“Армия-2020”: поршневые авиадвигатели и ТРД на стенде компании УЗГА

Представлен ряд поршневых двигателей, создаваемых в сотрудничестве с ЦИАМ, НАМИ и др. предприятиями. Роторно-поршневые РПД-100Т и РПД-150Т, бензиновый АПД-500 на базе ЕМП “Кортеж” и АПД-80.

АПД-500

АПД‑500 – восьмицилиндровый редукторный бензиновый V-образный двигатель-демонстратор водяного охлаждения, созданный на базе автомобильного мотора V8 Единой модульной платформы «Кортеж». На первый взгляд кажется не совсем логичным, почему, взяв курс на получение полностью российского АПД, вместо одного двигателя германского происхождения (RED A03, RED aircraft GmbH) теперь продвигается другой («почти российский»). Действительно, базовый V8, по сути, был разработан компанией Porsche Engineering при участии ФГУП «НАМИ». Однако, с учетом «полной локализации» его производства в России, такой вариант, по мнению разработчиков, более предпочтителен. Генеральный директор ЦИАМ Михаил Гордин в одном из интервью в 2018 г. говорил, что «Кортеж» был взят за основу потому, что это «самый современный автомобильный двигатель, который есть в России», «производство почти всех его комплектующих освоено на территории России», а «быстро воспроизвести у нас все компоненты иностранного двигателя типа RED нереально». По словам министра промышленности и торговли России Дениса Мантурова, «в настоящий момент из-за отсутствия отечественных АПД сохраняется импортозависимость, и одним из путей насыщения рынка в короткие сроки (3–5 лет) является адаптация современных отечественных автомобильных двигателей для авиации, включая использование их комплектующих, агрегатов и систем».

В октябре 2018 г. Минпромторг заключил контракт с ЦИАМ на проведение НИР «Адаптация», предусматривающей исследования методологии преобразования автомобильного двигателя в авиационный и сборку его демонстратора с испытанием на стенде. В июне 2019 г. генеральный директор ЦИАМ Михаил Гордин сообщил, что создание такого двигателя-демонстратора АПД‑500 завершено и все готово к его испытаниям на стендах.

В ходе НИР специалисты ЦИАМ вместе со смежниками решили ряд вопросов, связанных с отличиями диапазонов рабочих режимов базового автомобильного мотора и АПД, разницей в компоновке элементов двигателя и систем. Демонстратор АПД‑500 был укомплектован системой наддува, новой авиационной маслосистемой и редуктором. Летом 2019 г. он проходил отладочные и калибровочные испытания на тормозном стенде ФГУП «НАМИ». В конце ноября 2019 г. с целью подтверждения заявленных в техническом задании параметров по мощности и удельному расходу топлива была проведена отработка двигателя с редуктором на винтовом стенде ООО «ОКБМ» (г. Воронеж). «В ходе испытаний получены характеристики двигателя в диапазоне от земного малого газа до взлетного режима, проверены его запуск и приемистость. Результаты работы подтвердили заявленные в техническом задании удельные характеристики по литровой мощности, расходу топлива и весу двигателя», – сообщалось тогда в пресс-релизе ЦИАМ.

В рамках НИР «Адаптация» начала решаться и задача на перспективу – формирование кооперации предприятий по серийному производству деталей и узлов АПД‑500. Соисполнителями НИР стали ФГУП «НАМИ» (этот институт отвечал за доработку конструкторской документации и поставку мотор-комплектов для переоборудования), ООО «ОКБМ» (изготовление экспериментального образца редуктора привода воздушного винта и агрегатов двигателя) и ФГБОУ ВО «УГАТУ» (разработка и изготовление демонстратора стартер-генератора). В феврале 2020 г. в рамках госпрограммы «Развитие авиационной промышленности на 2013–2025 гг.» между Минпромторгом и ЦИАМ был заключен контракт на новую НИР «Проектно-экспериментальное обоснование возможности создания АПД на базе автомобильных двигателей и разработка технического задания на двигатель-демонстратор для легких летательных аппаратов разного назначения» («Адаптация‑2020») с изготовлением двух двигателей-демонстраторов АПД‑500 и проведением до конца 2021 г. их испытаний, в т.ч. на борту летающей лаборатории.

«Если все пойдет по плану, то до выхода на летный эксперимент нам потребуется около полутора лет, – отметил глава ЦИАМ Михаил Гордин. – Продолжение финансирования позволит нам в 2020 г. испытать двигатель в термобарокамере ЦИАМ с имитацией ожидаемых условий эксплуатации: температуры окружающего воздуха от ‑40 до +50°С, высот до 4000 м и набегающего потока, соответствующего скорости полета 200–250 км/ч, а на 2021 г. обсуждаем возможность поставить его на летающую лабораторию и испытать в полете».

