Vikupautomsk.ru

Выкуп Авто МСК
1 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Вечные двигатели» и их создатели

«Вечные двигатели» и их создатели. Павел Соловьев

26 июня исполняется 102 года со дня рождения советского и российского конструктора Павла Александровича Соловьева, основоположника газотурбинного двигателестроения в СССР, создателя пермской школы конструирования. Его именем назван двигатель ПС-90А, последняя работа Соловьева, один из лучших моторов для дальнемагистральной авиации.

С самого начала карьеры в 1940 году и до последних дней Павел Александрович был связан с работой пермского ОКБ-19 (сегодня «ОДК-Авиадвигатель», входит в Ростех), где прошел путь от конструктора до руководителя бюро. Под началом Соловьева было разработано и запущено в серию не менее 15 авиадвигателей различных схем и назначений, включая ряд модификаций.

Солдат «войны моторов»

Местом рождения будущего создателя авиамоторов стала деревня на Волге в Ивановской области. Павел Соловьев был одним из пяти детей в крестьянской семье. Несмотря на то что мальчику приходилось много помогать по хозяйству, он находил время для чтения книг. После окончания 9 классов школы Соловьев поступает в Рыбинский авиационный институт, который заканчивает с отличием.

В предвоенном 1940 году Соловьев приходит на должность конструктора в опытно-­конструкторский цех (ОКЦ) завода №19 имени Сталина города Молотова (ныне АО «ОДК­-Авиадвигатель», г. Пермь). Великую Отечественную войну называли «войной моторов», и на коллективы ОКБ, занимавшихся разработкой авиадвигателей, тогда легла гигантская ответственность и нагрузка. Напряженный творческий труд в военные годы закалил молодого конструктора и способствовал его быстрому профессиональному росту – уже в возрасте 31 года, в 1948 году, Павел Соловьев становится первым заместителем главного конструктора завода, а его старшим товарищем и учителем был выдающийся конструктор Аркадий Дмитриевич Швецов.


Руководство ОКБ-19, 1948 год. Соловьев − третий слева во втором ряду

При непосредственном участии Соловьева во время войны создается серия двухрядных авиамоторов АШ-82/83. Эти двигатели устанавливались на истребителях Ла‑5 и Ла‑7, штурмовиках Су-2, бомбардировщиках Ту-2, Пе-2 и Пе‑8, вклад которых в победу в Великой Отечественной войне сложно переоценить.

От поршней к газотурбинам

После войны ОКЦ завода №19 становится основным в СССР разработчиком поршневой техники для нужд военной и гражданской авиации. В 1947 году создается самый мощный серийный поршневой двигатель АШ-73ТК для дальнего четырехмоторного стратегического бомбардировщика Ту-4. Всего до 1953 года было выпущено 1200 бомбардировщиков различных модификаций, стоявших на вооружении ВВС до начала 1960-х годов. В конце 1940-х – начале 1950-х началось широкое внедрение поршневых двигателей ОКБ-19 в транспортную авиацию. Помимо установленных еще в начале войны моторов М-62ИР на самолетах Ли-2, начинается массовое использование двигателей ОКБ-19 на самолетах Ил-12, Ил-14, а также на вертолетах Ми-4 и Як-24. Двигатель АШ-62ИР, который ставился на «кукурузники» Ан-2, выпускался более 60 лет.


Бомбардировщик Ту-4 с двигателями АШ-73ТК

В марте 1953 года уходит из жизни А.Д. Швецов, и Павел Соловьев становится главным конструктором. Эти события пришлись на переходный период в авиационном моторостроении: поршневая техника уже отживала свое, исчерпав возможности для роста, а газотурбинное направление было еще недостаточно развито. Соловьев, несмотря на свой молодой возраст, смог перенаправить работу бюро в новое русло разработки газотурбинной техники и вывести ОКБ на лидирующие позиции в стране и мире.

Период с 1953 по 1956 годы прошел под знаком поиска нужного типа и схем реактивных и газотурбинных двигателей. Важный выбор, определивший тематику ОКБ‑19 на многие годы, был сделан в середине 1955 года, когда коллектив начал проектировать первый двигатель по двухконтурной схеме Д‑20 для установки на бомбардировщике А.Н. Туполева, способном преодолевать зону ПВО на двухрежимном форсажном режиме работы двигателя. Были проведены испытания, однако в 1956 году работы над самолетом и, соответственно, над двигателем были остановлены. При этом двухконтурная схема двигателей и сегодня остается доминирующей во всем мире.

Период с 1956 по 1961 годы ознаменовался для коллектива Соловьева созданием и внедрением в эксплуатацию первого в СССР турбореактивого двухконтурного двигателя Д-20П для самолетов Ту-124. В историю Ту-124 вошел как первый реактивный пассажирский лайнер, принесший на региональные авиалинии комфорт и скорость. Другой важной разработкой тех лет стал первый в мире вертолетный газотурбинный двигатель Д‑25В для тяжелого вертолета Ми-6 и его модификаций Ми-10/10К. Ми-6 поставил 16 мировых рекордов по грузоподъемности и скорости полета, участвовал в боевых действиях в Афганистане. Создавались новые двигатели тоже рекордными темпами − с начала разработки Д-20П до запуска в серию прошло около трех лет, а вертолетная силовая установка была создана всего за 8 месяцев.


