Технические характеристики вертолетных двигателей

Технические характеристики вертолетных двигателей

Зарубежные вертолётные двигатели

Полковник Ю. Алексеев, кандидат технических наук

В предыдущем номере журнала <1>приведены общие сведения о зарубежных турбовальных (вертолетных) двигателях и основные их характеристики. Ниже рассматриваются конструктивные особенности перспективных двигателей.

Двигатель Т800 создается на конкурсной основе по двум проектам, авторами которых являются группа разработчиков фирм «Аллиссон» и «Гэррит» (двигатель T800-LHT-800), а также совместно фирмы «Авко» и «Пратт энд Уитни» (Т800-APW-800). Общими требованиями являются максимальная мощность на взлетном режиме 1200 л. с., закупочная стоимость 245 000 долларов (в ценах 1985 года), стоимость эксплуатации 120 долларов на 1 ч наработки, включая стоимость технического обслуживания и топлива, межремонтный срок службы не менее 2000 ч. В обоих проектах широко используются результаты работ по программе создания демонстрационного двигателя перспективной технологии. Разработчики намерены уменьшить число ступеней турбокомпрессора при одновременном обеспечении высоких характеристик двигателя.

В T800-LHT-800 используются двухступенчатый центробежный компрессор и двухступенчатые турбина привода компрессора и силовая турбина. Рабочие лопатки турбин выполнены короткими и широкими. Входное устройство имеет сепаратор посторонних частиц, которые, двигаясь по его криволинейному каналу, попадают во вторичный канал входного устройства, расположенный по периметру основного канала. Затем они поступают в специальный спиральный канал, из которого откачиваются насосом, приводимым от двигателя. Летные испытания этого двигателя начались в январе 1985 года на вертолете Белл 206, а с марта 1985 года проводятся на вертолете UH-1B.

В двигателе T800-APW-800 применен комбинированный компрессор с двумя осевыми и одной центробежной ступенями и двумя двухступенчатыми турбинами (привода компрессора и силовой) с монокристаллическими рабочими лопатками. Диски компрессора изготовлены литьем за одно целое с рабочими лопатками. Сепаратор посторонних частиц напоминает сепаратор двигателя Т800-LHT-800.

Двигатели обоих проектов (рис. 1) имеют цифровую электронную систему регулирования, которая, кроме своего основного назначения, обеспечивает автоматизированный запуск двигателя, автоматическое обнаружение помпажа с последующим выводом двигателя на беспомпажный режим, а также упрощает эксплуатацию двигателя на дизельном топливе, которая допускается в чрезвычайных условиях. Выбор подрядчика для разработки серийного двигателя Т800 планируется на середину 1988 года. Предполагается, что Т800 будет оснащен системой диагностики, которая обеспечит контроль температурного режима и наработки, а также индикацию сменных блоков (узлов), требующих замены. Ко времени завершения начального этапа эксплуатации двигателя в войсках для системы диагностики должны быть разработаны соответствующие алгоритмы, с помощью которых будут прогнозироваться потребности в тех или иных мероприятиях технического обслуживания (то есть будет реализовываться принцип эксплуатации «по состоянию»). Система диагностики будет выдавать необходимую информацию на один из индикаторов в кабине вертолета и на портативный дисплей, используемый наземным персоналом.

Двигатель T1701-AD-700 разрабатывается американской фирмой «Аллисон». Его максимальная мощность (на 30-минутном режиме) превышает 8000 л. с. Двигатель имеет 13-ступенчатый осевой компрессор, приводимый двухступенчатой турбиной с воздушным охлаждением рабочих лопаток, и двухступенчатую силовую турбину. Входной [40] направляющий аппарат и статорные лопатки первых пяти ступеней компрессора управляемые. Камера сгорания кольцевая малодымная, с пленочным охлаждением. Подача топлива осуществляется через 16 горелок, расположенных по периметру внутренней стенки жаровой трубы. Частота вращения выводного вала 11 500 об/мин. Основные узлы подвески двигателя расположены по бокам входного устройства, семь задних узлов вокруг выхлопной трубы обеспечивают выбор оптимального варианта подвески двигателя в различных условиях.

