацию совпало с резким спадом в отечественной авиации, что не могло не отразиться на проблемах обеспечения надежности и ресурса нового двигателя.

Еще одной «жертвой» распада СССР стал проект ТРДД сверхвысокой степени двухконтурности НК-93 в ОКБ Н.Д. Кузнецова. Этот двигатель изначально разрабатывался для нового военно-транспортного самолета (ВТС), а когда проект создания нового ВТС был закрыт, оказалось, что в сложившихся условиях не существует проекта конкурентоспособного пассажирского самолета, на который он мог бы быть установлен.

Все высокоэффективные двигатели четвертого поколения 1970-1990-х гг. созданы при непосредственном участии и научном обеспечении ЦИАМ. В частности, при создании этих двигателей остро встали проблемы повышения эффективности компрессоров и турбин, сокращения числа их ступеней, что потребовало интенсификации газодинамических процессов, решения проблем совершенствования материалов, методов прочностного проектирования с помощью численных методов и новых методов физического эксперимента. В эти годы значительно возросли требования к экологическим характеристикам авиадвигателей (шум, эмиссия), при общей тенденции роста параметров рабочего процесса ТРДД.

Создание целой гаммы ТРДД 4-го поколения показало, что отечественное авиадвигателестроение по своим научным, технологическим и производственным возможностям находилось в 1970-1990 гг. на мировом уровне.

Поколение ГТД 1990-2010-х гг. характеризуется качественно новым уровнем основных показателей совершенства. ТРДД в 5-м поколении остаются доминирующими двигателями в сфере дозвуковых магистральных гражданских самолетов. К сожалению, в этот период наше авиационное двигателестроение отстало от зарубежных конкурентов на 10-15 лет. Еще в 1990-е гг. в США и Западной Европе перешли на новую методологию создания авиационных двигателей, базирующуюся на опережающем формировании научно-технического задела (НТЗ). Поскольку двигатель создается в 1,5-2 раза дольше, чем самолет, то двигателистам необходимо «стартовать» значительно раньше самолетчиков. При использовании разработок опережающего НТЗ существенно сокращается продолжительность и стоимость создания двигателя.

В этих условиях возможны два основных пути. Первый связан с использованием зарубежного опыта. Такой подход применен при создании ТРДД SaM146 (совместная разработка ОАО «НПО «Сатурн» и французской компании Snecma) для нового регионального самолета Сухой Суперджет 100 (SSJ-100). У такого подхода есть ряд достоинств, однако он обеспечивает получение НТЗ только по отдельным узлам, а «сердце» двигателя – его газогенератор, и его «мозг» – система автоматического управления, остаются у зарубежного партнера.

Другой подход реализован при создании ТРДД 5-го поколения ПД-14 для пассажирского самолета МС-21.

Перспективный отечественный ТРДД должен отличаться улучшением экономичности на 10-15 %, уменьшенными уровнями шума и эмиссии по сравнению с ТРДД предыдущего поколения (ПС-90А). В обеспечение создания этого двигателя ЦИАМ совместно с предприятиями отрасли (в первую очередь, с головным разработчиком ПД-14 ОАО «ОДК-Авиадвигатель»), начиная с 2000-х гг., при ограниченном финансировании, создал НТЗ для широкохордного малошумного вентилятора с облегченными рабочими лопатками, малоступенчатого высоконапорного компрессора высокого давления с рабочими колесами типа «блиск», высокоэффективных турбин, шевронных сопел, звукопоглощающих конструкций нового поколения и др. В основе этого лежат исследования ЦИАМ по определению облика и рациональным параметрам ТРДД 5-го поколения. Они позволили организовать программно-целевые разработки по накоплению в отрасли необходимого НТЗ по элементам такого двигателя, новым материалам и прогрессивным технологиям.

Помимо создания НТЗ, ЦИАМ принимал активное участие в проектировании и экспериментальной отработке двигателя ПД-14, обеспечивая его научно-техническое сопровождение и выступая соисполнителем по ряду направлений.

В октябре 2018 г. двигатель ПД-14 получил сертификат типа, который позволит вывести на новый уровень программу создания семейства двигателей ПД в классе тяги 9-18 тс. Создание отечественного двигателя пятого поколения стало важным рубежом нашей авиационной промышленности.

