Частота оборотов авиационных двигателей
Частота оборотов авиационных двигателей
Блендоскопы Richard Wolf — это уникальные приборы для дистанционного визуального контроля, которые позволяют не только осмотреть скрытые полости авиадвигателя, но и дистанционно провести механические работы по зачистки забоин на лопатках компрессора. Кроме того, блендоскоп сочетает в себе контактный измерительный инструмент для оценки размеров забоин, возникающих на лопастях авиадвигателя в процессе его эксплуатации. Немецкая компания производит оборудование с различными оптическими параметрами, такими как направление обзора, поле обзора и глубина резкости. Рабочая часть эндоскопа может быть различного диаметра или длины. Основное достоинство оборудования Ричард Вольф – это удобство использования. Все эндоскопы оснащены подсветкой, которая позволяет операторам выполнять свои задачи внутри скрытых полостей не имеющих какого либо освещения.
Качественные материалы, используемые в конструкции, существенно увеличивает срок эксплуатации. Сборка оборудования Richard WOLF осуществляется модульным принципом, что позволяет быстро заменять поврежденные элементы.
Бороскопы Рихард Вольф уже много лет используются в авиационной промышленности для контроля авиационных двигателей. Благодаря опыту в этой области, компания разработала и выпустила множество оптических инструментов, которые указываются в техническом регламенте по обслуживанию практически всех популярных моделей авиадвигателей.
Особенности бороскопов компании Richard WOLF
Блендоскоп Richard WOLF также широко используется в авиационной промышленности. Раньше, для того, чтобы устранить повреждения внутренней части реактивных двигателей приходилось разбирать оборудование, устранять повреждение, а затем проводить ряд тестов выходного контроля. Это занимало много времени и требовало дополнительных средств. Благодаря развитию технологий механики и оптики, ситуация существенно изменилась. Современный блендоскоп — это прибор для зачистки лопаток авиационных двигателей, без разбора, через смотровое отверстие. Система не толще классического эндоскопа, бывает диаметром 6, 8, 10 мм, а также имеет различную длину под разные двигатели. В зависимости от материала лопасти, которая требует обработки, используются различные насадки.
Блендоскоп позволяет производить шлифовку, резку и полировку непосредственно внутри скрытой полости авиадвигателя. Прибор обладает встроенной ременной передачей, с помощью которого вращается шлифовальный наконечник. Прибор вводится под прямым углом в смотровое отверстие двигателя, затем с помощи рукоятки меняется положение наконечника, и инструмент попадает в зону обработки. При включении электродвигателе мы получаем вращение с частотой до 1000 оборотов в минуту. Таким образом производятся зачистные работы. Система видео захвата передает изображение на монитор для просмотра и фиксации. Кроме того, оператор может вести наблюдение через окуляр блендоскопа.
Основные технические преимущества
В нашей компании вы можете приобрести эндоскопы, бороскопы или блендоскоп Richard Wolf.
Комплект включает в себя
Мы разрабатываем блендоскопы и сменные насадки по индивидуальным заказам. Чтобы сделать заказ, позвоните нам или оформите заказ на сайте.
«Будущее — за гибридными двигателями»: как новая силовая установка может изменить облик гражданской авиации в РФ
Начальник отдела электрических силовых установок Центрального института авиационного моторостроения имени П.И. Баранова (ЦИАМ) Антон Варюхин заявил в беседе с RT, что осенью 2020 года начнутся лётные испытания перспективного гибридного авиационного двигателя. Они будут проходить на летающей лаборатории, которая в настоящее время создаётся на базе пассажирского самолёта Як-40. Машина не производится с 1981 года, но её продолжают эксплуатировать некоторые компании.
«Мы решили создать демонстратор гибридной силовой установки большой размерности. Мощность электрического двигателя, который будет крутить воздушный винт, составляет 500 кВт. Для его питания мы будем использовать генераторы (400 кВт) и аккумуляторы (100 кВт). Сейчас идут стендовые испытания, а в следующем году установим двигатель на Як-40», — рассказал Варюхин.
По словам инженера, разработка гибридной силовой установки осуществляется в «большой кооперации». В ней участвуют ЗАО «СуперОкс», НИЦ «Институт имени Н.Е. Жуковского», Уфимский государственный авиационный технический университет, Московский авиационный институт, ООО «Экспериментальная мастерская «Наука-софт», ООО «Авиа-Турбо». ЦИАМ выступает в роли головного разработчика.
