В мире не так много предприятий, производящих современные авиационные двигатели для истребителей и гражданские двигатели в классе тяги от 10 тонн. Ведущие игроки здесь «Пратт энд Уитни», «Роллс-Ройс», «Дженерал электрик», «Снекма». Сюда также можно отнести «Евроджет», занимающийся производством двигателей для «Еврофайтера». В России созданием и производством авиадвигателей монопольно занимается ОДК – Объединенная двигателестроительная корпорация. О проблемах отечественного двигателестроения и пойдет речь в предлагаемом вниманию читателей «ВПК» материале.
В отличие от ОАК Объединенная двигателестроительная корпорация интегрировала всю отрасль практически без остатка. Никаких серьезных двигателей за пределами ОДК нет. Иными словами, никакие значимые отраслевые программы без участия ОДК сегодня невозможны в принципе.
ОДК проникла даже в сферу космических двигателей. В частности, она поглотила ОАО «Кузнецов» (Самара), которое входит в число предприятий не только авиационного, но и космического двигателестроения. «Кузнецов» – это ракетные двигатели НК-33, РД-107А, РД-108А и авиационные двигатели НК-12МП, НК-25, НК-32. То есть без всякого преувеличения ОДК и в Самаре полноценная хозяйка, что показала недавняя кадровая чехарда на «кузнецовской» фирме, трудно объяснимая с точки зрения логики и здравого смысла.
В российском двигателестроении в настоящее время сломана прежняя структура, позволившая сохранить отрасль в труднейшие 90-е годы. Эти институты несли в себе колоссальный опыт выживания. Их реформирование, с одной стороны, назрело. Но с другой – очень легко потерять уникальный опыт. И это существенный фактор риска при нынешнем реформировании. Сегодня ОДК базируется на бюджетном финансировании. Да и само создание корпорации без государственного участия было бы невозможно. Сегодня оно остро необходимо, и это, наверное, хорошо. Но сумеет ли ОДК выжить, если государственное финансирование будет не наращиваться, а даже уменьшаться? Вопрос, что называется, открытый.
В настоящее время создается новая структура отрасли. Говорить о жизнестойкости, пока идут многочисленные структурно-кадровые перестройки, сложно. Нужно время, чтобы определить работоспособность новых органов и предприятий.
Сегодня в ОДК формируется классическая иерархическая структура с большим количеством разного рода управленческих надстроек. В частности, Ростех (куда входит ОДК) является в данном случае холдинговой структурой 1-го уровня, «Оборонпром» – холдинговая структура 2-го уровня, собственно ОДК – холдинговая структура 3-го уровня.
Не будет большим преувеличением сказать, что во всех трех структурах отрабатываются только схемы движения денег. Именно там расположены многочисленные «трубопроводы», по которым перемещается денежная масса, а также бессчетные вентили и задвижки, служащие для направления средств в ту или иную сторону. При этом начальники вентилей, задвижек и клапанов (на два, три и более положений) в полном шоколаде, а для холдинговых структур в целом характерны самые дорогие шале на выставках вооружения и военной техники, автомобили представительского класса, в которых восседают ладные хлопцы в костюмах от ведущих домов моды, а также прочие осязаемые атрибуты благополучия.
Ниже ОДК – непосредственно предприятия. Во всяком случае так планировалось изначально. Но в ходе многочисленных структурных перестроек и подвижек, характеризующихся по меньшей мере организационным восторгом, в рамках собственно ОДК вводится еще одна управленческая структура – дивизионы. Вполне возможно, что помимо финансовых потоков там будут присутствовать и какие-либо производственные функции. В частности, созданы дивизион авиадвигателей гражданского назначения и дивизион военных двигателей, причем экспертам сразу заметна некоторая условность этого разделения.
Поскольку современные российские холдинговые структуры часто представляют собой некое собрание людей с неизвестными компетенциями, подобранных по принципам личной преданности и кровного родства, то нетрудно спрогнозировать, что и на новом управленческом уровне – дивизионов ОДК – будут примерно такие же кадры.
Если присмотреться ко всем трем этажам управленческой иерархии, то нетрудно заметить, что ни один из них не является на деле создателем двигателей. Их моральное право заниматься этим ни на чем не базируется. По сути дела и в настоящее время продолжается формирование некоего управленческого аппарата. Насколько продуктивен будет этот процесс в деле создания современных двигателей – вопрос тоже пока открытый.
Когда мы говорим об авиационном двигателестроении в России, то подразумеваем двигателестроение в России и на Украине. По большому счету по отдельности они не существуют. Это, кто бы и что ни говорил, единый комплекс. Имеющаяся программа импортозамещения дает некий шанс на создание самостоятельного двигателестроительного комплекса в России, но этим шансом надо еще суметь воспользоваться. С точки зрения национальной безопасности двигателестроительная автаркия, видимо, оправданна. Но с точки зрения экономики и технологий это движение в противоположном направлении с учетом мировых тенденций. «Большая тройка» – «Пратт энд Уитни», «Роллс-Ройс», «Дженерал электрик» – на самом деле на мировом рынке в некоторых проектах представлена в виде различных альянсов, что повышает конкурентоспособность продукции в условиях очень жесткого соперничества.
Хватит ли у России ресурсов – финансовых, технологических, кадровых, чтобы решить задачу создания необходимой линейки двигателей, покрывающих все потребности самолето- и вертолетостроения, – вопрос весьма сложный. Попробуем упрощенно (в виде таблицы) изобразить состояние российского авиационного двигателестроения на современном этапе его развития.
То есть вызовы просто огромны. Всю эту таблицу заполнить самим, собственными силами вряд ли удастся. И это обстоятельство невольно поднимает тему кооперации. Возникает вопрос: с кем? Китай сегодня еще не вышел на тот уровень, при котором он может быть источником технологий. А как источник ресурсов Пекин тоже не хочет работать, поскольку у него есть возможности тем или иным способом добывать технологии двигателестроения на Западе. Кое-какие варианты, наверное, возможны. Но не без издержек.
На сегодня в российском авиационном двигателестроении есть всего две курицы, несущие золотые яйца. Во-первых, это семейство авиа-двигателей АЛ-31, которыми комплектуется линейка самолетов Су-27 – Су-30. Во-вторых, двигатель для вертолетов ТВ3-117 и его многочисленные вариации. Все остальное несравнимо по оборотам и неприбыльно. Для начала остановимся на авиадвигателях.
