Вторая жизнь ТРДД АИ-25ТЛ

Зам. руководителя предприятия, главный конструктор Денисюк Валерий Николаевич

Государственное предприятие «Запорожское машиностроительное конструкторское бюро «Прогресс» имени академика А.Г. Ивченко» («Ивченко-Прогресс») – одно из ведущих предприятий, разрабатывающих авиационные двигатели. В мае 2002 г. оно отметило свое 57-летие. За прошедшие годы «Ивченко-Прогресс» приобрело большой опыт в конструировании, доводке, сертификации, серийном сопровождении и модернизации авиационных двигателей различных типов и наземных энергетических установок.

Именно в «Ивченко-Прогресс» был разработан первый в СССР турбовинтовой двигатель с большим ресурсом АИ-20, первый в СССР двухконтурный турбореактивный двигатель для самолетов местных авиалиний АИ-25, первый в СССР трехвальный ТРДД с большой степенью двухконтурности Д-36, первый в СССР ТРДД с тягой более 20 т Д-18Т, самый мощный в мире вертолетный двигатель Д-136, первый в мире винтовентиляторный двигатель Д-27. Двигатели «Ивченко-Прогресс» сегодня устанавливаются на 42 типах самолетов и вертолетов, эксплуатируемых в 80 странах мира.

В современных экономических условиях модернизация серийных двигателей является одной из важнейших стратегических задач государственного предприятия «Ивченко-Прогресс». Генеральным конструктором Ф.М. Муравченко в начале 90-х годов была поставлена задача продления жизненного цикла двигателей разработки 60-70-х годов, которая успешно решается.

При модернизации улучшение характеристик двигателей осуществляется с затратами существенно меньшими, чем при разработке нового двигателя. Следует отметить, что и в других странах модернизируют старые двигатели. Так, ВВС США заключили контракт с фирмой «Дженерал Электрик» на сумму 601 млн. долларов по модернизации 1202 двигателей J-85 (разработка конца 50-х годов), что позволит продлить срок эксплуатации учебно-тренировочных самолетов Нортроп Грумман T-38 до 2040 года.

«Ивченко-Прогресс» имеет полувековые традиции разработки, доводки и модернизации двигателей для учебно-тренировочных (УТС), учебно-боевых (УБС) и легких боевых самолетов: еще в 1947 г. был создан поршневой мотор АИ-10 (М-10) для спортивного самолета Як-20, а в 1948 г. – поршневой двигатель АИ-14 (М-14), выпускаемый и поныне и нашедший широчайшее применении на самолетах типа Як-12, Як-18, Як-50, Як-52, Як-53, Як- 55, Су-26, PZL-101A Gawron, PZL-104 Wilga 35 и их модификациях, включая новейшие Як-54, Су-29 и Су-31.

Работы по созданию базового двигателя АИ-25ТЛ с тягой на взлетном режиме 1720 кгс были начаты «Ивченко-Прогресс» в 1969 г. В основу был положен ранее выполненный проект двигателя АИ-25Т для само- лета-штурмовика Т-8 ОКБ Сухого. Двигатель был разработан на базе серийно выпускаемого ТРДД АИ-25, (с тягой на взлетном режиме 1500 кгс), эксплуатируемого с 1966 г. на пассажирских самолетах Як-40. В 1973 г. двигатель АИ-25ТЛ прошел ГСИ и серийно производится на предприятии ОАО «Мотор Сич».

В 1996 году модифицированный АИ-25ТЛК был установлен на китай ский учебно-тренировочный самолет K8-J. Модификация двигателя касалась элементов, связанных с установкой на самолет. Серийные двигатели АИ-25ТЛК были изготовлены и поставлены в КНР ОАО «Мотор Сич».

Турбореактивный двухконтурный двигатель АИ-25ТЛШ является очередной модификацией двигателя АИ-25ТЛ, широко эксплуатируемого на УТС L-39C и их модификациях УБС L-39ZO и L-39ZA. Почти 3 тысячи самолетов типа L-39 выпущены чешской фирмой AERO Vodochody.

За истекший период выпущено около 5 тысяч двигателей, общий налет которых составляет более 6 млн. часов. Двигатель АИ-25ТЛ успешно эксплуатируется на УТС/УБС в 37 странах мира. Он имеет высокие показатели надежности (в 1996-1997 гг. КДСД 1000 = 0,11).

Опыт создания АИ-25ТЛ был использован специалистами «Ивченко- Прогресс» при разработке по заказу чешских самолетостроителей двигателя ДВ-2 тягой 2200 кгс. Он устанавливается на модификации УТС L-39 – самолете L-59. Двигатель ДВ-2 был создан к концу 80-х гг. и передан для серийного производства на завод «Поважске Строярне» (Словакия). Совместно с Заводом им. В.Я.Климова (г. С.-Петербург) двигатель был модифицирован для установки на опытный экземпляр российского УТС нового поколения Як-130. Первый полет самолета-демонстратора Як-130Д, оснащенного двумя двигателями ДВ-2С, состоялся 25 апреля 1996 г.

После начала серийного производства двигателя АИ-25ТЛ работы по улучшению характеристик велись только по ресурсу и надежности. Поэтому была поставлена задача продлить жизненный цикл серийного двигателя АИ-25ТЛ путем улучшения его характеристик.