Самолет Ту-124 с двигателем Д-20П

С 1963 по 1972 годы ОКБ-19 под руководством Соловьева, несмотря на сильную загруженность работой над ракетными двигателями, создает двухконтурные двигатели третьего поколения Д‑30 и Д‑30КУ/КП. Всего было выпущено более 3000 двигателей Д-30, которые устанавливались на пассажирский ближнемагистральный самолет Ту‑134, ставший самой массовой крылатой машиной в СССР. Силовая установка Д‑30КУ была создана для модернизации дальнемагистрального пассажирского самолета Ил-62, после которой он смог обеспечивать длительные беспосадочные перелеты по территории России, а также в Западное полушарие (США и Южную Америку) через Атлантический океан. Вариация установки Д‑30КП использовалась на военном транспортнике Ил-76 и его многочисленных модификациях, которые и по сей день применяются для доставки грузов МЧС и работы в зонах стихийных бедствий.


Самолет Ту-134 с двигателями Д‑30

Двигатели четвертого поколения: военные и гражданские

1970-е годы в работе Павла Александровича Соловьева и его КБ были в основном посвящены созданию военного двигателя Д‑30Ф6 для истребителя-перехватчика МиГ-31, первого боевого самолета четвертого поколения в СССР. Предварительные работы по созданию сверхзвуковой установки начались в ОКБ еще в середине 1960-х годов. В работе П.А. Соловьев руководствовался принципом сочетания новаторства и преемственности. В ходе создания двигателя Д-30Ф6 была проделана большая работа в кооперации со многими предприятиями авиационной отрасли СССР. Самолеты МиГ-31 до сих пор стоят на вооружении ВКС России. В 2009 году одному из самолетов МиГ-31 авиационного гарнизона «Сокол» было присвоено почетное имя «Павел Соловьев».


Истребитель-перехватчик МиГ-31 с двигателем Д‑30Ф6

Если вернуться к гражданской авиации, то уже в 1970-е годы в Советском Союзе возникла потребность в обновлении магистрального авиапарка для улучшения топливной эффективности самолетов и приведения их в соответствие международным нормам. В конце 1982 года государство открыло конкурс на унифицированный двигатель для пассажирских самолетов нового поколения Ту-204 и Ил-96. Основными соперниками в конкурсе стали двигатели НК-64 ОКБ Н.Д. Кузнецова и Д-90А ОКБ П.А. Соловьева. Победу одержали пермяки: мотор Соловьева показал лучший расход топлива, меньший вес и более низкую себестоимость. В связи с 70-летием Павла Александровича в 1987 году двигателю было присвоено его имя − ПС‑90А.

При высокой конструктивной преемственности ПС‑90А с семейством двигателей Д‑30 Соловьевым был создан качественно новый продукт – высокоэкономичный и экологичный авиационный двигатель широкого применения, по своим характеристикам ставший в один ряд с лучшими мировыми двигателями аналогичного класса. Новый двигатель ПС‑90А впервые поднял в воздух самолет Ил-96 в 1988 году, а в 1989 году – самолет Ту-204.

В настоящее время двигатели семейства ПС-90А установлены на все современные отечественные пассажирские и грузовые самолеты. Двигатель в его различных модификациях выпускается до сих пор и является первым российским авиадвигателем с наработкой более 9000 часов без съема с крыла. ПС-90А поднимает в небо самолеты специального летного отряда «Россия», предназначенные для перевозки президента России и других государственных деятелей. На базе ПС-90А также разработано семейство турбореактивных двигателей ПС-90ГП для наземного использования в составе электрогенераторных и газоперекачивающих установок.


Самолет Ил-96 с двигателем ПС‑90А

Идеи П.А. Соловьева, реализованные в серийных двигателях пермского ОКБ-19, на многие годы определили уровень отечественного двигателестроения. Принципы, которые он использовал в работе, стали основой для новой конструкторской школы, продолжающей традиции русской инженерной мысли. Признанием научных заслуг Павла Александровича Соловьева стало присвоение ему ученого звания профессора кафедры «Авиационные двигатели» Пермского политехнического института, ученой степени доктора технических наук и почетного звания «Заслуженный деятель науки и техники РСФСР». В 1981 году Соловьев был избран членом-корреспондентом Академии наук СССР, с 1970 по 1989 годы работал депутатом Верховного Совета РСФСР, а после выхода на пенсию был назначен советником при руководстве МКБ МАП СССР. Скончался П.А. Соловьев 13 октября 1996 года. Его именем названа улица в Перми. Альма-матер Павла Александровича, Рыбинский государственный авиационный технический университет, сегодня также носит имя конструктора.

События, связанные с этим

«Летающие крепости» Владимира Петлякова

«Вечные двигатели» и их создатели. Сергей Изотов

«ОДК-Климов» испытает реально и виртуально

Расположенное в Санкт-Петербурге предприятие «ОДК-Климов», находясь в периметре Объединённой двигателестроительной корпорации, продолжает развивать ключевые компетенции, в том числе наработанные в минувшие годы. Здесь идёт разработка турбореактивных двигателей для боевой авиации, турбовальных и турбовинтовых двигателей для вертолётов и самолётов, а также систем автоматического управления для авиадвигателей. Кроме того, на производственной площадке осуществляется серийный выпуск самых массовых в России вертолетных двигателей. Каждое из этих направлений деятельности требует использования испытательных стендов. Прежде стенды были разрознены территориально, а их техническое состояние и оснащённость препятствовали наращиванию объёмов работ. Теперь «узкое место» расшито: открыт путь к увеличению выпуска вертолётных двигателей на 30%, а также к интенсификации опытно-конструкторских работ. Параллельно «ОДК-Климов» развивает информационные технологии, позволяющие сократить потребность в натурных испытаниях.

