Как продвигается создание российского авиационного гибридного двигателя
В 2024 году АО «ОДК-Климов» планирует завершить научно-исследовательские работы по авиационной гибридной силовой установке (ГСУ). Об этом сообщил журналистам исполнительный директор предприятия Александр Ватагин. Опытный агрегат будет широко использовать электротягу, а в качестве привода предполагается задействовать новейший вертолётный двигатель ВК-650В взлётной мощностью 650 л. с., разработка которого проводится в рамках курса на импортозамещение. Как считают конструкторы «ОДК-Климов», потенциальным носителем ГСУ способен стать перспективный транспортный БПЛА вертикального взлёта и посадки. Такой аппарат будет приспособлен для грузовой эксплуатации в труднодоступных районах РФ. По мнению экспертов, увеличение потенциала электротяги позволит существенно улучшить характеристики авиадвигателей и лётные качества их носителей.
Исполнительный директор АО «ОДК-Климов» (входит в «Ростех») Александр Ватагин сообщил журналистам, что научно-исследовательские работы (НИР) по авиационной гибридной силовой установке (ГСУ), которую создаёт предприятие, завершатся в 2024 году.
«Пока по ГСУ мы работаем в формате НИР, которые планируем закончить в два этапа в 2024 году. Задача по ГСУ — отработать новые технологии, которые ранее не применялись на традиционных силовых установках, определиться с возможными платформами, на которые может быть установлен данный тип двигателя», — пояснил Ватагин.
По словам топ-менеджера, завершение НИР позволит сформировать конкретное техзадание с параметрами мощности, массы, габаритов и других характеристик гибридного двигателя.
ГСУ — тип силового агрегата, предполагающий использование электротяги наряду с энергией классического газотурбинного мотора. Проекты по данной тематике поддерживаются на государственном уровне — с 2018 года в России реализуется концепция, направленная на широкое внедрение в авиацию систем электродвижения.
Помимо «ОДК-Климов», над ГСУ работает Центральный институт авиационного моторостроения имени Баранова (ЦИАМ) в кооперации с другими отечественными предприятиями.
Однако специалисты ЦИАМ создают гибридный двигатель для ближнемагистральной авиации. Сейчас эксперименты с перспективной силовой установкой проводятся на самолёте Як-40 пассажировместимостью до 40 человек.
«ОДК-Климов» разрабатывает ГСУ для менее крупных воздушных судов. Предполагаемая мощность изделия составит менее 1,5 МВт. Инженеры предприятия отмечают, что при таких условиях не требуется сложных решений по криогенике, то есть охлаждению компонентов гибридного мотора.
В августе прошлого года на международном военно-техническом форуме «Армия-2021» АО «ОДК-Климов» впервые представило макет гибридной силовой установки для аппаратов морской авиации.
Как пояснил тогда Ватагин, применение ГСУ в летательных аппаратах ВМФ способно повысить их топливную эффективность, увеличить энерговооружённость и безопасность полётов.
«Первые вдохи»
Как рассказал журналистам заместитель директора программы перспективных двигателей «ОДК-Климов» Михаил Шемет, демонстратор ГСУ, но в меньших массогабаритных характеристиках должен быть изготовлен в середине 2022 года. В настоящее время на предприятии идёт подготовка конструкторской документации по этому опытному изделию. В конце следующего года планируется начать его первые испытания.
«В качестве привода (устройство управления, которое вместе с мотором образует единый энергоузел. — RT) будет использован ВК-100 на 100 л. с. — это самый скромный по мощности двигатель в линейке «ОДК-Климов». На этом этапе задача будет заключаться в проверке правильности принятых решений. Это позволит создать намного более крупную и мощную силовую установку», — сказал Шемет.
На полноразмерном демонстраторе гибридного агрегата в качестве привода климовцы собираются использовать перспективный вертолётный агрегат ВК-650В взлётной мощностью 650 л. с.
На сегодняшний день этот двигатель проходит наземные (инженерные) испытания, или, как говорят в «ОДК-Климов», совершает «первые вдохи». Цель проходящих сейчас тестов заключается в проверке правильности реализованных конструкторских решений. Тесты проходят в недавно построенной новейшей Малой испытательной станции (МИС).
Все процессы внутри этого наземного стенда автоматизированы, оператор только осуществляет запуск оборудования и контролирует ход его работы. Компьютер, установленный на МИС, ведёт информационный протокол, фиксируя параметры силового агрегата. Таким образом проверяется соответствие демонстратора ВК-650В заявленным в техзадании характеристикам.
