Новости

ВК-1600В – импортозамещение турбовальных двигателей Ardiden 3G на вертолёте Ка-62


Фото © «Авиация России»

Вертолёты типа Ми-8 являются одной из самых удачных разработок отечественной вертолётостроительной школы. Оптимальные лётно-технические характеристики, большая полезная нагрузка, надёжность, возможность применения в широком диапазоне условий и температур, многофункциональность, простота в эксплуатации и обслуживании – всё это позволило завоевать доверие операторов к этим вертолётам во всем мире.

Однако грузоподъёмность Ми-8 – четыре тонны, и его нерентабельно использовать для перевозки более лёгких грузов. С подобными задачами справлялся Ми-4, который к концу 1980-х устарел и был выведен из эксплуатации. Ниша грузоперевозок массой до 2000 кг или до 15 пассажиров на местных авиалиниях на много лет оказалась незаполненной.

 

В начале 90-х на основе аэродинамической модели военного вертолёта Ка-60 был построен макет гражданского вертолёта Ка-62, который в 1991 году демонстрировался на первом в России международном авиационном салоне, проходившем на ВДНХ. Новый Ка-62 представляет собой результат глубокого реинжиниринга тех разработок.

Макет Ка-62, 1991 г. Изображение получено сканированием и последующей обработкой иллюстрации из книги: Ружицкий Е.И. Вертолёты. — Т. 1. — М.: «Виктория», АСТ, 1997. — стр. 112-114.

В 2010 году в соответствии с Транспортной стратегией Российской Федерации на период до 2030 года холдинг «Вертолёты России» приступил к разработке гражданского вертолёта Ка-62 со взлётной массой 6800 кг. В настоящее время эта машина завершает программу сертификационных лётных испытаний.

От прежнего проекта осталось схожее название и аэродинамическая компоновка. Для увеличения скорости полёта и используя наработки ЦАГИ, рулевой винт установлен в закрытом кольцевом канале вертикального оперения. Такая конструкция называется «фенестрон».

Фенестрон. Фото © А.В.Карпенко / ВТС «НЕВСКИЙ БАСТИОН» / http://nevskii-bastion.ru/ka-62-for-maks-2019/ 

Само вертикальное оперение разместили на киле, но в ходе предварительных испытаний при определённых скоростях у вертолёта возникла динамическая неустойчивость. Потребовалась доработка, и оперение с киля вернули на хвостовую балку, как это было у предшественника. Такое решение оказалось эффективным, и вертолёт был динамически доведён до требуемых техническим заданием параметров.

Слева – версия вертолёта с оперением на киле. Фото © ГК Ростех и АО «Вертолёты России»

Все ключевые составляющие конструкции воздушного судна: фюзеляж, силовая установка, несущая система и многие другие элементы являются новыми разработками. Грузоподъёмность вертолёта в кабине увеличена до 2,2 тонны, на подвеске можно перевозить груз массой до 2,5 тонн, в салоне можно разместить до 15 пассажиров. Новый вертолёт соответствует современным требованиям по безопасности и комфорту в полёте. На Ка-62 используется авариестойкая топливная система, а также современные комплексы базового бортового оборудования.

  Airbus Helicopters расширяет возможности поддержки и обслуживания в Китае

В качестве силовой установки были выбраны французские турбовальные двигатели (ТВГТД) Ardiden 3G с максимальной взлётной мощностью 1680 л.с. и максимальной продолжительной мощностью – 1420 л.с. Редукторы и трансмиссия – производства австрийской фирмы Zoerkler. Силовая установка способна обеспечивать прерванный взлёт и горизонтальный полёт Ка-62 на одном двигателе.

Турбовальный двигатель Ardiden 3G компании Safran Helicopter Engines (ранее Turbomeca) – это силовая установка нового поколения. EASA сертифицировала двигатель в 2017 году. В России двигатель получил сертификат Межгосударственного авиационного комитета (МАК) в ноябре 2017 года.