Читать еще:  Двигатель 24д какой бензин для него

Старые стены, новое оснащение

Испытательный комплекс «ОДК-Климов», расположенный на так называемой площадке №3 на ул. Академика Харитона, сегодня насчитывает десять стендов для испытания газотурбинных двигателей. Среди них три — для испытания двухконтурных турбореактивных двигателей с форсажной камерой, предназначенных для боевой авиации (такие изделия как РД-33, РД-33МК, РД-93, РД-93МА); шесть стендов для испытаний турбовальных двигателей (семейств ТВ3-117, ВК-2500 и ТВ7-117В) и ещё два — для турбовальных моторов с винтом (ТВ7-117СТ и ТВ7-117СТ-01). Один из них расположен на территории АРЗ № 218 в Гатчине. За 2019 год на стендовой базе предприятия выполнено свыше 500 испытаний.

Стендовая база на третьей площадке возведена достаточно давно: к примеру, стенды 1, 2 и 3 использовались ещё в рамках программы создания двигателя РД-33 для МиГ-29. Самый крупный по размерам — второй стенд, позволявший отрабатывать силовую установку истребителя в составе двух двигателей.

«Крайний раз дышал этот стенд в 2006–2008 годах. С тех пор он длительное время стоял, ждал этой наконец-таки свершившейся реконструкции», — рассказывает директора производства «ОДК-Климов» Алексей Родионов.

Масштабный проект по выносу основной производственной площадки предприятия из центра города (ранее «Завод имени Климова», ставший затем «ОДК-Климов», занимал большую площадь на Кантемировской улице) был запущен 10 лет назад. Во второй половине минувшего десятилетия началось обновление «больших» стендов.

«В ходе проведения реконструкции стенда было переделано всё, — вспоминает А. Родионов. — Остались голые стены, кирпич и бетон. А вся инженерная составляющая была заменена».

Смонтированы новые системы топливоснабжения, топливоподготовки и маслоподготовки, полностью обновлены системы оборотного водоснабжения, пожаротушения и вентиляционное оборудование. Отдельно стоит выделить работы по системе шумоглушения. Установленный на стенде двигатель РД-33МК на форсажном режиме работы создаёт звуковое давление свыше 170 дБ. Длительное нахождение рядом с таким источником шума смертельно для человека. Однако в пультовой, где работают управляющие испытаниями инженеры, уровень шума не превышает 70 дБ. На улице, рядом со стендом, итого меньше — ниже 60 дБ. В итоге новый жилмассив, возведённый менее чем в километре от промплощадки, от постоянного гула не страдает.

Потребность в одновременной отработке двух двигателей на одном стенде отпала.

«Когда самолётостроение находились в стадии становления, такие стенды были нужны. Со временем мы стали понимать физику происходящего, стали имитировать совместную работу двух моторов посредством других систем. Поэтому сейчас необходимости в таких стендах вовсе нет», — поясняет А. Родионов.

Однако до сих пор системы топливообеспечения и отведения газов рассчитаны на два мотора. Это связано с тем, что новый стенд позволяет имитировать полёт на сверхзвуковой скорости, когда скоростной напор повышает температуру и давление газа на входе в двигатель. Эти условия создаёт мотор НК-8-4, ранее отслуживший под крылом транспортного Ил-62. Воздух из наружного контура подаётся на вход испытываемому мотору «РД», газы из горячего контура выводятся в шахту выхлопа.

Современные испытательные стенды радикально отличаются от предшественников с точки зрения возможностей измерительных систем.

«На этом стенде мы могли осуществлять замеры не более 150 параметров, — поясняет директор производства. — Сейчас количество параметров, которые мы можем контролировать, более 1300».

Одновременно повысились точность измерений и дискретность (в единицу времени можно проводить больше замеров каждого параметра). Поэтому, когда проводятся работы по термометрированию и тензометрированию, разработчик получает весьма подробную картину теплового и напряжённого состояния узлов двигателя. Естественно, все данные испытатели получают в цифровом формате.

Работы у стендов более чем достаточно. На первом идут работы в рамках НИОКР по созданию двигателя РД-93МА, перечисляет А. Родионов. На втором — отработки в рамках ОКР по автоматике двигателя РД-33МК. Благодаря реконструкции стендов, появилась возможность интенсифицировать разработки по истребительным моторам и параллельно активно вести работы по подтверждению повышенных ресурсных показателей.

Что касается стендов турбовальных двигателей, они задействованы в проведении как опытной отработки, так и в приёмо-сдаточных испытаниях серийно выпускаемой продукции. Во время реконструкции стендовой базы испытания моторов не прекращались.

«На стендах для испытания вертолётных двигателей ВК-2500/ТВ3-117 с даты ввода в эксплуатацию проведено более 2500 предъявительских и приёма-сдаточных испытаний, а также 26 длинноцикловых испытаний (технологические и периодические испытания)», — отмечается в пресс-релизе «ОДК-Климов».

В 2019 году предприятие поставило заказчикам свыше 200 новых моторов семейств ТВ3-117 и ВК-2500, вело серийные поставки ВК-2500ПС-03. Обновление стендов позволит нарастить темпы испытаний ТВ3-117 и ВК-2500 на 30%, а новейших ВК-2500ПС-03 — на все 40%.