АЛ-31 и другие
Напомним, АЛ-31 – это серия авиационных высокотемпературных турбореактивных двухконтурных двигателей с форсажными камерами, разработанная под руководством А. М. Люльки в НПО «Сатурн». С 1981 года двигатели АЛ-31 производятся на УМПО (Уфа) и ММПП «Салют» (Москва). С 2013-го двигатель собирается в рамках дивизиона ОДК «Двигатели для боевой авиации», за горячую часть отвечает «Салют», за холодную и сборку – УМПО, ОМО. Как бизнес-структура УМПО лучше «Салюта».
ОАО «Уфимское моторостроительное производственное объединение» – инновационное предприятие, осуществляющее разработку, производство и послепродажное обслуживание газотурбинных двигателей для военной авиации. Почему УМПО весьма хорошо развивается? Объяснить это можно во многом тем, что УМПО долгое время было частным предприятием. И для него во многом характерен дух почина, новаторства. ОАО «УМПО» серийно выпускает турбореактивные двигатели для самолетов семейства Су-35С (изделие 117С), Су-27 (АЛ-31Ф), семейства Су-30 (АЛ-31Ф и АЛ-31ФП), семейства Су-25 (Р-95Ш), технические узлы на вертолеты Ка и Ми. Объединение является головным предприятием дивизиона «Двигатели для боевой авиации».
Есть и некие объективные причины для лидерства УМПО. В частности, в Москве развивать двигателестроение, извините, просто смешно. Ибо рабочих в Первопрестольную надо завозить каким-либо способом организованного набора.
Перспективы в этом сегменте двигателестроения есть. Во многом они связаны с растущим ГОЗ. Действительно, он увеличивается с каждым годом. Но уже не генерирует такую прибыль, как экспорт в прежние времена.
Есть еще двигатель 117С – турбореактивный двухконтурный форсажный с управляемым вектором тяги (является глубокой тягово-ресурсной модернизацией двигателя АЛ-31ФП). Двигатель 117С создан НПО «Сатурн» (НТЦ им. Архипа Люльки) для многофункционального истребителя Су-35 разработки АХК «Сухой». По своим геометрическим параметрам и местам крепления на самолете двигатель 117С соответствует своим предшественникам – АЛ-31Ф и АЛ-31ФП. Это дает возможность при незначительной доработке мотогондолы и оборудования использовать двигатель 117С для модернизации парка ранее изготовленных самолетов типа Су-27/Су-30 в интересах ВВС РФ и иностранных государств. Специалистами двигатель 117С расценивается как промежуточный, в перспективе – 5-го поколения.
Будет неправильным не сказать несколько слов о двигателе РД-33. Он устанавливается на всех модификациях всемирно известного, проверенного в боевых условиях истребителя МиГ-29 (в настоящее время эксплуатируется в 29 странах мира). Двигатель имеет высокое отношение тяги к массе, низкий удельный расход топлива, высокую газодинамическую устойчивость во всем диапазоне режимов работы, высот и скоростей полета, в том числе при применении ракетного и пушечного вооружения. В результате совершенствования конструкции в ходе длительной эксплуатации нескольких тысяч двигателей надежность последних модификаций соответствует мировым стандартам. В настоящее время выпускаются двигатели РД-33 трех модификаций: серии 2, серии 3, а также обновленный РД-33МК для истребителей МиГ-29К/КУБ и его производных.
Те двигатели, которые производятся для фирмы «МиГ» на Московском машиностроительном предприятии имени В. В. Чернышева, будут выпускаться частично на УМПО, частично в Омском моторостроительном объединении имени Баранова (входит в НПЦ газотурбостроения «Салют»).
Развитие этого семейства двигателей (с тягой до 10 тонн) под большим вопросом. Для них попросту нет самолетов. РД-33 появился как двигатель для легкого истребителя 4-го поколения. Будет ли в России самолет в этой нише – большой вопрос. И если даже будет, то вовсе не факт, что для него разработают новый десятитонник. Таким образом, эта ниша отечественного двигателестроения сегодня еще способна приносить доходы, но в принципе ведет в тупик.
Основная нынешняя проблема для этого дивизиона – растущая зависимость от ГОЗ и относительно низкая в сравнении с предыдущими годами прибыльность. Имеющийся задел, отчетливая рыночная ниша, но относительно узкая и недиверсифицированная, на сегодня – фактор риска для этого двигателя.
В мире промышленного производства двигателей моторов только для военной авиации нет, это вопрос технологий. Но в ноябре 2012 года ОАО «ОДК» принято решение о создании дивизиона гражданских авиационных двигателей, в рамках которого ОАО «НПО «Сатурн» переданы полномочия на управление ОАО «Авиадвигатель» и ОАО «ПМЗ».
ОАО «Авиадвигатель» – разработчик авиадвигателей для современных самолетов Ил-96, Ту-204, Ту-214, Ил-76МФ и др., газотурбинных установок для энергетики и газоперекачки, поставщик газотурбинных электростанций.
ОАО «Пермский моторный завод» сориентировано на серийное производство авиадвигателей для гражданской и военной авиации, промышленных газотурбинных установок для электростанций и транспортировки газа.
Поскольку в рамках ОДК сформированы два дивизиона, то возникает необходимость трансферта технологий уже внутри ОДК. Это даже некий вызов для ОДК – сможет ли она на него ответить без излишних внутренних потрясений и кадрово-структурных напряжений.
ТВ3-117 и другие
Вторая курица, несущая в отрасли золотые яйца, – вертолетные двигатели ряда ТВ3-117. Напомним, ТВ3-117 – это семейство авиационных турбовальных двигателей, разработанных в 1965–1972 годах в ОКБ имени В. Я. Климова под руководством С. П. Изотова и С. В. Люневича. Двигатель выпускается серийно с 1972 года на ЗПОМ «Моторостроитель» (ныне ПАО «Мотор Сич», Запорожье, Украина). С момента создания было выпущено более 25 000 ТВ3-117 различных модификаций. Особо подчеркнем, что это один из самых надежных авиационных двигателей в мире. Ниша, надо прямо сказать, огромна. Это бизнес мирового класса, который на среднесрочную перспективу полностью обеспечен заказами. Это и рынок двигателей, и рынок их ремонта.
