El desarrollo y la producción de motores turborreactores para aviones es hoy en día uno de los sectores industriales con mayor conocimiento y avance científico y técnico. Además de Rusia, sólo Estados Unidos, Inglaterra y Francia tienen un ciclo completo de creación y producción de motores de turbina de gas para aviación.
A finales del siglo pasado, pasaron a primer plano una serie de factores que tuvieron un fuerte impacto en las perspectivas de la industria mundial de motores de aviación: el aumento de los costos, el aumento del tiempo general de desarrollo y el precio de los motores de aviación. El crecimiento de los indicadores de costes de los motores de avión se está volviendo exponencial, mientras que de generación en generación se vuelve más compartir investigación exploratoria para crear una base científica y técnica avanzada. Para la industria estadounidense de motores de aviación, durante la transición de la cuarta a la quinta generación, esta proporción aumentó en costo del 15% al 60%, y en términos de tiempo casi se duplicó. La situación en Rusia se vio agravada por acontecimientos políticos bien conocidos y una crisis sistémica a principios del siglo XXI.
Estados Unidos, con cargo al presupuesto estatal, está implementando hoy un programa nacional de tecnologías clave para la construcción de motores de aviación, INRTET. El objetivo final es alcanzar una posición de monopolio para 2015, expulsando a todos los demás del mercado. ¿Qué está haciendo Rusia hoy para evitarlo?
El director del CIAM, V. Skibin, afirmó a finales del año pasado: “Tenemos poco tiempo, pero mucho trabajo”. Sin embargo, la investigación realizada por el instituto matriz no encuentra cabida en los planes a largo plazo. Al crear el Programa Federal Objetivo para el Desarrollo de Equipos de Aviación Civil hasta 2020, ni siquiera se pidió la opinión del CIAM. “En el borrador del programa federal de objetivos vimos problemas muy serios, empezando por el establecimiento de tareas. Vemos falta de profesionalismo. En el borrador del Programa Federal Objetivo 2020 está previsto destinar sólo el 12% a la ciencia y el 20% a la construcción de motores. Esto no es suficiente en absoluto. Las instituciones ni siquiera fueron invitadas a discutir el proyecto del programa objetivo federal”, destacó V. Skibin.
Andrés Reus. Yuri Eliseev. Viacheslav Boguslaev.
CAMBIO DE PRIORIDADES
Programa federal "Desarrollo de equipos de aviación civil en Rusia para 2002-2010". y para el período hasta 2015." Se preveía la creación de una serie de nuevos motores. CIAM, basándose en el pronóstico para el desarrollo del mercado de la aviación, ha desarrollado especificaciones técnicas para el desarrollo competitivo de propuestas técnicas para la creación de motores de nueva generación previstos en el Programa Federal Target especificado: motores turbofan con un empuje de 9000-14000 kgf para aviones de corta y media distancia, motores turbofan con un empuje de 5000-7000 kgf para aviones regionales, un motor de turbina de gas con una potencia de 800 hp para helicópteros y avionetas, motor de turbina de gas con una potencia de 500 CV. para helicópteros y avionetas, motor de pistón de avión (APE) con una potencia de 260-320 CV. para helicópteros y avionetas y APD con una potencia de 60-90 CV. para helicópteros y aviones ultraligeros.
Al mismo tiempo, se tomó la decisión de reorganizar la industria. La ejecución del programa federal "Reforma y desarrollo del complejo militar-industrial (2002-2006)" preveía que el trabajo se llevaría a cabo en dos etapas. En la primera etapa (2002-2004), se planeó implementar un conjunto de medidas para reformar las estructuras integradas formadoras de sistemas. Al mismo tiempo, se planeó crear diecinueve estructuras integradas en la industria de la aviación, incluidas varias estructuras para organizaciones de construcción de motores: OJSC Corporation Complex que lleva el nombre de N.D. Kuznetsov”, JSC “Perm Engine Building Center”, FSUE “Salyut”, JSC “Air Screws Corporation”.
En ese momento, los ingenieros de motores nacionales ya se habían dado cuenta de que no tenía sentido esperar cooperar con empresas extranjeras y que era muy difícil sobrevivir solos, y comenzaron a formar activamente sus propias coaliciones, que les permitirían tomar el lugar que les correspondía. lugar en la futura estructura integrada. La fabricación de motores de aviación en Rusia tradicionalmente ha estado representada por varios "arbustos". Las oficinas de diseño estaban a la cabeza, las empresas en serie estaban en el siguiente nivel y los agregadores estaban detrás de ellas. Con la transición a una economía de mercado, el papel de liderazgo comenzó a pasar a las fábricas en serie que recibían dinero real de los contratos de exportación: MMPP "Salut", que lleva el nombre de MMP. Chernysheva, UMPO, Motor Sich.
MMPP "Salyut" en 2007 se convirtió en una estructura integrada de la Empresa Unitaria del Estado Federal "Centro de Investigación y Producción para la Construcción de Turbinas de Gas" Salyut ". Incluía sucursales en Moscú, la región de Moscú y Bendery. Salyut gestionaba el control y el bloqueo de las participaciones en las sociedades anónimas NPP Temp, KB Elektropribor, NIIT, GMZ Agat y JV Topaz. Una gran ventaja fue la creación de nuestra propia oficina de diseño. Esta oficina de diseño demostró rápidamente que era capaz de resolver problemas graves. En primer lugar, la creación de motores AL-31FM modernizados y el desarrollo de un motor prometedor para aviones de quinta generación. Gracias a los pedidos de exportación, Salyut llevó a cabo una modernización a gran escala de la producción y llevó a cabo una serie de proyectos de investigación y desarrollo.
El segundo centro de atracción fue NPO Saturn, esencialmente la primera empresa rusa integrada verticalmente en el campo de la fabricación de motores de aviación, que unía una oficina de diseño en Moscú y una planta en serie en Rybinsk. Pero a diferencia de Salyut, esta asociación no contaba con los recursos financieros propios necesarios. Por tanto, en el segundo semestre de 2007, Saturn inició un acercamiento con UMPO, que tenía un número suficiente de pedidos de exportación. Pronto aparecieron en la prensa informes de que la dirección de Saturn se había convertido en propietaria de una participación mayoritaria en UMPO y se esperaba una fusión completa de las dos empresas.
Con la llegada de una nueva dirección, OJSC Klimov se convirtió en otro centro de atracción. Básicamente, se trata de una oficina de diseño. Las tradicionales fábricas en serie que producen los productos de esta oficina de diseño son el MPP de Moscú que lleva su nombre. Chernyshev y Zaporozhye Motor Sich. La empresa de Moscú tenía pedidos de exportación bastante importantes de motores RD-93 y RD-33MK; los cosacos seguían siendo prácticamente la única empresa que suministraba motores TV3-117 para los helicópteros rusos.
Salyut y Saturn (si los contamos junto con UMPO), motores AL-31F producidos en masa, una de las principales fuentes de ingresos por exportaciones. Ambas empresas tenían productos civiles: SaM-146 y D-436, pero ambos motores no son de origen ruso. Saturn también produce motores para vehículos aéreos no tripulados. aeronave. Salyut tiene un motor de este tipo, pero aún no hay pedidos para él.
Klimov no tiene competidores en Rusia en el campo de los motores para cazas ligeros y helicópteros, pero todos compitieron en el campo de la creación de motores para aviones de entrenamiento. MMPP lleva el nombre. Chernyshev, junto con TMKB Soyuz, creó el motor turbofan RD-1700, Saturn, encargado por India, creó el AL-55I, Salyut, en cooperación con Motor Sich, produjo el AI-222-25. En realidad, sólo este último se instala en los aviones de producción. En el campo de la remotorización, el Il-76 Saturn compitió con el Perm PS-90, que sigue siendo el único motor instalado en los aviones rusos de largo alcance en la actualidad. Sin embargo, el “arbusto” de Perm no tuvo suerte con los accionistas: la alguna vez poderosa empresa cambió de manos y su poder se desperdició en el salto de los cambios de propietarios secundarios. El proceso de creación del centro de construcción de motores en Perm se prolongó; los especialistas más talentosos se trasladaron a Rybinsk. Actualmente, United Engine Corporation (UEC) participa estrechamente en la optimización de la estructura de gestión del "arbusto" de Perm. En la actualidad se están integrando en la PMZ varias empresas tecnológicamente relacionadas, que en el pasado estaban separadas de ella. Con los socios estadounidenses de Pratt & Whitney se está discutiendo un proyecto para crear una estructura unificada con la participación de PMZ y Aviadvigatel Design Bureau. Al mismo tiempo, antes de principios de abril de este año, UEC eliminará el "vínculo adicional" en la gestión de sus activos de Perm: la oficina de representación de la corporación en Perm, que se ha convertido en la sucesora legal de CJSC Management Company Perm Engine. -Complejo de edificios (MC PMK), que de 2003 a 2008. Gestionó las empresas del antiguo holding Perm Motors.
AI-222-25.