Проект модернизации и развития испытательной стендовой базы согласно материалам «ОДК-Климов» обошёлся примерно в 2 млрд рублей. Реконструкция велась как за счёт собственных средств предприятия (в части стендов для испытания двигателей семейства РД-33), так и с привлечением инвестиций Госкорпорации Ростех в размере около 700 млн рублей. Помимо стендов, на которых ведутся работы по двигателям в сборе, введены в эксплуатацию малые агрегатные стенды с модернизацией и дублированием (маслоагрегат, стартер, топливный коллектор, различные проверки герметичности), стенды для отработки коробок самолётных агрегатов, воздушных и газотурбинных стартёров — всего 16 стендов. Обновление испытательной базы позволило сократить время прохождения цикла комплектации, а также способствовало локализации логистики. Организован новый участок упаковки авиационных двигателей и соответствующая внутрикорпусная логистика для перемещения двигателей с испытаний на упаковку, благодаря чему теперь двигатели не нужно перемещать через улицу.

Завершение работ по модернизации стендовой базы не означает завершения инвестпрограммы по развитию производственной площадки в целом. По словам исполнительного директора «ОДК-Климов» Александра Ватагина, впереди строительство нового топливного терминала, корпуса стендов по узловой доводке и увеличение корпуса логистики. Первый проект уже прошёл экспертизу, вскоре начнётся проведение конкурсных процедур по отбору подрядных организаций. Второй проект находится на рассмотрении в Главгосэкспертизе. Суммарная стоимость всех трёх объектов оценивается в 3 млрд рублей.

Цифровые двойники ускорят проведение ОКР

В рамках программы цифровой трансформации ОДК на первый план выводится цифровизация процессов разработки авиадвигателей, отмечается в сообщении пресс-службы «ОДК-Климов». Цифровые двойники позволяют создавать максимально точные модели и исключать из процесса разработки нового двигателя многие натурные испытания, а значит удешевлять и ускорять цикл разработки. Натурные испытания требуются в меньших объёмах, чтобы подтвердить данные, просчитанные на моделях.

Среди проектов ОДК по созданию цифровых двойников в числе наиболее успешных — программа, реализуемая «ОДК-Климов» совместно с Центром компетенций НТИ «Новые производственные технологии» Санкт-Петербургского политехнического университета Петра Великого (СПбПУ). Прикладные результаты уже получены: проведённая оптимизация конструкции двигателя ТВ7-117СТ-01 позволила более чем на 10% снизить массу изделия. В настоящее время идёт выпуск рабочей конструкторской документации на обновлённую матчасть, а в 2021 году начнётся выпуск облегчённых деталей. Вскоре они пройдут цикл испытаний, подтверждающих корректность вносимых изменений.

Более подробно о применении цифровых технологий «АвиаПорту» рассказал заместитель директор программы САУ, заместитель главного конструктора «ОДК-Климов» Андрей Удодов. По его словам, сегодня ведутся работы по созданию так называемых цифровых «сухих» стендов — программно-аппаратных комплексов, которые работают в режиме реального времени и в которых моделируются все процессы, происходящие в двигателе.

«Двигатель на доводочных испытаниях по системе автоматического управления и дополнительных специальных программах отрабатывает порядка 100 газочасов. За этим стоят не только расход топлива, масла, износ основных производственных фондов, но и минимум месяц непрерывной работы специалистов: инженеров, испытательной бригады — всего не менее 10 человек. Это достаточно дорогое удовольствие», — констатирует он.

В свою очередь, применение «сухого» стенда сокращает численность занятых до трёх инженеров, которые получат необходимые данные за сопоставимое время, но при меньших затратах человеческих и материальных ресурсов. При этом опытные двигатели будут преимущественно использоваться для подтверждения ресурсных показателей и тех, где физические испытания пока не заменить, например, в термобарокамере.

Только лишь этапом ОКР применение цифровых двойников не ограничится. По результатам работ по их созданию, проводимых совместно с СПбПУ, вносятся изменения по диагностическим алгоритмам, которые позволяют вести эксплуатацию двигателей по техническому состоянию.

«Мы сможем предугадывать, куда движется мотор, проводить трендовый анализ и заранее, не допуская съёма с крыла по отказу, менять отдельные детали», — пояснил А. Удодов.

Работа с большим объёмом цифровых данных потребует построения специализированных информационно-диагностических систем. Но потенциал внедрения цифровых технологий велик. Для всех двигателей семейства можно будет получить общую картину, отражающую, какие события могут произойти на тех или иных стадиях эксплуатации. А по каждому конкретному экземпляру можно будет иметь детальную историю, начиная с момента сборки, предъявительских и приёмо-сдаточных испытаний, и заканчивая дальнейшей эксплуатацией. Эти данные лягут в основу электронного формуляра авиационного двигателя, который заменит толстые бумажные аналоги. Электронный формуляр позволит аккумулировать не только те данные, которые по действующим нормам подлежат записи при эксплуатации, но и сведениями, которыми «владеет» электронная система автоматического управления двигателем БАРК-6В, также разработки «ОДК-Климов». Как следствие, вся история эксплуатации изделия станет максимально прозрачной, а планирование сервисных работ будет оптимальным для каждого мотора.

Загадка форсажного пламени: как работают двигатели истребителей

Последнюю букву в слове «форсаж» ведущий произносит отчетливо. Это знак. Оба летчика одновременно ровным движением переводят ручки управления двигателями до упора вперед, в положение «полный форсаж».

