ЦИАМ и «Авиадвигатель»: сотрудничество продолжается

28 сентября 2018

Двигатель ПД-­14 – первенец современного российского двигателестроения – завершает длительный цикл сертификационных испытаний. В 2018 году он должен получить сертификат типа. Значительная доля испытаний двигателя прошла в Центральном институте авиационного моторостроения имени П. И. Баранова. О результатах совместной работы над ПД-­14 и дальнейших перспективах мы беседуем с генеральным директором института Михаилом Гординым.

– Михаил Валерьевич, продолжаются сертификационные испытания ПД­-14. Какие из них были проведены в ЦИАМ и что ожидается в ближайшем будущем?

– Мы сотрудничаем с «Авиадвигателем» с самого начала проекта ПД­-14. К сожалению, разработка двигателя пятого поколения началась без полноценного научно­-технического задела (НТЗ). Это произошло из­-за нехватки времени. ЦИАМ пришлось вести научно-­исследовательские работы (НИР) по технологиям параллельно с опытно­конструкторскими работами (ОКР) в КБ и в нужное время подключать к ОКРу разработанные технологии и технические решения.

Затем пришло время испытаний узлов двигателя, инженерной доводки и, наконец, сертификационных испытаний. Это большая работа. Она проводится на стендах ЦИАМ, «ОДК­-Авиадвигатель», других предприятий «Объединенной двигателестроительной корпорации». Мы участвуем практически во всем, согласуя программы, принимая результаты. ЦИАМ в этом проекте работает и в качестве партнера, предоставляющего свои мощности для проведения испытаний, и в качестве сертификационного центра, оценивающего их результаты на предмет соответствия сертификационным требованиям.

Если говорить о недавних испытаниях, прошедших именно в ЦИАМ, то это успешная проверка отсутствия автоколебаний рабочих лопаток вентилятора ПД­-14. В июне 2018 года предстоят важные испытания – классическое обледенение и заброс пластины льда. Сейчас на разгонных стендах продолжаются циклические испытания модуля компрессора высокого давления для определения его ресурса.

С начала этого года идут и будут продолжаться огневые испытания ПД-­14. Фактически это сертификационные испытания на пожаростойкость двигателя в целом и его компонентов.

– Достаточно много работы еще предстоит. Успеем ли в срок?

– Для того, чтобы успеть, наша совместная работа с «Авиадвигателем» и другими участниками проекта ПД­-14 должна быть четко скоординирована. Мы научились работать в связке. Еженедельно проводим видеоконференции, ежедневно контактируем и решаем насущные вопросы.

– Продолжается еще и программа квалификационных испытаний?

– Да, это лабораторные испытания прочностных характеристик материалов основных деталей двигателя ПД-­14. С самого начала они проводились сразу в нескольких лабораториях: в ЦИАМ, в пермском КБ и во Всероссийском научно­исследовательском институте авиационных материалов (ВИАМ). Сегодня к ним присоединились «ОДК­-Сатурн», КНИТУ­-КАИ, ПНИПУ. Таким образом создается база данных, которая позволит отраслевым НИИ давать расчетные заключения о прочности деталей, сделанных из определенных материалов.

В нашей стране еще с советских времен сложилась уникальная традиция: центральные отраслевые институты: ЦИАМ, ВИАМ, ЦАГИ и др. – концентрируют различные знания для предприятий, КБ всей страны. Зарубежные разработчики двигателей – General Electric, Rolls­Royce, Pratt & Whitney – своими результатами не делятся.

Создание общего банка характеристик материалов в каком­-то смысле может быть нашим конкурентным преимуществом. Объединив и проанализировав собранные данные, мы сможем классифицировать их для работы будущих проектировщиков. А к ПД­-14 эта база имеет непосредственное отношение, потому что заключение для получения сертификата типа будет основываться и на данных о материалах двигателя.

– Для работы над двигателем ПД-­14 испытательные стенды ЦИАМ существенно модернизировали?

– Нет, значительно мы ничего не меняли, потому что ПД-­14 соответствует размерам наших стендов. Конечно, модернизировали автоматическую систему измерений в термобарокамере высотного стенда Ц­-1А, создали новые подводящие коллекторы, новую оснастку и т.д. Это происходит перед испытаниями каждого нового двигателя. Приспособили для ПД­-14 наиболее подходящий пилон из тех, что у нас были. Для испытаний на обледенение модифицировали ледяной коллектор, который использовали когда-­то для ПС-­90А.

– После проведенных испытаний какова Ваша оценка ПД-­14?

– ПД­-14 – хороший двигатель. Главное – он уже есть. Я уверен, что ПД­-14 получит сертификат типа в этом году. Другое дело, что это новый двигатель, и, как любой другой, он требует доводки. Но доводка – это непрерывный процесс, сопровождающий двигатель на всем жизненном цикле. И после сертификации в период реальной эксплуатации вопрос доводки также актуален.

