Впервые за последние три десятка лет в подмосковном Жуковском в ЛИИ им. М. М. Громова начаты испытания нового отечественного двигателя ПД-14. Российским авиастроителям удалось освоить не только новые технологии производства самолетов и двигателей, но и кардинально улучшить методику летных испытаний.
С момента своего основания Летно-исследовательский институт им. М. М. Громова проводил тестирование двигателей для новых самолетов и вертолетов. Последние два десятка лет из-за спада производства отечественной техники специалистам из Жуковского приходилось работать над иностранными заказами. В 2003-2005 годах в ЛИИ была создана летающая лаборатория для Китайского летно-исследовательского института, а в 2008-2010 годах в рамках совместного проекта с индийским Газотурбинным исследовательским институтом GTRE (Gas Turbine Research Establishment) – летающая лаборатория Ил-76ЛЛ №3908 для испытаний двигателя Kaveri.
Сегодня в ЛИИ им. М. М. Громова насчитывается около десятка летающих лабораторий на базе самых разных отечественных самолетов – Ил-76, Ту-154, МиГ-29, Су-30. На них испытываются системы самолетов и двигателей в самых разных режимах и условиях – в высокогорьях Армении, в холодах Камчатки, при обледенении в Архангельске. Но самое главное – в ЛИИ удалось сохранить специалистов и отличную инфраструктуру. Институт располагает одной из самых длинных в мире взлетно-посадочных полос. Прогнозы погоды оперативно готовит собственная метеостанция. Выделенные каналы связи позволяют производить обмен информацией с разработчиками в любой точке России.
Первая летающая лаборатория Ил-76ЛЛ с усиленным крылом была создана в ЛИИ еще в 1981 году. На ней испытывался двигатель Д-18Т с взлетной тягой 23 500 кгс для самолета Ан-124 «Руслан». Впоследствии в ЛИИ создали четыре такие летающие лаборатории с усиленным крылом. На них испытывался мотор ПС-90, устанавливавшийся затем на самолеты Ил-96, Ту-204/214, новые модификации Ил-76. В конце 90-х на летающей лаборатории Ил-76ЛЛ №0807 проводились летно-доводочные испытания винтовентиляторных двигателей Д-236 и Д-27 для самолета Ан-70.
Среди недавних работ ЛИИ – испытания в 2006 году двигателя НК-93 отечественной разработки, который, к сожалению, не был востребован отечественным самолетостроением, и в 2009 году российско-французского двигателя SаM-146 для нового отечественного гражданского самолета Sukhoi Superjet 100 (SSJ100).
В конце 2015 года подошла очередь для испытаний более мощной по характеристикам и габаритной силовой установки нового поколения – двигателя ПД-14 (создан пермским ОАО «Авиадвигатель», входящим в Объединенную двигателестроительную корпорацию). Двигатель ПД-14 предназначен в первую очередь для создаваемого корпорацией «Иркут» среднемагистрального лайнера МС-21.
Для работы с ним была реконструирована летающая лаборатория Ил-76ЛЛ №0807 с усиленным крылом. На этой летающей лаборатории можно испытывать двигатели массой до 9 тонн со взлетной тягой до 25 000 кгс.
Двигатель SаM-146 для лайнера SSJ100 имеет взлетную тягу 6 500 кгс. Поэтому его испытания могли проводиться на самолете Ил-76 без усиления крыла. Взлетная же тяга двигателя ПД-14 составляет 14 000 кгс. Она превышает взлетную тягу штатного двигателя Д-30КП2 самолета Ил-76. Поэтому для установки ПД-14 вместо второго штатного двигателя Д-30КП2 на Ил-76 и необходимо было усиливать крыло.
«Два года назад, параллельно с завершением работ по созданию двигателя ПД-14, в Жуковском начали готовить к испытаниям Ил-76ЛЛ. Вместе со специалистами компании «Ильюшин» мы провели огромную работу по восстановлению летной годности машины», — вспоминает генеральный директор ЛИИ им. М. М. Громова Павел Власов.