Изучение опыта эксплуатации двигателей, потребностей рынка и пожелания потенциальных заказчиков привели к концепции модернизации двигателя, наиболее эффективной при оптимальных затратах. На модернизированном двигателе, получившем наименование АИ-25ТЛШ, введен максимальный боевой режим (МБР) повышенной тяги и сокращено время приемистости на малых высотах. При этом исходный максимальный режим будет применяться в качестве учебного.

Первый L-39, оснащенный двигателем АИ-25ТЛШ

АИ-25ТЛШ позволит улучшить маневренные характеристики самолета (разгонные, скороподъемность и т.д.), сократить время маневров и взлета, увеличить максимальный взлетный вес, повысить безопасность маневров и полетов у естественных преград. Базовый двигатель обладает высокими показателями безотказности, запасами газодинамической устойчивости и стойкостью к тепловым возмущениям, подтвержденными опытом эксплуатации, специальными стендовыми и летными испытаниями. Все это расширит возможности самолета L-39 и его модификаций ZA, ZO при обучении летного состава (в варианте УТС) и повысит его боевую эффективность на высотах 50-2000 м (в варианте УБС), включая условия повышенных температур наружного воздуха.

Улучшение характеристик двигателя реализовано без превышения максимально допустимых значений температуры газов и частот вращения роторов.

Для снижения затрат на модернизацию двигателя максимально используются серийные, модернизированные и новые агрегаты отечественного производства. Модернизировать можно также двигатели АИ-25ТЛ, которые находятся в эксплуатирующих организациях с остатком ресурса или после выработки им межремонтного ресурса.

Модернизация двигателя АИ-25ТЛ для самолета L-39 ВВС Украины будет осуществляться в 3 этапа.

На 1-м этапе применен пневмомеханический агрегат программного регулирования угла установки ВНА КВД взамен двухпозиционного гидравлического; установлен новый привод лопаток ВНА КВД; доработан топливорегулирующий агрегат. В настоящее время 1-й этап модернизации завершен.

Далее, на 2-м этапе, будет модернизирован топливорегулирующий агрегат; заменен электрический регулятор температуры на более надежный и точный электронный блок; увеличено количество термопар измерения температуры газов; введен сопловой аппарат ТВД с улучшенным охлаждением.

На этом этапе модернизации планируется провести специальные стендовые испытания двигателя и завершить предварительные летные. До конца 2002 г. пройдут межведомственные испытания двигателя.

На 3-м этапе работы будут направлены на увеличение ресурсных показателей.

Начиная с 2000 г., в ЗМКБ «Прогресс» при участии ОАО «Мотор Сич» проводятся конструкторские и экспериментальные работы по модернизации двигателя. Вначале на 2-х АИ-25ТЛ была выполнена экспериментальная отработка мероприятий по модернизации.

После выбора профиля модернизации был разработан технический проект, выпущена конструкторская документация. В настоящее время изготовлено 3 двигателя АИ-25ТЛШ, которые прошли экспериментальные и контрольные стендовые испытания, в процессе которых в 2 раза снижено время приемистости – 5-6 с вместо 9-12 с. В условиях Н=0, Мп=0, МСА тяга увеличена с 1720 кгс до 1850 кгс (на 7,5%), что эквивалентно обеспечению тяги 1720 кгс при tH=+30°C. В полете при Н=0, Мп=0,6, tH=+30°C тяга будет увеличена с 1100 кгс до 1250 кгс (на 13,6%). При этом на одинаковой величине тяги сохраняется удельный расход топлива. Применение программно-регулируемого ВНА повысятся запасы ГДУ на промежуточных режимах.

В процессе стендовых испытаний выполнена: проверка запуска и ГДУ; определены параметрические, динамические характеристики двигателя и агрегатов системы управления; тензометрирование трубопроводов.

По результатам стендовых испытаний с использованием экспериментальных высотно-скоростных характеристик АИ-25ТЛ,определенных в термобарокамере ЦИАМ, разработана матмодель двигателя, описывающая характеристики двигателя во всем диапазоне условий эксплуатации самолета и режимов работы.

Первый вылет самолета L-39 с двигателем АИ-25ТЛШ состоялся 13 июня 2002 г. на Одесском авиаремонтном предприятии МО Украины «Одесавиаремсервис» при участии испытательной бригады ГАНИЦ ВС Украины. Программа 1-го этапа предварительных летных испытаний двигателя успешно завершена. Выполнено 16 полетов, наработка двигателя на самолете составила около 25 часов. В процессе испытаний, которые проходили при температурах наружного воздуха +30-35°С, выполнены: проверка характеристик двигателя и агрегатов САУ, оценка лет- но-технических характеристик самолета. По оценке летчиков и специалистов ГАНИЦ, разгонные, маневренные характеристики и скороподъемность самолета улучшились.

Возможности модернизированного самолета L-39 с двигателем АИ-25ТЛШ будут продемонстрированы на выставке «Авіасвіт-2002» в Киеве.

Выполненные исследования показали целесообразность применения двигателя АИ-25ТЛШ при модернизации самолета L-39 всех модификаций, а также его установки на вновь разрабатываемые легкие учебно-тренировочные и учебно-бо- евые самолеты.