По своим характеристикам ПД-­14 абсолютно сопоставим с двигателем PW 1400G – главным конкурентом на крыле лайнера МС­-21. Конечно, нашему двигателю пока не хватает налета. Поскольку Россия вновь оказалась в ситуации, когда нужно догнать и перегнать конкурентов, ПД-­14 создается в постоянном цейтноте. Когда он «налетает» необходимые часы – станет полноценным соперником американскому двигателю.

– Каково, на Ваш взгляд, влияние проекта ПД-­14 на отечественное двигателестроение?

– Громадное. Создав ПД­-14, отрасль получила целый набор собственных новейших технологий. Когда двигатель встанет на МС-­21, мы получим новый полностью российский самолет. Очень важно, что ПД-­14 и МС-­21 – это объекты, разработанные в России, в них заложена отечественная инженерная мысль, наша идея.

То, что мы в России смогли собрать ПД-­14 и МС­-21, – это победа! Важно понимать, что предшественником МС­-21 был созданный не так давно Суперджет, а предшественником ПД-­14 – двигатель ПС‑90А, разработанный в Перми 30 лет назад. Какой разрыв по времени! Создание ПД­-14 было очень важным с точки зрения восстановления компетенций системного проектирования, философии двигателя, навыков работы в кооперации в целом. На мой взгляд, авиационный двигатель – самое сложное из механических устройств, потому что плотность инноваций на один кубический сантиметр двигателя превышает все остальные, пусть и сложные, механизмы. То, что мы смогли «упаковать» огромное количество знаний в объем ПД­-14, уникально и очень важно для нас, это громадный шаг в развитии.

Благодаря проекту ПД­-14 и ЦИАМ, и серийные заводы получили интересную работу. Наш институт был соисполнителем некоторых узлов, мы делали расчеты, сейчас занимаемся испытаниями. Все они дают новые данные, новые знания для будущих проектов. ЦИАМ аккумулирует данные испытаний всех разработчиков, и на основании этого реального эксперимента соотносит, калибрует свои модели авиационных двигателей. Естественно, работа с ПД-­14 приносит пользу, потому что мы становимся умнее и профессиональнее.

– В 2017 году «ОДК-­Авиадвигатель» приступил к разработке двигателя ПД­-35. Какова роль ЦИАМ в новом проекте?

– Одна из главных функций ЦИАМ – формирование опережающего научно­технического задела (НТЗ) для создания оте­чественных авиадвигателей. Институт прогнозирует облик двигателей будущего с учетом достижений мировой науки и техники, определяет направления развития двигателестроения, создает НТЗ, в том числе на основе применения инновационных материалов и технологий.

Формировать облик перспективных авиадвигателей нашим ученым помогают разработанные в ЦИАМ многодисциплинарные математические модели и вычислительные программы. И, конечно, при проведении экспериментальных и теоретических исследований, в работе по созданию и доводке авиадвигателей мы используем потенциал уникального научно­испытательного комплекса ЦИАМ (НИЦ ЦИАМ) – крупнейшего в Европе и одного из самых крупных в мире.

Сегодня специалисты института ведут исследования по формированию облика двигателей 2025–2030 гг. и технологиям прорывного характера. Эти технологии призваны помочь достичь амбициозных целей по топливной эффективности, снижению шума и эмиссии вредных веществ.

В рамках проекта ПД‑35 совместно с «ОДК­-Авиадвигатель» и институтами отрасли и РАН мы определили 18 критических технологий. Теперь нужно заниматься их проработкой, согласованием технических заданий по разработке двигателя­-демонстратора технологий. Некоторые из критических технологий планируется исследовать и разрабатывать в ЦИАМ, с участием наших специалистов. Часть контрактов с «Авиадвигателем» мы уже заключили. То есть, с одной стороны, мы участвуем в управлении программой научно-­исследовательских работ, с другой стороны, мы просто соисполнители.

– Начиная работать над ПД­-35, институт наверняка задумался об изменении испытательной базы. Ведь габариты двигателя таковы, что старые стенды его не вместят.

– Во­-первых, программа инвестиций, реконструкции и развития испытательной базы ЦИАМ направлена на восстановление и поддержание инфраструктуры, которая есть и достаточна для ПД‑35. Особенно это касается энергетической базы. Ведь если сегодня мы можем резервировать мощности, то испытания ПД­-35 потребуют работы всей энергосистемы на максимальном режиме. Поэтому ее нужно восстановить и поддерживать в дееспособном состоянии.

Во-­вторых, потребуется реконструкция для улучшения параметров стендов для испытаний ПД­-35. Часть стендов нужно перестроить в соответствии с габаритами двигателя и его узлов.

В­-третьих, в мире появляются новые сертификационные требования: например, испытания на обледенение в условиях ледяных кристаллов или в условиях вулканического пепла. ПД-­35 нужно будет сертифицировать по этим показателям. Для проведения испытаний потребуются новые стенды. Это, конечно, задача отдаленного будущего, но задумываться нужно уже сегодня.