Двигатели ПД на базе унифицированного газогенератора – семейство отечественных турбореактивных двухконтурных двухвальных двигателей (ТРДД), предназначенных для ближне- и среднемагистральных самолетов и промышленных газотурбинных установок. Основная особенность семейства двигателей ПД – применение унифицированного компактного газогенератора.
Семейство состоит из двигателей:
• ПД-14 – базовый ТРДД для самолета МС-21-300;
• ПД-14А – дросселированный вариант ТРДД для самолета МС-21-200;
• ПД-14М – форсированный вариант ТРДД для самолета МС-21-400, МТС;
• ПД-10 – вариант с уменьшенной тягой до 10…11 тс для самолета SSJ-NG.
Тяга на взлетном режиме от 10 900 кгс (ПД-10) до 15 600 кгс (ПД-14М).
Головной разработчик – ОАО «Авиадвигатель» (г. Пермь).
На связи с Пермью
Инженеры ЛИИ летают вместе с испытателями компании-разработчика «Авиадвигатель». При подготовке летающей лаборатории Ил-76ЛЛ к очередному полету Анатолий Кулаков, заместитель генерального директора ЛИИ им. М. М. Громова по испытаниям силовых установок, познакомил нас поближе с самолетом и работающими с ним людьми.
Самолет-лаборатория выделяется среди других образцов летающей авиационной техники. На Ил-76 ЛЛ установлено три штатных двигателя, но особое внимание специалисты уделяют закрепленному на специальном пилоне «пермяку». Экспериментальный двигатель со штатными «иловскими» перепутать трудно – ПД-14 расположен в более крупной мотогондоле, в воздухозаборнике которой красуется огромный вентилятор диаметром 1,9 м.
Мы заходим в грузовой салон Ил-76 ЛЛ №0807. Здесь в самом центре расположены пульты для инженеров-испытателей. У пульта – несколько функций. Он позволяет управлять новым двигателем, задавать различные режимы работы ПД-14. В лаборатории воссозданы все системы управления экспериментальной силовой установкой, схожие с теми, что будут использованы на самолете МС-21. Они позволят достоверно воспроизвести все нагрузки, под которыми будет работать двигатель «в реальной жизни». С этой целью перед испытаниями необходимо было сконструировать и встроить в летающую лабораторию все соответствующее оборудование.
На специально созданных мониторах выводится вся информация о полете, а также о состоянии различных самолетных систем аэро- и газодинамики. Информация выводится как в виде 3D-графиков, так и в виде изображений с трех видеокамер, показывающих состояние на входе в двигатель (воздухозаборника), мотогондолы и сопла. Некоторые системы дублированы на приборной доске в кабине пилотов. Всего в полете регистрируют около 1066 параметров работы двигателя и его систем. Основные контрольно-эксплуатационные параметры работы ПД-14 анализируется в реальном времени в ходе испытаний. Кроме того, средства радиотелеметрии позволяют передавать информацию в режиме реального времени и в конструкторское бюро в Пермь. Это существенно ускоряет доводку двигателя – специалистам не надо тратить время на многочисленные командировки.
После каждого полета обычно проводится осмотр двигателя, обработка и анализ полученных результатов измерений его параметров. Только после этого принимается решение о проведении следующего полета.
Как готовили лабораторию
В 2013 году началось конструирование подвески двигательной установки ПД-14 на крыло Ил-76ЛЛ и экспериментальных систем для интеграции нового двигателя в Ил-76. В следующем году уже были изготовлены все экспериментальные системы лаборатории. В 2015 году они были смонтированы на самолет. Двигатель ПД-14 установили на крыло Ил-76ЛЛ.
Двигательная установка ПД-14 подвешивается с использованием штатного пилона самолета МС-21-300 и экспериментального пилона, который крепится уже к крылу самолета Ил-76ЛЛ. Между пилоном ПД-14 и экспериментальным пилоном устанавливаются промежуточные проставки, которые обеспечивают требуемое положение двигателя относительно крыла самолета Ил-76ЛЛ.