Проблема здесь следующая. Эта ниша до недавнего времени была полностью захвачена АО «Мотор Сич», которое является одним из ведущих предприятий в мире по выпуску авиационных двигателей для самолетов и вертолетов, а также промышленных газотурбинных установок. «Мотор Сич» – динамичное частное предприятие, фактически принадлежащее генеральному директору Вячеславу Богуслаеву.
Исходный двигатель разработан в Ленинграде на Климовской фирме. Структура интеллектуальной собственности по этому двигателю крайне запутана. В настоящее время ОАО «Климов» – ведущий российский разработчик газотурбинных двигателей. К вертолетным двигателям этого предприятия относятся ВК-2500 и ВК-2500П.
Турбовальный двигатель ВК-2500 предназначен для модернизации средних вертолетов Ми-8МТ/Ми-17, Ми-24, Ми-14, Ка-32, Ка-50, Ми-28 и др. Он является дальнейшим развитием двигателей семейства ТВ3-117 и отличается от базового ТВ3-117ВМА повышенными на 15–20 процентов характеристиками по мощности, введением новой цифровой системы автоматического регулирования и контроля типа FADEC, а также увеличенным ресурсом. В 2000–2001 годах двигатель завершил сертификационные и государственные стендовые испытания.
Турбовальный двигатель ВК-2500П (ПС) предназначен для модернизации средних вертолетов Ми-28Н, Ка-52, Ми-24/35, Ми-8МТ/Ми-17 и их модификаций. ВК-2500П (ПС) являются дальнейшими модификациями семейства в классе мощности 2000–2500 лошадиных сил. Разработка ВК-2500П (ПС) началась в 2011 году. После завершения госиспытаний и получения сертификата типа двигатель будет запущен в серийное производство.
Однако самые современные модификации ТВ3-117 производятся в Запорожье. И первенство «Мотор Сич» очевидно. ВК-2500 менее совершенен. Пока он создавался, хитрые запорожцы не спали и выкатили более продвинутую версию. К таковой, несомненно, относится двигатель ТВЗ-117ВМА-СБМ1В. Он прошел полный цикл государственных испытаний и получил международный сертификат типа СТ267-АМД, который председатель Межгосударственного авиационного комитета Татьяна Анодина лично вручила председателю совета директоров «Мотор Сич» Вячеславу Богуслаеву. Украинский двигатель отвечает самым жестким международным требованиям, безотказен в условиях высокогорья, а значит, разреженности воздуха и перепадов высоких-низких температур.
ОАО «Климов» делает 50 двигателей в год, а чтобы стать ведущим игроком на своем рынке, надо выдавать по меньшей мере 400–500. Здесь Россия упирается в очень большие технологические и кадровые риски. Чтобы нарастить производство в десять раз, требуются инвестиции просто гигантского масштаба, инженерно-технический состав, база сбыта. А между тем Вячеслав Богуслаев прочно окопался по всему миру. У него все давно сложилось и схвачено. Но непредсказуемая политическая ситуация на Украине может сыграть и на руку ОАО «Климов».
А «Мотор Сич» пока крепко держит пальцы на горле российского самолето- и вертолетостроения. Достаточно только перечислить линейку производимых запорожцами двигателей. В частности, это:
Двигатель Д-136/Д-136 серии 1 – предназначен для самых грузоподъемных в мире транспортных вертолетов Ми-26 и Ми-26Т;
Двигатель Д-436-148 – предназначен для установки на самолетах семейства Ан-148 региональных и магистральных авиалиний протяженностью до 7000 километров. Является очередной модификацией двигателей Д-436Т1, устанавливаемых на пассажирские самолеты Ту-334;
Д-436TП – предназначен для многоцелевого самолета-амфибии Бе-200;
Д-18Т – применяется на транспортных самолетах Ан-124, Ан-124-100 «Руслан»;
Д-36 серий 1, 2А, 3А. Двигатели Д-З6 серии 1 устанавливаются на пассажирские лайнеры Як-42, а Д-З6 серий 2А и ЗА – на транспортные Ан-72 и Ан-74;
Д-36 серии 4А предназначен для самолета Ан-74ТК-300.
Проблемы гражданского дивизиона
Остановимся на некоторых проблемах гражданских двигателей, хотя всякое разделение на двигатель гражданский и военный, как уже сказано выше, очень условно. Для начала несколько слов о программе ПС-90А (Пермь). Сегодня она не генерирует прибыль в той мере, в которой от нее этого ожидали. Двигатель слабо конкурентоспособен. Тем не менее надо заметить, что эта программа сама по себе не умрет в ближайшее время. Самолеты летают, двигатели требуются. Но большого будущего у ПС-90А, похоже, нет.
Сегодня единственная перспективная программа внутри гражданского дивизиона – двигатель ПД-14, который пойдет на МС-21 и на какие-то новые конструкции. Но она еще долго не будет приносить прибыли и требует значительных финансовых и материальных вложений.
Отдельно следует сказать про совместный российско-французский перспективный двигатель SaM-146 с тягой 7–8 тонн. В наше турбулентное время он может легко попасть под различного рода санкции. Причем самое сложное в этом двигателе делает французская Snecma Moteurs, а Рыбинск по сути дела жарит при этом котлеты. Как выходить из этой ситуации, не очень понятно.
Гражданский дивизион формируется на базе рыбинского «Сатурна». А так сложилось исторически, что основные силы – интеллектуальные и производственные – были сконцентрированы в Перми. Причем пермяков-двигателистов сегодня заставляют работать фактически за еду, а сбыт продукции отнесен к компетенции Рыбинска, что само по себе служит поводом для внутриведомственных напряжений и разборок. А Рыбинск ведь на протяжении долгих десятилетий всегда был на подхвате у Перми. Эту проблему пытались решить разными способами – и силовыми, и компромиссами. Но Рыбинск побеждает, причем по причинам, очень далеким от успехов в создании современных двигателей.
Какие на сегодня самые проблемные точки в гражданском дивизионе? К таковым следует отнести создание двигателя в 3–3,5 тысячи лошадиных сил для военно-транспортного самолета Ил-112. Надо как-то избавляться от украинской зависимости, связанной с двигателем Д-436, которым комплектуется российский Бе-200 (и Ан-148 тоже). Есть многочисленные проблемы по вертолетным двигателям – и малой мощности, и очень большой (Д-136 для Ми-26 – опять же украинская разработка). Проблема тут заключается в том, что требуются очень большие инвестиции при абсолютно негарантированном рынке сбыта.