Как следует из документации, опубликованной на официальном портале госзакупок, первый этап НИР рассчитан на период до 15 декабря 2020 г. и связан с отработкой ключевых технических решений, позволяющих адаптировать автомобильный двигатель для применения в летных условиях, разработкой конструкторской документации на авиационный вариант двигателя на базе проекта «Единая модульная платформа», изготовлением экспериментального образца двигателя-демонстратора АПД‑500 №1 и проведением комплекса его стендовых испытаний, в т.ч. в высотно-климатических условиях. Второй этап НИР планировался на период с 1 декабря 2020 г. по 15 декабря 2021 г. и предусматривает изготовление экспериментального образца двигателя-демонстратора АПД‑500 №2, его размещение на летающей лаборатории (или экспериментальном летающем образце) и проведение летных испытаний. Кроме того, до конца 2022 г. в рамках той же НИР предполагалось выполнить обоснование возможности создания АПД мощностью 220–250 л.с. на основе автомобильного четырехцилиндрового двигателя проекта «Единая модульная платформа» и разработать ТЗ на ОКР по созданию семейства двигателей-демонстраторов в классе мощности 220 и 500 л.с. для легких летательных аппаратов разного назначения на основе автомобильных двигателей. По мнению Михаила Гордина, «разрабатываемый 500‑сильный двигатель будет пользоваться большим спросом для беспилотных летательных аппаратов. У гражданской авиации требования по безопасности гораздо выше, и сначала такие двигатели следует апробировать на БЛА, а потом, после соответствующих доработок, можно будет ставить на воздушные суда малой авиации». Руководитель
ЦИАМ отметил, что среди самолетов, которые могут быть при необходимости ремоторизованы на АПД данного семейства – сельскохозяйственный Т‑500 (в настоящее время оснащается двигателем Lycoming O‑540 315 л.с.) и учебно-тренировочный Як‑152 (RED А03Т мощностью 500 л.с.). Кроме того, рассматривается возможность применения этих АПД в составе силовых установок двухдвигательного 9‑местного и однодвигательного 6‑местного самолетов местных воздушных линий.

Ожидается, что исполнителем ОКР и изготовителем опытных образцов АПД‑500 выступит УЗГА. Соответствующее соглашение между ЦИАМ и УЗГА было заключено в сентябре 2018 г. Выбор УЗГА в качестве партнера Михаил Гордин объясняет тем, что на этом предприятии «последние несколько лет активно смотрят в сторону малой авиации и приняли решение расширить зону своего интереса в сфере поршневых двигателей, которые являются основными силовыми установками для малой авиации». Для проведения работ по поршневым двигателям для авиации в августе 2018 г. было создано специализированное дочернее предприятие – ООО «УЗГА – Авиационные поршневые двигатели». Сообщалось, что «в рамках сотрудничества с ЦИАМ планируется развернуть масштабные работы по созданию поршневых двигателей для пилотируемых самолетов и вертолетов, а также беспилотных летательных аппаратов».

РПД-100Т и РПД-150Т

Помимо двигателей внутреннего сгорания V-образной и оппозитной схем ФГУП “ЦИАМ” продвигает два проекта роторно-поршневых двигателей мощностью 100–150 л.с. – РПД-100Т и РПД-150Т.

В 2020 г. во ЦИАМ успешно завершен проект «Гибрид», выполненный по заказу ФПИ, в рамках которого создан наддувный модуль, позволяющий разрабатывать 1-, 2- и 3-х секционные РПД мощностью от 50 до 350 л.с. (в перспективе – до 500 л.с.), со значительной долей унификации деталей и узлов, возможностью адаптации в СУ различных ЛА.

Один из представленных двигателей РПД-100Т – демонстрационный односекционный (базовый) роторно-поршневой двигатель с турбонаддувом мощностью 100 л.с., имеет рабочий объем 654 см3. Он создается для отработки перспективных конструкционных и технологических решений – прежде всего таких, как использование деталей из керамических материалов, износостойких покрытий, высокоэффективных систем смазки и охлаждения. Высотность применения в составе ЛА до 10000 м будет обеспечена у РПД-100Т за счет использования специальной системы турбонаддува. РПД обладает малым удельным весом (0,60 кг/л.с.) и небольшими габаритами, большим ресурсом (не менее 3000 ч.), надежностью и ремонтопригодностью, низким уровнем вибраций. Характеристики РПД подтверждены при испытаниях на стендах и в термобарокамере.