Оборудованием летающей лаборатории занимается Сибирский научно-исследовательский институт авиации им. С.А. Чаплыгина (СибНИА).
«Очевидный выигрыш»
Современные газотурбинные двигатели отличаются большой «прожорливостью» во время взлёта, набора высоты и посадки. В экономичном режиме проходит только крейсерский полёт. Специалисты ЦИАМ предлагают накапливать электроэнергию в период максимальной работы керосинового двигателя, а потом использовать её в режиме крейсерского полёта.
«Сейчас коллеги из СибНИА укрепляют носовую часть летающей лаборатории — обтекатель, мотораму, передний шпангоут. Также они убрали третий средний двигатель АИ-25. Вместо него будет установлен турбовальный двигатель ТВ2-117 с электрогенератором. Он наиболее прост и надёжен в эксплуатации», — рассказал Варюхин.
Особенность двигателя, который разрабатывает ЦИАМ, заключается в применении в качестве обмоток высокотемпературных сверхпроводников (ВТСП) второго поколения.
Постоянный ток вырабатывает генератор на постоянных магнитах. В этом агрегате, как говорится в буклете ЦИАМ, «заложен ряд инновационных технических решений, обеспечивающих высокий КПД и высокие удельные характеристики».
Генератор был создан учёными ЦИАМ и Уфимского государственного авиационного технического университета. Это первый в России производитель электроэнергии авиационного назначения мощностью более 150 кВт. КПД агрегата достигает 96%.
В материалах ЦИАМ сообщается, что максимальная частота вращения перспективного электродвигателя составляет 2500 оборотов в минуту, номинальное напряжение — 800 В, масса двигателя — 95 кг, диаметр — 0,45 м, длина — 0,4 м. Расход жидкого азота (для охлаждения обмоток. — RT) оценивается в 6 л/ч.
«КПД электрических двигателей на ВТСП составляет 98%. При мощностях более 500—1000 кВт удельная масса подобных электрических машин будет существенно ниже, чем у традиционных», — уточняется в материалах ЦИАМ.
Варюхин сообщил, что электродвигатель можно устанавливать на самолёты вместимостью до 20 пассажиров. Однако в будущем ЦИАМ рассчитывает спроектировать более мощную силовую установку. По словам инженера, на текущий момент важно отработать технологию электродвижения, «пусть и на стареньком Як-40».
«Создать сразу мощный двигатель очень тяжело, но мы будем двигаться к этому шаг за шагом. Гибридные технологии для силовых установок могут использоваться даже на широкофюзеляжных дальнемагистральных самолётах. Выигрыш от гибридизации может оказаться большим из-за продолжительного крейсерского полёта. Правда, требования к мощности будут совершенно иные — речь идёт о десятках МВт», — пояснил Варюхин.
ЦИАМ намерен развивать технологии электродвижения за счёт совершенствования сверхпроводников. Они позволяют существенно уменьшить массу силовой установки. По мнению специалиста, авиационная отрасль получит «очевидный выигрыш» после изобретения электродвигателя мощностью от 2 МВт. В целом использование подобных агрегатов позволит снизить стоимость перевозок на 20%, прогнозирует Варюхин.
По словам инженера, «для масштабной интеграции электродвигателей необходима тесная кооперация между разработчиками самолёта и двигателя».
«Тем не менее на некоторые типы воздушных судов уже сейчас можно устанавливать электродвигатели. Прежде всего это лёгкие учебные самолёты. В будущем электродвигателем может быть оснащён, например, Ил-114-300, производство которого сейчас разворачивается. Для этого как раз необходимо достичь мощности в 2 МВт», — подчеркнул Варюхин.
В погоне за мощностью
Опрошенные RT эксперты считают, что развитие технологий электродвижения является общемировым трендом гражданской авиации, для которой ключевое значение имеют экономичный расход топлива и повышение экологических стандартов.
«Технологии движутся в сторону уменьшения выбросов загрязняющих веществ в атмосферу и экономичности. Гибридные силовые установки сейчас используются в автомобилях. Но ничего не мешает оснащать ими летательные аппараты. Естественно, этим стоит заниматься и в нашей стране», — заявил в беседе с RT обозреватель журнала «Арсенал Отечества» Дмитрий Дрозденко.