Учитывая сложность изделия, рынок должен быть не менее тысячи штук в год, чтобы хоть как-то отбить вложенные деньги. Чисто российские ниши этого не обеспечат при самом большом воображении. Скажем, Минобороны закажет 100 самолетов Ил-112. Это 200–300 двигателей. А что дальше делать с двигателем этого типа?
За рубежом серийность – тысячи двигателей. Логика при этом весьма простая: потратить на разработку двигателя один миллиард долларов, а потом продавать его, скажем, тысячами за один миллион штука. И таким образом окупать затраты. А вот при маленькой серийности стоимость НИОКР будет огромна. При крупной серийности и на НИОКР можно выделять большие деньги при меньших рисках. Поэтому КБ и предприятия с небольшой серийностью всегда будут в аутсайдерах в сфере создания современных авиадвигателей.
Проблема носит глобальный характер. Даже США не могут позволить себе производить весь требуемый ряд двигателей для своей авиации. Поэтому проблема импортозамещения тут очень болезненна. Надо прямо сказать, что Россия – слишком маленькая страна для двигателей. И без выхода на мировой рынок здесь ничего кардинально не решить.
При этом существует ряд системных вызовов. В частности, на создание современного двигателя требуется не менее 10 лет при абсолютно негарантированном успехе замысла. Технологически двигатель куда сложнее самолета. Как шутят разработчики, самолет – весьма примитивное приспособление для полета двигателя. Скажем иначе: если ты играешь в лотерею с двигателем, шансов на успех практически нет. Если с самолетом это еще как-то может пройти, то с двигателем – ни при каких обстоятельствах. Словом, проблемы, стоящие перед отечественным двигателестроением, и объемны, и сложны. Как и в каком направлении они будут решаться, покажет ближайшее будущее.
Какие критерии считают ключевыми для выбора «самого-самого»? Есть ли принципиальные отличия в подходе к конструированию на разных континентах? Попробуем найти ответы на эти вопросы.
ЕВРОПА: В РЕЖИМЕ ЭКОНОМИИ
На недавней пресс-конференции в Лондоне глава концерна «Пежо-Ситроен» Жан-Мартин Фольц весьма неожиданно для многих отозвался о гибридных автомобилях: «Посмотрите вокруг: таких машин в Европе менее 1%, тогда как доля дизелей достигает половины». По мнению господина Фольца, современный дизель гораздо дешевле в производстве, будучи не менее экономичен и экологичен.
Времена, когда дизели оставляли за собой черный шлейф, тарахтели на всю улицу и заметно уступали по литровой мощности бензиновым моторам, прошли. Сегодня удельная доля дизелей в Европе составляет 52% и продолжает расти. Толчок дают, например, экологические бонусы в виде сниженных налогов, но прежде всего - дороговизна бензина.
Прорыв на дизельном фронте произошел к концу 90-х, когда в серию пошли первые моторы с «коммон рейл» - общей топливной рампой. С тех пор давление в ней неуклонно растет. В новейших двигателях оно достигает 1800 атмосфер, а ведь еще недавно 1300 атмосфер считались выдающимся показателем.
На очереди - системы с двукратным повышением давления впрыска. Сначала насос нагнетает топливо в аккумулирующий резервуар до 1350 атм. Затем давление поднимают до 2200 атм, под которыми оно и поступает в форсунки. Под таким давлением топливо впрыскивают через отверстия меньшего диаметра. Это улучшает качество распыла, повышает точность дозировки. Отсюда выигрыш в экономичности и мощности.
Уже не первый год применяют пилотный впрыск: первая «партия» горючего поступает в цилиндры чуть раньше основной дозы, чем достигается более мягкая работа мотора и чистый выхлоп.
Помимо «коммон рейла», есть иное техническое решение, чтобы поднять давление впрыска на небывалую высоту. Насос-форсунки перебрались с грузовых моторов и на легковые дизели. Им привержен, в частности, «Фольксваген », составляя здоровую конкуренцию «общей рампе».
Одним из камней преткновения на пути дизеля всегда был экологический. Если бензиновые моторы журили за угарный газ, окиси азота и углеводороды в выхлопе, то дизели - за соединения азота и частицы сажи. Введение в прошлом году норм Евро IV далось непросто. С окислами азота справились посредством нейтрализатора, а вот сажу ловит особый фильтр. Он служит до 150 тыс. км, после чего его либо меняют, либо «прокаливают». По команде управляющей электроники в цилиндр подаются отработавшие газы из системы рециркуляции и большая доза топлива. Температура выхлопа повышается, и сажа выгорает.
Примечательно, что большинство новых дизелей могут работать на биодизельном горючем: в его основе лежат растительные масла, а не нефтепродукты. Это горючее менее агрессивно к окружающей среде, поэтому его массовая доля на рынке Европы должна достигнуть к 2010 году 30%.
Пока же специалисты отмечают совместную разработку «Дженерал моторс» и ФИАТ - один из «Двигателей года 2005». Малолитражный дизель благодаря электронике способен оперативно менять параметры впрыска и тем самым обеспечивать больший момент и быстрый пуск двигателя. Широкое использование алюминия, существенно снизившее массу и размеры, в сочетании с достаточной мощностью 70 л.с. и немалым крутящим моментом 170 Н.м позволили 1,3-литровому мотору набрать большое число голосов.
Учитывая все достижения на дизельном фронте, можно смело утверждать - ближайшее будущее Европы именно за этими двигателями. Они становятся мощнее, тише и удобнее для повседневной езды. С учетом теперешних цен на нефть потеснить их в Старом Свете не способен ни один из существующих типов двигателей.
АЗИЯ: БОЛЬШЕ СИЛ НА ЛИТР
Главное достижение японских двигателистов за последний десяток лет - высокая литровая мощность. Загнанные законодательством в узкие рамки, инженеры ухитряются добиться отменных результатов самыми разными способами. Яркий пример - изменяемые фазы газораспределения. В конце 80-х японская «Хонда » с ее системой VTEC совершила настоящий переворот.