Свист двигателей разрастается в рев и без пауз переходит в надрывный грохот. Из сопел вырастают длинные, почти с сам самолет, струи бело-розового форсажного пламени. Истребители начинают разбег под действием резко выросшей тяги. Большая продольная перегрузка делает рост скорости стремительным. Потому разбег и начинают синхронно, чтобы задний самолет не догнал передний и не отстал от него: здесь решают метры и доли секунды.

Читать еще:  Что такое вечный двигатель в аватарии

Задрав носы и лизнув длинными языками форсажного огня бетонку, пара отрывается от полосы и стремительно поднимается в ночное небо. Грохот удаляется, в небо уходят две звездочки с огненными хвостами. Внезапно они гаснут. Через пару секунд отдаленный грохот резко смолкает. Форсаж выключен. Истребители продолжают набор высоты на максимальном режиме двигателей.

Мгновенное усилие

Форсаж – усиленный режим работы двигателя. Слово происходит от французского forçage – «усиление, принуждение, форсирование». Форсаж дает большое, почти вдвое, увеличение тяги двигателя, уже работающего на максимальном режиме. Много тонн добавочной форсажной тяги, которая позволяет быстро разогнаться при взлете, поддерживать скорость в интенсивных маневрах, развивать сверхзвуковую скорость и догонять цель для атаки.

В форсажном двигателе между турбиной и реактивным соплом вставлена форсажная камера – большая труба с топливными форсунками спереди. На форсаже в камере сжигаются добавочные килограммы топлива. При их сгорании сильно нагревается газ перед входом в реактивное сопло. Скорость истечения из сопла вырастает вместе с реактивной силой, давая форсажный прирост тяги. При этом количество воздуха, проходящего через двигатель, не изменяется. Не увеличиваются обороты, и так максимальные. Но сильно, в несколько раз, возрастает расход топлива. А потому большинство самолетов способно двигаться в форсажном режиме лишь непродолжительное время. Если этот фактор не учесть, у пилота могут возникнуть большие проблемы.

Все ушло в струю

В нижнетагильском истребительном полку пара самолетов отрабатывала упражнение 108 – перехват крылатой ракеты AGM-28 Hound Dog в стратосфере. Один истребитель изображает цель, другой обнаруживает его в небе и атакует. Оба на сверхзвуке, времени мало; топлива всего три тонны, на форсаже оно горит очень быстро. Летчик нашел цель, зашел в атаку, сблизился, произвел пуск без ракеты. Из атаки вышел правильно, выпустил воздушные тормоза, доложил на командный пункт: «Форсаж убрал». Но на самом деле не убрал, видимо, забыв в горячке атаки. Час ночи. Летчик уже спустился из стратосферы, а форсаж все еще горит. Спустя время пилот докладывает: «Загорелась лампа аварийного остатка топлива». Руководитель полетов в ответ: «Продублируйте выключение форсажа». Только теперь летчик убрал форсаж и доложил второй раз о его выключении. Но топливо уже сгорело. Удаление до полосы сто сорок километров. Начались расчеты «дотянет – не дотянет», запросы текущего остатка топлива. Летчик доложил: «Двигатель встал». РП дал команду катапультироваться. Пилот покинул самолет в десятке километров от полосы. Дежурный вертолет в два часа ночи доставил на базу невредимого летчика. А советские ВВС лишились боевой машины.

Час ночи. Летчик уже спустился из стратосферы, а форсаж все еще горит. Спустя время пилот докладывает: «Загорелась лампа аварийного остатка топлива». Руководитель полетов в ответ: «Продублируйте выключение форсажа». Только теперь летчик убрал форсаж и доложил второй раз о его выключении. Но топливо уже сгорело. Удаление до полосы сто сорок километров.

Мифы о форсаже

Форсаж работает в полном соответствии с законами физики, однако принцип его действия вовсе не очевиден, и зачастую предлагаемые трактовки оказываются ошибочными. Что же там происходит? Поток воздуха в воздухозаборник на форсаже не вырастает. Может быть, дело в том, что добавляется объем новых продуктов сгорания? Посчитаем. При сжигании 1 кг керосина расходуется 2,7 м3 кислорода, возникает 2,6 м3 углекислого газа и водяного пара. Баланс объема отрицательный. Сжигание форсажного керосина слегка сократит объем газов. Расход массы на входе в сопло вырастет за счет керосина лишь на несколько процентов. Двигатель всасывает больше центнера воздуха в секунду. Несколько килограммов форсажного керосина увеличат эту массу незначительно. Почему же так сильно растет скорость форсажной струи?

Ответ напрашивается сам собой: из-за роста давления перед входом в сопло! Сгорание топлива в камере нагревает газ, повышает его давление, из-за чего и возникает форсажный прирост тяги. Однако сколь ни распространено это доступное объяснение, оно в корне неверно. Все движение в авиационном турбореактивном двигателе создает его сердце – газовая турбина. Она вращает компрессор – легкие двигателя, выполняющие огромное, многократное сжатие центнера воздуха в секунду и дающее движение всем другим устройствам. Турбина выполняет колоссальную работу. Для этого ее с большой силой обтекает газ. На каждой ее лопатке он создает силу, слагающую мощность турбины. Течь газ заставляет перепад давлений. Перепад большой, в несколько атмосфер, или в два-три раза. Если разность давлений уменьшить, течение газа сквозь турбину ослабеет. Падение силы на лопатках вызовет потерю мощности. На снижение мощности сразу отзовется компрессор, уменьшит сжатие сотни кубов воздуха в секунду. Воздух сожмется слабее, меньше накачается в двигатель. Давление газа перед турбиной снизится. Так от компрессора отразится и придет к передней стороне турбины волна обвального падения мощности. Ослабеет сжатие в камерах сгорания перед турбиной. После неустойчивого горения они погаснут. Двигатель встанет.