Если говорить о будущем, то целесообразно использование технологий ПД-14 для создания новых двигателей в широком диапазоне взлетной тяги для самолетов 2020-х гг. Возможно создание семейства двигателя большой тяги (ДБТ) с уровнем тяги 25-35 тс. Наши оценки показывают, что кроме ТРДД тягой 25…35 тонн на основе унифицированного газогенератора может быть создан двигатель для перспективного авиационного комплекса дальней авиации, а также высокоэффективные энергетические и транспортные газотурбинные установки в классе мощности 40…50 МВт.

В рамках работ, проведенных в ЦИАМ, уточнены технические требования к ДБТ, определен его технический облик в редукторном и безредукторном вариантах и перечень критических технологий (совместно с ОКБ). Отработаны и отрабатываются в настоящее время на моделях и экспериментальных образцах основных элементов, узлов и систем ТРДД большой тяги новые научно-технические решения и технологии. Исследуются возможности внедрения в конструкцию полимерных, керамических и интерметаллических композитных материалов. Проводятся расчетно-экспериментальные и нормативно-методические исследования для обеспечения и подтверждения конкурентоспособных надежности и ресурса, реализации сертификационных требований для перспективных ТРДД большой тяги. Обоснованы направления модернизации экспериментальной базы Института в обеспечение экспериментальной отработки и испытаний перспективных ТРДД большой тяги, их узлов и систем, элементов мотогондолы.

В ЦИАМ также ведутся работы, посвященные исследованию силовых установок сверхзвукового самолета, как делового (СДС) на 8-10 пассажиров, так и более крупного пассажирского (СПС) различной вместимости. 

Одно из самых перспективных направлений работы Института на ближайшие годы — работа над созданием двигателей шестого поколения (2030-х гг.). Институт, как и ведущие зарубежные научные центры, ведет исследования облика двигателей и СУ различных схем со сверхвысокой степенью двухконтурности и высокими параметрами рабочего процесса. Снижения удельного веса таких двигателей возможно добиться преимущественным использованием неметаллических материалов при выбранных параметрах цикла.

Создание двигателей шестого поколения связано с разработкой новых решений в области газовой динамики, горения, прочности, химии, металлургии и новых технологий конструирования. При этом поставлены цели создания к 2030 гг. самолетов следующего поколения с кардинально улучшенными летно-техническими характеристиками и значительно сниженными уровнями шума и эмиссии.

Анализ планов научно-исследовательских работ и программ разработок в области авиации в США и Европе на период до 2025-2030 гг. показывает, что для обеспечения доминирующего положения на мировом рынке зарубежными странами составлены и реализуются долгосрочные планы в обеспечение очень высоких целевых индикаторов по экологии, включая топливную эффективность, определяющую эмиссию СО2. Эти планы претворяются в жизнь при значительной государственной поддержке.

Для того, чтобы наша авиастроительная промышленность оставалась конкурентоспособной, нам необходимо уже сейчас думать о том, что и как будет ею производиться в 2025-2030 гг., совершенствовать науку, технику, технологию, производственные процессы, вычислительную базу, готовить кадровый состав науки и производства.

В Институте в целях формирования НТЗ для определения облика различных концепций авиационных двигателей и силовых установок перспективных региональных и магистральных самолетов 2025–2030 гг. рассматриваются: ТРДД с повышенными параметрами цикла и сверхвысокой степенью двухконтурности; ТВВД – открытый ротор; двигатели сложных циклов; распределенные силовые установки; гибридные ТРДД с дополнительным приводом вала вентилятора от электромотора и др.

Прогнозирование путей развития авиадвигателей, определение их облика, поисковые исследования, решение фундаментальных проблем газовой динамики, теплофизики и прочности, широкое математическое моделирование, научно-экспериментальное обеспечение новых разработок и, наконец, высотная доводка опытных двигателей, содействие их сертификации и научное сопровождение – таков круг вопросов, решаемых ЦИАМ. В сотрудничестве с научными институтами и ведущими ОКБ Институт обеспечивает достижение высокого уровня технического совершенства авиационных двигателей и определяет векторы развития отечественного авиадвигателестроения на благо развития российской гражданской авиации.


Михаил Гордин, генеральный директор, ФГУП "ЦИАМ им. П.И. Баранова"

Анатолий Полев, начальник отдела, ФГУП "ЦИАМ им. П.И. Баранова"


Источник: Журнал "Авиасоюз" № 6 (73), ноябрь-декабрь 2018 г. (стр. 30-33)