Las cuestiones más problemáticas siguieron siendo la creación de un motor de clase de empuje de 12.000 a 14.000 kgf para un prometedor avión de pasajeros de corto y medio recorrido, que debería sustituir al Tu-154. La lucha principal tuvo lugar entre los fabricantes de motores de Perm y el Progreso Ucraniano. Los Pérmicos propusieron crear un motor PS-12 de nueva generación, sus competidores propusieron el proyecto D-436-12. El menor riesgo técnico en la creación del D-436-12 fue más que compensado por los riesgos políticos. Los sediciosos pensaron que era improbable un avance independiente en el sector civil. El mercado de motores a reacción civiles está hoy en día aún más dividido que el mercado de aviones. Dos empresas americanas y dos europeas cubren todos los nichos posibles y cooperan activamente entre sí.
Varias empresas rusas de fabricación de motores quedaron al margen de la lucha. Los nuevos desarrollos de AMNTK Soyuz resultaron innecesarios; las empresas de Samara no tenían competidores en el mercado interno, pero prácticamente no había mercado para ellas. Los motores de los aviones Samara propulsan aviones estratégicos, de los cuales no se construyeron muchos en la época soviética. A principios de la década de 1990, se desarrolló el prometedor NK-93 TVVD, pero no tenía demanda en las nuevas condiciones.
Hoy, según Andrei Reus, director general de OJSC OPK Oboronprom, la situación en Samara ha cambiado radicalmente. El plan "bush" de Samara para 2009 se ha aplicado plenamente. En 2010 está previsto completar la fusión de las tres empresas en una sola NPO y vender el espacio sobrante. Según A. Reus, “la situación de crisis en Samara ha pasado, ha comenzado el trabajo normal. Los niveles de productividad siguen siendo inferiores a los de la industria en su conjunto, pero son evidentes cambios positivos en las áreas productiva y financiera. En 2010 la UEC planea llevar las empresas de Samara al punto de equilibrio”.
Aún persiste el problema de la aviación pequeña y deportiva. Curiosamente, también necesitan motores. Hoy en día, entre los motores nacionales, solo se puede elegir uno: el de pistón M-14 y sus derivados. Estos motores se producen en Voronezh.
En agosto de 2007, en una reunión celebrada en San Petersburgo sobre el desarrollo de la fabricación de motores, el entonces presidente ruso, Vladimir Putin, dio instrucciones para crear cuatro holdings, que luego se fusionarían en una sola empresa. Al mismo tiempo, V. Putin firmó un Decreto sobre la fusión de Salyut con la Asociación de Construcción de Motores de la Empresa Unitaria del Estado Federal de Omsk que lleva el nombre de P.I. Baránov." El plazo para la incorporación de la planta de Omsk a Salyut cambiaba periódicamente. En 2009, esto no sucedió porque la planta de Omsk tenía importantes obligaciones de deuda y Salyut insistió en que se pagara la deuda. Y el Estado lo pagó, asignando 568 millones de rublos en diciembre del año pasado. Según los dirigentes de la región de Omsk, ahora no hay obstáculos para la unificación y esto se realizará en el primer semestre de 2010.
De los tres holdings restantes, al cabo de varios meses se consideró conveniente crear una asociación. En octubre de 2008, el primer ministro ruso, Vladimir Putin, ordenó transferir participaciones estatales en diez empresas a Oboronprom y garantizar una participación de control en la recién creada UEC en varias empresas, incluidas Aviadvigatel, NPO Saturn y Perm Motors, PMZ, UMPO. , Motorostroitele, SNTK im. Kuznetsov y varios otros. Estos activos quedaron bajo el control de la filial de Oboronprom, United Engine Corporation. Andrey Reus argumentó esta decisión de la siguiente manera: “si hubiéramos seguido el camino de la etapa intermedia de crear varios holdings, nunca habríamos aceptado fabricar un solo producto. Cuatro participaciones son cuatro líneas modelo que nunca podrían llevarse a un único denominador. ¡Ni siquiera estoy hablando de ayuda gubernamental! Sólo podemos imaginar lo que sucedería en la lucha por los fondos presupuestarios. En el mismo proyecto para crear un motor para el MS-21 participaron NPP Motor, KB Aviadvigatel, la Asociación de Producción de Motores de Ufa, la Planta de Motores de Perm y el “arbusto” de Samara. NPO Saturn, hasta que no hubo fusión, se negó a trabajar en el proyecto, pero ahora participa activamente en el proceso”.
AL-31FP.
Hoy, el objetivo estratégico de la UEC es "restaurar y apoyar la moderna escuela de ingeniería rusa en el campo de la creación de motores de turbina de gas". Hasta 2020, la UEC debería posicionarse entre los cinco principales fabricantes mundiales en el campo de los motores de turbina de gas. En este momento, el 40% de las ventas de productos UEC deberían destinarse al mercado mundial. Al mismo tiempo, es necesario garantizar un aumento de cuatro, y posiblemente cinco veces, la productividad laboral y la inclusión obligatoria del servicio en el sistema de venta de motores. Los proyectos prioritarios de la UEC son la creación del motor SaM-146 para el avión regional ruso SuperJet100, un nuevo motor para la aviación civil, un motor para la aviación militar y un motor para un prometedor helicóptero de alta velocidad.
MOTOR DE QUINTA GENERACIÓN PARA AVIACIÓN DE COMBATE
El programa de creación del PAK FA en 2004 se dividió en dos etapas. La primera etapa implica la instalación de un motor "117C" en el avión (hoy está clasificado como generación 4+), la segunda etapa implicó la creación de un nuevo motor con un empuje de 15 a 15,5 toneladas. El diseño preliminar del PAK FA todavía incluye el motor Saturn.
El concurso anunciado por el Ministerio de Defensa ruso también incluyó dos etapas: noviembre de 2008 y mayo-junio de 2009. Saturn estuvo casi un año por detrás de Salyut en la presentación de los resultados del trabajo en los elementos del motor. Salyut hizo todo a tiempo y recibió la conclusión de la comisión.
Al parecer, esta situación llevó a la UEC en enero de 2010 a proponer finalmente a Salyut la creación conjunta de un motor de quinta generación. Se llegó a un acuerdo preliminar para dividir la carga de trabajo aproximadamente al cincuenta por ciento. Yuri Eliseev acepta trabajar con la UEC en condiciones de paridad, pero cree que Salyut debería ser el ideólogo de la creación de un nuevo motor.
MMPP "Salyut" ya ha creado los motores AL-31FM1 (se ha puesto en servicio y se produce en masa) y AL-31FM2, y ha pasado al desarrollo en banco del AL-31FM3-1, al que seguirá por el AL-31FM3-2. Cada nuevo motor se caracteriza por una mayor tracción y mejores indicadores de recursos. AL-31FM3-1 recibió un nuevo ventilador de tres etapas y una nueva cámara de combustión, y el empuje alcanzó los 14.500 kgf. El siguiente paso consiste en aumentar el empuje a 15.200 kgf.
Según Andréi Reus, “el tema del PAK FA conduce a una cooperación muy estrecha, que puede considerarse como base para la integración”. Al mismo tiempo, no excluye que en el futuro se cree una estructura unificada en la construcción de motores.
El programa SaM-146 es un ejemplo de cooperación exitosa en el campo de la alta tecnología entre la Federación de Rusia y Francia.
Aviadvigatel OJSC (PD-14, anteriormente conocido como PS-14) y Salyut junto con la ucraniana Motor Sich and Progress (SPM-21) presentaron hace varios años sus propuestas para un nuevo motor para el avión MS-21. El primero era un trabajo completamente nuevo, y se planeó crear el segundo sobre la base del D-436, lo que reduciría significativamente los plazos y reduciría los riesgos técnicos.
A principios del año pasado, UAC y NPK Irkut finalmente anunciaron una licitación para los motores del avión MS-21, emitiendo especificaciones técnicas para varias empresas extranjeras de construcción de motores (Pratt & Whitney, CFM International) y las ucranianas Motor Sich e Ivchenko- Progreso en cooperación con el ruso Salyut. Ya se ha determinado el creador de la versión rusa del motor: UEC.
La familia de motores en desarrollo incluye varios motores pesados con mayor empuje del necesario para el MC-21. No existe financiación directa para este tipo de productos, pero en el futuro habrá demanda de motores de alto empuje, incluso para sustituir al PS-90A en los aviones que vuelan actualmente. Está previsto que todos los motores de mayor empuje tengan engranajes.
Un prometedor avión ligero de fuselaje ancho (LSA) también puede necesitar un motor con un empuje de 18.000 kgf. Los motores con tal empuje también son necesarios para el MC-21-400.
Mientras tanto, NPK Irkut ha decidido equipar el primer MS-21 con motores PW1000G. Los estadounidenses prometen tener este motor listo para 2013 y, aparentemente, Irkut ya tiene motivos para no temer las prohibiciones del Departamento de Estado de EE. UU. y el hecho de que es posible que simplemente no haya suficientes motores de este tipo para todos si se decide remotorizar el Boeing 737. y aviones Airbus A320.