Механика с гидравликой

К такому сценарию приведет снижение перепада давлений. Турбина выходит своим газодинамическим тылом прямо в форсажную камеру. Даже небольшое повышение давления в камере сразу подступит к лопаткам турбины. Перепад ослабнет, мощность турбины снизится.

Чтобы давление за турбиной не нарастало, применяется хитрая механика. Сброс добавочного температурного расширения газа достигается за счет расширения самой узкой проточной части сопла. Эта сужающаяся часть образована литыми подвижными трапециевидными створками. На двигателе Ал-31Ф от Су-27 таких створок 16. Похожие 16 створок образуют и расширяющуюся часть сопла. Створки меняют и критический диаметр сопла, и диаметр выходного среза. Управляют створками 16 гидроцилиндров, рабочим телом в которых служит топливо. При переходе на форсажный режим критическое сечение сопла расширяется и одновременно увеличивается выходное сечение. В расширение «сливается» начинающийся рост давления от форсажного нагрева.

Чтобы при розжиге форсажа не возникало случайных повышений давления в форсажной камере, сопло расширяется не синхронно с ростом форсажного горения, а заранее. Створки раскрываются с опережением форсажа. Создается ситуация, когда сопло расширилось, а форсаж еще не разгорелся. И тогда происходит классический провал тяги. Ведь в расширившееся сопло «сливается» обычное давление, пока без форсажа. На форсаже давление за пару секунд восстанавливается до прежнего, при раскрытых створках сопла.

В итоге давление в форсажной камере двигателя Ал-31Ф на форсаже не только не вырастает, но даже незначительно падает, на 0,1–0,2 атм. Перепад давления на турбине практически не меняется, и компрессор продолжает сжимать и закачивать в двигатель центнер воздуха в секунду, столь необходимого для горения топлива.

Откуда же возникает форсажный прирост тяги? Сопло – тепловой двигатель, который совершает работу, разгоняя газ с запасом энергии. Потенциальную энергию тепла и упругого сжатия газа сопло трансформирует в кинетическую энергию истекающей струи и силу тяги. В скорость истечения преобразуются и сжатие, и нагрев газа. Прибавка энергии любому из них приводит к увеличению скорости. Если добавить газу теплоты, сохраняя давление, скорость струи вырастет. Вырастет тяга и с ростом давления при неизменной температуре. В едином процессе сопло преобразует добавку любой из двух форм энергии. Поэтому нагрев газа перед соплом приводит к росту скорости струи и тяги. Так и возникает форсаж. Можно сказать, что форсажная камера – это большая керосиновая духовка. Она усиливает жар, раскаляя поток перед соплом до тысячи семисот градусов. В этом весь ее смысл. Сопло, как шляпа волшебника, прямым действием превращает жар в добавочную силу.

Остается взглянуть на форсажную струю. Цвет ее зависит от полноты сгорания. Голубой, белый, розоватый, желтый. Пыль в воздухе может менять оттенки огня. Сверхзвуковая струя, покидая сопло, тормозится до дозвуковой скорости. В струе возникает ряд сверхзвуковых скачков уплотнения. Они стоят друг за другом светлыми пятнами, делая струю визуально полосатой. С удалением от сопла пятен больше: струя тормозится, скачки сближаются, пока не исчезают. Как позже и сама струя, с грохотом уносящая самолет и затихающая в небе.

О СОРЕВНОВАНИИ

СОСТАВ КОМАНДЫ ДО 103 ЧЕЛОВЕК.
КАЖДАЯ КОМАНДА – НА СВОИХ ВОЗДУШНЫХ СУДАХ

Группа руководства полетов (до 10 чел.)

Тренерская группа (2 человека)

Обеспечивающий персонал (до 10 чел.)

Инженерно-технический состав (до 60 чел.)

МЕСТО ПРОВЕДЕНИЯ

Полигон Дубровичи, Рязанская область

ТЕХНИКА

Оперативно-тактическая истребительная авиация:

Су-27, Су-30, МиГ-29, Су-25, (Три воздушных судна: два основных(пара), одно – резервное)

Оперативно-тактическая фронтовая бомбардировочная авиация:

Су-24, Су-34 (Два воздушных судна: одно основное, одно – резервное)

Армейская авиация:

Ка-52, Ми-24 (Ми-35), Ми-28Н, Ми-8 (Три воздушных судна: два основных(пара), одно – резервное)

Военно-транспортная авиация:

Ил-76 (Два воздушных судна: одно основное, одно – резервное)

ЭТАПЫ

Полет по маршруту

1. Самолеты типа СУ-25

Полет пары на групповую слетанность по маршруту, визуальную воздушную разведку и в зону на простой пилотаж на малых высотах.

Оценить навыки летных экипажей (групп) в выполнении элементов воздушной навигации, техники пилотирования и поиска наземных объектов.

Упражнение выполнять в ПМУ по уровню подготовки экипажей. Время выполнения задания–5 минут. Высота в верхних точках вертикальных фигур не ниже 1500 м.