Более мощный роторно-поршневой двигатель РПД-150Т развивает 150 л.с. Это двухсекционный бензиновый двигатель водяного охлаждения с малым объемом рабочей камеры (386 куб. см. на секцию) и оснащенный системой турбонаддува, предназначенный для замены на борту летательных аппаратов авиадвигателей типа Rotax 912, 914 и 915 (Австрия). В феврале 2019 г. в ходе испытаний на стендах ЦИАМ была подтверждена работоспособность демонстратора авиационного роторно-поршневого двигателя, изготовленного с использованием керамических композиционных материалов. Эти работы проводились при поддержке Фонда перспективных исследований. «Для повышения эксплуатационных, экономических и мощностных показателей при изготовлении двигателя были применены интеркерамоматричные и металлокерамоматричные композиционные материалы», – сообщалось в пресс-релизе ЦИАМ. Планировалось проведение испытаний в термобарокамере высотно-климатического стенда УВ-3К с имитацией высоты полета до 10 000 м.

По данным сайта Технологической платформы, “в конце 2020 г. планировалось открытие ОКР «Разработка авиационного РПД мощностью 150 л.с.» (шифр ОКР «РПД-150Т») по заказу Минпромторга. Целью работы является обеспечение импортозамещения двигателя «Ротакс» (Австрия) из состава двигательной установки БЛА «Орион» и находящегося в разработке в рамках ОКР шифр «Иноходец-РУ» нового БЛА на авиационный РПД-150Т российского производства, а также для применения в составе перспективных ЛА различного назначения”. Двигатель с максимальной мощностью до 150 л.с. получил возможность ее увеличения до 165 л.с. при создании модификаций. Удельный вес – не более 0,58 кг/л.с., ресурс – не менее 3000 ч., высотность – до 10000 м., рабочий диапазон температур окружающего воздуха от минус 60 до плюс 50 ºС.

АПД‑80 и АПД‑200

В планах совместных работ ЦИАМ и УЗГА существует три основных проекта. Кроме приоритетной темы по 500‑сильному восьмицилиндровому АПД‑500, на базе существующего демонстратора оппозитного четырехцилиндрового двигателя по заказу Минпромторга с 2019 г. выполняется НИР «АПД‑80» и планируется открыть ОКР для разработки силами УЗГА конструкторской документации, постройки опытного двигателя для проведения испытаний, а далее – и серийных изделий. Конструктивно АПД‑80 представляет собой четырехцилиндровый бензиновый оппозитный двигатель воздушного охлаждения мощностью 80 л.с., являющийся продолжением проекта АПД‑1400, разработка которого шла в ЦИАМ на протяжении нескольких лет. По словам руководителя ЦИАМ Михаила Гордина, «такой двигатель потребуется для воздушных судов малой авиации и, прежде всего, для беспилотников».

АПД-80 должен найти применение на уже существующих БЛА типа «Форпост-Р», образцах пилотируемой и беспилотной авиации и стать импортозамещением австралийского двигателя «Jabiry» (для БЛА типа «Форпост-Р» и др.). Сертификация двигателя намечена на декабрь 2022 г, освоение серийного производства – 2023 год.

Третий совместный проект связан с созданием четырехцилиндрового оппозитного дизельного двигателя жидкостного охлаждения АПД‑200. C конца 2019 г. АО «УЗГА» совместно с ЦИАМ проводит ОКР в интересах Минпромторга РФ по созданию этого АПД мощностью 200 л.с. (шифр «АПД-200») для ремоторизации (импортозамещения) австрийского двигателя АЕ-300 самолетов типа ДА-42 (DA42), собираемых на УЗГА. АПД-200 оборудован редуктором и системами, обеспечивающими выполнение авиационных правил АП-33. Он сможет применяться кроме самолета DA42T еще и на легких и с/х самолетах, а также на БЛА. Планируется создание базового варианта для последующего проектирования различных модификаций. Рабочий объем двигателя – 2200 куб. см, максимальная высота полета – 6 000 м, назначенный ресурс – 1 500 ч. Сертификация двигателя намечена на декабрь 2023 г., развертывание серийного производства – 2024 г.

В ЦИАМ обоснована необходимость создания модельного ряда авиационных поршневых двигателей мощностью 80, 100, 200, 350 и 500 л.с. с определенной степенью унификации. В 2019 году сообщалось, что «уже пройден этап формирования линейки таких двигателей и согласован типоразмерный ряд».

(интернет-версия публикации в журнале “Взлет” № 9–10/2020)


Также на “Армия-2020” представлен проект малогабаритного ТРД ЕМ-401 для оснащения БЛА.

