Техническое описание трддф ал 31ф. Фнпц "ммпп "салют"

В ноябре прошлого года компания «Рособоронэкспорт» подписала крупный контракт на поставку в Китай 180 двигателей АЛ-31Ф для самолетов Су-27СК и Су-30МКК, оцениваемый экспертами в 550 млн долл. Исполнителем контракта стало Московское машиностроительное производственное предприятие (ММПП) «Салют», традиционно поставляющее двигатели АЛ- 31Ф на китайский рынок. Новый заказ позволил «Салюту» выйти на рекордный за последние 15 лет уровень производства: план на этот год предусматривает изготовление продукции на сумму в 16,9 млрд. р. (около 600 млн долл.), что составляет почти 90% от объема производства предприятия в 1991 г. – последний год существования СССР. 83% доходов ММПП «Салют» в настоящее время обеспечивается экспортными поставками, однако на предприятии уверены, что рано или поздно, это соотношение изменится, и разработанные на «Салюте» для отечественных ВВС модернизированные варианты АЛ-31Ф найдут применение на истребителях российской военной авиации. Недавно наши корреспонденты Петр Бутовски и Виктор Друшляков побывали на ММПП «Салют» и смогли познакомиться с основными программами предприятия.

Этапы модернизации серийного АЛ-31Ф, разработанной на ММПП «Салют»

«Салют» растет на китайских «дрожжах»

Двигатели семейства АЛ-31Ф серийно выпускаются двумя предприятиями: ММПП «Салют» в Москве и УМПО в Уфе. По сложившейся традиции экспортные поставки в Китай являются прерогативой «Салюта», а индийские ВВС вооружает УМПО. Поставки двигателей в другие страны проводятся обоими предприятиями совместно. С 1992 г. ВВС КНР получили на вооружение около 280 истребителей «Сухого»: 76 Су-27СК и Су-27УБК, 76 Су-30МКК и 24 Су-30МК2, импортированные из России, а также до 105 J-11 (Су-27СК), построенные по российской лицензии непосредственно в Китае. Первые партии Су-27СК и Су-27УБК поступили в КНР в 1992 и 1996 гг., и именно для них и предназначаются новые двигатели, заказ на которые недавно получил «Салют». Дело в том, что назначенный ресурс АЛ-31Ф, выпускавшихся в 90-е гг. составляет 900 ч, и с учетом интенсивной эксплуатации Су-27 в Китае они уже требуют замены на новые. Напомним, что купив лицензию на производство Су-27СК, КНР не получил права на собственный выпуск двигателей для них. Правда в Китае разрабатывается свой двигатель подобного класса WS10, но новые крупные заказы АЛ-31Ф и АЛ-31ФН в России свидетельствуют о том, что до серийного производства этому мотору еще далеко.

Ноябрьскому контракту на 180 АЛ-31Ф предшествовала еще одна крупная сделка: за четыре месяца до этого, в июле 2005 г., «Салют» получил заказ от КНР на 100 двигателей АЛ-31ФН для новых китайских истребителей J-10 (см. «Взлёт» №10/2005, с. 42). Первая отгрузка заказчику состоялась уже в октябре прошлого года, а поставка последней партии АЛ-31ФН намечена на третий квартал 2006 г. Кроме того, в начале 2005 г. «Салют» подписал с КНР оцениваемый в 100 млн долл. трехлетний контракт на ремонт и поставку запчастей для ранее построенных двигателей АЛ-31Ф.

АЛ-31ФН (на заводе его называют «изделием 39») специально предназначен для применения на самолете J-10. От базового АЛ-31Ф («изделие 99В») его отличает нижнее расположение коробки агрегатов, при этом основные характеристики двигателя остаются неизменными. Еще в 1997 г. Китай приобрел у ОАО «А. Люлька-Сатурн» девять опытных двигателей АЛ-31ФН, которые устанавливались на первые прототипы J-10. Серийный вариант АЛ-31ФН появился в 2000 г. Его разработку вело ОАО «А. Люль- ка-Сатурн», а дальнейшую доводку – КБ «Салюта». Для следующих прототипов и первых серийных J-10 Китай заказал еще 54 АЛ-31ФН. Все они были поставлены в 2001-2003 гг. в Поднебесную уже «Салютом». Программа китайского истребителя J-10 развивается довольно интенсивно, а значит у «Салюта» вскоре могут появиться новые заказы от «великого соседа» с востока.

Для родных ВВС

23 июня 2000 г. головным разработчиком и изготовителем силовой установки для перспективного истребителя ПАК ФА российское правительство определило рыбинское НПО «Сатурн», которое получило заказ на создание двигателя, известного сейчас под условным названием «изделие 117С». Такие же двигатели планируется применять и на новых модификациях истребителей семейства Су-27.