  1. Взлет произвести по одному (парой).
  2. После взлета выполнить полет по установленному маршруту (3 ППМ) с выходом в район разведки.
  3. Поиск наземных объектов различными тактическими приемами разведки.
  4. В зоне в диапазоне высот 200–2500 м выполнить:
    − Вираж с креном 60° на высоте 500 м.
    − Вираж с креном 45° на высоте 300 м.
    − Горку с углом 30°.
    − Пикирование с углом 30° с выходом в горизонтальный полет на высоте 300 м.
    − Боевой разворот (по типу восходящей спирали).
    − Пикирование с углом до 20°.
  5. После окончания задания произвести роспуск пары и посадку по одному с круга с высоты 300 м.
Читать еще:  Большой расход масла на двигателе alt

2. Самолеты типа Су-27, Су-30, МиГ-29

Полет пары на сложный пилотаж на малых высотах

Оценить навыки летных экипажей (групп) в выполнении элементов воздушной навигации, техники пилотирования и поиска наземных объектов.

Упражнение выполнять в ПМУ при видимости естественного горизонта. Время выполнения задания – 5 минут. Высота в верхних точках вертикальных фигур не ниже 2000 м. Полетный порядок пары – «пеленг самолетов».

  1. Взлет произвести по одному (парой).
  2. После взлета выполнить полет по установленному маршруту (3 ППМ) с выходом в район разведки.
  3. Поиск наземных объектов различными тактическими приемами разведки.
  4. Выход в зону пилотажа в заданное время.
  5. В диапазоне высот 500–3000 м выполнить:
    − Вираж предельный по тяге на максимальном режиме работы двигателей на высоте 500 м.
    − Вираж предельный по тяге на форсажном режиме работы двигателей на высоте 500 м.
    − Горку с углом 45°.
    − Полупереворот.
    − Косую петлю.
    − Петлю Нестерова.
    − Боевой разворот по типу косой петли.
  6. Ввод в восходящие фигуры выполнять на высоте не менее 500 м.

3. Самолеты типа Су-24, Су-34

Полет по маршруту с переменным профилем

Оценить навыки летных экипажей (групп) в выполнении элементов воздушной навигации и поиска наземных объектов.

Упражнение выполнять в ПМУ по уровню подготовки экипажей.

  1. После взлета выполнить полет по установленному маршруту (3 ППМ) с выходом на ППМ (контрольный ориентир) в заданное время.
  2. Поиск наземных объектов различными тактическими приемами.

4.Самолеты типа Ил-76

Полет по маршруту с переменным профилем.

Оценить навыки летных экипажей в выполнении элементов воздушной навигации.

Упражнение выполнять в ПМУ по уровню подготовки экипажей.

После взлета выполнить полет по установленному маршруту (4 ППМ) с выходом на ППМ (контрольный ориентир) в заданное время.

5. Вертолеты типа Ка-52, Ми-24 (Ми-35), Ми-28Н, Ми-8.

Полет пары по маршруту, визуальную воздушную разведку и в зону на сложный пилотаж на малых высотах.

Оценить навыки летных экипажей (групп) в выполнении элементов воздушной навигации, техники пилотирования и поиска наземных объектов.

Упражнение выполнять в ПМУ при видимости не менее 3500 м и нижней границе облаков не менее 350м. Время выполнения задания 6 минут. Высота в верхних точках вертикальных фигур не ниже 400 м Полетный порядок пары – «пеленг вертолетов».

  1. Взлет произвести по одному (парой).
  2. После взлета выполнить полет по установленному маршруту (3 ППМ) с выходом в район разведки.
  3. Поиск наземных объектов различными тактическими приемами разведки.
  4. Выход в зону пилотажа в заданное время.
  5. В зоне в диапазоне высот 200–400 м выполнить:
    − Горизонтальный полет на скорости 200 км/ч в правом (левом) пеленге
    − Гашение скорости до 150 км/ч
    − Левая (правая) нисходящая спираль. Скорость 150 км/ч, вертикальная скорость 3-4 м/с, высота ввода 400 м, высота вывода 200 м, крен 15°
    − Вираж влево (вправо) с перестроением в противоположный пеленг при развороте на ведомого. Скорость 200 км/ч, крен 25°
    − Правая (левая) восходящая спираль. Скорость 150 км/ч, вертикальная скорость 4-5 м/с, высота ввода 200 м, высота вывода 400 м, крен 15°
    – Вывод из нисходящих фигур выполнять на высоте не менее 200 м.

Полет на атаку наземной (морской) цели

1. Самолеты типа Су-25, Су-27, Су-30, МиГ-29

Полет пары на атаку наземной (морской) цели.

Оценить результаты боевого применения летных экипажей (групп) по наземным (морским) целям.

Упражнение выполнять в ПМУ по уровню подготовки экипажей.

  1. Взлет и построение боевого порядка.
  2. Полет по маршруту.
  3. Боевое маневрирование на заданных участках маршрута против зенитных ракетных (артиллерийских) комплексов с применением индивидуальных средств РЭБ (преодоление ПВО).
  4. Выход на цель в заданное время.
  5. Пуск НАР по заданной цели с пикирования после выполнения горки.
  6. Стрельба из пушки по заданной цели с пикирования после выполнения боевого разворота.
  7. Удар по заданной цели с ходу и с повторного захода.
  8. Полет по маршруту на аэродром посадки.