В 2011 году на выставке HeliRussia «Вертолёты России» и компания Turbomeca подписали соглашение о разработке и поставке двигателя Ardiden 3G для вертолёта Ka-62, который будет обслуживать нефте- и газопромыслы, участвовать в поисково-спасательных операциях и пассажирских перевозках. Ardiden 3G – специальный вариант семейства Ardiden 3 с техническими характеристиками, оптимизированными для применения в указанных областях.

Двигатель Ardiden 3G. Фото © Safran

Выбор французских двигателей связан с тем, что на момент начала глубокого реинжиниринга Ка-62 Россия не располагала силовой установкой, которая отвечала бы современным требованиям гражданского вертолёта по уровню шума, расходу топлива и межремонтному ресурсу. А необходимость импортозамещения в двигателестроении стала одним из факторов старта работ по созданию нового турбовального двигателя ВК-1600В. Кроме того, у будущих покупателей должна быть возможность выбора силовой установки под свои требования, и такая вариативность усиливает конкурентные преимущества Ка-62.

«На ОДК создаётся новая линейка двигателей: ВК-650В в классе мощности 400–700 л.с., а также ВК-1600В в классе мощности 1300–1700 л.с. Мощность первого двигателя позволит применять его в составе вертолётов Ка-226, Ансат и VRT-500, второй предназначен для вертолёта Ка-62. Это будут совершенно новые, современные силовые установки, разработанные с учётом требований мирового рынка как по техническим характеристикам, так и по стоимости жизненного цикла», – рассказал в интервью ТАСС в июле 2020 года первый заместитель генерального директора Госкорпорации Ростех Владимир Артяков.

Договор с «ОДК-Климов» на проведение опытно-конструкторских работ по разработке ВК-1600В был подписан в марте 2019 года. Финансирование ОКР по двигателям открыл Ростех за счёт собственных средств. В этом проекте «ОДК-Климов» выступает в качестве головного разработчика.

Несмотря на то, что у предприятия уже имелись готовые решения, работу пришлось начинать практически с нуля. Всю конструкторскую документацию выполнили в цифровом виде – бумажные носители в современном авиа- и двигателестроении находят всё меньшее применение. К тому же производство 10% деталей ВК-1600В и 70% всего литья: сопловые аппараты, корпус первой опоры, корпус опор турбины и другие элементы горячей части – на этапе изготовления двигателя-демонстратора производится с использованием аддитивных технологий.

  Аэропорт Калуга готовится к ISO 9001

Конструкторская документация на силовую установку впервые в истории российского двигателестроения полностью разработана в системе менеджмента информации PLM (Product Life Management). Преимущества 3D-проектирования заключаются в актуальности моделей, минимальном количестве информационных объектов за счёт объединения модели и чертежа, удобстве чтения и интерактивной работе с моделью. Система позволяет проектировать двигатель непосредственно внутри модели вертолёта, осуществлять контроль стыковки объектов внутри двигателя и внутри мотогондолы.

Осенью 2020 года в Санкт-Петербурге прошла макетная комиссия, которая рассмотрела конструктивный облик нового двигателя и утвердила его сертификационный базис. Был представлен ВК-1600В с цифровым блоком управления БАРК-15В.

АО «ОДК-Климов» имеет научный центр и отдельное производство систем автоматического управления (FADEC), которые осуществляют разработку, производство и сервисное обслуживание электронных блоков БАРК для всех типов современных и перспективных двигателей.

БАРК-15В позволяет увеличить ресурс горячих частей двигателя, повысить запас газодинамической устойчивости на переменных режимах и эволюциях летательного аппарата. Также он повышает точность поддержания параметров двигателя и качество управления, адаптирует управление двигателем к внешним условиям, компенсирует инерционность датчиков, измеряющих контролируемые и регулируемые параметры.

3D макет двигателя ВК-1600В. Cовершенство и технологичность конструкции – результат полностью цифрового проектирования. Фото © ОДК

За счёт более глубокого контроля агрегатов силовой установки система автоматического управления обеспечивает эксплуатацию ВК-1600В по техническому состоянию, а также позволяет существенно уменьшить массу и объём компонентов электронной части и соединительных кабелей вертолёта.

Работа по производству ВК-1600В ведётся в кооперации нескольких предприятий Объединённой двигателестроительной корпорации.