При создании двигателя большое внимание обращается на его высокую экономичность на нерасчетных режимах работы. Так, если на расчетном 30-минутном режиме удельный расход топлива составляет 0,213 кг/л. с.-ч, то на максимальном продолжительном (7300 л. с.) он равен 0,21, а на режимах 75-, 50- и 25-проц. мощности – соответственно 0,212; 0,23 и 0,29 кг/л. с.-ч.

Двигатель T700-GE-700 (рис. 2) разработан американской фирмой «Дженерал электрик» для вертолета UH-60A «Блэк Хок» (мощность 1620 л. с.). Отличается высокой живучестью в условиях боевых повреждений. Это обеспечивается, в частности, тем, что все внешние трубопроводы и проводка сгруппированы и защищены. Конструктивно двигатель выполнен секционным, с несколькими узлами подвески. Компрессор имеет пять осевых и одну центробежную ступень, диски осевых ступеней выполнены за одно целое с рабочими лопатками из стали, стойкой к коррозии. Входной направляющий аппарат и статорные лопатки первых двух ступеней управляемые. Камера сгорания короткая, с центральной подачей топлива. Турбина привода компрессора и силовая турбина двухступенчатые.

Читайте также:  При холодном двигателе вибрация руля

Система регулирования двигателя электрогидромеханическая, при этом гидромеханический блок может быть заменен за 12 мин без последующей регулировки. Электрический блок обеспечивает работу двигателя в двухдвигательных силовых установках (управляет частотой вращения и крутящим моментом). Частота вращения газогенератора 44700 об/мин, а выводного вала 21000 об/мин.

Двигатель обладает достаточно хорошей экономичностью на пониженных режимах работы: на промежуточном (1560 л. с.) удельный расход топлива составляет 0,22 кг/л. с.-ч, а на максимальном продолжительном (1260 л. с.) – 0,215 кг/л. с.-ч. В условиях загрязненного воздуха пылеотделитель, не имеющий вращающихся деталей, обеспечивает удаление из поступающего воздуха до 95 проц. песка и пыли.

На основе базового варианта к настоящему времени разработаны несколько других модификаций этого двигателя различной мощности. Так, T700-GE-701 мощностью 1700 л. с. устанавливается на вертолете АН-64А «Апач», a T700-GE-401А аналогичной мощности предполагается использовать на опытных образцах вертолета ЕН-101, создаваемого европейскими странами НАТО.

Специалисты фирмы «Дженерал электрик» считают, что двигатель T700-GE-700 имеет потенциальные возможности для увеличения мощности на 70 проц. (до 2700 л. с.) с увеличением температуры газов перед турбиной до 1400°С. Они рассчитывают добиться этого главным образом за счет использования новых конструкционных материалов и улучшения аэродинамики лопаток турбокомпрессора. Например, в разрабатываемом двигателе T700-GE-401C степень повышения давления увеличена до 17,1, температура газов перед турбиной – до 1370° С, а мощность – до 1850 л. с. Полагают, что использование на этом двигателе более производительного (на 12 проц.) осевого компрессора позволит увеличить степень повышения давления до 18,4 и мощность до 2000 л. с. Такие компрессоры уже созданы и применяются на турбовинтовых вариантах двигателя Т700.

Двигатели Т400-СР-400 и T400-WV-402 разработаны канадским отделением американской фирмы «Пратт энд Уитни» и используются на некоторых модификациях вертолетов UH-1 и АН-1. Мощность Т400-СР-400 составляет 1800 л. с., а Т400-WV-402 – 1970 л. с. Конструктивно они практически идентичны и представляют собой сдвоенные двигатели, каждый из которых имеет компрессор с тремя осевыми и одной центробежной ступенью, кольцевую противоточную камеру сгорания, двухступенчатую турбину привода компрессора и одноступенчатую свободную турбину. Мощность на выводной вал (6600 об/мин) передается от обоих двигателей через редуктор со степенью редукции 5:1.