В то же время эксперт обратил внимание, что на текущий момент перспективные электродвигатели не вырабатывают мощность, необходимую для обеспечения крейсерского полёта подавляющего большинства лайнеров гражданской авиации, включая Ил-114-300.
В свою очередь, заслуженный пилот России, член комиссии при президенте по вопросам развития авиации Юрий Сытник подчеркнул в беседе с RT, что электродвигатель ЦИАМ и его модификации будут применяться в авиации лёгкого класса — в пассажирских перевозках, сельском хозяйстве и мониторинге территорий.
«Будущее — за гибридными двигателями с использованием электрических силовых установок. Сейчас не хватает мощности, но инженеры постепенно будут решать эту задачу. Это не быстрый процесс, но рано или поздно мощность электродвигателей будет эквивалентна керосиновым агрегатам», — пояснил Сытник.
По словам эксперта, «на текущем этапе появление электродвигателей способно стать стимулом для развития малой авиации, а в перспективе технологии электродвижения будут применяться на узкофюзеляжных самолётах».
Превращение самого мощного в мире реактивного двигателя в 65-мегаваттную газотурбинную установку
Турбина самого крупного среди существующих в мире турбовентиляторных авиадвигателей – GE90-115B – стала «сердцем» новейшей газотурбинной установки (ГТУ) LM9000. Авиационный «предок» машины развивает тягу более 58 тонн и занесен в Книгу рекордов Гиннеса, как самый мощный авиадвигатель. Мощность ГТУ LM9000 подстать родителю-рекордсмену — 65 МВт. В варианте газотурбинной электростанции данной мощности достаточно, чтобы обеспечить электричеством более 6500 частных домов. Время выхода ГТУ на полную мощность составляет всего 10 минут. «Мы взяли лучшие технологии GE и создали самую большую и самую мощную ГТУ авиационного типа из когда-либо существовавших,» – рассказал технический директор проекта, GE Oil & Gas, Маурицио Циофини.
Идея использовать реактивные двигатели в качестве наземных приводных ГТУ не нова и давно применяется на практике. Отсюда в названии таких машин и появилось словосочетание «авиационного типа»: оно отсылает нас к истокам проекта, вобравшего в себя лучшие технологии и опыт специалистов по аэрокосмическим системам GE Aviation.
Создание этой машины – яркий пример использования уникального ресурса, который в GE называют GE Store. Он позволяет бизнесам компании по всему миру обмениваться технологиями, опытом и профессиональными знаниями. Сегодня ГТУ авиационного типа служат источником энергии не только для социальных городских объектов и заводов, но и для нефтяных платформ и судов.
Изображение наверху страницы:
На фото представлен GE90 – самый мощный турбовентиляторный двигатель в мире – в момент, когда Boeing 747 разгоняет турбины перед взлетом на испытательном авиационном полигоне GE в Викторвилле (штат Калифорния, пустыня Мохаве). Воздушный поток, создаваемый двигателем, настолько сильный, что способен вырвать куски грунта позади взлетной полосы и поднять их в воздух. GIF—анимация из архива GE Aviation.
Фото здесь и далее:
На фото представлены ключевые компоненты турбореактивных двигателей, используемых в конструкции LM9000. Некоторые детали турбины будут произведены при помощи 3D-печати. Мощность ГТУ составляет 65 МВт.
Славные предки LM9000
Первое поколение турбин авиационного типа – LM100 – инженеры GE создали на основе вертолетного двигателя в конце 50-х годов прошлого века. Следующая установка, LM1500, уже содержала в себе компоненты первого сверхзвукового двигателя от GE – J79 – и производила более 10 МВт энергии. GE Power продолжила совершенствовать конструкцию турбины уже на основе двигателя CF6, который был установлен на самолет президента США и другие лайнеры Boeing 747s. Турбовентиляторный агрегат GE F404 также оказал влияние на развитие авиатурбинных технологий: он использовался в военных самолетах F/A-18 Hornet и F-117 Nighthawk. Энергоустановки на основе этих двигателей производят электричество в самых отдаленных уголках мира, а также работают на самом быстром в мире пассажирском пароме.