2 комментария к ““Армия-2020”: поршневые авиадвигатели и ТРД на стенде компании УЗГА”

  1. В ЦИАМ разработан технический проект авиадвигателя РПД-150Т
    15.12.2021

    Этап разработки технического проекта авиационного роторно-поршневого двигателя РПД-150Т в классе мощности 150 л.с. завершилась в Центральном институте авиационного моторостроения. Основной задачей следующего этапа будет разработка рабочей конструкторской документации для изготовления опытных образцов двигателя.

    Как сообщили в пресс-службе ЦИАМ, в декабре 2021 года межведомственная комиссия, состоящая из специалистов Минпромторга России, профильных институтов и предприятий отрасли, рассмотрела результаты этапа ОКР.

    По заключению экспертов, материалы дают полное представление о конструкции авиадвигателя и принципиальных технологических решениях для его изготовления в промышленных условиях. Также материалы соответствуют нормативно-техническим документам по формированию эксплуатационно-технического облика и организации технического обслуживания и ремонта.

    РПД-150Т представляет собой двухсекционный роторно-поршневой двигатель блочно-модульной конструкции с системой турбонаддува. Двигатель предназначен для замены поршневых моторов иностранного производства типа Rotax-912, -914, -915 для использования в составе силовых установок существующих и перспективных летательных аппаратов, в том числе беспилотных.

    Проектирование ведётся по заказу Министерства промышленности и торговли РФ. ОКР планируется завершить в 2024 году.

    Ответить
  2. Центральный институт авиационного моторостроения имени П.И. Баранова (ФАУ “ЦИАМ”) успешно завершил разработки технического проекта авиационного роторно-поршневого двигателя РПД-150Т в классе мощности 150 л.с. Силовая установка создается на базе научно-технического задела, полученного в рамках проекта Фонда перспективных исследований “Гибрид”.

    Двигатель разрабатывается ЦИАМ в рамках ОКР по заказу Минпромторга России. РПД-150Т предназначен для замены двигателей иностранного производства на пилотируемых и беспилотных летательных аппаратах.

    В декабре 2021 года межведомственная комиссия, состоящая из специалистов Минпромторга России, профильных институтов и предприятий отрасли, рассмотрела результаты этапа ОКР. Эксперты отметили, что материалы дают полное представление о конструкции авиадвигателя и принципиальных технологических решениях для его изготовления в промышленных условиях. Также материалы соответствуют нормативно-техническим документам по формированию эксплуатационно-технического облика и организации технического обслуживания и ремонта.

    Основной задачей следующего этапа будет разработка рабочей конструкторской документации для изготовления опытных образцов двигателя. ОКР планируется завершить в 2024 году.

    Справка:

    Проект Фонда перспективных исследований “Гибрид” успешно завершен в январе 2020 г. При создании демонстратора перспективного роторно-поршневого двигателя применены инновационные технологии проектирования и изготовления деталей двигателя из интеркерамоматричных (ИКМКМ) и металлокерамоматричных (МКМКМ) композиционных материалов нового поколения с высокими физико-механическими характеристиками, в том числе с применением аддитивных технологий (метод 3D послойного отверждения).В ходе реализации проекта проведены исследования процессов смесеобразования и горения в рабочей камере с последующей верификацией разработанных математических моделей и отработки системы зажигания РПД.

    Проведен значительный объем исследования физико-механических характеристик, применяемых в проекте материалов, в том числе образцов материалов, изготовленных с применением аддитивных технологий.Полученные показатели (жаропрочность, эрозионная и коррозионная стойкость, твердость, аномально низкий коэффициент трения, пределы прочности на изгиб, растяжение и сжатие) превосходят современные жаропрочные стали и интерметаллидные сплавы при значительно меньшей удельной массе.

    Правильность выбора указанных конструкторских и технологических решений подтверждена в ходе полного комплекса стендовых испытаний. В частности, проведены круглосуточные ресурсные испытания продолжительностью более 250 часов по самолетному и вертолетному циклам работы. Последующие дефектовки подтвердили крайне низкий износ деталей на уровне допустимых износов деталей классических ДВС и лучших РПД. На основании проведенных экспериментальных исследований по утвержденным методикам Центрального института авиационного моторостроения определен межремонтный ресурс двигателя в 1000 часов и полный ресурс – 5000 часов.

    (https://fpi.gov.ru/press/news/razrabotan-tekhnicheskiy-proekt-perspektivnogo-rotorno-porshnevogo-dvigatelya/)

    Ответить

Оставьте комментарий

%d такие блоггеры, как: