Двигатель двухконтурный, двухвальный, со смешением потоков внутреннего и наружного контуров за турбиной, с общим для двух контуров форсажной камерой и регулируемым сверхзвуковым всережимным реактивным соплом.
Двигатель имеет модульную конструкцию, обеспечивающую высокую технологичность сборки и позволяющую производить замену модулей при минимальном объеме регулировок. В число модулей входят:
компрессор низкого давления;
газогенератор (включает компрессор высокого давления, основную камеру сгорания, воздухо-воздушный теплообменник, турбину высокого давления, турбину низкого давления, смеситель);
фронтовое устройство форсажной камеры сгорания;
реактивное сопло с корпусом форсажной камеры сгорания;
коробка приводов двигательных агрегатов с агрегатами.
Компрессор двигателя - осевой, двухкаскадный, тринадцатиступенчатый. В состав компрессора входят:
четырехступенчатый компрессор низкого давления с регулируемым входным направляющим аппаратом;
девятиступенчатый компрессор высокого давления с тремя регулируемыми направляющими аппаратами - входным и первых двух ступеней;
промежуточный корпус.
Основная камера сгорания - кольцевая.
В состав ОКС входят корпус с диффузором и жаровая труба.
Топливо поступает в ОКС через двадцать восемь двухкаскадных форсунки. Воспламенение топливовоздушной смеси при запуске двигателя осуществляется электрической системой зажигания.
Турбина двигателя - осевая, двухступенчатая. В состав узла турбины входят: одноступенчатая турбина высокого давления с охлаждаемыми воздухом диском, сопловыми и рабочими лопатками, а также деталями наружного и внутреннего корпусов; одноступенчатая турбина высокого давления с охлаждаемыми воздухом диском и сопловыми лопатками.
Форсажная камера сгорания - общая для двух контуров, со смешением потоков на входе во фронтовое устройство. В состав форсажной камеры входят корпус смесителя, смеситель и фронтовое устройство.
Регулируемое реактивное сопло с корпусом форсажной камеры - сверхзвуковое, всережимное, с внешними створками. В состав РС входят:
створки сужающейся части;
надстворки расширяющейся части;
внешние створки;
проставки;
упругие элементы; стяжное устройство с пневмоприводом.
РС смонтировано на корпусе ФК. Внешние створки обеспечивают плавное обтекание хвостовой части самолета, уменьшая ее сопротивление. Воспламенение топлива в форсажной камере обеспечивает «огневая дорожка».
Воздухо-воздушный теплообменник предназначен для снижения температуры охлаждающего турбину воздуха. В состав воздухо-воздушного теплообменника входят корпус, трубчатые теплообменные модули и аппарат отключения охлаждения.
Наружный контур состоит из двух корпусов - переднего (разъемного) и заднего.
Узел приводов вспомогательных устройств состоит:
из центральной конической передачи;
из коробки приводов двигательных агрегатов (зубчатые передачи которой приводятся во вращение ротором высокого давления через ЦКП);
из редуктора датчиков РНД (зубчатые передачи которого приводятся во вращение ротором высокого давления через привод редуктора датчиков РНД).
От КДА через гибкий вал осуществляется привод самолетных агрегатов, установленных на ВКА.
Масляная система - автономная, циркуляционная, с двумя топливомасляными теплообменниками. Система обеспечивает подвод масла к узлам трения, отвод его и охлаждение, суфлирование масляных полостей и наддув предмаслянных полостей.
Топливная система - гидромеханическая, с применением электронного комплексного регулятора двигателя.
Система противообледенения двигателя предназначена для обогрева поверхностей ВНА и кока компрессора горячим воздухом из КВД в условиях возможного обледенения.
Система управления охлаждением турбины обеспечивает подачу воздуха от КВД на детали турбины.
Система запуска обеспечивает:
запуск двигателя на земле и в полете;
воспламенение топлива при включении ФК;
прокрутку и ложный запуск двигателя.
Для запуска двигателя на земле служит газотурбинный двигатель, установленный на ВКА.
На двигателе установлены датчики и приемники систем контроля, предназначенные для информации о работе двигателя, представляемой визуально и в записи на носители информации бортовых и наземных регистрирующих систем.
Выносная коробка агрегатов с размещенными на ней газотурбинным двигателем, самолетным генератором и гидронасосами установлена в фюзеляже самолета и соединена с КДА гибким валом. ВКА служит для передачи вращательного движения:
на агрегаты самолета от КДА при работе двигателя;
на РВД и агрегаты самолета от ГТДЭ при запуске двигателя на земле.
Компрессор - осевой, двухкаскадный, с регулируемыми направляющими аппаратами.
В узел входят компрессор низкого давления (КНД), компрессор высокого давления (КВД) и промежуточный корпус.
Управление механизацией компрессора осуществляют система управления поворотными закрылками ВНА КНД и система ликвидации помпажа.
Компрессор низкого давления предназначен для сжатия воздуха, поступающего в наружный и внутренний контуры двигателя.
КНД состоит из ротора 2 и статора 3.
В состав статора входят: входной направляющий аппарат; кок; передняя опора; корпус первой, второй, третьей и четвертой ступеней; направляющие аппараты первой, второй, третьей и четвертой ступеней.
Входной направляющий аппарат - титановый, является силовым элементом двигателя.
В нем смонтированы: передняя опора КНД; откачивающий маслонасос; кок.
В состав ВНА входят: наружное кольцо; ступица; стойки.
Обечайка коллектора с наружным кольцом образует полость, в которую через отверстие в бобышке подается горячий воздух из-за седьмой ступени КВД (системы противообледенения двигателя) к стойкам и к коку.
Стойки образуют единый аэродинамический профиль с поворотными закрылками. Поворот закрылков осуществляется по команде системы управления ВНА КНД рычагами через приводное кольцо с десятью расположенными по окружности фиксаторами.
Через семь стоек проходят трубопроводы: суфлирования масляной полости; подвода масла; откачки масла; суфлирование предмасляной полости; слива масла.
Кок состоит из двух обечаек, образующих полость, в которую поступает горячий воздух из-за седьмой ступени КВД.
Передняя опора ротора силовой элемент двигателя, закреплена на заднем фланце ступицы ВНА. В ее состав входят: корпус роликоподшипников; роликоподшипник; узел масляного уплотнения; крышки лабиринтного уплотнения.
Корпус роликоподшипника состоит из наружного и внутреннего корпусов. Упруго-подвижная передняя часть корпуса связана с неподвижным фланцем ступицы пятьюдесятью упругими перемычками.
Упругость корпуса, наличие масляной пленки в полости расположения упругого кольца гасят колебания ротора.
Узел масляного уплотнения предотвращает утечки масла в проточную часть компрессора и воздуха - из проточной части в масляные полости.
Корпуса первой, второй, третьей, и четвертой ступеней выполнены в виде кольцевых оболочек. Полость Г над рабочими лопатками сообщается с проточной частью компрессора через прорези Б и образует щелевой перепуск, расширяющий диапазон режимов устойчивой работы компрессора. В корпусах имеются окна Е для осмотра и текущего ремонта лопаток компрессора. Пробка имеет прямоугольный фланец и резьбовое отверстие для ключа. Соединение корпусов - фланцевое. Передний фланец корпуса соединен с ВНА, задний фланец корпуса - с промежуточным корпусом.
Направляющие аппараты первой, второй и третьей ступеней состоят соответственно из лопаток с наружными и внутренними полками, а также внутренних полуколец, являющихся неподвижными элементами воздушных лабиринтных уплотнений; подвижными элементами служат гребешки на барабане ротора.
Ротор - барабанно-дисковой конструкции, опирается передней цапфой на роликовый подшипник, задней цапфой - на шариковый подшипник. Привод откачивающего маслонасоса осуществлен от ротора КНД.
В диск первой ступени установлены 37 рабочих лопаток, в диск второй ступени - 45, в диск третьей ступени - 57 и в диск четвертой ступени - 43. Болты выполняют функцию балансировочных грузов, для чего имеются отверстия А для подвода воздуха из проточной части компрессора во внутреннюю полость ротора для разгрузки от осевых сил.
Промежуточный корпус - основной элемент силовой схемы двигателя.
В промежуточном корпусе воздух, поступающий из КНД, делится на два потока: наружного и внутреннего контура.
В промежуточном корпусе установлены: выходной НА КНД; задняя опора ротора КНД; передняя опора ротора КВД; центральная коническая передача.
Промежуточный корпус - титановый, состоит из обода и опорного обода, соединенных стойками. К стойкам приварено разделительное кольцо.
Обод имеет фланцы: к переднему крепится выходной НА КНД и статор КНД, к заднему - передний корпус наружного контура. В пазах обода установлены стойки.
На наружной поверхности обода размещены: два узла крепления двигателя к самолету; кронштейны привода механизма поворота НА, бобышки крепления клапана переключения наддува (КПН) и трубопроводы наддува полостей подпора масляных уплотнений опор КНД и КВД, бобышка для крепления трубопроводов подвода и откачки масла, бобышка и две подвески крепления КДА, бобышка крепления редуктора датчиков РНД, бобышка крепления трубопровода суфлирования масляной полости.
Стойки промежуточного корпуса - полые. Через стойку проходит вертикальная рессора, соединяющая ЦКП с КДА, и осуществляется суфлирование масляной полости промежуточного корпуса. Полости стоек служат для суфлирования предмасляных полостей задней опоры КНД и передней опоры КВД.
Внутри стойки проходят: трубопровод подвода масла к подшипникам задней опоры ротора КНД, передней опоры ротора КВД и к подшипникам ЦКП, трубопровод откачки масла из полости промежуточного корпуса. Через стойку проходит рессора привода маслонасоса. Полости стоек служат для наддува уплотнений опор КВД и КНД. Через стойку проходит рессора привода редуктора датчиков РНД.
Разделительное кольцо имеет двенадцать вырезов под стойки корпуса.
Внутренним фланцем кольцо присоединено к статору КВД, наружным - к экрану наружного контура.
Выходной НА КНД состоит из наружного кольца, двух рядов лопаток и внутреннего кольца. Фланцами на наружном и внутреннем кольцах выходной НА крепится к промежуточному корпусу.
Задняя опора ротора КНД воспринимает суммарную осевую нагрузку от роторов КНД и ТНД, а так же радиальную нагрузку от ротора КНД. В ее состав входят: корпус подшипника, шариковый подшипник, радиально-контактное масляное уплотнение, крышки лабиринтного уплотнения и вал КНД. В задней опоре смонтирован привод редуктора датчиков РНД.
Суфлирование масляной полости осуществлено через трубопровод и втулку. Подвод воздуха в полости наддува масляных уплотнений производится через два трубопровода.
Вал имеет два ряда внутренних шлиц: передний - для зацепления со шлицами задней цапфы ротора КНД; задний - для соединения роторов КНД и ТНД через рессору. Роторы КНД и ТНД соединены стяжной трубой. На валу закреплена гайкой ведущая шестерня привода редуктора датчиков РНД.
Передняя опора ротора КВД воспринимает суммарную осевую и радиальную нагрузки от ротора КВД и РНД.
В переднюю опору входят: корпус подшипника; шариковый подшипник; радиально-контактное уплотнение.
Демпфирование шарикоподшипника обеспечено упругостью корпуса, деформацией изгиба упругого кольца и сопротивлением колебаниям ротора, которое возникает от выдавливания масляной пленки из полости, в которой размещено упругое кольцо.
Компрессор высокого давления сжимает воздух, поступающий во внутренний контур двигателя.
В состав КВД входят статор и ротор.
Статор КВД включает: корпус ВНА и первой ступени; корпус второй и третьей ступени; задний корпус; ВНА; девять НА.
Передним фланцем статор соединен с промежуточным корпусом, а задним - с корпусом ОКС. В корпусах статора имеются окна осмотра лопаток КВД.
Корпус ВНА и первой ступени выполнен с двумя фланцами и продольным разъемом. В корпусе смонтированы лопатки ВНА и НА первой ступени.
Корпус второй и третьей ступеней - с двумя фланцами и продольным разъемом. В корпусе смонтированы лопатки НА.
Задний корпус - с двумя фланцами и продольным разъемом. К корпусу приварена обечайка коллектора, образующая с ним кольцевую полость отбора воздуха из-за седьмой ступени.
Лопатки ВНА - поворотные, двухопорные. Поворотные лопатки НА первой и второй ступеней - консольные. Поворот лопаток ВНА, НА первой и второй ступеней по сигналу системы управления осуществляется гидроцилиндрами через приводные кольца и систему рычагов.
Направляющие аппараты с третьей по восьмую ступени - нерегулируемые. Через прорези в наружном кольце в наружном кольце НА седьмой ступени и отверстия в корпусе производится отбор воздуха для нужд самолета, системы противообледенения двигателя и системы наддува масляных уплотнений опор двигателя. Выходной НА КВД выполнен двухрядным, фланцем на наружном кольце крепится к корпусу ОКС.
Ротор включает в себя: диски с рабочими лопатками; вал; переднюю цапфу; лабиринт.
Барабан ротора состоит: из двух секций дисков; первая секция включает диски первой, второй и третьей ступеней; вторая секция - диски четвертой, пятой и шестой ступеней; из трех дисков седьмой, восьмой и девятой ступеней; первая ступень имеет 47 лопаток, вторая - 62, третья - 73, четвертая - 94, пятая - 99, шестая - 101, седьмая - 103, восьмая - 105 и девятая - 107 лопаток.
Вал соединяет роторы КВД и ТВД и передает крутильный момент от ротора ТВД.
Передней цапфой ротор КВД опирается на шарикоподшипник, смонтированный в промежуточном корпусе.
На цапфе установлены: лабиринт, предотвращающий утечку воздуха из полости наддува в предмасляную полость передней опоры ротора КВД; лабиринт, предотвращающий утечку воздуха из полости наддува передней опоры в проточную часть КВД.
Крышка уплотнения предотвращает утечку воздуха из предмасляной полости межвального уплотнения в полость наддува передней опоры КВД.
Лабиринт предназначен для предотвращения утечек воздуха на тракте компрессора в разгрузочную полость КВД.
Основная камера сгорания - кольцевая, состоит из наружного корпуса, внутреннего корпуса и жаровой трубы. Корпуса ОКС и теплообменника образуют со стенками жаровой трубы кольцевые каналы, по которым воздух из КВД поступает в жаровую трубу. Топливо в ОКС подается топливным коллектором через двадцать восемь форсунок. Воспламенение топлива в ОКС осуществляется системой зажигания. Топливный коллектор и запальные устройства размещены на корпусе ОКС.
Корпус- элемент силовой схемы двигателя. Передняя часть корпуса образует кольцевой диффузор, в котором снижается скорость воздуха, поступающего в ОКС из компрессора.
Корпус состоит из наружного и внутреннего корпусов, соединенных четырнадцатью полыми стойками. На семи стойках имеются кронштейны для крепления жаровой трубы и топливного коллектора к корпусу ОКС. На переднем фланце внутреннего корпуса укреплены крышки лабиринтного уплотнения разгрузочной полости. Задний фланец внутреннего корпуса крепится к корпусу соплового аппарата ТВД. Передний фланец наружного корпуса крепится к фланцу корпуса КВД, а задний фланец - к переднему фланцу корпуса теплообменника.
Жаровая труба предназначена для сжигания топливовоздушной смеси и формирования поля температур газа на входе в турбину.
Жаровая труба состоит их набора профилированных секций, соединенных между собой сваркой, или профилированных точеных секций.
Фронтовая часть жаровой трубы состоит из кольцевой обечайки с двадцатью восемью цилиндрическими камерами смешения и лопаточных завихрителей, подвижно установленных на входе в камеры смешения.
Для создания горючей топливовоздушной смеси во фронтовой части жаровой трубы имеется ряд отверстий подвода воздуха - воздухозаборников. Камера смешения служит для подготовки топливовоздушной смеси, поступающей в жаровую трубу. Формирование поля температур на выходе из камеры сгорания осуществляется воздухом, поступающим через четыре ряда отверстий, расположенных на смесительной части жаровой трубы. Для охлаждения стенок жаровой трубы на ее внутренней и наружной оболочках имеются кольцевые щели, в которые через отверстия поступает воздух, образующий заградительную пелену вдоль стенок. На внутреннюю поверхность жаровой трубы нанесено жаростойкое покрытие.
Для компенсации перемещений от тепловых воздействий жаровая труба и топливный коллектор крепится к кронштейнам стоек радиальными штифтами. Компенсация взаимных перемещений жаровой трубы и СА ТВД осуществляется с помощью телескопического соединения по фланцам.
Узел турбины включает последовательно расположенные одноступенчатые осевые турбины высокого и низкого давления, а также опору.
Турбина высокого давления приводит во вращение компрессор высокого давления и агрегаты, установленные на коробке приводов двигательных агрегатов и на выносной коробке агрегатов.
Турбина низкого давления приводит во вращение компрессор низкого давления.
Каждая из турбин включает ротор и сопловой аппарат.
Опора узла турбины - элемент силовой схемы двигателя.
Радиальные усилия от ротора ТВД передаются на опору через межроторный подшипник, вал ТНД и расположенный в опоре подшипник ротора ТВД. В узел входят корпус опоры и корпус подшипника.
Сопловой аппарат ТВД кольцом соединен с фланцами обода СА ТНД, корпуса теплообменника и телескопическим соединением через кольцо - с жаровой трубой ОКС. наружное кольцо СА ТВД имеет отверстия для подвода вторичного воздуха из ОКС и ВВТ на охлаждение соплового аппарата и рабочих лопаток ТВД. Внутреннее кольцо СА ТВД соединено фланцем с аппаратом закрутки 3 и с внутренним корпусом ОКС.
Внутреннее кольцо через кольцо телескопически соединено с жаровой трубой ОКС, кольца и образуют канал подвода вторичного воздуха из ОКС на охлаждение внутренних полок сопловых лопаток. Сопловой аппарат имеет сорок две лопатки, объединенные в четырнадцать литых трехлопаточных блоков, чем достигается уменьшение перетечек газа.
Сопловая лопатка - пустотелая, охлаждаемая. Перо, наружная и внутренняя полки образуют с пером и полками соседних лопаток проточную часть. Внутренняя полость сопловой лопатки разделена перегородкой. На входной кромке лопатки имеется перфорация, обеспечивающая пленочное охлаждение наружной поверхности пера. В передней полости размещен дефлектор, а в задней - дефлектор. Дефлекторы имеют отверстия для охлаждения воздуха.
Ротор ТВД состоит из: диска с 90 лопатками рабочего колеса; цапфы с лабиринтами и маслоуплотнительными кольцами.
В диске выполнены отверстия для подвода охлаждающего воздуха к рабочим лопаткам.
Рабочая лопатка ТВД - полая, охлаждаемая. Во внутренней полости ее для организации процесса охлаждения имеются продольный канал с отверстиями в перегородке и ребра. Хвостовик лопатки «елочного типа». В хвостовике цапфы 36 размещены масляное уплотнение и обойма роликового подшипника, являющегося задней опорой ротора высокого давления.
Сопловой аппарат ТНД соединен с корпусом теплообменника и наружным кольцом 6 турбины высокого давления, а также с корпусом опоры турбины.
Сопловой аппарат ТНД имеет тридцать три лопатки, спаянные в одиннадцать трехлопаточных блоков для уменьшения перетечек газа.
Сопловая лопатка - литая, пустотелая, охлаждаемая. Перо, наружная и внутренняя полки образуют с пером и полками соседней лопатки проточную часть соплового аппарата ТНД. Во внутренней полости пера лопатки размещен перфорированный дефлектор. На внутренней поверхности пера имеются поперечные ребра и турбулизирующие штырьки для организации направленного течения охлаждающего воздуха. Диафрагма служит для разделения полостей между рабочими колесами ТВД и ТНД.
Ротор ТНД включает: диск с 90 рабочими лопатками; цапфу; вал; напорный диск.
Диск имеет пазы для крепления рабочих лопаток и наклонные отверстия для подвода охлаждающего воздуха к ним.
Рабочая лопатка ТНД - литая, полая, охлаждаемая. На периферийной части имеет бандажную полку с гребешком лабиринтного уплотнения, обеспечивающим уменьшение радиального зазора между ротором и сопловым аппаратом ТНД.
Цапфа имеет на передней части внутренние шлицы, передающие крутящий момент на вал. На наружной поверхности передней части цапфы установлена внутренняя обойма роликового подшипника (на который опирается ротор высокого давления), лабиринт и набор уплотнительных колец, образующих переднее уплотнение масляной полости задней опоры ТВД.
На цилиндрическом поясе в передней части цапфы имеется набор уплотнительных колец, образующих уплотнение масляной полости между роторами турбин высокого и низкого давлений. На цилиндрическом поясе в задней части цапфы установлен набор уплотнительных колец, образующих уплотнение масляной полости опоры ТНД.
Вал состоит из трех частей, соединенных штифтами. В задней части вала имеется привод откачивающего маслонасоса опоры турбины. В передней части вала имеются шлицы, передающие крутящий момент на ротор КНД через рессору.
Напорный диск обеспечивает увеличение давления охлаждающего воздуха на входе в рабочие лопатки ТНД.
В состав опоры турбины входят корпус опоры и корпус подшипника. Корпус состоит из наружного корпуса и внутренних колец, соединенных силовыми стойками и образующих силовую схему опоры турбины. В состав опоры входят также экран.
Внутри силовых стоек размещены трубопроводы: подвода и откачки масла; суфлирования масляных полостей; слива масла.
Через полости силовых стоек подводится воздух на охлаждение ТНД и отводится воздух из предмасляной полости. Силовые стойки 18 закрыты снаружи обтекателями. Экран с обтекателями образует проточную часть газовоздушного тракта за ТНД.
Корпус подшипника и крышки и образуют масляную полость опоры турбины. Масляная полость термоизолирована. На корпусе подшипника установлены маслооткачивающий насос и масляный коллектор. Между наружной обоймой роликоподшипника ротора ТНД и корпусом подшипника размещен упругомасляный демпфер.
В состав форсажной камеры сгорания входят: смеситель; фронтовое устройство; корпус с теплозащитным экраном; кок-стекатель.
Смеситель - элемент силовой схемы двигателя, осуществляет связь корпусов внутреннего и наружного контуров двигателя. Смеситель состоит из корпуса и смесителя.
Корпус передним фланцем прикреплен к корпусу наружного контура. К заднему фланцу прикреплено фронтовое устройство.
На шпангоуте установлены: восемь термопар; центробежная форсунка системы «огневой дорожки» ФК; трубопровод слива топлива из сливного бачка двигателя в проточную часть ФК; приемник полного давления Р04.
Смеситель перемешивает потоки газа внутреннего контура и воздуха наружного контура перед фронтовым устройством.
Смеситель передним фланцем прикреплен к корпусу опоры турбины, а кольцом подвижно опирается на корпус. Подвижность смесителя обеспечивает осевую компенсацию внутреннего контура относительно наружного.
Смеситель имеет двадцать два кармана
Фронтовое устройство предназначено для организации устойчивого горения топлива в форсажной камере.
Фронтовое устройство состоит из: корпуса с двухсекционным теплозащитным экраном; системы стабилизации пламени; топливных коллекторов.
Корпус - кольцевая обечайка с фланцами.
В корпус вварены: силовой пояс с узлами крепления двигателя к самолету; два фланца для установки ионизационных датчиков пламени; пять втулок для выводов топливных коллекторов; одиннадцать фланцев для крепления тягами стабилизаторов форсажной камеры с топливными коллекторами; меры с топливными коллекторами; патрубок для подсоединения аварийного слива топлива; фланец для установки приемника полного давления Р04.
Теплозащитный экран - двухсекционный. Экран с обечайкой корпуса образуют кольцевой канал подвода воздуха из наружного контура на охлаждение форсажной камеры и реактивного сопла. Первая секция имеет на входе двадцать два гофра, а на выходе - сорок четыре.
Вторая секция экрана имеет сорок четыре гофра и одновременно является антивибрационным элементом.
Система стабилизации пламени состоит из кольцевой форсажной камеры, двух V-образных стабилизаторов - большого и малого, а также двадцати двух стоек и соответственно большого и малого стабилизаторов. Форсажная камера - V-образный кольцевой стабилизатор, внутри которого расположен карбюратор, образованный одиннадцатью трубами, перфорированными отверстиями, с заборниками на входе. В каждую трубку поступает топливо от пускового коллектора и газ из тракта. Топливо и газ проходит через карбюратор, и поступают во внутреннюю полость форсажной камеры.
Большой и малый стабилизаторы закреплены на форсажной камере каждый одиннадцатью стойками, которые одновременно выполняют функции радиальных стабилизаторов.
Форсажная камера закреплена в корпусе одиннадцатью тягами.
На внутренней полке профиля малого стабилизатора имеется одиннадцать V-образных радиальных стабилизаторов.
Топливные коллекторы расположены перед форсажной камерой и закреплены на ней серьгами, которые обеспечивают свободу перемещения коллекторов при нагреве.
Коллектор, постоянно работающий во всем диапазоне форсированных режимов двигателя, является пусковым. Он имеет одиннадцать струйных форсунок, питающих топливом карбюратор, и тридцать три отверстия в кольце, направленных на отражатели, питающих форсажную камеру.
Каждый из коллекторов имеет по двадцать две форсунки. У коллекторов форсунки установлены на наружном диаметре колец, либо на внутреннем.
Коллекторы имеют по экранов для защиты внутренних полостей кольцевых труб от нагарообразования.
Корпус ФК состоит из корпуса и теплозащитного экрана. На конической части корпуса расположен шпангоут для крепления элементов реактивного сопла. В нижней части установлен дренажный клапан для слива топлива. Теплозащитный экран состоит из четырех секций, каждая из которых имеет по гофра и перфорирована отверстиями.
Кок-стекатель уменьшает потери энергии при выходе газа из турбины. Перфорация на коке-стекателе служит для уменьшения пульсационного горения в форсажной камере.
Поток газа и воздуха из смесителя поступает в полость фронтового устройства. Часть воздуха попадает в полость, образованную экранами и стенками корпусов фронтового устройства и корпуса ФК, и охлаждает корпуса и реактивное сопло.
В системе стабилизации пламени фронтового устройства создается обширная зона обратных токов, что обеспечивает полноту сгорания топлива, надежный запуск и устойчивость работы ФК в широком диапазоне режимов.
Включение ФК осуществляется системой запуска при перемещении РУД в диапазон форсированных режимов.
Пламя «огневой дорожки», достигнув зоны обратных токов форсажной камеры, воспламеняет воздушную смесь, подготовленную форсажной камерой и пусковым коллектором. При этом расход топлива через пусковой коллектор составляет приблизительно 10% от суммарного расхода всех коллекторов. После воспламенения топлива в ФК по сигналу ионизационных датчиков пламени снимается блокировка в РСФ, соответствующая его работе на минимальном форсированном режиме.
Топливо через форсунки топливных коллекторов 3, 4, 5, 6 первого и второго каскадов (или только первого) подается в проточную часть фронтового устройства и вместе с потоком газа поступает в зону горения ФК. Количество подаваемого топлива определяется регулятором сопла и форсажа в зависимости от степени форсирования двигателя.
Регулируемое реактивное сопло (РС) - сверхзвуковое, всережимное, с внешними створками.
В состав РС входят: дозвуковое сужающееся сопло с приводом и синхронизирующими механизмами регулирования площади критического сечения; сверхзвуковая часть РС с механизмами привода, синхронизации и регулирования площади среза, осуществляемой через внешние створки и дозвуковое сопло; внешние створки с упругими элементами, являющиеся подвижной частью фюзеляжа самолета.
Шестнадцать створок с уплотняющими их шестнадцатью проставками образуют сужающееся дозвуковое сопло.
Каждая створка двумя проушинами подвижно закреплена в корпусе шарнира на заднем фланце корпуса форсажной камеры. Корпус шарнира неподвижно закреплен на заднем фланце корпуса ФК.
Каждая проставка подвижно закреплена ограничителем на двух соседних створках, а передняя часть проставок свободно опирается штифтами на те же соседние створки.
Штифты неподвижно закреплены на проставках.
Шестнадцать гидроцилиндров с шестнадцатью рычагами и с тридцатью двумя тягами образуют синхронизирующий привод створок.
Рабочим телом гидроцилиндров является топливо двигателя.
Гидроцилиндры и рычаги подвижно закреплены на траверсах. Траверса неподвижно закреплена на заднем фланце корпуса ФК и подвижно - на шпангоуте корпуса ФК.
Штоки гидроцилиндров подвижно закреплены на рычагах, а каждый рычаг тягами подвижно связан с двумя соседними створками, что обеспечивает синхронное перемещение створок.
Сверхзвуковая часть РС с внешними створками и упругими элементами.
Шестнадцать надстворок с уплотняющими проставками образуют расширяющуюся, сверхзвуковую часть РС.
Каждая надстворка подвижно соединена со створкой, а проставки надстворок подвижно соединены с проставками створок. Каждая проставка подвижно закреплена на двух соседних надстворках тремя ограничителями, которые подвижно закреплены на проставках. Ограничитель, расположенный у заднего торца проставки, обеспечивает минимальное перекрытие боковых кромок надстворок проставками при максимальной площади среза РС.
Шестнадцать внешних надстворок с уплотняющими их шестнадцатью проставками является продолжением подвижной части фюзеляжа самолета.
Внешние створки передней частью подвижно закреплены на траверсах, а задний - кронштейнами с двумя роликами введены в направляющие пазы надстворок.
Каждая проставка передней частью подвижно закреплена на двух соседних внешних створках, а задней - свободно опирается на те же соседние внешние створки.
Ограничители, неподвижно закрепленные на внешних створках с внутренней стороны на кронштейне, не допускают перемещение проставок в окружном направлении.
Средней частью проставка входит в пазы соседних нижних створок. Пазы образованы неподвижно закрепленными ограничителями и днищем.
Шестнадцать кронштейнов с тридцатью двумя тягами образуют синхронизирующий механизм сверхзвуковой части РС и внешних створок.
Кронштейны подвижно закреплены на рычагах привода дозвукового сопла. Каждый кронштейн тягами подвижно связан с двумя соседними створками, чем обеспечивается синхронное перемещение сверхзвуковой расширяющейся части через внешние створки.
Шестнадцать пневмоцилиндров образуют механизм регулировки площади среза РС.
Пневмоцилиндры попарно, крышка с крышкой, шток со штоком, подвижно закреплены в окружном направлении с внутренней стороны в средней части на кронштейнах каждой внешней створки и образуют «браслет».
Шестнадцать регулируемых ограничителей телескопического типа ограничивают предельную площадь среза РС. Ограничители подвижно закреплены с внутренней стороны на кронштейнах в конце внешней створки в окружном направлении и образуют «браслет».
Шестнадцать регулируемых упоров телескопического типа образуют механизм регулирования минимальной и максимальной площадей среза РС.
Каждый упор подвижно закреплен гильзой на траверсе и штоком - на кронштейне.
Тридцать два упругих элемента обеспечивают плавный переход от внешних створок с проставками РС к фюзеляжу самолета. Упругие элементы закреплены на кольце, которое шестнадцатью тягами подвижно закреплено на траверсах.
Каждый упругий элемент крепится двумя винтами.
Работа сопла заключается в изменении площадей критического сечения и среза в зависимости от режима работы двигателя.
Площадь критического сечения сопла определяется положением створок.
Площадь среза определяется положением надстворок и при постоянной площади критического сечения сопла изменяется в пределах изменения длины телескопических упоров.
Оптимизация площади среза сопла в пределах хода телескопических упоров при постоянной площади критического сечения обеспечивается автоматически под воздействием газовых и аэродинамических сил, действующих на надстворки и внешние створки, а также под воздействием сжимающих сил пневмоцилиндров.
Пневмоцилиндры - одностороннего действия, постоянно работающие на сжатие сверхзвуковой части РС от воздуха с давлением Р2. При максимальной длине телескопического упора площадь среза сопла минимальна.
Наружный контур - внешняя оболочка двигателя, образует совместно с корпусами КВД, ОКС, ВВТ и турбины канал для перепуска части воздуха, сжатого в КНД, к смесителю ФК.
Наружный контур состоит из двух профилированных корпусов - переднего и заднего. Корпуса входят в силовую схему двигателя.
Передний корпус имеет продольный разъем для обеспечения доступа к КВД, ОКС и два поперечных силовых шпангоута.
На корпусах наружного контура имеются фланцы систем отбора воздуха, крепления запальных устройств, окон осмотра двигателя, а также бобышки для крепления агрегатов и коммуникаций.
Фланцы систем отбора воздуха на переднем корпусе соединены с фланцами на корпусе КВД двухшарнирными элементами, обеспечивающими возможность взаимного перемещения корпусов.
Поток воздуха, протекающий через канал наружного контура, поступает в смеситель ФК.
Часть воздуха наружного контура используется для охлаждения деталей ФК и РС. В канале наружного контура охлаждаются трубчатые модули ВВТ.
Система приводов вспомогательных устройств предназначена для передачи вращательного движения от ротора двигателя к агрегатам и ВКА, а также для размещения агрегатов и датчиков.
Система состоит из центральной конической передачи, КДА, редуктора датчиков.
Основная силовая передача идет от: вала ведущей шестерни ЦКП через конические шестерни, вертикальную рессору и КДА и далее через гибкий вал на ВКА; а при запуске - от ВКА на ЦКП и вал РВД двигателя; вала ведущей шестерни ЦКП через ряд шестерен в ЦКП на откачивающие насосы; вала КНД через ряд шестерен, малую рессору к редуктору датчиков.
Центральная коническая передача размещена на заднем фланце опорного обода промежуточного корпуса компрессора.
КДА передает вращательное движение от ЦКП на агрегаты, обслуживающие системы двигателя, и служит для крепления агрегатов.
На КДА установлены следующие агрегаты: центробежный суфлер; топливный насос высокого давления; топливоподкачивающий центробежный насос; маслоагрегат; насос-регулятор; форсажный насос.
Коробка приводов двигательных агрегатов установлена на промежуточном корпусе компрессора. На коробке приводов установлены два кронштейна крепления коробки к промежуточному корпусу.
Подвеска КДА на пальцах позволяет ей при изменениях температуры перемещаться в горизонтальном направлении. Перемещение КДА в вертикальном направлении осуществляется по цилиндрическому пояску опоры на крышке КДА, телескопически вставленной в опору промежуточного корпуса компрессора.
КДА представляет коробку передач, состоящую из цилиндрических и одной пары конических шестерен, размещенных в корпусе. Между корпусом и крышкой установлена паронитовая прокладка.
В нижней части коробки имеются отверстия для откачки масла. Выходной вал к ВКА имеет свободу осевого перемещения относительно шестерни. Этим компенсируется отклонение линейных размеров гибкого вала и расстояния между ВКА и КДА, а также линейные температурные расширения.
Редуктор датчиков предназначен для размещения индукционного и трех частотных датчиков частоты вращения. Редуктор имеет гнездо для ручной прокрутки РНД. Система смазки редуктора - автономная.
Редуктор крепится шпильками к бобышке на промежуточном корпусе компрессора.
Редуктор состоит из двух пар цилиндрических шестерен, размещенных в корпусе.
На валике-шестерне имеется индуктор - диск с торцовыми выступами. Против выступов индуктора размещены три датчика частоты вращения. На валике-шестерне установлен индукционный датчик частоты вращения.
Масляная система предназначена для охлаждения и смазки подшипников из зубчатых передач двигателя.
Масляная система состоит из следующих систем: нагнетания; откачки;
суфлирования масляных полостей; наддува опор двигателя.
Система нагнетания предназначена для подачи масла под давлением к узлам и деталям двигателя.
Система нагнетания включает: нагнетающий насос маслоагрегата; перепускной клапан маслоагрегата; маслофильтр; топливомасляные теплообменники; обратный клапан; клапан переключения; трубопроводы; форсунки.
Нагнетающий насос маслоагрегата предназначен для подачи масла под давлением в систему нагнетания. Нагнетающий насос - центробежно-шестеренного типа, объединен в одном маслоагрегате с перепускным клапаном и насосом, откачивающим масло из КДА.
Для предотвращения утечки масла из полости нагнетающего насоса в полость откачивающего насоса при работе двигателя и перетекания масла на стоянке из маслобака в двигатель на валах установлены уплотнительные манжеты. Давление масла на выходе из нагнетающего насоса регулируется перепускным клапаном маслоагрегата. Маслоагрегат установлен на КДА.
Перепускной клапан маслоагрегата предназначен для поддержания заданного давления на режимах n2 85%.
Регулировка клапана основного режима работы осуществляется при помощи упора.
Тонкость фильтрации маслофильтра не хуже 70 мкм.
Маслофильтр предназначен для очистки масла, поступающего в систему нагнетания, а также для контровки состояния деталей. Маслофильтр состоит из набора сетчатых фильтрующих секций, с монтированных на каркасе с крышкой. Каркас имеет продольные сквозные пазы для выхода масла. В крышке расположено уплотнительное кольцо. Корпус маслофильтра - элемент конструкции маслобака. Маслофильтр крепится в корпусе винтом и траверсой. Для слива масла из полости фильтра имеется сливной трубопровод. При засорении фильтрующих секций (сопротивление фильтрующего пакета более 1,8 кгс/см2) масло, минуя фильтропакет, проходит через перепускной клапан.
Теплообменник охлаждает масло топливом, поступающим в основную камеру сгорания.
Охлаждение масла происходит на всех режимах двигателя. Теплообменники охлаждают масло, поступающее к опорам двигателя при более интенсивном их разогреве, происходящем при полете самолета на больших скоростях. Охлаждение масла в теплообменнике производится топливом, питающим форсажную камеру. Включение теплообменника производится по команде от РСФ при включении форсированного режима.
К обечайке приварены кронштейны для крепления теплообменника на двигателе. Холодное топливо через входное телескопическое соединение поступает в полость крышки и, пройдя через трубки сота, отводится через выходное телескопическое соединение из теплообменника.
При повышении сопротивления в топливной полости теплообменника открывается клапан, и часть топлива поступает в двигатель, минуя теплообменник. Горячее масло из нагнетающего насоса через входное телескопическое соединение поступает в межтрубную полость теплообменника и оттуда через выходное телескопическое соединение поступает в двигатель.
При повышении сопротивления в межтрубной полости теплообменника открывается клапан, и часть масла поступает в двигатель, минуя теплообменник.
Топливомасляные теплообменники размещены в верхней части корпуса наружного контура.
Давление открытия обратного клапана не более 0,05 кгс/см2.
Обратный клапан служит для предотвращения попадания масла из ВКА в систему нагнетания двигателя.
Клапан переключения предназначен для подключения теплообменника на форсированных режимах по команде от РСФ.
Клапан установлен на фланце маслобака.
Герметичность полостей клапана обеспечивается уплотнительными кольцами.
Система предназначена для откачки масла в маслобак из опор двигателя, КДА и ВКА.
Система включает: откачивающий насос передней опоры; откачивающий насос задней опоры КНД и передних опор РВД и ТНД; нижний откачивающий насос; откачивающий насос маслоагрегата; откачивающие насосы ВКА; обратные клапаны; перепускной клапан; сигнализатор стружки в масле; магнитную пробку с клапаном; клапан-пробку; неприводной центробежный воздухоотделитель; трубопроводы; дополнительный сливной бачок.
Откачивающий насос передней опоры КНД предназначен для откачки масла из передней опоры КНД, установлен в полости передней опоры. Откачивающий насос - центробежно-шестеренного типа. Насос приводится во вращение валом ротора КНД через гибкий вал; снабжен двумя заборниками с защитными сетками.
Откачивающий насос предназначен для откачки масла из задних опор РВД и ТНД, а также из задней опоры КНД и передних опор РВД и ТНД. Насос приводится во вращение от вала КВД через ЦКП и вертикальную рессору.
Насос снабжен тремя заборниками с защитными сетками.
Нижний откачивающий маслонасос предназначен для откачки масла из задних опор РВД и ТНД, а также из задней опоры КНД и передних опор РВД и ТНД. Насос приводится во вращение от вала КВД через ЦКП и вертикальную рессору.
На верхнем корпусе нижнего откачивающего маслонасоса имеется фланец для подвода масла из системы нагнетания для подпитки насоса маслом на режимах, когда масло из опор откачивается, в основном, насосами, размещены в них.
Откачивающий насос задних опор РВД и ТНД предназначен для откачки масла из опор РВД и ТНД, установлен в полости опор. Откачивающий насос задних опор РВД и ТНД аналогичен по конструкции откачивающему насосу передней опоры КНД. Насос приводится во вращение от вала ТНД через гибкий вал. Насос снабжен двумя заборниками с защитными сетками.
Откачивающий насос маслоагрегата предназначен для откачки масла из КДА, размещен в одном корпусе маслоагрегата с нагнетающим насосом и перепускным клапаном. Масло из КДА поступает в насос через канал, отлитый в корпусе КДА. Внутри канала установлен сетчатый фильтр грубой очистки.
Два откачивающих насоса ВКА - предназначены для откачки масла из ВКА и установлены на корпусе ВКА через рессору. Каждый насос снабжен одним заборником с защитной сеткой.
Обратные клапаны установлены:
в магистрали откачки масла из ГТДЭ;
в магистрали откачки масла из двигателя.
Перепускной клапан предназначен для перепуска масла, откачиваемого из ГТДЭ, при увеличении давления в линии откачки более 0,3(-0,05;-0,10) кгс/см2. Перепуск масла через клапан предотвращает повышение давления в системе откачки из ГТДЭ. Обратный клапан установлен в блоке клапанов.
Магнитная пробка с клапаном предназначена для выявления разрушений и износа омываемых маслом деталей ВКА методом улавливания стальных (ферромагнитных) частиц. Магнитная пробка с клапаном установлена в магистрали откачки масла из ВКА. Пробка установлена в корпус клапана, фиксируется в нем замком байонетного типа и контрится проволокой.
В корпусе клапана имеются три отверстия для подвода масла к магниту пробки. При извлечении пробки эти отверстия перекрываются клапаном, что препятствует вытеканию масла из магистрали. Для обеспечения герметичности соединений по цилиндрической поверхности пробки и под фланец корпуса установлены уплотнительные кольца. Корпус клапана крепится к фланцу корпуса двумя болтами. Осмотр магнитной пробки обеспечивает обнаружение дефектов деталей ВКА и облегчает поиск неисправности двигателя при срабатывании сигнализатора стружки в масле.
Неприводной центробежный воздухоотделитель предназначен для отделения масла, поступающего из магистралей системы откачки, от воздуха. Воздухоотделитель расположен в заливной горловине маслобака. Масловоздушная эмульсия в тангенциальном направлении подводится по трубопроводу к воздухоотделителю, в которую масло, отделяясь от воздуха, стекает в маслобак, а воздух через отверстия воздухоотделителя выходит в верхнюю часть маслобака.
Маслобак сварной конструкции. Заправка маслобака может производиться через штуцер заправки под давлением или, при отсутствии штатного заправщика, через заправочную горловину с крышкой. Маслобак прикреплен к двигателю двумя металлическими лентами.
Топливная система включает: топливную систему низкого давления; основную топливную систему; топливную систему форсажной камеры; систему управления регулируемым реактивным соплом; систему ликвидации помпажа; систему управления поворотными закрылками ВНА КНД и поворотными лопатками НА КВД; систему аварийного слива топлива; дренажную систему
Все гидромеханические агрегаты топливной системы установлены на двигателе
Комплексный регулятор двигателя (КРД) установлен на самолете.
Исполнительные механизмы КРД, установленные на двигателе, приведены в таблице 1.
Управление подачей топлива осуществляется рычагом управления двигателем, электрическими командами и регулятором автоматики
Топливная система низкого давления предназначена для повышения давления топлива, поступающего из топливной системы самолета, его фильтрации, подачи в агрегаты и слива из агрегатов топливной системы двигателя.
В состав системы входят: проставка; топливоподкачивающий центробежный насос; топливный фильтр; трубопроводы; трубопроводы слива.
Основная топливная система предназначена для подачи топлива в основную камеру сгорания и автоматического поддержания заданного режима работы двигателя.
В систему входят: насос-регулятор; распределитель топлива; два датчика температуры «ТДК»; комплексный регулятор двигателя; топливный коллектор первого и второго каскадов с форсунками ОКС; узел управления НР и РСФ от РУД; трубопроводы и электрожгуты; топливный фильтр.
Топливная система форсажной камеры предназначена для подачи и распределения топлива в коллекторы форсажной камеры.
В топливную систему входят: форсажный насос; регулятор сопла и форсажа; распределитель форсажного топлива; воздушный фильтр-редуктор; топливные коллекторы; узел управления НР и РСФ от РУД; трубопроводы и электрожгуты; комплексный регулятор двигателя.
Система управления регулируемым реактивным соплом (РС) предназначена для изменения площади его критического сечения (Fс) в соответствии с законами регулирования РС и режимами работы двигателя.
Система включает: топливный насос высокого давления (НП); топливный фильтр системы управления РС; агрегат управления насосом высокого давления (АУНП); гидроцилиндры РС; обратную связь; регулятор сопла и форсажа (РСФ); пневмоцилиндры; трубопроводы;
Система ликвидации помпажа предназначена для защиты двигателя от помпажа: кратковременным выключением его с одновременным поворотом лопаток НА КВД и ВНА КНД увеличением площади критического сечения реактивного сопла; включением встречного запуска с последующим восстановлением исходного режима работы двигателя.
Система ликвидации помпажа включает: электронный блок противопомпажной защиты БПЗ в КРД; приемник давления воздуха; сигнализатор помпажа (СПТ); исполнительные механизмы в НР;
Система управления поворотными закрылками ВНА КНД и поворотными лопатками НА КВД предназначена для изменения положения:
Закрылков ВНА КНД - по программе;
Лопаток НА КВД - по программе.
Система состоит из: регулятора ВНА КНД; регулятора НА КВД; гидроцилиндров поворота закрылков ВНА КНД; из гидроцилиндров поворота лопаток НА КВД; механической обратной связи ВНА КНД; механической обратной связи НА КВД; трубопроводов; датчиков положения ДП-11, ДС-11В
Система аварийного слива предназначена для слива топлива из баков самолета в полете.
Система включает: агрегат аварийного слива; форсажный насос; трубопроводы; электрические коммуникации.
Дренажная система предназначена для отвода из двигателя топлива и масла, проникающих через уплотнения агрегатов, и для слива остатков топлива из топливной системы и полостей двигателя после его выключения.
Основные эксплуатационные технические данные:
Максимальное давление воздуха в системе противообледенения за агрегатом управления - 5,5 кгс/см2
Максимальная температура воздуха в системе противообледенения - 480С
Система противообледенения двигателя предназначена для обогрева воздухом кока и ВНА КНД. Система включается автоматически по сигналу сигнализатора обледенения или вручную выключателем в кабине.
Система противообледенения включает: агрегат управления; пневматический электромагнитный клапан; воздушный фильтр; сигнализатор обледенения; трубопроводы и электропровода; электрические коммуникации.
При образовании льда на коке, ВНА КНД сигнализатор обледенения или вручную включенная система противообледенения подает электрическую команду на открытие пневматического клапана. Клапан открывает подвод воздуха из коллекторной полости за ВВТ через воздушный фильтр и клапан в бесштоковую полость пневмоцилиндра агрегата управления.
Регулирование расхода воздуха для обогрева происходит в зависимости от температуры воздуха за седьмой ступенью КВД.
При изменении температуры воздуха от 120 до 480С длина термобиметаллической пружины изменяется, что вызывает поворот барабана. Проходная площадь окон стакана изменяется, расход горячего воздуха увеличивается или уменьшается. Окна стакана открыты при температуре воздуха 120С и закрыты при температуре 480С.
При снятии электрической команды с пневматического электромагнитного клапана закрывается проход воздуху к пневмоцилиндру агрегата управления, а бесштоковая полость пневмоцилиндра сообщается с атмосферой. При этом под действием усилия пружины поршень перемещается и поворачивает заслонку, которая закрывает проход воздуху к ВНА КНД и коку. При перемещении поршня влево выключается микровыключеталь и снимает электрический сигнал с бортового регистратора о включении противообледенительной системы.
Автомат запуска двигателя предназначен для автоматического запуска двигателя 99 газотурбинным стартером ГТДЭ-117-1, для управления системами двигателя.
Автомат обеспечивает: запуск двигателя на земле; прокрутку двигателя; прокрутку стартера; запуск двигателя в воздухе (при работающем стартере: автоматический запуск по РУД; дублированный запуск выключателем; встречный запуск двигателя); прекращение процессов запуска, прокрутку двигателя и стартера, подготовку автомата к повторному включению; управление системами двигателя (аварийного слива топлива; прикрытия створок.; изменения темпа сброса частоты вращения двигателя).
Принцип действия автомата заключается в выдаче электрических команд на включение и отключение агрегатов запуска двигателя и стартера по времени или сигналам, поступающим от стартера или от двигателя.
Автомат обеспечивает проведение всех операций по эксплуатации изделия.
Работа
Воздух из самолетного воздухозаборника поступает в КНД. В промежуточном корпусе (за КНД) воздух разделяется на два потока - внутренний и наружный.
Поток воздуха во внутреннем контуре поступает на КВД в основную камеру сгорания, где смешивается с топливом, впрыскиваемым через двухкаскадные форсунки коллектора основной топливной системы. Смесь воспламеняется разрядом полупроводниковых свечей. Топливо, сгорая, повышает температуру смеси. Образовавшийся газ поступает за турбину (ТВД и ТНД), вращающую роторы высокого и низкого давления.
Поток воздуха в наружном контуре обтекает трубчатые модули теплообменника, снижая температуру воздуха, поступающего на охлаждение элементов турбины.
Смешение потоков газа внутреннего контура и воздуха наружного контура происходит в смесителе.
На форсированных режимах в ФК подается топливо, которое, сгорая, повышает энергию газа. Дополнительная энергия реализуется в РС, в результате чего увеличивается тяга двигателя.
Как сообщает издание «Air&Cosmos » в материале «Saliout propose la poussee vectorielle pour les J-10 chinois », новая модификация российского двигателя АЛ-31ФН серии 4 может быть установлена на китайских истребителях J-10.
В ходе Международного двигателелстроительного форума МДФ-2018, который проходил в Москве 4-6 апреля 2018 года, АО «Объединенная двигателестроительная корпорация» (ОДК) представило двигатель АЛ-31ФН с отклоняемым вектором тяги (ОВТ), разработанный в АО «Научно-производственный центр газотурбостроения «Салют». Двигатель предлагается Китаю для новых модификаций истребителя J-10.
Предположительно, двигатель АЛ-31ФН серии 4 в цеху АО «Научно-производственный центр газотурбостроения «Салют». Москва, октябрь 2017 года (с) sdelanounas.ru
«Салют» начал изучать ОВТ 15 лет назад, первоначально при содействии КБ Климова. Прототип двигателя с ОВТ - соплом КЛИВТ был установлен на опытном самолете МиГ-29М-ОВТ, оснащенном двигателями РД-33. «Салют» приобрел документацию на КЛИВТ, но затем серьезно его доработал. В итоге, по словам сотрудника предприятия, «Наше сопло больше не имеет ничего общего с КЛИВТ».
Сопло «Солюта», как и КЛИВТ - "трехмерное". Оно может отклоняться на 16 градусов в вертикальной плоскости и на 8 градусов - по горизонтали. Отклонение по всем плоскостям важно для однодвигательного самолета, такого как J-10. На двухдвигательных самолетах (Су-30, Су-35, Су-57) "трехмерный" эффект достигается за счет правильной установки сопел с перемещением в двух плоскостях. Эти самолеты оснащаются двигателями с ОВТ, вектор тяги которых может изменяться в пределах +/- 15 градусов, которые разработаны в КБ Люльки.
Основным источником выручки «Салюта» является производство двигателей АЛ-31ФН в различных модификациях для Китая. В 1992-2004 годах Китай приобрел 280 истребителей Су-27 и Су-30, но затем приступил к производству их собственных клонов J-11 и J-16. Двигатели для этих самолетов, за исключением нескольких машин с китайскими двигателями, выпускаются «Салютом».
«Салют» является единственным производителем двигателей АЛ-31ФН, специально разработанных для китайского истребителя Chengdu J-10. АЛ-31ФН («изделие 39») отличается от АЛ-31Ф («изделие 99В») коробкой приводов, распложенной снизу («Н» - от «нижний»). В 1997-1998 годах Китай получил девять опытных двигателей АЛ-31ФН для прототипов J-10, а затем порядка 400 двигателей для серийных самолетов (первые десять J-10 выпущены в 2002 году).
АЛ-31ФН серий 1 и 2 были поставлены для J-10 ранних производственных партий. Их ТТХ мало отличаются от базового АЛ-31Ф, включая тягу (12,7 тонн в форсажном режиме и 7,6 тонн на номинале). Двигетели второй серии, производимые с 2011 года, имеют увеличенный ресурс.
С 2013 года «Салют» поставляет в Китай двигатели АЛ-31ФН серии 3 («изделие 39М1»), которыми оснащаются истребители J-10B. На них устанавливается новый компрессор низкого давления КНД-924-4 диаметром 924 мм (ранние варианты имели диаметр 905 мм) и новую цифровую систему управления двигателем КРД-99Т. Максимальная тяга двигателя достигает 13,5 тонн, он имеет увеличенный ресурс. Он получил сертификат 10 апреля 2014 года. В российских СМИ сообщали, что в 2012 году Китай заказал 137 двигателей АЛ-31ФН серии 3.
В настоящее время «Салют» предлагает двигатели АЛ-31ФН серии 4, которые идентичны 3 серии, за исключением наличия ОВТ. Судя по всему, Китай еще не закупил эти двигатели.
В ноябре прошлого года компания «Рособоронэкспорт» подписала крупный контракт на поставку в Китай 180 двигателей АЛ-31Ф для самолетов Су-27СК и Су-30МКК, оцениваемый экспертами в 550 млн долл. Исполнителем контракта стало Московское машиностроительное производственное предприятие (ММПП) «Салют», традиционно поставляющее двигатели АЛ- 31Ф на китайский рынок. Новый заказ позволил «Салюту» выйти на рекордный за последние 15 лет уровень производства: план на этот год предусматривает изготовление продукции на сумму в 16,9 млрд. р. (около 600 млн долл.), что составляет почти 90% от объема производства предприятия в 1991 г. – последний год существования СССР. 83% доходов ММПП «Салют» в настоящее время обеспечивается экспортными поставками, однако на предприятии уверены, что рано или поздно, это соотношение изменится, и разработанные на «Салюте» для отечественных ВВС модернизированные варианты АЛ-31Ф найдут применение на истребителях российской военной авиации. Недавно наши корреспонденты Петр Бутовски и Виктор Друшляков побывали на ММПП «Салют» и смогли познакомиться с основными программами предприятия.
Этапы модернизации серийного АЛ-31Ф, разработанной на ММПП «Салют»
«Салют» растет на китайских «дрожжах»
Двигатели семейства АЛ-31Ф серийно выпускаются двумя предприятиями: ММПП «Салют» в Москве и УМПО в Уфе. По сложившейся традиции экспортные поставки в Китай являются прерогативой «Салюта», а индийские ВВС вооружает УМПО. Поставки двигателей в другие страны проводятся обоими предприятиями совместно. С 1992 г. ВВС КНР получили на вооружение около 280 истребителей «Сухого»: 76 Су-27СК и Су-27УБК, 76 Су-30МКК и 24 Су-30МК2, импортированные из России, а также до 105 J-11 (Су-27СК), построенные по российской лицензии непосредственно в Китае. Первые партии Су-27СК и Су-27УБК поступили в КНР в 1992 и 1996 гг., и именно для них и предназначаются новые двигатели, заказ на которые недавно получил «Салют». Дело в том, что назначенный ресурс АЛ-31Ф, выпускавшихся в 90-е гг. составляет 900 ч, и с учетом интенсивной эксплуатации Су-27 в Китае они уже требуют замены на новые. Напомним, что купив лицензию на производство Су-27СК, КНР не получил права на собственный выпуск двигателей для них. Правда в Китае разрабатывается свой двигатель подобного класса WS10, но новые крупные заказы АЛ-31Ф и АЛ-31ФН в России свидетельствуют о том, что до серийного производства этому мотору еще далеко.
Ноябрьскому контракту на 180 АЛ-31Ф предшествовала еще одна крупная сделка: за четыре месяца до этого, в июле 2005 г., «Салют» получил заказ от КНР на 100 двигателей АЛ-31ФН для новых китайских истребителей J-10 (см. «Взлёт» №10/2005, с. 42). Первая отгрузка заказчику состоялась уже в октябре прошлого года, а поставка последней партии АЛ-31ФН намечена на третий квартал 2006 г. Кроме того, в начале 2005 г. «Салют» подписал с КНР оцениваемый в 100 млн долл. трехлетний контракт на ремонт и поставку запчастей для ранее построенных двигателей АЛ-31Ф.
АЛ-31ФН (на заводе его называют «изделием 39») специально предназначен для применения на самолете J-10. От базового АЛ-31Ф («изделие 99В») его отличает нижнее расположение коробки агрегатов, при этом основные характеристики двигателя остаются неизменными. Еще в 1997 г. Китай приобрел у ОАО «А. Люлька-Сатурн» девять опытных двигателей АЛ-31ФН, которые устанавливались на первые прототипы J-10. Серийный вариант АЛ-31ФН появился в 2000 г. Его разработку вело ОАО «А. Люль- ка-Сатурн», а дальнейшую доводку – КБ «Салюта». Для следующих прототипов и первых серийных J-10 Китай заказал еще 54 АЛ-31ФН. Все они были поставлены в 2001-2003 гг. в Поднебесную уже «Салютом». Программа китайского истребителя J-10 развивается довольно интенсивно, а значит у «Салюта» вскоре могут появиться новые заказы от «великого соседа» с востока.
Для родных ВВС
23 июня 2000 г. головным разработчиком и изготовителем силовой установки для перспективного истребителя ПАК ФА российское правительство определило рыбинское НПО «Сатурн», которое получило заказ на создание двигателя, известного сейчас под условным названием «изделие 117С». Такие же двигатели планируется применять и на новых модификациях истребителей семейства Су-27.
«Салюту» в этой программе отводилась лишь скромная роль изготовителя узлов и агрегатов нового двигателя, представляющего собой глубокую модернизацию нынешнего АЛ-31Ф. Смириться с этим руководство предприятия не могло, поэтому тем же летом 2000 г. «Салют» по собственной инициативе приступил к программе поэтапной модернизации серийного АЛ-31Ф, которая могла бы стать альтернативой «изделию 117С». Это стало возможным благодаря организации на заводе в начале 2000 г. собственного Конструкторского бюро перспективных разработок (КБПР).
Разработанный на «Салюте» двигатель первого этапа модернизации получил название АЛ-31Ф-М1 («изделие 99М1»). В отличие от серийного АЛ-31Ф он оснащается модифицированным четырехступенчатым компрессором низкого давления КНД-924-4 увеличенного с 905 до 924 мм диаметра, а также новым цифровым комплексным регулятором двигателя КРД-99Ц. Увеличение производительности компрессора АЛ-31Ф-М1 можно использовать двояко: с одной стороны это дает повышение тяги двигателя на 6-15%, а с другой стороны, позволяет при неизменной тяге снизить температуру газов перед турбиной на 35К, что значительно повышает ресурс двигателя.
Летные испытания 9-го экземпляра АЛ-31Ф-М1 на летающей лаборатории ЛИИ Су-27 №37-11 (бортовой №595) начались 25 января 2002 г. Позднее на этом самолете были установлены уже два двигателя подобного типа. Всего на Су-27 №37-11 в рамках летно-конструкторских испытаний было выполнено 27 полетов с двигателями АЛ-31Ф-М1, кроме того, к началу этого года состоялось шесть из десяти запланированных полетов по программе государственных испытаний. Госиспытания АЛ-31Ф-М1 должны завершиться весной 2006 г., после чего двигатель будет считаться готовым к серийному производству и сможет устанавливаться на самолеты Су-27 ВВС России при их ремонте и модернизации.
Сравнительные данные двигателей АЛ-31Ф и АЛ-31Ф-М1
| АЛ-31Ф | АЛ-31Ф-М1 | |
| Режим повышенной тяги на | форсаже | |
| Тяга, кгс | 13 500 | |
| Удельный расход | ||
| топлива, кг/кгс*ч | - | 1,96 |
| Температура газов | ||
| перед турбиной, К | - | 1690 |
| Расход воздуха, кг/с | 119 | |
| Режим «полный форсаж» | ||
| Тяга, кгс | 12 500 | 12 500 |
| Удельный расход | ||
| топлива, кг/кгс*ч | 1,96 | 1,97 |
| Температура газов | ||
| перед турбиной, К | 1665 | 1630 |
| Расход воздуха, кг/с | 113 | 114 |
| Режим повышенной тяги без форсажа | ||
| Тяга, кгс | 8250 | |
| Удельный расход | ||
| топлива, кг/кгС"Ч | Я- и | 0,77 |
| Режим «максимал» | ||
| Тяга, кгс | 7670 | 7670 |
| Удельный расход | ||
| топлива, кг/кгс«ч | 0,78 | 0,77 |
| Степень двухконтурноста | 0,56 | 0,61 |
| Максимальный диаметр, мм | 1280 | 1280 |
| Длина, мм | 4990 | 4990 |
| Сухая масса, кг | 1547 | 1557 |
| Ресурс до первого ремонта, ч | 500 | 1000 |
| Назначенный ресурс, ч | 1500 | 4000 |
Основные данные компрессоров низкого давления для двигателей АЛ-31Ф производства ММПП «Салют»
Что дальше?
В начале 2006 г. «Салют» приступил к испытаниям двигателя следующего этапа модернизации – АЛ-31Ф-М2 («99М2»), недавно получившего новое название АЛ-31Ф-СМ («99СМ»), подчеркивающее возможную сферу его применения – модернизированные истребители Су-27СМ. Главных отличий «второго этапа» два: это новые диски турбины и перепрофилированные лопатки компрессора КНД-924-4. Благодаря указанным доработкам тяга на форсаже у АЛ-31Ф-СМ возрастает до 14 000 кгс. Немаловажно, что двигатели
АЛ-31Ф-М1 и АЛ-31Ф-СМ полностью взаимозаменяемы с применяемыми на самолетах Су-27 серийными АЛ-31Ф – требуется только установить проставку перед входом в двигатель, необходимость которой определяется увеличением диаметра вентилятора. Более того, ранее выпущенные АЛ-31Ф могут быть довольно просто доведены до уровня модернизированных АЛ-31Ф-М1 и АЛ-31Ф-СМ заменой отдельных модулей в ходе их капитального ремонта.
В декабре 2006 г. на «Салюте» рассчитывают начать испытания двигателя третьего этапа модернизации – АЛ-31Ф-МЭ («99МЗ»), отличающегося применением принципиально нового компрессора низкого давления КНД-924-3, новой камеры сгорания и новых лопаток турбины. Трехступенчатый компрессор КНД-924-3 с широкохордными лопатками выполняется по технологии «блиск». Нововведения позволят поднять тягу АЛ-31Ф-М3 до 15 000 кгс.
Вверху: разработанный «Салютом» трехступенчатый широкохордный вентилятор КНД-924-3, использующий технологию «блиск», найдет применение на двигателях АЛ-31Ф-М3
Поворотное сопло, созданное на ММПП «Салют» с использованием технологии КЛИВТ (разработана «Заводом им. В.Я. Климова») для модернизированных двигателей АЛ-31Ф, обеспечивает всеракурсное управление вектором тяги
Внизу: модернизированный по первому этапу двигатель АЛ-31Ф-М1, государственные испытания которого завершаются этой весной
Есть ли пророк в своем отечестве?
Не секрет, что новые модификации семейства Су-27 – в первую очередь ударный самолет Су-34, серийное производство которого недавно начато в Новосибирске для российских ВВС, и перспективный многофункциональный истребитель Су-35 для поставок на экспорт, испытания которого должны начаться в 2006-2007 гг., нуждаются в более мощных двигателях. Первые Су-34 пока летают с серийными АЛ-31Ф, однако очевидно, что их тяги недостаточно для реализации всех потенциальных возможностей этого 45-тонного самолета. Для применения на подобных самолетах сегодня подходят два типа модернизированных двигателей: «изделие 117С» разработки НПО «Сатурн» и АЛ-31Ф-М1 (или АЛ-31Ф-СМ) разработки ММПП «Салют». Однако шансы «Салюта» получить заказ для ремоторизации этих самолетов не стоит оценивать высокими: ВВС доверяют право выбора силовой установки «Сухому», а он, как известно, в силу ряда вполне объяснимых причин, ориентируется на работу с «Сатурном». К сожалению, «Салюту» не стоит особо обольщаться и в отношении своего участия в программе модернизации строевых Су-27: пока ВВС России не планируют замены двигателей на этих самолетах на модернизированные.
Несколько выше можно оценить шансы новых разработок «Салюта» на самолетах авиации ВМФ России. Все корабельные истребители Су-33 сегодня оснащаются строившимися «Салютом» двигателями АЛ-31Ф серии 3 («99А»). В отличие от остальных серийных АЛ-31Ф серии 2 («99В») они имеют повышенную до 12 800 кгс тягу на так называемом «особом» режиме работы, что достигается кратковременным повышением температуры газов перед турбиной на 75К. Однако применение такого режима не проходит бесследно для двигателя: ресурс АЛ-31Ф сер. 3 составляет всего 700 ч (у первых двигателей этой модификации – и подавно всего 300 ч), в то время как у нынешних АЛ-31Ф сер. 2 – 1500 ч, а у будущих АЛ-31Ф-М1 – 4000 ч. Кроме того, недавние авария и предпосылка к летному происшествию на борту ТАВКР «Адмирал Кузнецов», произошедшие в Атлантике 5 сентября прошлого года (см. «Взлёт» №10/2005, с. 44-47), ярко свидетельствуют о несомненной пользе повышения тяговооруженности истребителей Су-33. В этом контексте «Салют» ведет переговоры с командованием морской авиации России о возможности ремоторизации строевых самолетов Су-33 двигателями АЛ-31Ф-М1.
Однако и в этом случае путь новых «салютовских» двигателей на борт самолетов российской военной авиации может оказаться непростым. В подобной ситуации уже не вызовет удивления, если они гораздо раньше найдут применения на самолетах, летающих с красными звездами – но не отечественными, а китайскими. Работы в этом направлении уже ведутся. «Салют» предлагает свои АЛ-31Ф-М1 для китайских Су-27СК и J-11, Су-30МКК и Су-30МК2, а также Су-33МК, которые, согласно мнению экспертов, Китай может заказать в России в ближайшем будущем для оснащения своего первого авианосца.
Другой вариант «китайского» развития событий – применение двигателя АЛ-31ФН-М1 увеличенной тяги со всеракурсным УВТ на новых истребителях J-10. Прототип модернизированного АЛ-31ФН-М1 («39М1») изготовлен на «Салюте» в 2005 г., а в этом году на предприятии планируют завершить полный цикл его испытаний.
В свое время, в 2000 г., «Салют» выпустил опытную партию из десяти двигателей АЛ-31ФП («96») с системой УВТ конструкции ОАО «А. Люлька-Сатурн». В дальнейшем серийное производство АЛ-31ФП для индийских Су-30МКИ было освоено на УМПО, а «Салют» пошел по пути внедрения другой схемы управления поворотом сопла, предусматривающей возможность всеракурсного УВТ. В основу была положения технология КЛИВТ, разработанная санкт-петербургским «Заводом им. В.Я. Климова» для модификаций двигателей РД-33, применяемых на истребителях МиГ-29 и опять-таки китайских FC-1. В принципе, для двухдвигательного самолета типа Су-27 или Су-30, управления вектором тяги в одной плоскости, реализованного в двигателях АЛ-31ФП, вполне достаточно. Но в случае с одномоторным J-10 преимущества всеракурсного УВТ оказываются предпочтительными. Поэтому «Салют» приобрел у «Климова» документацию по системе КЛИВТ, но затем значительно ее переработал. Макеты двигателей АЛ-31Ф-М1 с всера- курсным УВТ неоднократно демонстрировались публично начиная с 2002 г. в Жуковском на самолетах Су-27 №595 и 598. «Живое» же поворотное сопло в составе двигателя АЛ-31Ф проходит длительные испытание на стенде ММПП «Салют» в Москве. Разработчик заявляет, что уже подтвержденный испытаниями ресурс поворотного сопла в настоящее время достигает 750 ч, и в ближайшее время планируется увеличить его до 1000 ч.
Испытание двигателя АЛ-31Ф, оснащенного соплом с всеракурсным УВТ, на стенде ММПП «Салют»
Не только для «Сухих»
Еще одной модификацией АЛ-31Ф, разработанной ММПП «Салют», является двигатель АЛ-31Ф серии 30С («изделие 53»), предназначенный для ремоторизации индийских истребителей-бомбардировщиков МиГ-27М. Предложение об оснащении таким двигателем модернизируемых МиГ-27М было представлено Индии в июне 2003 г., и недавно это программа получила новый импульс: ММПП «Салют» и РСК «МиГ» договорились о совместном финансировании переоборудования самолета-демонстратора для проведения на нем испытаний АЛ-31Ф сер. 30С. В сентябре 2003 г. макет такого двигателя был установлен на нелетающий уже к тому времени самолет МиГ-27М №01-01, а в марте 2004 г. «Салют» начал стендовые испытания первого, а затем и второго полноразмерного АЛ-31Ф сер. 30С. Недавно на предприятии был собран третий двигатель данного типа, предназначенный уже для летных испытаний. Ожидается, что модернизированный МиГ-27М, оснащенный этим двигателем, сможет подняться в воздух во втором квартале 2006 г.
Не АЛ-31Ф единым
Помимо выполнения крупных китайских контрактов по поставкам АЛ-31Ф, АЛ-31ФН и разработке их модернизированных вариантов ММПП «Салют» сегодня активно участвует в ряде других моторостроительных программ. Для ВВС России в кооперации с украинскими предприятиями он готовится к серийному производству новых двигателей АИ-222-25 для учебно-боевых самолетов Як-130. В той же кооперации еще с 1993 г. он участвует в изготовлении ТРДД семейства Д-436 для самолетов-амфибий Бе-200, пассажирских Ту-334 и новых региональных Ан-148. В случае победы в тендере на двигатель для перспективного ближне-среднемагистрального самолета МС-21 «Салют» будет выпускать еще один российско-украинский ТРДД – АИ-436Т12. В 2003 г. планировалось также освоить выпуск ряда агрегатов и узлов винтовентиляторного двигателя Д-27 для перспективного военно- транспортного Ан-70, однако ввиду позиции ВВС России по этому самолету, работы эти приостановлены.
Кроме того, «Салют» ведет ремонт ранее выпущенных им двигателей АЛ-21Ф-3А, применяемых на российских фронтовых бомбардировщиках Су-24 всех модификаций, и предлагает их модернизированный в ходе ремонта вариант АЛ-21Ф-3М с повышенной на 300 кгс тягой. Продолжается также ремонт двигателей Р15Б-300 для самолетов МиГ-25РБ. Собственной разработкой КБПР предприятия является новый турбовинтовой двигатель ТВ-500С мощностью 630 л.с. для самолета СМ-92Т, который планируется передать на стендовые испытания ближайшим летом. Нельзя не вспомнить также о том, что 20% доходов приносят «Салюту» работы по гражданской тематике – в первую очередь по индустриальным энергоустановкам, создаваемым на базе отслуживших авиадвигателей.
Однако, как бы ни был широк спектр деятельности ММПП «Салют», не вызывает сомнения, что основа его производственной программы – изготовление, ремонт и модернизация двигателей семейства АЛ-31Ф. И кажется незаслуженным, если весь опыт предприятия в этой области окажется востребованным только за рубежом. Двигателями «Салюта» традиционно оснащались самые совершенные самолеты отечественных ВВС, так может не стоит игнорировать его предложения по дальнейшему повышению их боеспособности?
На базе ФГУП «НПЦ газотурбостроения «Салют » состоялся научно-технический совет, посвященный результатам опытно-конструкторских работ по модернизации двигателя АЛ-31Ф второго этапа (АЛ-31Ф М2). «ОКБ «Сухого» заинтересовано в изделии для дальнейшей ремоторизации самолетов Су-27СМ и Су-34, стоящих на вооружении ВВС РФ.
Научно-технический совет, в котором приняли участие все заинтересованные стороны – представители «ОКБ «Сухого», «НТЦ им. Люльки», «Объединенной авиастроительной корпорации» и «Объединенной двигателестроительной корпорации», состоялся впервые за последние пять лет. С докладом о результатах работы, достигнутых в ходе модернизации двигателя АЛ-31ФМ2 второго этапа, выступил начальник отдела ведущих конструкторов Сергей Родюк.
Все работы, связанные со вторым этапом модернизации двигателя, проводятся в соответствии с заданными планами-графиками. К настоящему времени завершены специальные стендовые испытания двигателя второго этапа в термобарокамере ЦИАМ, которые подтвердили возможность достижения статической тяги 14 500 кгс и обеспечение заявленных характеристик в полете. По сравнению с АЛ-31ФМ первого этапа на 9% увеличена тяга на полетных режимах.
«Модернизация двигателя АЛ-31Ф ведется без изменения его габаритных размеров и направлена на сохранение возможности ремоторизации всего самолетного парка Су-27 без дополнительных изменений планера самолета или мотогондолы двигателя», - сказал исполняющий обязанности генерального конструктора «Салюта» Геннадий Скирдов.
До конца 2012 года планируется завершить программу специальных стендовых и ресурсных испытаний, а также приступить к выполнению программы специальных летных испытаний, предшествующих государственным специальным испытаниям.
По словам генерального директора ФГУП «НПЦ газотурбостроения «Салют» Владислава Масалова, серийные поставки модернизированного двигателя могут быть начаты уже с 2013 года. «Двигатель АЛ-31Ф М2 может рассматриваться как недорогой вариант для ремоторизации парка самолетов типа Су-27, Су-30 и Су-34 эксплуатируемых в МО РФ, а также для поставок инозаказчикам», - отметил генеральный директор «Салюта». Для удовлетворения требованиям технического задания и ТУ самолетами Су-27СМ и Су-34 необходимо применение двигателя с повышенной тягой и лучшими расходами. Применение двигателя АЛ-31Ф М2 на этих самолетах обеспечит выполнение предъявляемых требований. Его установка не потребует никаких доработок самолета и может быть проведена непосредственно в эксплуатации.
Краткая информация:
Двигатель АЛ-31ФМ2
– турбореактивный двухконтурный двигатель на базе АЛ-31Ф. Тяга двигателя на особом режиме 14 500 кгс. Назначенный ресурс модернизированного двигателя превышает 3 000 часов. Двигатель имеет минимальные отличия от серий 3, 20 и 23. Повышены тяговые характеристики при снижении удельных расходов топлива, в том числе и на бесфорсажных режимах. Не требует доработки борта самолета при постановке на самолеты типа Су-27, Су-30, Су-34 вместо двигателей других серий. Модернизация возможна при проведении ремонта двигателей ранних серий. ЛТХ и эксплуатационные характеристики ЛА улучшены за счет повышения параметров и исключения системы кислородной подпитки. Повышена точность регулирования и качество диагностики.
Создание АЛ-31Ф.
История создания двигателя АЛ-31Ф самым тесным образом связана с разработкой и запуском в серийное производство истребителя четвертого поколения Су-27. Как известно, решение о начале проектирования тяжелого истребителя четвертого поколения было принято Комиссией по военно-промышленным вопросам при Совете Министров СССР в 1971 г. Уже 20 мая 1977 г. состоялся первый полет прототипа будущего истребителя - опытного самолета Т-10-1. До 1982 г. было построено девять опытных машин, которые оснащались двигателем предыдущего поколения АЛ-21Ф-3.
Качественно новый двигатель для истребителя нового поколения начал разрабатывать Московский машиностроительный завод "Сатурн" (сегодня - Научно-технический центр им. А. М. Люльки НПО "Сатурн"). На основе заключения ЦИАМ, который провел анализ трех возможных вариантов (АЛ-31Ф, Д-30Ф-9 и Р-59Ф-300) к установке на будущий истребитель Су-27 был рекомендован именно "сатурновский" мотор. По первоначальному плану двигатель должен был завершить государственные испытания в 1982 г., его серийное производство изначально предполагалось на уфимском моторостроительном заводе.
Процесс проектирования двигателя протекал непросто. Первоначально предполагалось, что для минимизации технических рисков двигатель будет проектироваться по традиционной схеме двухконтурного двигателя с общей форсажной камерой, которая уже была к тому моменту освоена на двигателе Д-30Ф-6. Эта компоновка предполагала также использование низконагруженных компрессоров и двухступенчатых турбин высокого и низкого давления (ТВД и ТНД). Собранный по этой схеме в 1974 г. первый АЛ-31Ф получился "рыхлый", длинный и тяжелый. Стендовые испытания показали, что при таком консервативном подходе заданные ВВС тактико-технические характеристики получены быть не могут. Тогда А. М. Люлька совместно с П.О. Сухим приняли рискованное и смелое решение о начале конструирования нового перспективного двигателя с одноступенчатыми ТВД и ТНД, и высоконагруженными компрессорами.
Любопытно, что аналогичное решение по радикальному перепроектированию было принято и в отношении самого самолета, поскольку первые варианты Т-10, как показало математическое моделирование, не обеспечивали превосходства над американским аналогом - истребителем F-15. Уже в 1975-1976 гг. были сформулированы первые идеи относительно возможного усовершенствования конструкции Су-27, а в 1979 г. МЗ им. П. О. Сухого начал полномасштабные работы по проектированию варианта Т-10С, который фактически представлял собой новый самолет, сохранивший от первоначального замысла лишь самые общие принципы. Компоновка этого самолета потребовала с целью уменьшения аэродинамического сопротивления переноса коробки приводов и всех агрегатов в верхнюю часть двигателя (эта компоновка получила обозначение "В").
Решение о перепроектировании самолета и двигателя было тем более рискованным, что американские проекты истребителей четвертого поколения F-15 и F-16 опережали по времени разработку советских машин Су-27 и МиГ-29. Существовали и серьезные технические риски. Практического опыта создания столь революционного двигателя не было, и при проектировании пришлось преодолевать целый ряд серьезных технических трудностей, среди которых особую проблему представляли аэродинамические характеристики компрессоров, надежность и характеристики камеры сгорания, работоспособность трансмиссии. Турбина высокого давления оставалась неработоспособной до 1984 г. Высокая новизна технических решений привела к тому, что двигатель никак не мог пройти "чистовые" испытания, которые представляют собой своего рода "генеральную репетицию" государственных испытаний. Мотор разрушался на отметке в 60-70 часов работы. Основная проблема заключалась в несовершенстве турбинной лопатки, и в сентябре 1984 г. генеральным конструктором "Люльки-Сатурн" В. М. Чепкиным было принято решение о перепроектировании этого важнейшего элемента двигателя - была внедрена лопатка турбины циклонно-вихревой схемы.
Все эти проблемы имели следствием отставание в проектировании мотора от разработки собственно самолета. Поэтому первые экземпляры Т-10 испытывались со старым двигателем АЛ-21Ф-3.
Тем не менее все работы велись в очень высоком темпе. Выпуск техдокументации происходил практически одновременно с подготовкой к производству на уфимском заводе. После ликвидации дефектов лопатки испытания пошли успешно, и, наконец, 6 августа 1985 г. был подписан Акт о приемке государственных испытаний двигателя АЛ-31Ф. В течение всего периода испытаний большую помощь ММЗ "Сатурн" (после смерти 1 июня 1984 г. А. М. Люльки это КБ получило название НПО "Сатурн" им. А.М Люльки, а с 1992 г. - ОАО "А. Люлька-Сатурн") оказывал уфимский завод, который, например, сыграл важную роль в производстве новой, чрезвычайно сложной в изготовлении лопатки.
Сразу после завершения госиспытаний вся техническая документация была передана с "Сатурна" на уфимский завод, который начал мелкосерийное производство двигателя. С этого момента "Люлька-Сатурн" сосредоточилась на увеличении ресурса двигателя, первоначально он составлял всего 100 часов, при этом минимальное требование ВВС находилось на отметке 300 часов. Заметим, что в настоящее время ресурс АЛ-31Ф доведен до 1 тыс. часов.
Другим важным направлением работы КБ стала отработка технологии управляемого вектора тяги, которая позже была использована при создании двигателя АЛ-31ФП. Наконец, третьим направлением, возникшим уже в 1990-е гг., стало создание по заказу ВВС НОАК двигателя АЛ-31ФН с нижним расположением коробки агрегатов.
Поскольку выпуск Су-27 решено было вести очень большой серией (более 100 истребителей в год), уфимский завод был не в состоянии удовлетворить потребности самолетостроительных предприятий. Поэтому было решено привлечь к тематике АЛ-31Ф также московский завод "Салют". На первом этапе "Салют" начал изготовление отдельных элементов двигателя, затем постепенно сложилась специализация, при которой уфимский завод производил в основном элементы холодной части двигателя, а "Салют" - горячей. При этом сборка машин велась на обоих предприятиях, но ведущим по тематике АЛ-31Ф оставался уфимский завод. Для организации производства в Москве уфимское предприятие передало на "Салют" полученную ранее с "Сатурна" техническую документацию.
Загрузка...