Необходимость варьировать фазы диктуется различными режимами движения: в городе важнее всего экономичность и крутящий момент на низких оборотах, на трассе - на высоких. Отличаются и пожелания покупателей в разных странах. Раньше настройки мотора были постоянными, теперь же стало возможным менять их в буквальном смысле на ходу.
Современные моторы «Хонда » оснащают несколькими типами VTEC, в том числе и трехступенчатым устройством. Здесь корректируются параметры не только на низких и высоких оборотах, но и на средних. Так удается совместить несовместимое: высокую удельную мощность (до 100 л.с./л), расход топлива в режиме 60–70 км/ч на уровне 4 л на сотню и высокий крутящий момент в диапазоне от 2000 до 6000 об/мин.
В результате японцы успешно снимают высокую мощность с весьма скромных объемов. Рекордсменом по этому показателю который год подряд остается родстер «Honda S2000 » с безнаддувным 2-литровым двигателем мощностью 250 л.с. Несмотря на то, что мотор появился еще в 1999 году, он по-прежнему в числе лучших - второе место среди претендентов 2005 года объемом 1,8–2,0 л. Вторым бесспорным достижением японцев являются гибридные установки. «Гибрид Синержи Драйв» производства «Тойоты» отметился среди призеров не один раз, набрав наибольшее число баллов в номинации «экономичный двигатель». Заявленный показатель - 4,2 л/100 км для такой немаленькой машины, как «Тойота Приус », безусловно хорош. Мощность «Синержи Драйв» достигает 110 л.с., а суммарный момент бензиноэлектрической установки- выдающийся - 478 Н.м!
Кроме топливной экономичности, подчеркивается экологический аспект: выброс углеводородов и окислов азота у мотора на 80 и 87,5% ниже, чем того требуют нормы Евро IV для бензиновых моторов, и на 96% ниже требований к дизелям. Таким образом, «Синержи Драйв» с запасом укладывается в самые жесткие в мире рамки - ZLEV, планируемые к введению в Калифорнии.
В последние годы наметилась любопытная тенденция: применительно к гибридам речь все реже идет об абсолютных рекордах экономичности. Возьмем «Lexus RX 400h». Этот автомобиль расходует вполне обычные 10 л в городском цикле. С одной оговоркой - это очень мало, учитывая мощность основного мотора 272 л.с. и момент 288 Н.м!
Если японским компаниям, в первую очередь «Тойоте» и «Хонде», удастся снизить себестоимость агрегатов, продажи гибридов могут подскочить на порядок уже в ближайшие 5–10 лет.
АМЕРИКА: ДЕШЕВО И СЕРДИТО
На форумах американских автомобилей после проведения конкурса «Двигатель года» обязательно возникают дебаты: как это так, в числе победителей нет ни одного двигателя нашей разработки! Все просто: американцы, несмотря на продолжающийся топливный кризис, не слишком преуспели в экономии бензина, а про дизельное топливо и слышать не хотят! Но это не значит, что им нечем похвастать.
К примеру, «крайслеровские» моторы серии «Хеми», блиставшие на мощных моделях (их традиционно именуют в США «масл карз») еще в 50-х. Их название ведет родословную от английского hemispherical - полусферический. Конечно, за полвека многое изменилось, но, как и раньше, у современных «хеми» полусферические камеры сгорания.
Традиционно во главе линейки моторов стоят агрегаты неприличного по европейским меркам литража - вплоть до 6,1 л. Стоит открыть проспект, в глаза бросается разница в подходах к конструированию. «Лучшая в классе мощность», «самый быстрый разгон», «низкий уровень шума»… о расходе топлива говорится вскользь. Хотя он, конечно, небезразличен инженерам. Просто приоритеты несколько иные - динамические характеристики и… невысокая себестоимость агрегата.
В моторах «Хеми» нет изменяемых фаз. Они не столь форсированы и не могут даже близко подойти к лучшим японским агрегатам по литровой мощности. Зато в них применена хитроумная система MDS (Multi Displacement System - система нескольких объемов). Как намекает название, ее смысл кроется в отключении четырех из восьми цилиндров двигателя, когда не требуется использовать все 335 «лошадей» и 500 Н.м момента, например у двигателя объемом 5,7л. На отключение уходит всего 40 миллисекунд. Подобные системы прежде использовал «Джи-Эм», а у «Крайслера» это первый опыт. По заверению фирмы, MDS позволяет сэкономить до 20% топлива, в зависимости от манеры вождения. Боб Ли, вице-президент отделения двигателей «Крайслер », очень горд новым мотором: «Отключение цилиндров происходит элегантно и просто… преимущества - надежность и низкая цена».
Естественно, отключаемыми цилиндрами американские инженеры не ограничиваются. Они готовят и совсем другие разработки, например силовые установки на топливных элементах. Судя по появлению все новых концепт-каров именно с такими моторами, их будущее рисуется в розовых тонах.
Конечно, мы отметили лишь наиболее яркие особенности «национального двигателестроения». Современный мир слишком тесен, чтобы в нем бок о бок существовали принципиально разные культуры, не оказывая влияния друг на друга. Быть может, однажды выведут рецепт идеального «глобального» мотора? Пока каждый предпочитает бежать своей дорожкой: Европа готовится перевести чуть не половину парка на рапсовое масло; Америка хоть и старается не замечать происходящих в мире перемен, постепенно отвыкает от прожорливых мастодонтов и раздумывает над переводом инфраструктуры всей страны на водородное топливо; ну а Япония… как всегда, берет высокими технологиями и ошеломляющей скоростью их внедрения в жизнь.
ДИЗЕЛЬ «ПСА-ФОРД»
В ближайшее время начнется производство двух новых моторов, разработанных совместно концерном «Пежо-Ситроен» и «Фордом» (журналистам их представляет инженер «Форда» Фил Лэйк). Дизели объемом 2,2 л адресованы коммерческим и легковым автомобилям. Система «коммон рейл» отныне работает под давлением 1800 атм. Топливо впрыскивается в камеру сгорания через семь 135-микронных отверстий в пьезоэлектрических форсунках (ранее их было пять). Теперь стало возможным впрыскивать топливо до шести раз за один оборот коленчатого вала. Результат - более чистый выхлоп, экономия топлива, снижение вибраций.