A principios de marzo, PD-14 pasó la “segunda puerta” en una reunión en la UEC. Esto significa una cooperación establecida para la producción de un generador de gas, propuestas de cooperación para la producción de un motor, así como un análisis detallado del mercado. PMZ fabricará la cámara de combustión y la turbina de alta presión. Una parte importante del compresor de alta presión, así como del compresor de baja presión, será producida por UMPO. Para la turbina de baja presión, la cooperación con Saturn es posible y no se excluye la cooperación con Salyut. El motor se montará en Perm.
El diseño preliminar del PAK FA todavía incluye el motor Saturn.
MOTORES DE ROTOR ABIERTO
A pesar de que los pilotos de aviones rusos aún no reconocen el rotor abierto, los expertos en motores confían en que tiene ventajas y que "los aviones madurarán con este motor". Por eso hoy Perm está realizando un trabajo relevante. Los cosacos ya tienen una gran experiencia en esta área, asociada con el motor D-27, y en la familia de motores de rotor abierto, el desarrollo de esta unidad probablemente estará en manos de los cosacos.
Antes de MAKS-2009, el trabajo en el D-27 en el Salyut de Moscú estaba congelado: no había financiación. El 18 de agosto de 2009, el Ministerio de Defensa ruso firmó un protocolo para modificar el acuerdo entre los gobiernos de Rusia y Ucrania sobre el avión An-70 y Salyut comenzó a trabajar activamente en la fabricación de piezas y componentes. Hoy existe un acuerdo adicional para el suministro de tres juegos y componentes para el motor D-27. Los trabajos están financiados por el Ministerio de Defensa ruso; las unidades construidas por Salyut serán transferidas a la Empresa Estatal Ivchenko-Progress para completar las pruebas estatales del motor. La coordinación general del trabajo sobre este tema ha sido confiada al Ministerio de Industria y Comercio de la Federación de Rusia.
También existía la idea de utilizar motores D-27 en los bombarderos Tu-95MS y Tu-142, pero Tupolev OJSC aún no está considerando tales opciones; se estudió la posibilidad de instalar D-27 en el avión A-42E; , pero luego fue reemplazado por el PS-90.
A principios del año pasado, la UAC y NPK Irkut anunciaron una licitación para los motores del avión MS-21.
MOTORES DE HELICÓPTERO
Hoy en día, la mayoría de los helicópteros rusos están equipados con motores fabricados en Zaporozhye y, para los motores que ensambla Klimov, Motor Sich todavía suministra generadores de gas. Actualmente esta empresa supera con creces a Klimov en el número de motores para helicópteros producidos: la empresa ucraniana, según los datos disponibles, en 2008 suministró a Rusia 400 motores, mientras que OJSC Klimov produjo alrededor de 100 unidades.
Klimov y MMP im. V.V. Chernysheva. Se planeó trasladar la producción de motores TV3-117 a Rusia, construir una nueva planta y quitarle a Motor Sich la principal fuente de ingresos. Al mismo tiempo, Klimov fue uno de los cabilderos activos a favor del programa de sustitución de importaciones. En 2007, se suponía que el montaje final de los motores VK-2500 y TV3-117 se concentraría en el MMP que lleva su nombre. V.V. Chernysheva.
Hoy, UEC planea confiar la producción, revisión y servicio posventa de los motores de helicóptero TV3-117 y VK-2500 a UMPO. También en Ufa esperan lanzar en serie el Klimovsky VK-800V. Se espera que el 90% de los recursos financieros necesarios para ello se atraigan a través de los programas federales "Desarrollo de equipos de aviación civil", "Sustitución de importaciones" y "Desarrollo del complejo militar-industrial".
Motores D-27.
La producción de generadores de gas en sustitución de los ucranianos debería iniciarse en la UMPO a partir de 2013. Hasta ese momento, los generadores de gas se seguirán comprando a Motor Sich. La UEC tiene previsto utilizar la capacidad de JSC Klimov "al máximo" hasta 2013. Lo que Klimov no pueda hacer se encargará a Motor Sich. Pero ya en 2010-2011. Se prevé minimizar las compras de kits de reparación en Motor Sich. A partir de 2013, cuando se detenga la producción de motores en Klimov, la empresa de San Petersburgo comenzará a reestructurar sus instalaciones.
Como resultado, Klimov recibió en la UEC el estatus de desarrollador líder de motores de helicópteros y motores turborreactores en la clase de empuje de postcombustión hasta 10 tf. Las áreas prioritarias hoy son la realización de trabajos de investigación y desarrollo sobre el motor TV7-117V para el helicóptero Mi-38, la modernización del motor VK-2500 en interés del Ministerio de Defensa de Rusia y la finalización de los trabajos de investigación y desarrollo sobre el RD-33MK. La empresa también participa en el desarrollo del motor de quinta generación en el marco del programa PAK FA.
A finales de diciembre de 2009, el comité de proyecto de la UEC aprobó el proyecto Klimova para la construcción de un nuevo complejo de diseño y producción con la liberación de sitios en el centro de San Petersburgo.
MMP soy. V.V. Chernysheva se encargará ahora de la producción en serie de un único motor de helicóptero: el TV7-117V. Este motor fue creado sobre la base del motor turbohélice TV7-117ST para el avión Il-112V, y su producción también está siendo dominada por esta empresa de Moscú.
En respuesta, Motor Sich propuso en octubre del año pasado que UEC creara una sociedad de gestión conjunta. “La sociedad gestora puede ser una opción transitoria para una mayor integración”, explicó Vyacheslav Boguslaev, presidente del consejo de administración de OJSC Motor Sich. Según Boguslaev, la UEC podría adquirir hasta el 11% de las acciones de Motor Sich que se encuentran en libre circulación en el mercado. En marzo de 2010, Motor Sich dio un paso más, invitando a la Asociación de Producción de Motores de Kazán a abrir la producción de motores para el helicóptero ligero multipropósito Ansat utilizando sus instalaciones desocupadas. MS-500 es un análogo del motor PW207K, que actualmente está equipado con helicópteros Ansat. Según los términos de los contratos del Ministerio de Defensa ruso, los equipos rusos deben estar equipados con componentes nacionales, y se hizo una excepción para Ansat porque todavía no existe un sustituto real para los canadienses. KMPO podría llenar este nicho con el motor MS-500, pero por ahora la cuestión se reduce al coste. El precio del MS-500 es de unos 400 mil dólares y el PW207K de 288 mil dólares. Sin embargo, a principios de marzo las partes firmaron un contrato de software con la intención de firmar un acuerdo de licencia (50:50). KMPO, que hace varios años invirtió mucho en la creación de un motor ucraniano
AI-222 para el avión Tu-324, en este caso quiere protegerse con un acuerdo de licencia y recibir una garantía de retorno de la inversión.
Sin embargo, el holding "Helicópteros de Rusia" ve el motor Klimovsky VK-800 como la central eléctrica de Ansat, y la opción con el motor MS-500V "se está considerando entre otras". Desde el punto de vista militar, tanto los motores canadienses como los ucranianos son igualmente extranjeros.
En general, hoy la UEC no tiene intención de tomar ninguna medida para fusionarse con las empresas de Zaporozhye. Motor Sich ha presentado varias propuestas para la producción conjunta de motores, pero van en contra de los propios planes de la UEC. Por lo tanto, “la relación contractual correctamente estructurada con Motor Sich hoy nos conviene bastante”, señaló Andréi Reus.
PS-90A2.
En 2009, PMZ construyó 25 nuevos motores PS-90, el ritmo de producción en masa se mantuvo al nivel de 2008. Según el director general de Perm Motor Plant OJSC, Mikhail Dicheskul, "la planta cumplió con todas las obligaciones contractuales, ni un solo pedido". fue interrumpido”. En 2010, PMZ planea comenzar la producción de los motores PS-90A2, que fueron sometidos a pruebas de vuelo en el avión Tu-204 en Ulyanovsk y recibieron un certificado de tipo a finales del año pasado. Este año está previsto construir seis de estos motores.
D-436-148
Los motores D-436-148 para el avión An-148 son suministrados actualmente por Motor Sich junto con Salyut. El programa de la planta de aviación "Aviant" de Kiev para 2010 incluye la producción de cuatro An-148, y la planta de aviones de Voronezh, entre 9 y 10 aviones. Para ello, es necesario suministrar unos 30 motores, incluidos uno o dos de reserva en Rusia y Ucrania.
D-436-148.
SAM-146
Se han realizado más de 6.200 horas de pruebas con el motor SaM-146, de las cuales más de 2.700 horas fueron en vuelo. Según su programa de certificación, se han completado más del 93% de las pruebas planificadas. Es necesario probar adicionalmente el motor para detectar una bandada promedio de pájaros, para detectar roturas de aspas del ventilador, verificar el mantenimiento inicial, tuberías, sensores de obstrucción del filtro de aceite y tuberías en condiciones de niebla salina.
Sam-146.
La obtención de la certificación europea (EASA) para el diseño estándar del motor está prevista para mayo. Después de esto, el motor deberá recibir la validación del Registro de Aviación del Comité Interestatal de Aviación.