Межремонтный срок службы двигателей составляет 2000 ч. Имеются возможности для создания модификаций с увеличенной мощностью за счет добавления четвертой осевой ступени компрессора. [41]

Двигатель «Аллисон-250»разработан американской фирмой «Аллисон» в многочисленных вариантах (в классе мощности 400 – 700 л. с.), основными из которых являются 250-С20 и 250-С30. В вооруженных силах США двигатели применяются под обозначениями Т63-А-720 (фирменное 250-С20В) на вертолете ОН-58С, Т703-А-700 (250-C30R) на вертолете ОН-58D. В двигателях 250-С20В, F, № компрессор состоит из шести осевых и одной центробежной ступени, в 250-C20R – из четырех осевых и одной центробежной, а двигатели других вариантов и модификаций имеют одноступенчатый центробежный компрессор. Турбины привода компрессоров и силовые турбины всех двигателей двухступенчатые. Температуры газов перед силовыми турбинами составляют: в модификации 250-С20В – 810°С, 250-С30 – 740°С и 250-C-30R – 725°С. Системы регулирования пневмомеханические (за исключением 250-C30R, имеющего цифровую систему), частоты вращения выводных валов несколько более 6000 об/мин. Двигатели достаточно экономичные, удельный расход топлива на крейсерском режиме работы (75 проц. взлетной мощности) 0,321 кг/л. с.-ч (для 250-С20В), 0,301 кг/л. с.-ч (250-C-20R) и 0,298 кг/л. с.-ч (250-С30).

В настоящее время разрабатывается двигатель 250-С34 мощностью 770 л. с. с одноступенчатым центробежным компрессором и новой одноступенчатой турбиной привода компрессора. Расчетная температура газов перед силовой турбиной около 800°С, удельный расход топлива на крейсерском режиме порядка 0,3 кг/л. с. ч.

Двигатель ТМ333-1М разрабатывается французской фирмой «Турбомека» для вертолета SA-365M. Он состоит из секций редуктора с приводами, газогенератора и силовой турбины, каждая из которых может заменяться новой без предварительной проверки на стенде. Компрессор двигателя имеет две осевые и одну центробежную ступени, противоточную камеру сгорания и одноступенчатые силосую турбину и турбину привода компрессора. Корпус компрессора титановый. Мощность на основных режимах: 910 л. с. – на чрезвычайном, 850 л. с. – на взлетном и 750 л. с. – на максимальном продолжительном, частота вращения выводного вала 6000 об/мин. Система регулирования полноправная цифровая электронная. Двигатель проходит летные испытания, а его гражданский вариант ТМ 3 33-1А мощностью 840 л. с. запущен в серийное производство. Разработчики полагают, что серийный двигатель ТМ 3 33-1М будет иметь межремонтный срок службы 2000 ч, а в последующем он будет увеличен до 3000 ч для газогенератора и до 6000 ч для редуктора и силовой турбины.

Читайте также:  Дизельный двигатель на холостом работает на оборотах нет

Фирма «Турбомека» работает над более мощными вариантами этого двигателя. Сообщается, в частности, что с 1984 года проходит стендовые испытания двигатель ТМ333-В мощностью 1000 л. с.

Двигатель MTM385R (рис. 3) создается совместно западногерманской фирмой «Моторен унд турбинен унион» и французской «Турбомека» в классе мощности 1400 л. с. для перспективного боевого вертолета. В иностранной прессе отмечается, что для западногерманской фирмы это первый крупный проект разработки турбовального двигателя, в котором она участвует на равных со вторым подрядчиком, чему способствует накопленный ею опыт в ходе производства по американским лицензиям турбовальных двигателей Т64-MTU-7 мощностью 3925 л. с. для вертолета CH-53G и 250-С28В мощностью 550 л. с. для вертолета ВО-105 (РАН-1).

MTM385R выполнен по модульной схеме, состоит из секций редуктора, газогенератора и силовой турбины. Компрессор комбинированный, имеет две осевые ступени (статорные лопатки управляемые) и одну центробежную. Камера сгорания противоточная. Одноступенчатая турбина привода газогенератора (частота вращения 44140 об/мин) имеет воздушное охлаждение рабочих лопаток, ее диск изготавливается способом порошковой металлургии. Двухступенчатая силовая турбина (частота вращения 28000 об/мин) неохлаждаемая. Характерными особенностями двигателя считаются необычная частота вращения выводного вала (8000 об/мин) и интегральный бак маслосистемы, располагаемый по периметру корпуса компрессора.