Наземные испытания в МИС завершатся в течение 2022 года. Сертификация, первый полёт и запуск серийного производства запланированы на 2023 год. Об этом в комментарии RT рассказала главный конструктор ВК-650В Анастасия Соловьёва.
«ВК-650В станет участником программы создания ГСУ, но изначально он создаётся для многоцелевых лёгких вертолётов «Ансат-У» и Ка-226Т. На этапе наземных испытаний нам важно проверить надёжность каждого узла, и мы близки к завершению этой работы», — заявила Соловьёва.
«Ансат-У» представляет собой учебно-тренировочную модификацию базовой версии вертолёта. С 2009 года эксплуатантом этой машины является Минобороны РФ. Всё семейство «Ансат» производится на Казанском вертолётном заводе (КВЗ) и оснащается двигателями PW200 компании Pratt & Whitney Canada.
Как отметил в беседе с RT заслуженный военный лётчик РФ, заместитель главного редактора журнала «Авиапанорама» Владимир Попов, разработка ВК-650В проводится в соответствии с курсом российского государства на импортозамещение.
«Ансат» долго создавали, было немало трудностей с поиском заказчиков, но в итоге машина оказалась неприхотливой, удобной и, самое главное, востребованной. Её модернизационный потенциал ещё не исчерпан. Но чтобы планомерно развивать эту платформу, необходим достойный отечественный двигатель», — пояснил Попов.
Ка-226Т представляет собой иной тип вертолёта. Машина выполнена по традиционной для камовской школы соосной схеме (оба винта являются несущими). Сейчас платформа оснащается двумя двигателями Arrius 2G1 французской компании SAFRAN HE.
Как сообщила Соловьёва, лётные испытания ВК-650В сначала пройдут на Ка-226Т. Для «Ансат-У» будет создана модификация с другой топливной аппаратурой и редуктором, «горячая часть» двигателя останется неизменной.
«ВК-650В правильнее рассматривать как платформу, на основе которой будут появляться новые двигатели под конкретные типы машин. В нынешнем виде мотор создаётся под двухдвигательную компоновку, для однодвигательной потребуются ОКР. Также в перспективе планируется несколько уменьшить массу благодаря использованию новых материалов», — сказала Соловьёва.
Конструктор уверена, что в качестве привода в гибридной силовой установке характеристики ВК-650В будут аналогичны лучшим зарубежным образцам в данном классе мощности.
«Безопасность и удобство»
Как пояснил журналистам Михаил Шемет, помимо ВК-650В, в состав ГСУ разработки «ОДК-Климов» войдут блок аккумуляторных батарей, оборудование автоматического регулирования, система охлаждения и другие компоненты.
«Газотурбинный двигатель ВК-650В будет приводом для генератора. Вместе они образуют единый энергоузел, то есть основной резервуар энергии. Ставится дополнительный источник энергии в виде аккумуляторных батарей. За взаимодействие этих элементов будет отвечать блок силовой электроники», — отметил Шемет.
Потенциальным носителем ГСУ станет транспортный беспилотник вертикального взлёта и посадки, приспособленный для грузовой эксплуатации в труднодоступных районах РФ. Монтаж двигателя на БПЛА данного типа возможен ближе к 2035 году.
«Оглядываясь на зарубежный опыт и специфику России, наш расчёт заключается в том, что транспортные беспилотники вряд ли будут использоваться в пределах агломераций. Но их эксплуатация непременно станет массовой. Другое дело, что уйдёт много времени на оформление соответствующей законодательной базы, которая обеспечит безопасность и удобство применения БПЛА в целях логистики грузов», — говорит Шемет.
В беседе с RT обозреватель журнала «Арсенал Отечества», авиационный эксперт Дмитрий Дрозденко отметил, что проекты ГСУ достаточно широко реализуются во всём мире и Россия стремится быть в лидерах в данном сегменте инноваций. По его словам, увеличение потенциала электротяги позволит существенно улучшить технические характеристики авиадвигателей и лётные качества их носителей.
«У электрификации авиации очень большой потенциал, но появление в эксплуатации летательных аппаратов на ГСУ не перспектива ближайшего будущего. Конструкторам в России и во всём мире предстоит провести огромное количество расчётов, экспериментов, испытаний и, что крайне важно, создать энергоёмкие и относительно лёгкие источники электропитания», — заключил Дрозденко.