2. Самолеты типа Су-24, Су-34

Полет пары на атаку наземной (морской) цели.

Оценить результаты боевого применения летных экипажей по наземным (морским) целям.

Упражнение выполнять в ПМУ по уровню подготовки экипажей.

  1. В полете выполнить взлет.
  2. Полет по маршруту.
  3. Боевое маневрирование на заданных участках маршрута против зенитных ракетных (артиллерийских) комплексов с применением индивидуальных средств РЭБ (преодоление ПВО).
  4. Выход на цель в заданное время.
  5. Бомбометание по заданной цели с горизонтального полета.
  6. Пуск НАР по заданной цели с пикирования после выполнения боевого разворота.
  7. Полет по маршруту на аэродром посадки.

3. Самолеты типа Ил-76

Полет на выброску грузов на точность одиночно.

Оценить результаты боевого применения летных экипажей на точность выброски грузов.

Упражнение выполнять в ПМУ по уровню подготовки экипажей.

  1. В полете выполнить взлет.
  2. Полет по маршруту.
  3. Боевое маневрирование на заданных участках маршрута против зенитных ракетных (артиллерийских) комплексов с применением индивидуальных средств РЭБ (преодоление ПВО).
  4. Выход на цель в заданное время.
  5. Десантирование грузов на обозначенную площадку с горизонтального полета;
  6. Полет по маршруту на аэродром посадки.

4. Вертолеты типа Ка-52, Ми-24 (Ми-35), Ми-28Н, Ми-8

Полет пары на применение средств поражения по наземным целям.

Оценить результаты боевого применения летных экипажей (групп) по наземным целям.

− Упражнение выполнять в ПМУ по уровню подготовки экипажей.
− Полетный порядок пары – «пеленг вертолетов» на интервале и дистанции 50 х 70 м, при пуске управляемых ракет 100 х 50 м.
− Стрельбу НАР ведомому экипажу производить по команде ведущего без индивидуального прицеливания.
− Стрельбу из СПО ведомому экипажу производить с индивидуальным прицеливанием.
− Высота полета на боевом курсе не менее 50 м, скорость 160-200 км/ч.

  1. Взлет, выход на ИПМ.
  2. Маневры для пролета условной линии фронта, преодоления противодействия наземных средств ПВО противника, срыва атак истребителей.
  3. Выход на боевой курс, обнаружение, опознание своей наземной цели.
  4. Маневр для выполнения стрельбы, прицеливание и применение средств поражения.
  5. Начало боевого пути пройти с расчетным курсом. На полигоне выполнить до 3-х заходов.
  6. Стрельбу АСП выполнять:
    − стрельбу неуправляемыми ракетами, с дальности 2500-1500 м. − стрельбу из стрелково-пушечного оружия с дальности 1500-800 м.
  7. Применение средств поражения заканчивать противоосколочным (противорикошетным) маневром отворотом с максимальными параметрами.

РЕЗУЛЬТАТЫ

Выход на цель в заданное время оценивать по точности выхода на цель в заданное время сравнением отклонения фактического времени выхода на цель от заданного по нормативам для соответствующих условий полета и навигационного оборудования (максимально 50 баллов).

Результат воздушного боя

Самолеты типа Су-25, Су-27, Су-30, МиГ-29
и вертолеты типа Ка-52, Ми-24 (Ми-35), Ми-28Н, Ми-8

Результат удара пары оценивать (максимально 200 баллов):

− по 100 баллов каждому экипажу пары при наличии по одному и более прямому попаданию в цель.
− при отсутствии прямых попаданий в цель выставлять 10 баллов (за каждое попадание) каждому экипажу пары при попадании в зачетную площадь, размеченную вокруг цели.

Самолеты типа Су-24, Су-34

Результат удара при бомбометании по заданной цели с горизонтального полета с ходу оценивать (максимально 100 баллов):

− 100 баллов – при радиальном отклонении точки разрыва авиабомбы от центра цели на величину, соответствующей оценке «отлично» по нормативам оценок бомбометания КБП ОТА — 2012 г.
− 50 баллов – при радиальном отклонении точки разрыва авиабомбы от центра цели на величину, соответствующей оценке «хорошо» по нормативам оценок бомбометания КБП ОТА — 2012 г.

Результат удара при пуске НАР по заданной цели с пикирования после выполнения повторного захода оценивать (максимально 100 баллов):

− 100 баллов – при наличии одного и более прямых попаданий в цель.
− При отсутствии прямых попаданий в цель выставлять 10 баллов (за каждое попадание) при попадании в зачетную площадь, размеченную вокруг цели.

Оценка десантирования (для самолетов типа Ил-76).

Оценка десантирования (максимально 250 баллов) проводится по точности.

Основой оценки является сравнение фактического отклонения грузов от заданной точки приземления с нормативным. Оценку боевого применения осуществлять осмотром цели.
− В случае выполнения экипажем (парой) задачи с непредусмотренного заданием дополнительного захода его индивидуальную оценку снижать на 10 баллов, за дополнительный заход (выставлять 0 баллов при двух и более дополнительных заходах).
− В случае невыполнения экипажем (парой) полетного задания по причине, от него не зависящей, полетное задание оценивать «не выполнено» и по решению руководителя соревнований может быть выполнение повторного вылета. В этом случае экипажам ставится новая задача.

голоса
Рейтинг статьи
Ссылка на основную публикацию
ВсеИнструменты
Adblock
detector