«Салюту» в этой программе отводилась лишь скромная роль изготовителя узлов и агрегатов нового двигателя, представляющего собой глубокую модернизацию нынешнего АЛ-31Ф. Смириться с этим руководство предприятия не могло, поэтому тем же летом 2000 г. «Салют» по собственной инициативе приступил к программе поэтапной модернизации серийного АЛ-31Ф, которая могла бы стать альтернативой «изделию 117С». Это стало возможным благодаря организации на заводе в начале 2000 г. собственного Конструкторского бюро перспективных разработок (КБПР).

Разработанный на «Салюте» двигатель первого этапа модернизации получил название АЛ-31Ф-М1 («изделие 99М1»). В отличие от серийного АЛ-31Ф он оснащается модифицированным четырехступенчатым компрессором низкого давления КНД-924-4 увеличенного с 905 до 924 мм диаметра, а также новым цифровым комплексным регулятором двигателя КРД-99Ц. Увеличение производительности компрессора АЛ-31Ф-М1 можно использовать двояко: с одной стороны это дает повышение тяги двигателя на 6-15%, а с другой стороны, позволяет при неизменной тяге снизить температуру газов перед турбиной на 35К, что значительно повышает ресурс двигателя.

Летные испытания 9-го экземпляра АЛ-31Ф-М1 на летающей лаборатории ЛИИ Су-27 №37-11 (бортовой №595) начались 25 января 2002 г. Позднее на этом самолете были установлены уже два двигателя подобного типа. Всего на Су-27 №37-11 в рамках летно-конструкторских испытаний было выполнено 27 полетов с двигателями АЛ-31Ф-М1, кроме того, к началу этого года состоялось шесть из десяти запланированных полетов по программе государственных испытаний. Госиспытания АЛ-31Ф-М1 должны завершиться весной 2006 г., после чего двигатель будет считаться готовым к серийному производству и сможет устанавливаться на самолеты Су-27 ВВС России при их ремонте и модернизации.

Сравнительные данные двигателей АЛ-31Ф и АЛ-31Ф-М1

АЛ-31Ф	АЛ-31Ф-М1
Режим повышенной тяги на	форсаже
Тяга, кгс		13 500
Удельный расход
топлива, кг/кгс*ч	-	1,96
Температура газов
перед турбиной, К	-	1690
Расход воздуха, кг/с		119
Режим «полный форсаж»
Тяга, кгс	12 500	12 500
Удельный расход
топлива, кг/кгс*ч	1,96	1,97
Температура газов
перед турбиной, К	1665	1630
Расход воздуха, кг/с	113	114

Режим повышенной тяги без форсажа
Тяга, кгс		8250
Удельный расход
топлива, кг/кгС"Ч	Я- и	0,77

Режим «максимал»
Тяга, кгс	7670	7670
Удельный расход
топлива, кг/кгс«ч	0,78	0,77

Степень двухконтурноста	0,56	0,61
Максимальный диаметр, мм	1280	1280
Длина, мм	4990	4990
Сухая масса, кг	1547	1557
Ресурс до первого ремонта, ч	500	1000
Назначенный ресурс, ч	1500	4000

Основные данные компрессоров низкого давления для двигателей АЛ-31Ф производства ММПП «Салют»
Что дальше?

В начале 2006 г. «Салют» приступил к испытаниям двигателя следующего этапа модернизации – АЛ-31Ф-М2 («99М2»), недавно получившего новое название АЛ-31Ф-СМ («99СМ»), подчеркивающее возможную сферу его применения – модернизированные истребители Су-27СМ. Главных отличий «второго этапа» два: это новые диски турбины и перепрофилированные лопатки компрессора КНД-924-4. Благодаря указанным доработкам тяга на форсаже у АЛ-31Ф-СМ возрастает до 14 000 кгс. Немаловажно, что двигатели

АЛ-31Ф-М1 и АЛ-31Ф-СМ полностью взаимозаменяемы с применяемыми на самолетах Су-27 серийными АЛ-31Ф – требуется только установить проставку перед входом в двигатель, необходимость которой определяется увеличением диаметра вентилятора. Более того, ранее выпущенные АЛ-31Ф могут быть довольно просто доведены до уровня модернизированных АЛ-31Ф-М1 и АЛ-31Ф-СМ заменой отдельных модулей в ходе их капитального ремонта.

В декабре 2006 г. на «Салюте» рассчитывают начать испытания двигателя третьего этапа модернизации – АЛ-31Ф-МЭ («99МЗ»), отличающегося применением принципиально нового компрессора низкого давления КНД-924-3, новой камеры сгорания и новых лопаток турбины. Трехступенчатый компрессор КНД-924-3 с широкохордными лопатками выполняется по технологии «блиск». Нововведения позволят поднять тягу АЛ-31Ф-М3 до 15 000 кгс.