Применили два компактных малоинерционных турбокомпрессора. Первый ответствен исключительно за «низы», второй подключается после 2700 об/мин, обеспечивая плавную кривую крутящего момента, достигающего 400 Н.м при 1750 об/мин и мощности 125 л.с. при 4000 об/мин. Масса двигателя по сравнению с предыдущим поколением снижена на 12 кг благодаря новой архитектуре блока цилиндров.
FreeValve, как может работать двигатель без распредвала
Уверен, что многие из наших читателей знают о существования компании под названием. Koenigsegg. Но также мы уверены, что вы почти ничего не слышали о её дочерней фирме под названием FreeValve.
Если это действительно так, то добро пожаловать в мир высоких автотехнологий. Скандинавы разработали и претворяют в жизнь чрезвычайно интересный продукт, новый (это не преувеличение) тип двигателя в котором нет таких привычных для всех кто связан с автомобилями деталей, таких как распредвал двигателя.
Если взглянуть в прошлое, в 80-е года, топовой и самой продвинутой технологией стала система управления клапанами типа VTEC, 90-е года отличились разработкой и применением продвинутой системой впрыска топлива, чуть позже кульминацией развития прямого впрыска стали поздние 2000-е. Будущее за технологией FreeValve, "без системы распредвалов" приводящего клапаны в движение в ДВС. Но действительно ли это ? Давайте посмотрим вместе.
Как и любая другая технологическая революция, который должен (или обязан?) изменить расстановку сил в технологиях создания двигателей внутреннего сгорания. Основной принцип звучит просто и гениально, вместо определённой привязки к определенной, статической формуле, новая технология предлагает гибкость в процессе работы мотора.
Технологии изменяемого открытия клапанов существуют уже относительно давно, было сделано множество прототипов от разных автопроизводителей, существуют даже похожие серийные версии от BMW, но ни одна из них не может сравниться с возможностями, которые предлагает новый тип двигателя, разработанный скромной скандинавской компанией. Гениальность продвигаемой системы также не в последнюю очередь заключается в том, что она не подразумевает серьёзных изменений в конструкции самого двигателя. Тем не менее эта кажущаяся простота не помогла избежать FreeValve дороговизны и . Закон бизнеса, новинки стоят всегда немалых денег.
Мотор FreeValve на 30% мощнее, в два раза экологичнее и на 20-50% экономичнее обычного распредвального двигателя
Как и другие инженеры, сосредоточившиеся и изменяемой степени сжатия, а также изменяемого объёма, парни из FreeValve работали над тем, что называется топовой мировой технологией мотора, стоящей на острие атаки прогресса.
В ходе исследований, компания Koenigsegg выяснила, что технология привода клапанов имеет огромный потенциал развития, решение было логичным, разработать реальную систему, основанную на теоретическом опыте, таким образом для достижения амбициозных целей произошло объединение с дочерней компанией Cargine, впоследствии переименованной в FreeValve.
Вступление закончилось. Переходим к подробностям.
Давайте перейдем к изучению всех нюансов FreeValve технологии, которая не так давно была публично раскрыта для общественности.
В чем разница между системой без распредвалов и классической технологией привода клапанов
Из названия и описания технологии становится понятным, что речь действительно идет о двигателе, в котором отсутствуют распределительные валы. На самом деле необычный подход к инженерии внутримоторных технологий, главный секрет которых заключается в том, что двигателю не нужны эти валы, поскольку клапаны рассчитаны на индивидуальную работу, каждый по отдельности. Каждый клапан не связан жестко с соседними клапанами, отсюда проистекает название- «свободные клапаны», FreeValve.
Главная мысль заключается в том, чтобы работа двигателя внутреннего сгорания стала более эффективной во всех фазах работы. Стандартные распределительные валы ввиду заложенных в них конструктивных особенностей являются крайне компромиссными вариантами, что зачастую приводит к определенным «жертвам», повышенный расход топлива в угоду мощности или низкий крутящий момент на высоких оборотах в угоду пиковой мощности и т.д..
Инженеры получили возможность сделать двигатель эффективным при любых оборотах и на всех режимах работы, не опасаясь провалов на холостом ходу, посредственной динамики или высокого расхода топлива.
Звучит как недосягаемая мечта, но нет ничего невозможного, возможно все, что возможно себе представить. Дочерняя компания Кёнигсегг добилась высоких результатов, создав вполне рабочий, практически серийный экземпляр своей разработки, которую они долгие годы возили от выставки к выставке, представляя на разных своих новинках. Вместо распредвалов, каждый клапан приводится в движение отдельным приводом, работу которых в свою очередь контролирует электроника.
Насколько хороша новинка и насколько она дороже обычной системы привода клапанов?
Разработчики утверждают, что система без распредвалов использует на 10% меньше энергии, чем традиционные решения привода. Эти проценты в стандартной схеме двигателя обычно уходят на преодоление трения, привод и работу всей верхней части «головы» мотора, то есть всех этих многочисленных систем. Эффективность использования такого двигателя как несложно догадаться будет на 10% лучше, но гораздо больший выигрыш станет очевидным .
Двигатель может работать в четырех циклах: стандартный- Отто, сложный- Миллера и экономный-Аткинсона. Также двигатель способен воспроизводить цикл Хедмана с изменяемой степенью сжатия
Например, в двигателе с искровым зажиганием, (читайте, в бензиновом моторе) с установленным FreeValve можно смело снять , а экономичность даже у мощного бензинового двигателя станет сродни дизельному варианту.
В результате полученный силовой агрегат станет дешевле эквивалентного дизельного мотора, говорят в FreeValve. На дизельные двигатели также могут быть установлены новомодные электронные приводы клапанов, что в теории должно чуть снизить расход мотора и серьезно повысить экологичность его выхлопа.
Стоимость новой технологии. Если взять в расчет науку экономику, то получается, что первые 10- 100 тыс. двигателей, построенных по этой технологии, будут стоить дороже обычных типов силовых агрегатов, но в конечном итоге, когда производство будет поставлено на промышленный поток и при достижении определённой «критической массы», стоимость новых типов моторов начнет постепенно снижаться и в итоге сравняется со стоимостью стандартного ДВС.
При этом такие моторы будут более эффективными, чем традиционные модели, будут меньше расходовать горючего при увеличении мощности и станут показывать гораздо более приемлемые показатели полки крутящего момента.