El director general de Saturn, Ilya Fedorov, en marzo de este año afirmó una vez más que "no hay problemas técnicos para el montaje en serie del motor SaM146 y su puesta en servicio".
El equipo de Rybinsk permite producir hasta 48 motores al año, y en tres años su producción se puede aumentar a 150. La primera entrega comercial de motores está prevista para junio de 2010. Luego, dos motores por mes.
Actualmente, Motor Sich fabrica motores D-18T serie 3 y está trabajando en el motor D-18T serie 4, pero la compañía está intentando crear un motor D-18T serie 4 modernizado por etapas. La situación con el desarrollo del D-18T serie 4 se ve agravada por la incertidumbre sobre el destino del avión An-124-300 modernizado.
Los motores AI-222-25 para el avión Yak-130 son producidos por Salyut y Motor Sich. Al mismo tiempo, el año pasado prácticamente no hubo financiación para la parte rusa del trabajo en este motor: Salyut no recibió dinero durante seis meses. Como parte de la cooperación, fue necesario pasar al trueque: intercambiar módulos D-436 por módulos AI-222 y "salvar los programas de aviones An-148 y Yak-130".
La versión de postcombustión del motor AI-222-25F ya se está probando; se prevé que las pruebas estatales comiencen a finales de 2010 o principios de 2011. Se ha firmado un acuerdo tripartito entre ZMKB Progress, JSC Motor Sich y FSUE MMPP Salyut para la Promoción de este motor al mercado mundial con la participación de cada parte.
El año pasado prácticamente concluyó el proceso de conformación de la estructura definitiva de la UEC. En 2009, los ingresos totales de las empresas de la UEC ascendieron a 72 mil millones de rublos. (en 2008 – 59 mil millones de rublos). Una cantidad significativa de apoyo estatal ha permitido a la mayoría de las empresas reducir significativamente las cuentas por pagar, así como garantizar acuerdos con los proveedores de componentes.
Hoy en día quedan tres verdaderos actores en el campo de la fabricación de motores de aviación rusos: ODK, Salyut y Motor Sich. El tiempo dirá cómo evolucionará la situación.
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En el que el aire es el componente principal del fluido de trabajo. En este caso, el aire que ingresa al motor desde la atmósfera circundante se comprime y calienta.
El calentamiento se realiza en las cámaras de combustión quemando combustible (queroseno, etc.) utilizando oxígeno atmosférico como oxidante. Cuando se utiliza combustible nuclear, el aire del motor se calienta en intercambiadores de calor especiales. Según el método de compresión preliminar del aire, los WRD se dividen en sin compresor y con compresor (turbina de gas).
En los motores a reacción sin compresor, la compresión se lleva a cabo únicamente debido a la presión de alta velocidad. flujo de aire, chocando contra el motor en vuelo. En los motores a reacción con compresor, el aire se comprime adicionalmente en un compresor accionado por una turbina de gas, por lo que también se denominan motores de turbocompresor o de turbina de gas (GTVRE). En los motores a reacción con compresor, el gas calentado a alta presión, cediendo parte de su energía a la turbina de gas que hace girar el compresor, ingresa a la boquilla del chorro, se expande y es expulsado del motor a una velocidad que excede la velocidad de vuelo de la aeronave. Esto crea la fuerza de tracción. Estos WRD se clasifican como motores de reacción directa. Si parte de la energía del gas calentado entregada a la turbina de gas se vuelve significativa y la turbina hace girar no solo el compresor, sino también un dispositivo de propulsión especial (por ejemplo, una hélice de aire), que también asegura la creación de la fuerza de empuje principal. , entonces estos VRE se denominan reacciones indirectas.
El uso de aire como componente del fluido de trabajo permite tener a bordo de un solo combustible un solo combustible, cuya proporción en el volumen del fluido de trabajo en el motor a reacción no supera el 2-6%. El efecto de elevación del ala permite volar con un empuje del motor significativamente menor que el peso del avión. Ambas circunstancias predeterminaron el uso predominante de DMA en aviones durante vuelos en la atmósfera. Están especialmente extendidos los motores a reacción con turbina de gas y compresor, que son el principal tipo de motor en la aviación civil y militar moderna.
A altas velocidades de vuelo supersónico (M > 2,5), el aumento de presión debido únicamente a la compresión dinámica del aire se vuelve bastante grande. Esto hace posible crear motores a reacción sin compresor que, según el tipo de proceso de trabajo, se dividen en motores a reacción de flujo directo (ramjet) y pulsantes (pulsantes). El ramjet consta de un dispositivo de entrada (entrada de aire), una cámara de combustión y un dispositivo de salida (tobera de chorro). En un vuelo supersónico, el flujo de aire que se aproxima se ralentiza en los canales de entrada de aire y su presión aumenta. El aire comprimido ingresa a la cámara de combustión, donde se inyecta combustible (queroseno) a través de una boquilla. La combustión de la mezcla de queroseno y aire en la cámara (después de su encendido preliminar) se produce prácticamente a una presión ligeramente variable. El gas a alta presión calentado a una temperatura elevada (más de 2000 K) se acelera en la boquilla de chorro y sale del motor a una velocidad superior a la velocidad de vuelo del avión. Los parámetros del Ramjet dependen en gran medida de la altitud y la velocidad de vuelo.
A velocidades de vuelo inferiores al doble de la velocidad del sonido (M > 5,0-6,0), garantizar una alta eficiencia del estatorreactor se asocia con dificultades para organizar el proceso de combustión en un flujo supersónico y otras características de los flujos de alta velocidad. Los motores Ramjet se utilizan como motores de propulsión de misiles de crucero supersónicos, motores de segundas etapas de misiles guiados antiaéreos, objetivos voladores, motores de hélices a reacción, etc.
La boquilla de chorro también tiene dimensiones y forma variables. Un avión propulsado por estatorreactor suele despegar utilizando unidades de propulsión de cohetes (combustible líquido o sólido). Las ventajas de los motores ramjet son la capacidad de operar eficientemente a velocidades y altitudes de vuelo más altas que los motores ramjet con compresor; mayor eficiencia en comparación con los motores de cohetes líquidos (ya que los motores estatorreactores utilizan oxígeno del aire y el oxígeno se introduce en los motores de cohetes líquidos como componente del combustible), simplicidad de diseño, etc.
Sus desventajas incluyen la necesidad de preacelerar el JIA con otros tipos de motores y una baja eficiencia a bajas velocidades de vuelo.
Dependiendo de la velocidad, los motores ramjet se dividen en supersónicos (SPVRJET) con M de 1,0 a 5,0 e hipersónicos (Scramjet) con M > 5,0. Los motores Scramjet son prometedores para los vehículos aeroespaciales. Los motores Pu-jet se diferencian de los ramjet por la presencia de válvulas especiales en la entrada a la cámara de combustión y el proceso de combustión pulsante. El combustible y el aire ingresan periódicamente a la cámara de combustión cuando las válvulas están abiertas. Después de la combustión de la mezcla, la presión en la cámara de combustión aumenta y las válvulas de entrada se cierran. Los gases a alta presión corren a alta velocidad hacia un dispositivo de salida especial y son expulsados del motor. Hacia el final de su vencimiento, la presión en la cámara de combustión disminuye significativamente, las válvulas se abren nuevamente y el ciclo de trabajo se repite. Los motores PURD han encontrado un uso limitado como motores de propulsión para misiles de crucero subsónicos, en modelos de aviones, etc.
Según las estadísticas, sólo uno de cada 8 millones de vuelos acaba en un accidente con pérdidas de vidas. Incluso si abordaras un vuelo al azar todos los días, tardarías 21.000 años en morir en un accidente aéreo. Según las estadísticas, caminar es muchas veces más peligroso que volar. Y todo esto se debe en gran parte a la asombrosa fiabilidad de los motores de avión modernos.
El 30 de octubre de 2015 comenzaron las pruebas del nuevo motor de avión ruso PD-14 en el laboratorio de vuelo Il-76LL. Se trata de un acontecimiento de excepcional importancia. Diez datos interesantes sobre los motores turborreactores en general y el PD-14 en particular le ayudarán a apreciar su importancia.
Un milagro de la tecnología
Pero un motor turborreactor es un dispositivo extremadamente complejo. Su turbina funciona en las condiciones más difíciles. Su elemento más importante es la pala, con la ayuda de la cual la energía cinética del flujo de gas se convierte en energía de rotación mecánica. Una pala, y hay alrededor de 70 en cada etapa de una turbina de avión, desarrolla una potencia igual a la potencia del motor de un automóvil de Fórmula 1 y, a una velocidad de rotación de aproximadamente 12 mil revoluciones por minuto, una fuerza centrífuga igual a Sobre él actúan 18 toneladas, lo que equivale a la carga sobre la suspensión de un autobús londinense de dos pisos.
Pero eso no es todo. La temperatura del gas con el que entra en contacto la pala es casi la mitad de la temperatura de la superficie del Sol. Este valor es 200 °C superior al punto de fusión del metal del que está hecha la hoja. Imagínese este problema: hay que evitar que un cubito de hielo se derrita en un horno calentado a 200 °C. Los diseñadores logran resolver el problema de la refrigeración de las palas mediante canales de aire internos y revestimientos especiales. No es de extrañar que una espátula cueste ocho veces más que la plata. Para crear sólo esta pequeña pieza que cabe en la palma de la mano, es necesario desarrollar más de una docena de tecnologías complejas. Y cada una de estas tecnologías está protegida como el secreto de estado más importante.
