РАЗРАБОТКА

Последние двенадцать лет специалистами авиадвигателестроения характеризуются как "застойные", объемы выпускаемой продукции и опытно-конструкторских работ упали более чем в пять раз. И все же, преодолевая кризисные ситуации из-за недофинансирования, ОАО "СНТК им. Н.Д. Кузнецова" продолжает работы по выполнению государственной "Программы развития авиационной техники России до 2000 года".

В ОАО "СНТК им. Н.Д. Кузнецова", располагающем развитой экспериментальной базой, удалось создать и испытать опытные образцы ТВВД сверхвысокой степени двухконтурности НК-93, а в прошлом году выполнить комплекс параметрических доводочных работ по этому двигателю. Можно сказать, что СНТК им. Н.Д. Кузнецова завершает двадцатый век высотными испытаниями газогенератора двигателя (в НИЦ ЦИАМ) и подготовкой летающей лаборатории (в ЛИИ им. М.М. Громова). К настоящему времени достигнута высокая эффективность газогенератора, обеспечивающего конкурентоспособность перспективным двигателям этого семейства.

Успешное решение задачи создания газогенератора достигнуто исключительно благодаря сформированной методологии поузловой доводки с применением совершенных методов математического моделирования процессов в ГТД и идентификацией параметров двигателя по результатам экспериментов. Доводочные работы проводились на 20 установках и 8 экземплярах полноразмерного двигателя. Общая наработка составила свыше 3500 ч. Из-за ограничения по предельному расходу осушенного и охлажденного воздуха на отраслевой базе испытательного центра ЦИАМ была разработана методика экспериментальной оценки параметров газогенератора в имитируемых высотных условиях. Такой подход позволил спрогнозировать характеристики полноразмерного двигателя в ожидаемых условиях эксплуатации и тем самым завершить этап подготовки для испытания двигателя НК-93 на летающей лаборатории.

Газогенератор двигателя НК-93 представляет собой двухвальный ТРД, состоящий из компрессора низкого давления (с пятью регулируемыми направляющими аппаратами), компрессора высокого давления, кольцевой камеры сгорания и одноступенчатых турбин высокого и низкого давления.

Компоновка газогенератора была сформирована таким образом, чтобы максимально точно имитировать его работу в системе полноразмерного двигателя. С этой целью на входе в газогенератор смонтировали имитатор неоднородности потока воздуха (от комлевой части винтовентилятора полноразмерного двигателя), организовали слив пограничного слоя воздуха через переднюю опору, установили коммуникации отбора воздуха из тракта газогенератора, подобные применяемым на полноразмерном двигателе. Кроме того, на газогенераторе была оптимизирована геометрия выходного сопла.

Для оценки характеристик и работоспособности газогенератора на нем установили 19 пневмо- термогребенок, а на лопатках компрессора низкого давления 32 тензодатчика. Испытания проводились в термобарокамере ЦИАМ, параметры на входе в газогенератор поддерживались с учетом наддува от комлевых частей винтовентилятора (как в полноразмерном двигателе), а условия полета имитировались для высоты 11 км и числа М = 0,75. В этих условиях проведены следующие работы:

• - оценены дроссельные характеристики;
• - оптимизированы углы установки регулируемых аппаратов компрессора низкого давления;
• - оценено влияние захолаживания статоров турбин;
• - протензометрированы направляющие аппараты;
• - проведено вибрографирование опор;
• - проведена оценка эмиссии вредных веществ.
  

Полученные характеристики газогенератора позволили выполнить математическое моделирование характеристик полноразмерного двигателя и оценить экономичность в крейсерских условиях эксплуатации, которая получилась на 10:12 % лучше, чем у семейства авиационных двигателей, находящихся в эксплуатации.

Кроме того, достигнута максимальная степень повышения давления в газогенераторе Пи*гг > 34, что позволит иметь в системе полноразмерного двигателя Пи*к > 40..

Уже в настоящее время газогенератор обладает очень высокими параметрами цикла, способными обеспечить самую высокую эффективность авиационных двигателей семейства НК-93 в классе тяг от 13 до 18 тс. Испытания в термобарокамере ЦИАМ подтвердили также соответствие экологических характеристик НК-93 нормам ИКАО 1996 и 2004 гг. Напряженности и вибрации оцениваются как удовлетворительные.

На основе газогенератора НК-93 создан двигатель НК-38СТ мощностью 16 МВт с КПД = 38 % для газоперекачивающих станций. В настоящее время проходят его испытания.

Для проведения межведомственных испытаний осуществляется опережающая наработка двигателей. Весь этот комплекс мероприятий позволит начать летные испытания первого НК-93 на летающей лаборатории уже в 2001 г.