Подвеска ПД-14 на самолете Ил-76ЛЛ была совместно разработана специалистами ЛИИ, «Авиадвигателя», корпорации «Иркут» и компании «Ильюшин» с использованием пилона самолета МС-21. При этом были решены задачи обеспечения статической прочности этой подвески, безопасности от флаттера. Специалисты «Ильюшина» также разработали рекомендации экипажу летающей лаборатории по эксплуатации самолета при работающем или остановленном опытном двигателе.
Наиболее трудоемкая работа заключалась в создании экспериментальных систем летающей лаборатории, обеспечивающих работоспособность ПД-14 на Ил-76. Основные среди них – система воздушного запуска, система отбора воздуха, управления двигателем, топливная система, система электроснабжения, система пожарной защиты, система электрозагрузки генератора двигателя ПД-14, информационная измерительная система, система радиотелеметрических и траекторных измерений и пункт управления летным экспериментом, компоновка грузовой кабины и кабины летчиков, система видеонаблюдения и др.
Основные экспериментальные системы Ил-76ЛЛ обеспечивают топливопитание и энергоснабжение двигателя ПД-14, его воздушный запуск на земле и в полете, отбор от него воздуха и электрической мощности. Особое место занимает информационно-измерительная система летающей лаборатории, разработанная специалистами ЛИИ и «Авиадвигателя», созданная на основе отечественных аппаратных средств НПО «Мера».
Оснащение шести рабочих мест инженеров-испытателей в грузовой кабине Ил-76ЛЛ – важная работа, проведенная специалистами различных подразделений ЛИИ и «Авиадвигателя», так как от нее зависит качество управления опытным двигателем.
Школа испытателей
В ходе начального этапа испытаний авиастроителям предстоит отлетать около 12 часов. Часто за штурвал садится Александр Крутов, заслуженный летчик-испытатель, Герой России. Он шеф-пилот легендарной школы летчиков-испытателей, одного из самых известных в мире подразделений ЛИИ.
«У нас специфика работы такая – каждый полет особенный», – говорит Крутов. В кабине пилота установлен дополнительный экран с параметрами двигателя – точно такой же стоит в отсеке инженеров. В случае возникновения непредвиденной ситуации приоритетное решение по двигателю принимает летчик. За все время испытаний ничего менять не потребовалось.
Самолет взлетает на трех работающих двигателях. Важно придерживаться режима, при котором машина идет строго по прямой. Пока Ил-76ЛЛ летает на небольших высотах – от 400 метров до 5,3 км.
«Мы взлетаем на трех двигателях по специальной методике для того, чтобы из-за несимметричной тяги самолет не слетел с полосы, – рассказывает Александр Крутов. – На данной стадии испытаний на взлете опытный двигатель работает только на малом газе. Сначала мы прогреваем три штатных двигателя. Потом второй двигатель, симметричный опытному, убираем на малый газ, и потихоньку начинаем разбег. Выводим на взлетный режим первый и четвертый штатные двигатели. Затем в процессе разбега плавно выводим третий штатный двигатель на взлетный режим. Отрываемся на трех, набираем высоту. Так удается на взлете избежать опасных разворачивающих моментов».
Причем здесь общежитие?
Некоторые технологии при создании двигателя нового поколения ПД-14 использовались впервые. Генеральный директор ЛИИ им. М. М. Громова Павел Власов существенно омолодил команду испытателей. Один из них – Вадим Изимориев. Год назад, еще будучи студентом факультета по информационным технологиям и робототехники Уфимского университета проходил дипломную практику в ЛИИ. Через год Вадима уже позвали на новый проект и перед переездом в другой регион он долго не раздумывал. «Здесь отличный проект и очень интересная работа», – делится впечатлениями Вадим.
Перспективным специалистам выделили служебное жилье. Для этого в сохранившемся еще с советских времен здании ведомственной гостиницы ЛИИ отремонтировали полтора десятка квартир.
К весне планируется завершить первый этап испытаний ПД-14 в Подмосковье. Со временем новые двигатели российского производства могут быть установлены на большинстве гражданских и транспортных самолетов ОАК.