Las tecnologías TRD son más importantes que los secretos atómicos
Además de las empresas nacionales, sólo las empresas estadounidenses (Pratt & Whitney, General Electric, Honeywell), Inglaterra (Rolls-Royce) y Francia (Snecma) poseen tecnologías para el ciclo completo de creación de motores turborreactores modernos. Es decir, hay menos países que producen motores turborreactores de aviación modernos que países que poseen armas nucleares o lanzar satélites al espacio. Los esfuerzos de China durante décadas, por ejemplo, hasta ahora no han logrado tener éxito en esta área. Los chinos rápidamente copiaron y equiparon al caza ruso Su-27 con sus propios sistemas, liberándolo con la designación J-11. Sin embargo, nunca pudieron copiar su motor AL-31F, por lo que China todavía se ve obligada a comprar a Rusia este motor turborreactor que ya no es el más moderno.
PD-14: el primer motor de avión nacional de quinta generación
Los avances en la fabricación de motores de avión se caracterizan por varios parámetros, pero uno de los principales es la temperatura del gas delante de la turbina. La transición a cada nueva generación de motores turborreactores, de los cuales hay cinco en total, se caracterizó por un aumento de esta temperatura de 100 a 200 grados. Así, la temperatura de los gases de los turborreactores de primera generación, que aparecieron a finales de los años 40, no superaba los 1150 °K, en la segunda generación (década de 1950) esta cifra aumentó a 1250 °K, en la 3ª generación (década de 1960) este parámetro subió a 1450 °K; en los motores de cuarta generación (1970-1980), la temperatura del gas alcanzó los 1650 °K. Los álabes de las turbinas de los motores de quinta generación, cuyos primeros ejemplares aparecieron en Occidente a mediados de los años 90, funcionan a una temperatura de 1900 °K. Actualmente, sólo el 15% de los motores utilizados en el mundo son de quinta generación.
El aumento de la temperatura de los gases, así como los nuevos esquemas de diseño, principalmente la tecnología de doble circuito, han permitido lograr avances impresionantes a lo largo de 70 años de desarrollo de los motores turborreactores. Por ejemplo, la relación entre el empuje del motor y su peso aumentó durante este tiempo 5 veces y en los modelos modernos llegó a 10. El grado de compresión del aire en el compresor aumentó 10 veces: de 5 a 50, mientras que el número de etapas del compresor disminuyó en la mitad: en promedio de 20 a 10. El consumo específico de combustible de los motores turborreactores modernos se ha reducido a la mitad en comparación con los motores de primera generación. Cada 15 años, el volumen de tráfico de pasajeros en el mundo se duplica, mientras que el consumo total de combustible de la flota de aviones del mundo permanece casi sin cambios.
Actualmente, Rusia produce el único motor para aviones civiles de cuarta generación: el PS-90. Si comparamos el PD-14 con él, entonces los dos motores tienen pesos similares (2950 kg para la versión básica PS-90A y 2870 kg para el PD-14), dimensiones (el diámetro del ventilador para ambos es de 1,9 m), relación de compresión (35,5 y 41) y empuje de despegue (16 y 14 tf).
Al mismo tiempo, el compresor de alta presión PD-14 consta de 8 etapas y el PS-90, de 13 con una relación de compresión total más baja. La relación de derivación del PD-14 es el doble (4,5 para el PS-90 y 8,5 para el PD-14) con el mismo diámetro de ventilador. Como resultado, el consumo específico de combustible en vuelo de crucero del PD-14 se reducirá, según estimaciones preliminares, en un 15% en comparación con los motores existentes: a 0,53-0,54 kg/(kgf h) frente a 0,595 kg/(kgf h). ) en PS-90.
PD-14 es el primer motor de avión creado en Rusia después del colapso de la URSS
Cuando Vladimir Putin felicitó a los especialistas rusos por el inicio de las pruebas del PD-14, dijo que último tiempo Un hecho similar ocurrió en nuestro país hace 29 años. Probablemente esto significó el 26 de diciembre de 1986, cuando tuvo lugar el primer vuelo del Il-76LL bajo el programa de pruebas PS-90A.
La Unión Soviética era una gran potencia aeronáutica. En la década de 1980, en la URSS operaban ocho potentes oficinas de diseño de motores de aviones. A menudo las empresas competían entre sí, ya que existía la práctica de encomendar la misma tarea a dos oficinas de diseño. Por desgracia, los tiempos han cambiado. Después del colapso de la década de 1990, fue necesario unir todas las fuerzas de la industria para implementar el proyecto de crear un motor moderno. En realidad, la formación en 2008 de United Engine Corporation (UEC), con muchas de cuyas empresas VTB Bank coopera activamente, tenía como objetivo crear una organización capaz no sólo de preservar las competencias del país en la construcción de turbinas de gas, sino también de competir con las del mundo. empresas líderes.
El contratista principal del proyecto PD-14 es la Oficina de Diseño Aviadvigatel (Perm), que, por cierto, también desarrolló el PS-90. La producción en serie se organiza en la planta de motores de Perm, pero las piezas y componentes se fabricarán en todo el país. En la cooperación participan la Asociación de Producción de Motores de Ufa (UMPO), NPO Saturn (Rybinsk), NPCG Salyut (Moscú), Metallist-Samara y muchos otros.
PD-14: motor para aviones de largo recorrido del siglo XXI
Uno de los proyectos más exitosos en el campo de la aviación civil de la URSS fue el avión de mediano alcance Tu-154. Producido en una cantidad de 1026 piezas, durante muchos años formó la base de la flota de Aeroflot. Lamentablemente, el tiempo pasa y este trabajador ya no cumple con los requisitos modernos ni en términos de eficiencia ni de ecología (ruido y emisiones nocivas). La principal debilidad del Tu-154 son los motores D-30KU de tercera generación con un alto consumo específico de combustible (0,69 kg/(kgf·h).
El Tu-204 de alcance medio, que reemplazó al Tu-154 con motores PS-90 de cuarta generación, en las condiciones del colapso del país y del libre mercado, no pudo resistir la competencia con los fabricantes extranjeros ni siquiera en la lucha por el aire nacional. transportistas. Mientras tanto, el segmento de aviones de fuselaje estrecho de medio radio, dominado por el Boeing 737 y el Airbus 320 (sólo en 2015 se entregaron 986 de ellos a aerolíneas de todo el mundo), es el más extendido, y la presencia en él es necesaria condición para preservar la industria aeronáutica civil nacional. Así, a principios de la década de 2000, se identificó la necesidad urgente de crear un motor turborreactor competitivo de nueva generación para un avión de alcance medio con 130-170 asientos. Un avión de este tipo debería ser el MS-21 (Mainline Aircraft of the 21st Century), desarrollado por United Aircraft Corporation. La tarea es increíblemente difícil, ya que no sólo el Tu-204, sino tampoco ningún otro avión del mundo podría resistir la competencia de Boeing y Airbus. Es para MS-21 que se está desarrollando el PD-14. El éxito de este proyecto será similar a un milagro económico, pero tales empresas son la única manera de que la economía rusa salga de la aguja del petróleo.
PD-14: diseño básico para la familia de motores.
Las letras "PD" significan motor avanzado y el número 14 significa empuje en toneladas-fuerza. PD-14 es el motor base de la familia de motores turborreactores con un empuje de 8 a 18 tf. La idea de negocio del proyecto es que Todos estos motores se crean sobre la base de un generador de gas unificado. alto grado perfección. El generador de gas es el corazón de un turborreactor y consta de un compresor de alta presión, una cámara de combustión y una turbina. Lo decisivo son las tecnologías de fabricación de estos componentes, sobre todo de la llamada parte caliente.
La familia de motores basada en el PD-14 permitirá equipar a casi todos los aviones rusos con plantas de energía modernas: desde el PD-7 para el Sukhoi Superjet 100 de corto recorrido hasta el PD-18, que puede instalarse en el buque insignia de la industria aeronáutica rusa: el Il-96 de largo recorrido. Basado en el generador de gas PD-14, está previsto desarrollar un motor de helicóptero PD-10V para sustituir al ucraniano D-136 en el helicóptero Mi-26 más grande del mundo. El mismo motor también se puede utilizar en el helicóptero pesado ruso-chino, cuyo desarrollo ya ha comenzado. Sobre la base del generador de gas PD-14, se pueden crear instalaciones de bombeo de gas y centrales eléctricas de turbinas de gas con una capacidad de 8 a 16 MW, tan necesarias para Rusia.
PD-14 son 16 tecnologías críticas.