Больше мощности, больше эффективности, меньше недостатков
LM9000 поднимает отрасль на новый технический уровень. Команда GE Oil & Gas разработала данную ГТУ, прежде всего, в качестве механического привода компрессоров для заводов по сжижения природного газа (СПГ). Она также может применяться в составе газотурбинной электростанции (ГТЭС). «Завод по производству СПГ похож на гигантский холодильник, только вместо производства льда и охлаждения продуктов, он переводит природный газ в жидкое состояние, охлаждая его до -160 градусов по Цельсию,» – отметил Тайо Монтгомери, инженер по работе с клиентами GE Oil & Gas. Он также отметил, что LM9000 обладает достаточной мощностью, позволяющей операторам завода СПГ возобновить производство без сброса хладагента со всего оборудования, установленного на предприятии. «Установка имеет такую мощность и крутящий момент, что вы можете просто запустить рабочий процесс, встать и уйти,» — говорит Монтгомери.
Двигатели GE90, послужившие основной для новой установки, наработали 41 млн. летных часов с момента ввода в эксплуатацию в 90-х годах прошлого века. По данным GE, они продемонстрировали впечатляющие показатели вероятности вылета по расписанию — 99,98%. Кроме того, они просты в обслуживании. «Капитальный ремонт газовых турбин на заводах СПГ предыдущего поколения, может продолжаться в течение 24 дней, – рассказал Монтгомери, – А мы можем провести полную замену всех комплектующих LM9000 за 24 часа».
Команда инженеров внесла и другие усовершенствования в конструкцию и функционал машины, чтобы LM9000 максимально соответствовала потребностям промышленного применения. Они адаптировали турбину для работы на природном газе, в то время как двигатель, послуживший ее основой, проектировался для работы на авиационном топливе. Установка также будет иметь инновационную камеру сгорания, созданную при помощи технологии 3D-печати. Благодаря ее внутреннему устройству турбина выделяет меньше вредных выбросов и отвечает современным международным стандартам по экологической безопасности.
Напрасно любители техники будут искать «под капотом» установки мультипликатор. ГТУ имеет в своей конструкции «свободную силовую турбину», что позволяет установке работать максимально эффективно в широком диапазоне мощности и частоты вращения. «LM9000 обеспечивает самый высокий коэффициент готовности в сочетании с низкой стоимостью эксплуатации на СПГ-предприятиях,»– говорит Притэм Баласубраманьям, менеджер продукта LM9000, GE Oil & Gas. Он также отметил и другие преимущества новой ГТУ: LM9000 производит на 20% больше мощности, сохраняет работоспособность при увеличении межремонтных интервалов на 50% и в выхлопе ГТУ содержится на 40% меньше оксидов азота, по сравнению с существующими аналогами. По словам Притэма, такая комбинация преимуществ позволила бы заводам СПГ снизить производственные издержки на 20%.
Ввод первой установки в эксплуатацию запланирован на первую половину 2019 года.
Частота оборотов авиационных двигателей
Семейство двигателей ТВ7-117, которое разработано и производится петербургским предприятием Объединенной двигателестроительной корпорации Ростеха ОДК-Климов, сейчас существует в трех модификациях. Первая модификация — ТВ7-117В для вертолета Ми-38. Этот двигатель уже сертифицирован. Сейчас мы занимаемся его улучшениями, получением одобрения главного изменения. Сейчас проводится работа по увеличению мощности на так называемом режиме ЧР — чрезвычайной мощности до 3750 л.с. Задача выполняется в этом году и, при получении одобрения, будет сделан существенный вклад в улучшение характеристик и параметров двигателя.
Двигатель ТВ7-117В
Двигатель серийный, сейчас изготавливается до 20 единиц в год. В будущем планируется наращивание выпуска до 30-40 единиц в год в соответствии с потребностями АО «Вертолеты России». Заказчики вертолетов Ми-38 и двигателей достаточно серьезные – это государственная авиация, СЛО «Россия», Министерство обороны, ФСО, ФСБ.
Сейчас начало серийного производства, вертолет вместе с двигателем проходит лидерную эксплуатацию по отдельным решениям, которые подписаны в Минпромторге. Задачи данного этапа – выявить и устранить возникающие замечания. В этой лидерной эксплуатации будет задействовано 20 двигателей. Они уже произведены и сейчас устанавливаются на вертолеты.
В двигателе применена стратегия управления ресурсами СУР-2 по техническому состоянию. Эта стратегия управления ресурсами по основным деталям, т.е. межремонтного ресурса, до первого ремонта у двигателя нет. Устанавливается ресурс только по основным деталям, разрушение которых может привести к катастрофическим последствиям. Минимальный ресурс сейчас составляет 2110 циклов, либо в пересчете на часы — до 1500 часов. У других основных деталей этот ресурс больше – до 5-6 тыс. часов.