Так, за уфимским ОДК-УМПО закреплён ряд сборочных единиц для «горячей части»: камера сгорания, свободная турбина, опора турбин, сопловой аппарат третьей ступени, аппарат закрутки и др. Работу над деталями и узлами двигателя ведут опытно-конструкторское бюро «Мотор» и производственно-технологический центр по выпуску компонентов вертолётных двигателей.

По словам Владимира Артякова, это современный высокотехнологичный центр, созданный в рамках программы импортозамещения и расширения серийного производства вертолётных двигателей на территории России. Производственные технологии, которые здесь внедрены, позволяют на четверть снизить трудозатраты и увеличить производительность труда.

На НПЦ газотурбостроения «Салют» изготавливается коробка приводных агрегатов, а на Московском машиностроительном предприятии имени В. В. Чернышёва (ММП) – материальная часть центробежного компрессора для двигателя-демонстратора ВК-1600В.

  «Хелипорт Калуга» начал строится

В мае 2021 года в Ростехе сообщили, что Центр аддитивных технологий на площадке ММП имени В.В. Чернышёва ввёл в эксплуатацию автоматизированную лазерную установку с самой большой в России зоной построения. Новое оборудование позволит «печатать» крупногабаритные детали двигателя ВК-1600В и других ТВД и ТРДД. Помимо сокращения срока изготовления, детали, полученные методом послойного синтеза с применением 3D технологий, отличаются меньшей массой с сохранением функциональных характеристик, что обеспечивает увеличение полезной нагрузки и даёт возможность улучшить другие характеристики вертолёта.

Первый двигатель-демонстратор ВК-1600В был показан на авиасалоне МАКС-2021. В «ОДК-Климов» рассказали, что завершено дооснащение испытательного стенда на территории петербургского предприятия ОДК и до конца 2021 года планируется провести ряд экспериментов с двигателем-демонстратором. Его установка на испытательный стенд запланирована на третий квартал 2021 года. На предприятии идёт производство деталей и сборка демонстратора. Испытательный стенд доработан специально под ВК-1600В и будет вводиться в опытную эксплуатацию совместно с испытаниями двигателя-демонстратора.

Двигатель ВК-1600В создаётся в крайне жёстких временных рамках. Договор на его разработку был подписан, как уже говорилось выше, в 2019 году, а первый полёт Ка-62 с новым двигателем должен выполнить в 2022 году, серийное производство планируется начать в 2024-м. Чтобы не перепроектировать компоновку вертолёта под новый тип двигателя, ВК-1600В проектируется по размерам мотогондолы Ка-62. Все узлы подвески, стыковка с редуктором и воздухозаборником идентичны французскому силовому агрегату.

В 2022 году для проведения сертификационных испытаний и получения сертификата типа «ОДК-Климов» изготовит девять опытных образцов ВК-1600В, кроме того, планируется изготовление ещё четырёх для проведения лётных испытаний в составе вертолёта Ка-62. Сертификацию ВК-1600В планируется завершить в 2023 году.

Источники:

  • ОДК-УМПО
  • ГК Ростех. Ка-62: многоцелевой характер
  • Журнал «Взлёт», 04/2006, стр. 26.
  • Каталог «Двигатели 2004»
  • Каталог «ОДК-Климов», 2006 г.
  • АО «ОДК-Климов»
  • Межгосударственный авиакомитет: Авиарегистр МАК сертифицировал двигатель Ardiden 3G
  • АвиаПорт.ру: Определен авиадвигатель для вертолёта Ка-62
  • Aviation Explorer: Ка-62. Хроника утраченных возможностей
  • Авиатранспортное обозрение: «Вертолёты России» установят двигатели Ardiden 3G компании Turbomeca на обновленной версии вертолёта Ка-62

ТАСС:

  • Первый замглавы Ростеха: энергетики получат «большую» газовую турбину в 2022 году
  • Компания «Турбомека» планирует сертифицировать двигатель «Ардиден» для российского многоцелевого вертолета Ка-62 в 2014 году
  • Ростех планирует изготовить 12 опытных образцов двигателя ВК-1600В в 2022 году

Андрей Величко
для сайта «Авиация России»