Para el PD-14, con el papel principal del Instituto Central de Fabricación de Motores de Aviación (CIAM), el principal instituto de investigación de la industria y la Oficina de Diseño Aviadvigatel, se desarrollaron 16 tecnologías críticas: álabes de turbina monocristalinas de alta presión con una prometedora sistema de refrigeración, operable a temperaturas de gas de hasta 2000 °K, aspa del ventilador hueca de cuerda ancha hecha de aleación de titanio, gracias a lo cual fue posible aumentar la eficiencia de la etapa del ventilador en un 5% en comparación con el PS-90, baja cámara de combustión de emisiones de aleación intermetálica, estructuras fonoabsorbentes de materiales compuestos, revestimientos cerámicos en las partes calientes, álabes huecos de turbinas de baja presión, etc.
PD-14 seguirá mejorándose. En MAKS 2015 ya se pudo ver el prototipo de una pala de ventilador de cuerda ancha fabricada en fibra de carbono, creada en el CIAM, cuya masa es el 65% de la masa de la pala hueca de titanio que se utiliza actualmente. En el stand del CIAM también se pudo ver un prototipo de la caja de cambios que se supone que equipa la modificación del PD-18R. La caja de cambios permitirá reducir la velocidad del ventilador, por lo que, no ligado a la velocidad de la turbina, funcionará en un modo más eficiente. Se espera que aumente la temperatura del gas delante de la turbina en 50 °K. Esto aumentará el empuje del PD-18R a 20 tf y reducirá el consumo específico de combustible en otro 5%.
PD-14 son 20 nuevos materiales.
Al crear el PD-14, los desarrolladores desde el principio se basaron en materiales nacionales. Estaba claro que bajo ninguna circunstancia las empresas rusas tendrían acceso a nuevos materiales fabricados en el extranjero. Aquí desempeñó un papel destacado el Instituto Panruso de Materiales de Aviación (VIAM), con cuya participación se desarrollaron unos 20 nuevos materiales para el PD-14.
Pero crear el material es la mitad de la batalla. A veces, los metales rusos tienen una calidad superior a la de los extranjeros, pero su uso en el motor de un avión civil requiere una certificación de acuerdo con las normas internacionales. De lo contrario, el motor, por muy bueno que sea, no podrá volar fuera de Rusia. Las reglas aquí son muy estrictas porque estamos hablando de la seguridad de las personas. Lo mismo se aplica al proceso de fabricación de motores: las empresas del sector exigen una certificación según las normas de la Agencia Europea de Seguridad Aérea (EASA). Todo esto nos obligará a mejorar los estándares de producción y es necesario reequipar la industria para adaptarla a las nuevas tecnologías. El desarrollo del PD-14 se llevó a cabo utilizando una nueva tecnología digital, gracias a la cual la séptima copia del motor se ensambló en Perm utilizando tecnología de producción en masa, mientras que anteriormente se produjo un lote piloto en cantidades de hasta 35 copias.
PD-14 debería llevar a toda la industria a un nuevo nivel. Qué puedo decir, incluso el laboratorio de vuelo Il-76LL, después de varios años de inactividad, necesitaba ser modernizado con equipos. También se ha encontrado trabajo para los singulares stands del CIAM, que permiten simular las condiciones de vuelo en tierra. En general, el proyecto PD-14 salvará a Rusia más de 10.000 puestos de trabajo altamente cualificados.
PD-14 es el primer motor nacional que compite directamente con su homólogo occidental
El desarrollo de un motor moderno lleva entre 1,5 y 2 veces más tiempo que el desarrollo de un avión. Lamentablemente, los fabricantes de aviones se enfrentan a una situación en la que el motor no tiene tiempo de empezar a probar el avión al que está destinado. El lanzamiento de la primera copia del MS-21 tendrá lugar a principios de 2016 y las pruebas del PD-14 acaban de comenzar. Es cierto que el proyecto desde el principio preveía una alternativa: los clientes del MS-21 pueden elegir entre el PD-14 y el PW1400G de Pratt & Whitney. Es con el motor estadounidense que el MC-21 realizará su primer vuelo, y es con él que el PD-14 tendrá que competir por un lugar bajo el ala.
En comparación con su competidor, el PD-14 es algo inferior en eficiencia, pero es más ligero, tiene un diámetro notablemente menor (1,9 m frente a 2,1) y, por tanto, menos resistencia. Y una característica más: los especialistas rusos optaron deliberadamente por una cierta simplificación del diseño. El PD-14 básico no utiliza una caja de cambios en el accionamiento del ventilador y tampoco utiliza una boquilla ajustable del circuito externo; tiene una temperatura del gas más baja frente a la turbina, lo que facilita lograr confiabilidad y vida útil; indicadores. Por tanto, el motor PD-14 es más económico y, según estimaciones preliminares, requerirá menores costes de mantenimiento y reparación. Por cierto, en el contexto de la caída de los precios del petróleo, son los menores costos operativos, y no la eficiencia, los que se convierten en el factor impulsor y el principal ventaja competitiva motor de avión. En general, los costes operativos directos del MS-21 con el PD-14 pueden ser un 2,5% inferiores a los de la versión con motor americano.
Hasta la fecha se han encargado 175 MS-21, de los cuales 35 son con motor PD-14.
OJSC Ufa Engine-Building Production Association es el mayor desarrollador y fabricante de motores de aviación de Rusia. Aquí trabajan más de 20 mil personas. UMPO es parte de United Engine Corporation.
Las principales actividades de la empresa son el desarrollo, producción, servicio y reparación de motores de aviones turborreactores, la producción y reparación de componentes de helicópteros y la producción de equipos para la industria del petróleo y el gas. (52 fotos)
UMPO produce en serie motores turborreactores AL-41F-1S para aviones Su-35S, motores AL-31F y AL-31FP para las familias Su-27 y Su-30, componentes individuales para helicópteros Ka y Mi, propulsores de turbina de gas AL 31ST para estaciones de bombeo de gas de OJSC Gazprom.
Bajo la dirección de la asociación, se está desarrollando un motor prometedor para el caza de quinta generación PAK FA (complejo de aviación avanzado de aviación de primera línea, T-50). UMPO participa en la cooperación para la producción del motor PD-14 para el nuevo avión de pasajeros ruso MS-21, en el programa para la producción de motores de helicópteros VK-2500 y en la reconfiguración de la producción de motores tipo RD para MiG. aeronave.
1. Soldadura en la cámara habitable "Atmosphere-24". La etapa más interesante en la producción de motores es la soldadura con arco de argón de los componentes más críticos en la cámara habitable, lo que garantiza una total estanqueidad y precisión de la soldadura. Especialmente para la UMPO, el Instituto Prometey de Leningrado creó en 1981 una de las secciones de soldadura más grandes de Rusia, que consta de dos instalaciones "Atmosphere-24".
2. Según las normas sanitarias, un trabajador no puede pasar más de 4,5 horas al día en una celda. Por la mañana se realiza una revisión de los trajes, un control médico y solo después se puede empezar a soldar.
Los soldadores van a Atmosphere-24 con trajes espaciales ligeros. Pasan a través de las primeras puertas de la esclusa de aire hacia la cámara, se les conectan mangueras con aire, se cierran las puertas y se suministra argón a la cámara. Después de que éste expulsa el aire, los soldadores abren la segunda puerta, entran a la cámara y comienzan a trabajar.
3. La soldadura de estructuras de titanio comienza en un ambiente no oxidante de argón puro.
4. La composición controlada de impurezas en argón permite obtener costuras de alta calidad y aumentar la resistencia a la fatiga de las estructuras soldadas, y brinda la posibilidad de soldar en los lugares más inaccesibles mediante el uso de sopletes sin el uso de protector. boquilla.
5. En plena marcha, un soldador realmente parece un astronauta. Para obtener el permiso para trabajar en una cámara habitable, los trabajadores primero realizan un curso de formación, se entrenan en el aire con todo el equipo; Por lo general, dos semanas son suficientes para comprender si una persona es adecuada para ese trabajo o no; no todos pueden soportar la carga.
6. Siempre en contacto con los soldadores: un especialista monitoreando lo que sucede desde el panel de control. El operador controla la corriente de soldadura, monitorea el sistema de análisis de gases y el estado general de la cámara y del trabajador.
7. Ningún otro método de soldadura manual da un resultado similar al de la soldadura en una cámara habitable. La calidad de la costura habla por sí sola.
8. Soldadura por haz de electrones. La soldadura por haz de electrones en vacío es un proceso totalmente automatizado. En la UMPO se realiza mediante instalaciones de Ebokam. Se sueldan dos o tres costuras al mismo tiempo, y con un mínimo nivel de deformación y cambio en la geometría de la pieza.
9. Un especialista trabaja simultáneamente en varias instalaciones de soldadura por haz de electrones.
10. Las partes de la cámara de combustión, la boquilla giratoria y los bloques de paletas de la boquilla requieren la aplicación de recubrimientos protectores contra el calor mediante el método de plasma. Para estos fines se utiliza el complejo robótico TSZP-MF-P-1000.
11. producción de herramientas. UMPO incluye cinco talleres de herramientas con una plantilla total de unas 2.500 personas. Se dedican a la fabricación de equipos tecnológicos. Aquí se crean máquinas herramienta, matrices para el procesamiento de metales en frío y en caliente, herramientas de corte, herramientas de medición y moldes para fundir aleaciones ferrosas y no ferrosas.