Что произойдет, если система покажет себя несостоятельной?
Приверженцам классической схемы двигателей и тем людям, которые с опаской принимают все обновления и технических новшеств, наверное, интересно, насколько все будет плохо, при поломке новомодной системы. И вообще, а надежная ли она?
Отрицать глупо, любой, даже самый надежный девайс может выдать неприятную осечку, также не стоит забывать про конструктивные дефекты, которые могут быть не выявлены на начальном этапе разработки. Итог предсказуем, дорогая поломка. Но и здесь у FreeValve есть небольшой утешительный козырь в рукаве.
Невероятно, но этот двигатель сможет нормально выполнять свои рабочие функции даже при поломке одного или нескольких приводов клапанов, разумеется это скажется на пиковой мощности на высоких оборотах, но как уверяют разработчики, разница будет незначительна.
Предусмотрен аварийный вариант работы двигателя,заключается он в том, что даже если 75% приводов клапанов выйдут из строя, автомобиль сможет самостоятельно добраться до СТО, невероятная живучесть. Тестирования продолжаются..., но самое главное, чего разработчики все еще никак не могут побороть, это как раз выносливость такого типа привода. В нем все хорошо, но камень преткновения, состоит в том, что долго система не выхаживает. Однако это временное явление и его удастся нейтрализовать, ведь инженеры по теоретическим расчётам выяснили, надежность такой системы может быть сопоставима со стандартным двигателем ДВС. Смоделированы сотни-миллионов циклов работы приводов, ощутимого износа обнаружено не было. Осталось применить знания на практике и можно выезжать.
Шведская компания сравнивает текущую технологию распределительного вала, с игрой на пианино двумя руками, каждая из которых привязана к противоположным концам метлы. Использование каждого пальца по отдельности, как делают пианисты, позволит перейти к индивидуальному управлению клапанами.
Из вышесказанного можно сделать вывод:
1. На данный момент технология явно сырая. Двигатель не способен пройти столько же, сколько ходят без серьезных проблем моторы с обычной системой распредвалов.
2. Но даже на этом этапе разработки, система показала себя с лучшей стороны. Ни один мотор со стандартной системой газораспределения не способен хоть как-то нормально работать, если перестанут работать 75% клапанов (представим это гипотетически). Более того, перестань функционировать в нормальном режиме хотя бы один из клапанов на обычных ДВС, вы потеряете больше, чем пиковую мощность на высоких оборотах. То есть в плане поломок, если уж что-то произошло с ГРМ, скандинавская технология явно обходит все другие типы моторов.
Еще один плюс. На революционном двигателе, как утверждают инженеры, работающие над проектом, невозможна встреча клапанов с поршнями в случае обрыва ремня/растяжения цепи ведь ее здесь просто-напросто нет.
Технические нюансы. FreeValve- более, чем полностью изменяемые фазы газораспределения?
Если ответить кратко, по существу, то да, это больше чем двигатель с изменяемыми фазами газораспределения, потому что каждый конкретный клапан может иметь различные «подъемы», как по времени, так и в позиции открытия. Также он может открываться и закрываться с разной скоростью, изменяя частоту, за этим в онлайн режиме следит система бортовых компьютеров высчитывая необходимый режим хода клапана в соответствии с режимом работы двигателя с точностью подъема вплоть до 1/10 миллиметра.
Как видно приводы (актуаторы) способны делать это с необычайной точностью, значительно превосходя показатели работы в обычном двигателе.
Промышленное двигателестроение в нашей стране может стать тем самым драйвером, который наряду с рядом других позволит экономике не только адаптироваться к кризису, но и выведет её на конкурентоспособный уровень. В этом контексте речь идёт, прежде всего, о моторах для летательных аппаратов и ракетной техники, которые можно смело назвать штучным товаром.
В создании этой высокотехнологичной продукции мы, как говорится, впереди планеты всей, но такое положение дел может существенно измениться, если в космическом и авиационном двигателестроении не будут предприняты определённые шаги. Как и в любых других отраслях промышленности, здесь требуется модернизация и грамотная кадровая политика.
Разработкой и созданием двигательной техники в Российской Федерации занимается государственный холдинг с названием Объединённая двигателестроительная корпорация (ОДК), в которую входят десятки заводов. Она производит не только авиационные моторы, но и газотурбинные энергетические установки, которые, кстати, тоже популярны у зарубежных заказчиков, правда, не в такой степени, как оборудование для ракет.
Спрос на продукцию российского двигателестроения
Потенциал развития двигателестроения заключается в высоком спросе на его продукцию. Уже сегодня в очередь за российскими ракетными двигателями выстраиваются покупатели из США и Евросоюза - как государственные, так и частные. А моторы для самолётов находят устойчивый спрос у отечественных авиапроизводителей.
Это оборудование настолько необходимо американцам и европейцам, что предприятия ОДК, на которых оно производится, не подвергались санкциям, введённым западными державами в отношении Российской Федерации в 2014 году. Благодаря этому двигателестроение в России чувствует себя довольно неплохо в то время, когда другим отраслям приходится, мягко говоря, тяжеловато.
Высокий спрос объясняется тем, что запуски космических аппаратов на ракетоносителях с двигателями российского производства, в том числе, и коммерческие, расписаны на долгие годы вперёд, и отложить их не представляется возможным - на кону стоят большие деньги. Даже законодатели США не могут наказать санкциями российское двигателестроение, когда дело касается миллиардных потерь. в течение 2-х лет никак не может принять соответствующий закон. И, скорее всего, так и не сможет этого сделать.
Научная база развития двигателестроения в России
Следует понимать, что авиационное двигателестроение, как, впрочем, и любое другое, является успешным только при использовании достижений современной науки и, в частности, материаловедения. В этом плане в нашей стране, несмотря на явные провалы начала 90-х годов прошлого века, была сохранена научно-теоретическая база для разработки двигателей, способных эффективно отвечать современным вызовам.
В настоящее время в России функционирует большое количество НИИ и конструкторских бюро, в которых ведётся неустанная работа по созданию новых образцов моторов для летательных аппаратов. По словам вице-премьера Дмитрия Рогозина, курирующего промышленность, приоритетом в развитии двигателестроения для авиации является повышение экономичности выпускаемого оборудования с тем, чтобы оно могло потеснить на мировом рынке и других конкурирующих компаний.