По модификациям двигателей ТВ7-117СТ и СТ-01. Эта программа идет по двум проектам: пассажирский самолет Ил-114-300 и военно-транспортный самолет Ил-112В. Программы взаимоувязаны. У нас были оформлены решения по совмещению ОКР и по унификации силовых установок. Двигатели практически идентичны.
Двигатель ТВ7-117СТ на испытательном стенде ОДК-Климов
Но в техническом задании на тот или иной двигатель есть различные требования к режимам, к настройкам частоты вращения воздушного винта. Так, например, в военной версии двигателя применены режимы чрезвычайные, которых нет в гражданской версии: один 3500 л.с. многоразовый и один одноразовый 3600 л.с. Также различаются настройки по оборотам частоты свободной турбины. Если на гражданской версии обороты свободной турбины и винта — это 100% на всех режимах работы двигателя, то на военной версии это от 86% до 100%. Это особенности требований ТЗ, требования к объекту и основная разница в этом. Все остальные агрегаты, комплектующие, ресурсные показатели — они идентичны.
Изначально были предложены разные решения, но в итоге выбрана единая силовая установка. Гражданский и военный двигатели разделены индексом «01». Сейчас и по одному, и по второму самолету проходит этап летно-конструкторских испытаний. По плану графику, который мы согласовали с ПАО «Ил», планируется получение сертификата гражданского двигателя ТВ7-117СТ-01 в первом квартале 2022 года.
Понятно, что период летных испытаний — это достаточно серьезный сложный процесс. В ходе испытаний двигатель постоянно дорабатывается и совершенствуется. К примеру, в процессе первых полетов фиксировался перегрев масла в системе теплообменника новой конструкции. Для работоспособности двигателя это критичный момент. Случалось, в ходе испытаний пилотам даже приходилось отключать силовую установку. Специалисты выяснили, что новый теплообменник был отрегулирован таким образом, чтобы при достижении определенных параметров (высота или перепад давления) редукционный клапан перекрывался и происходило прекращение охлаждения масла в системе. Специалисты тщательно разобрались в причинах, доработали систему и решили эту проблему.
Самолет Ил-112В, фото: Армен Гаспарян
Если говорить о самолете Ил-112В, нужно отметить, что сначала проект шел в авангарде – первый полет состоялся 30 марта 2019 года, после этого был достаточно длительный перерыв. И только в марте 2021 года состоялся второй, затем третий полет. Во втором и третьем полете двигатели отработали успешно. Сейчас в рамках летной программы проводится отработка самолетных систем, системы управления. В ближайшее время планируется провести еще 3-4 полета. По данной программе планируется завершить государственные стендовые испытания до 2023 года. Особенность работы и проведения ОКР по военной тематике в том, что для завершения цикла государственных стендовых испытаний требуется достаточно серьезный объем летно-конструкторских испытаний.
Эта программа рассчитана на 2 года при подключении к ней трех воздушных судов. Сейчас по программе летает борт №101, в следующем году планируется к ней подключить ещё два — №103 и №104. В стендовых испытаниях задействованы три испытательных стенда: в Омске, в Петербурге и в Гатчине. Все три стенда загружены. Проводятся специспытания, испытываются поставочные двигатели, а также проходят ресурсные испытания.
Двигатель ТВ7-117СТ-01 для регионального пассажирского самолета Ил-114-300, модификация которого применяется на транспортном Ил-112В, был продемонстрирован на Международном авиационно-космическом салоне (МАКС-2021), который проходил с 20 по 25 июля в подмосковном Жуковском в выставочной экспозиции Объединенной двигателестроительной корпорации — павильон С1, в разделе «Двигатели для гражданской и транспортной авиации».
Также на стенде ОДК были представлены и другие перспективные разработки корпорации, такие как двигатель ВК-650В для эксплуатации в составе российских вертолетов легкого класса типа Ка-226Т, Ансат-У, VRT-500 и зарубежных вертолетов того же класса, двигатель ВК-1600В для перспективного многоцелевого вертолета Ка-62, двигатель ВК-2500П для боевого вертолета Ми-28НМ и другие. Об этих и других перспективных двигателях мы расскажем в наших последующих публикациях.