12. La producción de moldes para la fundición de palas se realiza en máquinas CNC.
13. Ahora solo se necesitan de dos a tres meses para crear moldes, pero antes este proceso tomaba seis meses o más.
14. Un instrumento de medición automatizado detecta las desviaciones más pequeñas de la norma. Las piezas de un motor moderno y las herramientas deben fabricarse respetando con extrema precisión todas las dimensiones.
15. Carburación al vacío. La automatización de procesos siempre implica reducir costes y mejorar la calidad del trabajo realizado. Esto también se aplica a la cementación al vacío. Para la carburación (saturar la superficie de las piezas con carbono y aumentar su resistencia) se utilizan hornos de vacío Ipsen.
Un trabajador es suficiente para dar servicio al horno. Las piezas se someten a un tratamiento químico-térmico durante varias horas, tras lo cual adquieren una perfecta durabilidad. Los especialistas de UMPO han creado su propio programa que permite realizar la cementación con mayor precisión.
16. Fundición. La producción en una fundición comienza con la producción de modelos. Los modelos para piezas de diferentes tamaños y configuraciones se prensan a partir de una masa especial y luego se terminan manualmente.
17. En el área donde se elaboran los modelos a cera perdida trabajan predominantemente mujeres.
18. El revestimiento de bloques modelo y la obtención de moldes cerámicos es una parte importante del proceso tecnológico de una fundición.
19. Antes de verter los moldes de cerámica se calcinan en hornos.
21. Así se ve un molde de cerámica lleno de una aleación.
22. “Vale su peso en oro” se trata de una hoja con estructura monocristalina. La tecnología para producir una cuchilla de este tipo es compleja, pero esta pieza, costosa en todos los aspectos, dura mucho más. Cada hoja se "cultiva" utilizando una semilla de aleación especial de níquel-tungsteno.
23. Área de procesamiento para aspas huecas de ventilador de cuerda ancha. Para la producción de aspas huecas de ventilador de cuerda ancha del motor PD-14: la unidad de propulsión de una prometedora aviones civiles MS-21: se ha creado una sección especial donde se realiza el corte y mecanizado de piezas en bruto de placas de titanio, el mecanizado final de la cerradura y el perfil de la hoja, incluido su rectificado y pulido mecánico.
24. Procesamiento final del extremo de la hoja de la hoja.
25. El complejo para la producción de rotores de turbinas y compresores (CPRTK) es la localización de las capacidades existentes para la creación de los componentes principales de un propulsor a reacción.
26. Conjunto de rotor de turbina- un proceso que requiere mucha mano de obra y que requiere calificaciones especiales de los artistas intérpretes o ejecutantes. El procesamiento de alta precisión de la conexión eje-disco-punta es garantía de un funcionamiento fiable y a largo plazo del motor.
27. El rotor de varias etapas se ensambla en una sola unidad.
28. El equilibrio del rotor lo realizan representantes de una profesión única, que sólo se puede dominar plenamente dentro de las paredes de la fábrica.
29. Fabricación de tuberías y tubos.. Para que todos los componentes del motor funcionen sin problemas (el compresor bombea, la turbina gira, la boquilla se cierra o se abre), es necesario darles órdenes. Los "vasos sanguíneos" del corazón de un avión se consideran tuberías: a través de ellas se transmite una gran variedad de información. UMPO tiene un taller que se especializa en la fabricación de estos "recipientes": tuberías y tubos de varios tamaños.
30. La minifábrica para la producción de pipas requiere joyería hecha a mano; algunas piezas son verdaderas obras de arte hechas a mano.
31. Muchas operaciones de doblado de tuberías se realizan mediante la máquina de control numérico Bend Master 42 MRV. Dobla tubos de titanio y acero inoxidable. Primero, la geometría de la tubería se determina mediante tecnología sin contacto utilizando un estándar. Los datos obtenidos se envían a una máquina que realiza el doblado preliminar o, en lenguaje de fábrica, el doblado. Posteriormente se realizan ajustes y se realiza el curvado final del tubo.
32. Así es como se ven los tubos ya como parte de un motor terminado: se entrelazan a su alrededor como una telaraña y cada uno realiza su tarea.
33. Montaje final. En el taller de montaje, las piezas individuales y los conjuntos se convierten en un motor completo. Aquí trabajan mecánicos de montaje mecánicos de la más alta cualificación.
34. Los ensambladores unen grandes módulos ensamblados en diferentes áreas del taller en un solo todo.
35. La etapa final del montaje es la instalación de cajas de cambios con unidades de control de combustible, comunicaciones y equipos eléctricos. Se realiza una verificación obligatoria de alineación (para eliminar posibles vibraciones) y alineación, ya que todas las piezas se suministran desde diferentes talleres.
36. Después de las pruebas de presentación, el motor se devuelve al taller de montaje para su desmontaje, lavado y detección de defectos. Primero, el producto se desmonta y se lava con gasolina. Luego: inspección externa, mediciones, métodos de control especiales. Algunas piezas y unidades de ensamblaje se envían para la misma inspección a los talleres de fabricación. Luego se vuelve a montar el motor para las pruebas de aceptación.
37. Un ensamblador ensambla un módulo grande.
38. Los mecánicos de MSR ensamblan manualmente la mayor creación de ingeniería del siglo XX, un motor turborreactor, controlando estrictamente la tecnología.
39. El Departamento de Control Técnico es responsable de la impecable calidad de todos los productos. Los inspectores trabajan en todas las áreas, incluido el taller de montaje.
40. En un área separada se ensambla la boquilla de chorro giratorio (RPS), un elemento de diseño importante que distingue al motor AL-31FP de su predecesor AL-31F.
41. La vida útil del PRS es de 500 horas y la vida útil del motor es de 1000, por lo que es necesario fabricar el doble de boquillas.
42. El funcionamiento de la boquilla y sus partes individuales se verifica en un mini soporte especial.
43. Un motor equipado con PRS proporciona a la aeronave una mayor maniobrabilidad. La boquilla en sí parece bastante impresionante.
44. En el taller de montaje hay una zona donde se exponen muestras de referencia de motores que se han fabricado y se fabrican durante los últimos 20-25 años.
45. Prueba de motor. Probar un motor de avión es la etapa final y muy importante de la cadena tecnológica. En un taller especializado se realizan pruebas de presentación y aceptación en stands equipados con modernos sistemas automatizados control de procesos.
46. Durante las pruebas de motores, se utiliza un sistema automatizado de medición de información, que consta de tres computadoras combinadas en una. red local. Los probadores monitorean los parámetros del motor y del sistema de prueba basándose únicamente en lecturas de computadora. Los resultados de las pruebas se procesan en tiempo real. Toda la información sobre las pruebas realizadas se almacena en una base de datos informática.
47. El motor ensamblado se prueba según la tecnología. El proceso puede durar varios días, después de los cuales el motor se desmonta, se lava y se avería. Toda la información sobre las pruebas realizadas se procesa y emite en forma de protocolos, gráficos, tablas, tanto en formato electrónico como en papel.
48. Vista exterior del taller de pruebas.: Una vez que el rugido de las pruebas despertó a todo el vecindario, ahora ni un solo sonido penetra al exterior.
49. El taller No. 40 es el lugar desde donde se envían todos los productos UMPO al cliente. Pero no sólo eso, aquí se realiza la aceptación final de los productos, montajes, inspección de entrada, conservación y embalaje.
El motor AL-31F se envía para embalaje.
50. El motor espera un envoltorio cuidadoso con capas de papel de regalo y polietileno, pero eso no es todo.
51. Los motores se colocan en contenedores especiales destinados a ellos, que están marcados según el tipo de producto. Después del embalaje, se suministra con la documentación técnica adjunta: pasaportes, formularios, etc.
52. ¡Motor en acción!
Fotos y texto
Los modelos experimentales de motores de turbina de gas (GTE) aparecieron por primera vez en vísperas de la Segunda Guerra Mundial. Los avances cobraron vida a principios de los años cincuenta: los motores de turbina de gas se utilizaban activamente en la construcción de aviones militares y civiles. En la tercera etapa de introducción en la industria, los pequeños motores de turbina de gas, representados por centrales eléctricas de microturbinas, comenzaron a utilizarse ampliamente en todas las áreas de la industria.
Información general sobre motores de turbina de gas.
El principio de funcionamiento es común a todos los motores de turbina de gas y consiste en transformar la energía del aire comprimido calentado en trabajo mecánico del eje de la turbina de gas. El aire que ingresa a las paletas guía y al compresor se comprime y de esta forma ingresa a la cámara de combustión, donde se inyecta el combustible y se enciende la mezcla de trabajo. Los gases resultantes de la combustión pasan a través de la turbina a alta presión y hacen girar sus palas. Parte de la energía rotacional se gasta en hacer girar el eje del compresor, pero la mayor parte de la energía del gas comprimido se convierte en trabajo mecánico útil para hacer girar el eje de la turbina. Entre todos los motores de combustión interna (ICE), las unidades de turbina de gas tienen la mayor potencia: hasta 6 kW/kg.