Модернизация
Высокая результативность работы ОДК объясняется помимо прочего своевременно проводимой модернизацией двигателестроения в России. В необходимом объёме и регулярно выделяется финансирование, благодаря чему на заводах устанавливается современное оборудование, отвечающее жёстким требованиям современной промышленности.
При этом отрасль, как и многие другие сферы экономики, вынуждена работать в режиме импортозамещения. К самому двигателестроению санкции не применяются, но вот смежники, поставляющие узлы и агрегаты, вынуждены заменять своими разработками. Это немного замедляет процесс производства моторов, но остановить не может.
Коммерческие перспективы
Говоря о коммерческих перспективах отечественного авиационного двигателестроения, нужно рассматривать их в привязке к глобальным экономическим процессам. Так, отголоски финансового кризиса 2008 года ещё не позволяют м заказывать новые самолёты, а, значит, не пользуются спросом и двигатели для гражданских самолётов.
Однако продукция для военных машин резко обрела популярность. показала, что двигателестроение в России способно производить надёжное оборудование для любой авиации - истребительной, штурмовой, бомбардировочной и транспортной. Как результат, выросло число контрактов на покупку наших , что гарантирует загруженность предприятий ОДК, выпускающих военный кластер двигателей.
На VI Петербургском Международном Газовом Форуме в рамках реализации государственной программы по импортозамещению для предприятий нефтегазовой отрасли на стенде «Импортозамещение в газовой отрасли ПАО «Газпром» предприятием «Дизельзипсервис» был представлен дизельный двигатель ТМ-600 промышленного назначения максимальной мощности 800 кВт, полностью отечественного производства. Двигатель ТМ-600 был разработан для решения задач энергообеспечения и модернизации электростанций аварийного и резервного назначения в рамках программы импортозамещения. Он прекрасно подходит для осуществления агрегатной замены исчерпавших свой ресурс...
На Уфимском агрегатном производственном объединении обновлен и запущен эталонный участок сборки электродвигателей
07.10.2016
На Уфимском агрегатном производственном объединении (УАПО), входящем в холдинг «Технодинамика», был обновлен и запущен эталонный участок сборки электродвигателей. Новые принципы организации труда и рабочего места позволили ускорить процесс сборки, облегчили процесс комплектации и понизили процент брака. С 2015 года «Технодинамика» ведет работу по созданию эталонных участков на Уфимском агрегатном производственном объединении. На этот раз она коснулась участка сборки электродвигателей. Теперь для создания двигателя используется принцип «поточной сборки», который предполагает...
АО «Московское машиностроительное предприятие имени В.В. Чернышева» (входит в Объединенную двигателестроительную корпорацию Госкорпорации Ростех) завершило производство и поставку более 100 авиационных турбореактивных двигателей РД-33МК для Военно-морских сил Индии. Поставки осуществлялись в рамках заключенного ранее контракта между АО «РСК «МиГ» и Министерством обороны Индии. «Успешное выполнение этого контракта стало еще одной значимой вехой в стартовавшем еще в 1960-е гг. сотрудничестве отечественной двигателестроительной отрасли с Индией. - говорит генеральный директор...
Объединенная двигателестроительная корпорация начала серийное производство двигателей ТВ7-117В для нового вертолета Ми-38
20.07.2016
ОДК запустила в серию производство двигателей ТВ7-117 В и узлов турбовинтового двигателя ТВ7-117СМ Объединенная двигателестроительная корпорация (входит в Госкорпорацию Ростех) начала серийное производство двигателей ТВ7-117 В для нового вертолета Ми-38, а также приступила к изготовлению ключевых узлов турбовинтового двигателя ТВ7-117СМ, предназначенного для регионального пассажирского самолета Ил-114. Производство осуществляется на входящем в ОДК предприятии АО «Московское машиностроительное предприятие имени В.В. Чернышева». «После значительного перерыва предприятие в короткие сроки восстановило изготовление мотокомплектов ТВ7-117. ...
«Группа ГАЗ» начала поставлять автокомпоненты для завода Ford в Татарстане «Группа ГАЗ» начала серийные поставки отливок коленвала для российского двигателестроительного завода Ford Sollers, запущенного в 2015 году в Татарстане. Речь идет о поставках отливок коленчатого вала для двигателестроительного завода Ford Sollers, запущенного в сентябре прошлого года в Елабуге. Тестовые испытания отливок коленвала для двигателя Ford прошли весной этого года, серийные поставки начались в начале лета. Автокомпоненты изготавливаются на Горьковском...
Группа ГАЗ в рамках проекта по импортозамещению произвела модернизацию оборудования и наладила выпуск комплектующих для дизельных двигателей ЯМЗ-530 Проект разделен на два этапа. Первый был реализован в прошлом году. Специалисты Горьковского автозавода провели необходимые опытно-конструкторские работы, подготовили к производству и начали выпуск отливок блока цилиндров для 4-цилиндрового двигателя ЯМЗ-530. Второй этап, который реализуется в 2016 году предусматривает начало производства отливок блока цилиндров...
Объединенная двигателестроительная корпорация (ОДК, входит в «Ростех») занимается сборкой уже девятого опытного образца перспективного российского авиадвигателя ПД-14, сообщил РИА Новости замминистра промышленности и торговли России. ПД-14 - это турбореактивный двухконтурный двухвальный двигатель (ТРДД) с прямым (безредукторным) приводом вентилятора, с раздельным истечением потоков из наружного и внутреннего контуров. Базовый двигатель ПД-14 тягой 14 тонн создается для самолета МС-21-300, разрабатываемого «Корпорацией „Иркут“. «Сегодня ОДК ведет сборку уже девятого...
Ford стал первым иностранным автопроизводителем, открывшим в России завод по выпуску двигателей
03.09.2015
Завод двигателей FordSollers, открытый в ОЭЗ «Алабуга» Татарстана, стал первым в России производством легковых двигателей зарубежной марки - до сих пор моторы для собираемых в нашей стране иномарок поставлялись из-за рубежа. Весь объем производимых на новом предприятии двигателей будет поставляться на автомобили Ford, производимые на российских заводах СП FordSollers. до 200 тысяч. Сумма инвестиций в создание нового производства составила около 10 млрд рублей, на заводе будет работать 200 человек. Создание завода двигателей...
