Разработка

ПЕРСПЕКТИВЫ РАЗВИТИЯ ТРДД ДЛЯ РЕГИОНАЛЬНЫХ САМОЛЕТОВ

Возрастающая актуальность проблемы создания российского пассажирского самолета для региональных линий вызывает необходимость проведения комплекса работ, связанного с определением оптимального облика силовой установки такого самолета. Составной частью этих исследований является разработка требований к ГТД, обеспечивающих конкурентоспособность двигателя на внутреннем и внешнем рынках. В этом отношении значительный интерес представляет зарубежный опыт разработки, анализ которого позволяет более адекватно определить главные тенденции развития соответствующего сектора авиационного двигателестроения.
Одной из наиболее динамично развивающихся в последние годы разновидностей авиационных ГТД являются двухконтурные турбореактивные двигатели (ТРДД) с взлетной тягой менее 10 тс, предназначенные для региональных самолетов. Самолеты этого класса, занимающие промежуточное положение между самолетами местных линий и ближнемагистральными, оснащаются, в основном, двухконтурными двигателями.
Три компании являются разработчиками региональных самолетов (с ТРДД): Embraer (Бразилия) - типа ERJ; Bombardier (Канада) - типа CRJ; BAe Systems Regional Aircraft (Великобритания) - типа Avro RJ.
Региональные самолеты рассматриваемого класса рассчитаны на перевозку 35-110 пассажиров и имеют максимальную взлетную массу 15500…50000 кг. Максимальная дальность полета для стандартных модификаций составляет 1650…3100 км и 2850…4300 км с увеличенной дальностью.
Силовая установка большинства региональных самолетов включает два маршевых двигателя и вспомогательный ГТД.
Важной чертой рассматриваемых силовых установок является способ размещения двигателей: на фюзеляже или под крылом. Для региональных самолетов с большой взлетной массой предпочтительным является вариант установки двигателей на пилонах под крылом.
Способ размещения двигателя на самолете влияет на выбор его схемы.
Основными разработчиками и изготовителями ТРДД для региональных самолетов за рубежом являются четыре компании: General Electric (США) - двигатели типа CF34; Honeywell (США) - двигатели LF507-1F, AS900; Rolls-Royce (Великобритания) - двигатели AE3007A, AE3007A1; Pratt & Whitney (Канада) - двигатели PW306B, PW800.
Ряд фирм в Европе и в Азии, таких как MTU (Германия), IHI (Япония) имеют большую долю участия в отдельных проектах.
По уровню параметров и конструктивному облику могут быть выделены два класса ТРДД для региональных самолетов: взлетной тяги 3…4 тс и тяги 6…8 тс.
Каждый из приведенных классов характеризуется как общими, так и различными конструктивно-параметрическими чертами. Двигатели в классе тяги 6…8 тс приближаются по своему облику к двухконтурным двигателям большой размерности (CF34-10, разрабатываемый General Electric (США) для ERJ 190/195 и ARJ 21).
Основными тенденциями развития зарубежных двухконтурных двигателей для региональных самолетов являются снижение стоимости приобретения и эксплуатации, а также уменьшение вредного воздействия на окружающую среду.
Характерные конструктивные черты современных ТРДД: степень двухконтурности - 4,5…5,0, суммарная степень повышения давления - 24…30, температура газа перед турбиной 1550…1650К; двухвальная схема; схема со смешением потоков; широкохордный вентилятор и т.д.
В результате реализации технических решений в современных ТРДД для региональных самолетов достигнуты показатели:
- удельный расход топлива 0,63…0,68 кг/кгс·ч; удельная масса 0,19…0,22 кг/кгс;
- эксплуатация по техническому состоянию с момента ввода в строй, наработка на "крыле" - не менее 10000...12000 ч;
- снижение стоимости обслуживания на 20…30 %;
- уровень эмиссии вредных веществ - на 40…50 % ниже существующих требований;
- уровень шума - на 15…20 дБ ниже существующих требований.
Учитывая наличие за рубежом большой номенклатуры конкурентоспособных ТРДД, крайне актуальна задача создания российского двигателя для перспективных региональных самолетов различных классов. По различным оценкам ЦАГИ и ГосНИИ ГА потребность российских авиакомпаний в период до 2015 г. может составить до 300-550 региональных самолетов различных классов, в том числе до 200 самолетов на 50-70 мест.
В Федеральной целевой программе "Развитие гражданской авиационной техники …" предусматривается создание на конкурсной основе нового регионального самолета и двухконтурного двигателя для него. На конкурс, проведенный в начале 2003 г., представлялись технические предложения, предусматривавшие создание региональных самолетов вместимостью 50-90 пассажиров. Базовый вариант: самолет на 70-75 пассажиров с потребной тягой двигателей 5…7 тс.
На конкурс были представлены три проекта: семейство самолетов RRJ - Russian Regional Jet (техническое предложение ОАО "ОКБ Сухого", ОАО "Ил", ОАО "ОКБ им. А.С. Яковлева"); самолет Ту-414 (техническое предложение ОАО "Туполев"); самолет М-60-70 (техническое предложение ФГУП "ЭМЗ им. В.М. Мясищева"). Победителем признан проект RRJ с двигателем SM146, разрабатываемым совместно фирмами ОАО "НПО "Сатурн" (Россия) и Snecma Moteurs (Франция).
На всех самолетах семейства RRJ будет устанавливаться один и тот же двигатель с различной настройкой системы управления.
Двигатель разрабатывается на базе демонстрационного газогенератора DEM 21, испытания которого проведены фирмой Snecma в 2002 г. "Сатурн" отвечает за разработку вентилятора, подпорных ступеней, турбины низкого давления и др.
В проекте SM146 предполагается использование целого ряда перспективных технических решений, что позволяет рассчитывать на создание в ближайшие несколько лет конкурентоспособного на внутреннем и внешнем рынках двигателя для перспективных региональных самолетов.

Двухконтурный двигатель General Electric CF34-10
Предварительный "3D-облик" двигателя SM 146, представленный в проспекте ОАО НПО "Сатурн" на выставке Paris Air Show 2003