Двигатель RTM322-01 разрабатывается совместно английской фирмой «Роллс-Ройс» и французской «Турбомека» в классе мощности 2100 л. с. Его предполагается устанавливать на серийных перспективных вертолетах NH-90 и ЕН-101. В [42] двигателе используется конструктивная схема с комбинированным компрессором (три осевые и одна центробежная ступень) и двухступенчатыми силовой турбиной и турбиной привода компрессора. Система регулирования полноправная цифровая электронная.

Первые типовые стендовые испытания двигателя (150-часовые и 300-часовые ускоренные) проведены в 1986 году, летом того же года начались его летные испытания на вертолете S-70C. Довести двигатель до уровня военных стандартов разработчики рассчитывают до конца 1988 года.

При создании RTM322 предусмотрены возможности по существенному увеличению его мощности. Это предполагается осуществить в три этапа с доведением мощности на первом этапе до 2300 л. с. (увеличить температуру газов перед турбиной до 1270°С), на втором – до 2600 л. с. (1300°С) и на третьем – до 3000 л. с. (1430° С).

Двигатель ТМ319 создан французской фирмой «Турбомека» в классе мощности 450 – 500 л. с. для двухдвигательных вертолетов со взлетной массой 2 – 2,5 т и однодвигательных массой 1 – 1,5 т. Конструктивно он состоит из редуктора с входным устройством, газогенератора (одноступенчатый центробежный компрессор, одноступенчатая неохлаждаемая турбина и передняя секция противоточной камеры сгорания) и одноступенчатой силовой турбины с задней секцией камеры сгорания. Особенностью ТМ 3 19 является противоположное вращение турбин.

Двигатель имеет следующие основные режимы: максимальный чрезвычайный – 510л. с. (удельный расход топлива 0,25 кг/л. с.-ч), взлетный – 460 л. с. и максимальный продолжительный – 400 л. с.

Серийное производство планировалось начать в 1987 году для вертолетов AS-355 с межремонтным сроком службы 2000 ч. В последующем намечено увеличить его до 3000 ч для секции газогенератора и до 6000 ч для остальных. Двигатель рассчитан на эксплуатацию «по состоянию», что будет обеспечено после завершения разработки для него полноправной цифровой электронной системы регулирования.

Двигатель «Ариэль» (рис. 4) разработан в классе мощности 700 л. с. со следующими основными режимами работы: максимальный чрезвычайный – 730 л. с., чрезвычайный – 700 л. с. (удельный расход топлива 0,25 кг/л. с.-ч), взлетный и промежуточный чрезвычайный – 640 л. с. (0,26 кг/л. с.-ч), максимальный продолжительный – 590 л. с. Имеет комбинированный компрессор с одной осевой и одной центробежной ступенями, камеру сгорания с центробежной подачей топлива, двухступенчатую турбину привода газогенератора и одноступенчатую силовую. Мощность на выводной вал с частотой вращения 6000 об/мин (передний или задний) передается через двухступенчатый редуктор.

Читайте также:  Bpe двигатель с какого года

Двигатель «Ариэль» устанавливается на вертолетах AS-350 и SA-365, в перспективе вместо него предполагается использовать новый – ТМ319.

Двигатели GЕМ в классе мощности 900–1200л. с. созданы английской фирмой «Роллс-Ройс». Основной базовой модификацией является GEM-2 Мк1001, имеющий модульную конструкцию из следующих секций: редуктор; вал силовой турбины; корпус входного устройства и четырехступенчатый осевой компрессор; каскад высокого давления (одноступенчатые центробежный компрессор и турбина высокого давления) с промежуточным корпусом компрессора и камерой сгорания; коробка приводов; одноступенчатая турбина низкого давления; двухступенчатая силовая турбина; выхлопная труба (рис. 5). Особенностями двигателя являются размещение планетарного редуктора во входном устройстве и двухзальная схема газогенератора. Стандартная частота вращения выводного вала 6000 об/мин, но она может быть и более высокой – 27000 об/мин.