Los motores de turbina de gas funcionan con la mayoría de los tipos de combustible disperso, lo que los distingue de otros motores de combustión interna.
Problemas de desarrollar pequeños TGD
A medida que disminuye el tamaño del motor de turbina de gas, la eficiencia y la potencia específica disminuyen en comparación con los motores turborreactores convencionales. Al mismo tiempo, también aumenta el consumo específico de combustible; las características aerodinámicas de las secciones de flujo de la turbina y el compresor se deterioran y la eficiencia de estos elementos disminuye. En la cámara de combustión, como resultado de una disminución en el flujo de aire, la eficiencia de combustión del conjunto combustible disminuye.
Una disminución en la eficiencia de los componentes del motor de turbina de gas con una disminución en sus dimensiones conduce a una disminución en la eficiencia de toda la unidad. Por lo tanto, al modernizar el modelo, los diseñadores prestan especial atención a aumentar la eficiencia de los elementos individuales, hasta en un 1%.
A modo de comparación: cuando la eficiencia del compresor aumenta del 85% al 86%, la eficiencia de la turbina aumenta del 80% al 81% y la eficiencia general del motor aumenta un 1,7%. Esto sugiere que para un consumo fijo de combustible, la potencia específica aumentará en la misma cantidad.
Motor de turbina de gas de aviación "Klimov GTD-350" para el helicóptero Mi-2
El desarrollo del GTD-350 comenzó en 1959 en el OKB-117 bajo la dirección del diseñador S.P. Izotov. Inicialmente, la tarea consistía en desarrollar un pequeño motor para el helicóptero MI-2.
En la etapa de diseño se utilizaron instalaciones experimentales y se utilizó el método de acabado nodo por unidad. En el proceso de investigación, se crearon métodos para calcular dispositivos de palas de pequeño tamaño y se tomaron medidas constructivas para amortiguar los rotores de alta velocidad. Las primeras muestras de un modelo funcional del motor aparecieron en 1961. Las primeras pruebas aéreas del helicóptero Mi-2 con GTD-350 se llevaron a cabo el 22 de septiembre de 1961. Según los resultados de las pruebas, dos motores del helicóptero fueron destrozados, reequipándose la transmisión.
El motor obtuvo la certificación estatal en 1963. La producción en serie se inició en la ciudad polaca de Rzeszow en 1964 bajo la dirección de especialistas soviéticos y continuó hasta 1990.
Mamá yo El segundo motor de turbina de gas GTD-350 de producción nacional tiene las siguientes características de rendimiento:
— peso: 139 kg;
— dimensiones: 1385 x 626 x 760 mm;
— potencia nominal en el eje libre de la turbina: 400 hp (295 kW);
— velocidad de rotación libre de la turbina: 24000;
— rango de temperatura de funcionamiento -60…+60 ºC;
— consumo específico de combustible 0,5 kg/kW hora;
— combustible — queroseno;
— potencia de crucero: 265 CV;
— potencia de despegue: 400 CV.
Por razones de seguridad del vuelo, el helicóptero Mi-2 está equipado con 2 motores. La instalación gemela permite a la aeronave completar el vuelo de forma segura en caso de fallo de una de las centrales eléctricas.
GTD - 350 por en este momento es moralmente obsoleto; los aviones pequeños modernos requieren motores de turbina de gas más potentes, fiables y baratos. Actualmente, un motor nacional nuevo y prometedor es el MD-120, producido por la corporación Salyut. Peso del motor: 35 kg, empuje del motor 120 kgf.
Esquema general
El diseño del GTD-350 es algo inusual debido a la ubicación de la cámara de combustión no inmediatamente detrás del compresor, como en los modelos estándar, sino detrás de la turbina. En este caso, la turbina está unida al compresor. Esta disposición inusual de componentes reduce la longitud de los ejes de potencia del motor, lo que reduce el peso de la unidad y permite altas velocidades y eficiencia del rotor.
Durante el funcionamiento del motor, el aire ingresa por el VHA, pasa por las etapas del compresor axial, la etapa centrífuga y llega al scroll colector de aire. Desde allí, a través de dos tubos, el aire se suministra a la parte trasera del motor hasta la cámara de combustión, donde invierte el sentido del flujo y ingresa a las ruedas de la turbina. Los componentes principales del GTD-350 son: compresor, cámara de combustión, turbina, colector de gas y caja de cambios. Se presentan los sistemas del motor: lubricación, control y antihielo.
La unidad está dividida en unidades independientes, lo que permite producir repuestos individuales y proporcionarlos. reparación rápida. El motor se mejora constantemente y hoy en día su modificación y producción corre a cargo de Klimov OJSC. La vida útil inicial del GTD-350 era de sólo 200 horas, pero durante el proceso de modificación se fue incrementando gradualmente hasta las 1000 horas. La imagen muestra la conexión mecánica general de todos los componentes y conjuntos.
Pequeños motores de turbina de gas: áreas de aplicación
Las microturbinas se utilizan en la industria y en la vida cotidiana como fuentes autónomas de electricidad.
— La potencia de las microturbinas es de 30-1000 kW;
— el volumen no supera los 4 metros cúbicos.
Entre las ventajas de los pequeños motores de turbina de gas se encuentran:
— amplia gama de cargas;
— bajo nivel de vibraciones y ruido;
— trabajar con distintos tipos de combustible;
- pequeñas dimensiones;
— bajo nivel de emisiones de escape.
Puntos negativos:
— complejidad del circuito electrónico (en la versión estándar, el circuito de potencia se realiza con doble conversión de energía);
— una turbina de potencia con un mecanismo de mantenimiento de velocidad aumenta significativamente el costo y complica la producción de toda la unidad.
Hoy en día, los turbogeneradores no se han generalizado tanto en Rusia y el espacio postsoviético como en Estados Unidos y Europa debido al alto coste de producción. Sin embargo, según los cálculos, con una sola turbina de gas autónoma con una potencia de 100 kW y una eficiencia del 30% se puede suministrar energía a 80 apartamentos estándar con estufas de gas.
Un breve vídeo del uso de un motor turboeje para un generador eléctrico.
Mediante la instalación de refrigeradores de absorción, se puede utilizar una microturbina como sistema de aire acondicionado y para el enfriamiento simultáneo de un número importante de habitaciones.
Industria automotriz
Los pequeños motores de turbina de gas han demostrado resultados satisfactorios durante las pruebas en carretera, pero el coste del vehículo aumenta muchas veces debido a la complejidad de los elementos estructurales. Motor de turbina de gas con una potencia de 100-1200 CV. Tienen características similares a los motores de gasolina, pero no se espera la producción en masa de estos vehículos en un futuro próximo. Para solucionar estos problemas, es necesario mejorar y reducir el coste de todos los componentes del motor.
Las cosas son diferentes en la industria de defensa. Los militares no prestan atención a los costos; el desempeño es más importante para ellos. Los militares necesitaban una central eléctrica para tanques potente, compacta y sin problemas. Y a mediados de los años 60 del siglo XX, Sergei Izotov, el creador de la central eléctrica del MI-2, GTD-350, estuvo involucrado en este problema. La Oficina de Diseño Izotov comenzó el desarrollo y finalmente creó el GTD-1000 para el tanque T-80. Quizás esta sea la única experiencia positiva del uso de motores de turbina de gas para transporte terrestre. Las desventajas de utilizar un motor en un tanque son su glotonería y exigencia con respecto a la limpieza del aire que pasa por la ruta de trabajo. A continuación se muestra un breve vídeo del funcionamiento del tanque GTD-1000.
Pequeña aviación
Hoy en día, el alto costo y la baja confiabilidad de los motores de pistón con una potencia de 50 a 150 kW no permiten que la pequeña aviación rusa extienda sus alas con confianza. Los motores como Rotax no están certificados en Rusia y los motores Lycoming utilizados en la aviación agrícola son obviamente demasiado caros. Además, funcionan con gasolina, que no se produce en nuestro país, lo que incrementa aún más el costo de operación.
Es la aviación pequeña, como ninguna otra industria, la que necesita pequeños proyectos de motores de turbina de gas. Al desarrollar la infraestructura para la producción de pequeñas turbinas, podemos hablar con seguridad de la reactivación de la aviación agrícola. En el extranjero, un número suficiente de empresas se dedican a la producción de pequeños motores de turbina de gas. Ámbito de aplicación: aviones privados y drones. Entre los modelos para avionetas se encuentran los motores checos TJ100A, TP100 y TP180, y el americano TPR80.
En Rusia, desde la época de la URSS, los motores de turbina de gas de tamaño pequeño y mediano se han desarrollado principalmente para helicópteros y aviones ligeros. Su recurso osciló entre 4 y 8 mil horas,
Hoy en día, para las necesidades del helicóptero MI-2, se siguen produciendo pequeños motores de turbina de gas de la planta de Klimov, como: GTD-350, RD-33, TVZ-117VMA, TV-2-117A, VK-2500PS- 03 y TV-7-117V.