– Пожалуй, впервые в истории отечественного двигателестроения КБ, которое обычно занимается ОКР, теперь руководит проведением НИР. Как Вы оцениваете эту ситуацию?

– ЦИАМ имеет гораздо большие возможности для освоения научной литературы и анализа различных тенденций, чтобы прогнозировать, в каком направлении развивается двигателестроение. Т.е. какие потребуются технологии, материалы, инженерные подходы, конструкторские концепции, чтобы конкурировать с будущими двигателями.

«ОДК­-Авиадвигатель» тоже делает свой форсайт. Мы ведем постоянный диалог, в результате которого уже появился перечень критических технологий, а к каждой из них – свои технические требования. В дальнейшем появятся технические задания, программы разработки и испытаний, далее пройдут испытания, и мы получим результаты. Во все эти процессы ЦИАМ включен. Это системное управление, но не могу сказать, что мы полностью удовлетворены тем, как это работает. Обладая колоссальным опытом ведения НИР (институт делает это вот уже 88 лет), мы считаем, что управление программой может быть налажено иначе. Мы пытаемся помочь пермским конструкторам усовершенствовать прохождение этого этапа.

Очень хорошо, что мы начинаем работать над ПД-­35 с НИР, а не сразу с ОКР, как это было с ПД-­14. Тогда ситуация обязывала нас спешить. И сегодня времени на научные исследования недостаточно, но все­таки НИР есть. Теперь важно, что в результате исследований должен появиться двигатель­-демонстратор технологий, а не деловой образец­-прототип для ОКР. Вообще конструкторскому бюро сложнее вести НИР, поскольку обычно КБ занимается ОКР, что гораздо более конкретно, регламентировано, ограничено по времени, «заточено» на положительный результат.

Для ведения НИР не так важен срок, как качество выполненной работы. Порой исследование лучше продлить на год, но получить качественный результат, чем завершить его в срок с полурезультатом, который не совсем удовлетворяет требованиям. В случае с ОКР эти недостатки можно компенсировать, с НИР – это невозможно. Подобное отношение к НИР, к НТЗ в любом КБ («ОДК-­Авиадвигатель» не исключение) не развито так, как в НИИ. У современных КБ и промышленности меньше возможностей корректировать сроки, суммы затрат на исследования. Ведь заказчик – государство. ЦИАМ же как научная организация может более жестко обозначить свою позицию.

Мы считаем, что сроки программы ПД­-35 рискованно амбициозны. Возможно, в какой­-то момент придется критически посмотреть на то, что мы делаем, переоценить сроки. В любом случае, я считаю, что 18 прорывных технологий, которые определены для ПД‑35, мы обязаны разработать и освоить. Я уверен, что ни одна копейка государственных денег, выделенных на проект, не будет потрачена зря. Мы в любом случае получим знания, необходимые для дальнейшего развития отрасли.

– Михаил Валерьевич, на Ваш взгляд, изменилось ли в обществе отношение к двигателестроению и авиапрому? Сформировалось ли понимание того, что эти отрасли у России должны быть гарантом интеллектуального, технического развития страны?

– Да, изменения произошли. Сегодня у руководства отрасли и широкой общественности появилось понимание того, что нам никто не продаст технологии и ноу­-хау. Общество осознало, что накопленный в советские времена интеллектуальный запас нужно сохранять и развивать. Если Россия хочет летать, то должна сама производить и двигатели, и самолеты.

Следующим шагом должно стать принятие того, что авиа­ционный двигатель – это отдельный вид техники. Это не просто комплектующее изделие для самолета. Цикл разработки двигателя длиннее цикла разработки самолета. Поэтому, если мы хотим на чем-­то летать, мы сначала должны разработать двигатель, и только потом самолет под него. В гражданском самолето­ и двигателестроении эту идею уже восприняли, потому что появились самостоятельные проекты ПД­-14, ПД­-35. Нет проекта «МС-­21 с двигателем ПД-­14», и заказчик двигателя – не ПАО «Корпорация «Иркут», а государство.

– Каковы перспективы дальнейшего сотрудничества ЦИАМ и «ОДК­-Авиадвигатель»?

– ЦИАМ как эксперт и головной институт будет сопровождать работу пермского КБ в целом, давать свои рекомендации по всем вопросам, которые возникнут у «Авиадвигателя». Мы традиционно будем выполнять функции соисполнителя и сертифицирующей организации.

Перед пермским КБ поставлены грандиозные задачи. Во-­первых, в ближайшие годы нужно реализовать большую программу опытно­конструкторских разработок: превратить газогенератор ПД-­14 в широкую линейку двигателей, создать семейство. Во-­вторых, реализовать программу перспективных НИР по двигателю ПД­-35. Это огромная работа, которая потребует от коллектива КБ много сил, знаний, творчества. А специалисты ЦИАМ всегда готовы к сотрудничеству.

Беседовали Виктор и Ольга Осиповы

Сайт разработан РЦИ ПНИПУ, 2014 г.