Основные режимы работы GEM-2 Мк1001: если работает один двигатель силовой установки (из двух), то максимальный чрезвычайный (2,5 мин) – 900 л. с., 60-минутный чрезвычайный – 830 л. с.; если работают оба двигателя, то взлетный (5 мин) – 830 л. с. и максимальный продолжительный – 750 л. с.

Аналогичные режимы имеют двигатели GEM других модификаций, кроме GEM-2 Мк1004, у которого есть 20-секундный чрезвычайный и 30-минутный взлетный вместо стандартного пятиминутного.

Двигатели семейства GEM предназначены главным образом для вертолетов англо-французской разработки, a GEM-2 Мк1004 является экспортным вариантом. Конструктивно все они допускают переоборудование из менее мощных вариантов в более мощные. Сообщается, в частности, что с 1986 года GEM-2 переоборудуются в GEM-42 Мк1017 с увеличением мощности на 2,5-ми.нутном чрезвычайном режиме до 1120 л. с., 60-минутном чрезвычайном до 1050 л. с., пятиминутном взлетном до 1000 л.с. и максимальном продолжительном до 890 л. с.

Таковы современное состояние и некоторые перспективы развития за рубежом турбовальных вертолетных двигателей.

<1>Начало см.: Зарубежное военное обозрение. — 1988. — № 4. — С. 39-44. — Ред.

Новости зарубежной авиации

США. Очередные учения-соревнования разведывательной авиации решено провести летом 1988 года на авиабазе Бергстром (штат Техас). Предполагается, что в них будут участвовать 17 команд (в каждую входят летные экипажи и наземные специалисты) из разведывательных авиационных частей ВВС, авиации ВМС и ВВС национальной гвардии США, а также из ВВС ФРГ, Нидерландов, Великобритании и Австралии.Учения продлятся десять дней. В ходе их летные экипажи будут соревноваться в выполнении полетов на воздушную разведку различных объектов, а наземный персонал – в подготовке авиационной техники к полетам и обработке полученных разведывательных данных.

США. Командованием ВВС заключен контракт с фирмой «Боинг» (на сумму 60 млн. долларов) на разработку противорадиолокационного беспилотного летательного аппарата (БЛА) «Сик Спиннер», предназначенного для поражения РЛС противника. Он будет создаваться на базе БЛА BRAVE-200. Летные испытания намечается начать в конце текущего года.

ШВЕЦИЯ. Министерство обороны заключило контракт на 650 млн. шведских крон с французской фирмой «Аэроспасьяль» на поставку десяти вертолетов «Супер Пума». Две первые машины планируется поставить в 1988 году, а остальные – до 1991-го.

ИЗРАИЛЬ. Принято решение закупить в США для ВВС транспортно-десантные вертолеты UH-60A «Блэк Хок» (20–30 единиц) для замены устаревших вертолетов Белл 212, используемых в настоящее время в качестве транспортных и спасательных.

ИЗРАИЛЬ. Началось серийное производство новой бетонобойной бомбы, разработанной фирмой «Исраэль милитэри индастриз». Бомба, получившая наименование «Кондиб-Мк120», предназначена главным образом для вывода из строя ВПП и рулежных дорожек аэродромов. Этот боеприпас (общая масса 120 кг) при угле встречи с поверхностью ВПП до 45° способен пробивать бетонное покрытие толщиной 400 мм.

ИОРДАНИЯ. В Великобритании намечается закупить для ВВС восемь истребителей-бомбардировщиков «Торнадо».

ЯПОНИЯ. Завершено перевооружение новыми истребителями F-15J 303-й эскадрильи 6-го тактического истребительного авиационного крыла. Ранее она была оснащена самолетами F-4J. В начале 90-х годов планируется в составе ВВС страны иметь семь эскадрилий.

ЮАР. На вооружение истребителей «Мираж-F.1CZ» поступила новая всеракурсная управляемая ракета «Дартер» класса «воздух–воздух» собственной разработки. Она создана на базе ракеты V3C «Кукри», но обладает лучшей маневренностью и оснащается более чувствительной ИК головкой самонаведения и лазерным неконтактным взрывателем. Стартовая масса УР «Дартер» 89 кг, длина 2,7 м, масса осколочной боевой части 16 кг, дальность стрельбы 0,3 – 10 км, скорость полета 650 м/с.

Источник

Оцените статью