Вверху: разработанный «Салютом» трехступенчатый широкохордный вентилятор КНД-924-3, использующий технологию «блиск», найдет применение на двигателях АЛ-31Ф-М3

Поворотное сопло, созданное на ММПП «Салют» с использованием технологии КЛИВТ (разработана «Заводом им. В.Я. Климова») для модернизированных двигателей АЛ-31Ф, обеспечивает всеракурсное управление вектором тяги

Внизу: модернизированный по первому этапу двигатель АЛ-31Ф-М1, государственные испытания которого завершаются этой весной

Есть ли пророк в своем отечестве?

Не секрет, что новые модификации семейства Су-27 – в первую очередь ударный самолет Су-34, серийное производство которого недавно начато в Новосибирске для российских ВВС, и перспективный многофункциональный истребитель Су-35 для поставок на экспорт, испытания которого должны начаться в 2006-2007 гг., нуждаются в более мощных двигателях. Первые Су-34 пока летают с серийными АЛ-31Ф, однако очевидно, что их тяги недостаточно для реализации всех потенциальных возможностей этого 45-тонного самолета. Для применения на подобных самолетах сегодня подходят два типа модернизированных двигателей: «изделие 117С» разработки НПО «Сатурн» и АЛ-31Ф-М1 (или АЛ-31Ф-СМ) разработки ММПП «Салют». Однако шансы «Салюта» получить заказ для ремоторизации этих самолетов не стоит оценивать высокими: ВВС доверяют право выбора силовой установки «Сухому», а он, как известно, в силу ряда вполне объяснимых причин, ориентируется на работу с «Сатурном». К сожалению, «Салюту» не стоит особо обольщаться и в отношении своего участия в программе модернизации строевых Су-27: пока ВВС России не планируют замены двигателей на этих самолетах на модернизированные.

Несколько выше можно оценить шансы новых разработок «Салюта» на самолетах авиации ВМФ России. Все корабельные истребители Су-33 сегодня оснащаются строившимися «Салютом» двигателями АЛ-31Ф серии 3 («99А»). В отличие от остальных серийных АЛ-31Ф серии 2 («99В») они имеют повышенную до 12 800 кгс тягу на так называемом «особом» режиме работы, что достигается кратковременным повышением температуры газов перед турбиной на 75К. Однако применение такого режима не проходит бесследно для двигателя: ресурс АЛ-31Ф сер. 3 составляет всего 700 ч (у первых двигателей этой модификации – и подавно всего 300 ч), в то время как у нынешних АЛ-31Ф сер. 2 – 1500 ч, а у будущих АЛ-31Ф-М1 – 4000 ч. Кроме того, недавние авария и предпосылка к летному происшествию на борту ТАВКР «Адмирал Кузнецов», произошедшие в Атлантике 5 сентября прошлого года (см. «Взлёт» №10/2005, с. 44-47), ярко свидетельствуют о несомненной пользе повышения тяговооруженности истребителей Су-33. В этом контексте «Салют» ведет переговоры с командованием морской авиации России о возможности ремоторизации строевых самолетов Су-33 двигателями АЛ-31Ф-М1.

Однако и в этом случае путь новых «салютовских» двигателей на борт самолетов российской военной авиации может оказаться непростым. В подобной ситуации уже не вызовет удивления, если они гораздо раньше найдут применения на самолетах, летающих с красными звездами – но не отечественными, а китайскими. Работы в этом направлении уже ведутся. «Салют» предлагает свои АЛ-31Ф-М1 для китайских Су-27СК и J-11, Су-30МКК и Су-30МК2, а также Су-33МК, которые, согласно мнению экспертов, Китай может заказать в России в ближайшем будущем для оснащения своего первого авианосца.

Другой вариант «китайского» развития событий – применение двигателя АЛ-31ФН-М1 увеличенной тяги со всеракурсным УВТ на новых истребителях J-10. Прототип модернизированного АЛ-31ФН-М1 («39М1») изготовлен на «Салюте» в 2005 г., а в этом году на предприятии планируют завершить полный цикл его испытаний.

В свое время, в 2000 г., «Салют» выпустил опытную партию из десяти двигателей АЛ-31ФП («96») с системой УВТ конструкции ОАО «А. Люлька-Сатурн». В дальнейшем серийное производство АЛ-31ФП для индийских Су-30МКИ было освоено на УМПО, а «Салют» пошел по пути внедрения другой схемы управления поворотом сопла, предусматривающей возможность всеракурсного УВТ. В основу была положения технология КЛИВТ, разработанная санкт-петербургским «Заводом им. В.Я. Климова» для модификаций двигателей РД-33, применяемых на истребителях МиГ-29 и опять-таки китайских FC-1. В принципе, для двухдвигательного самолета типа Су-27 или Су-30, управления вектором тяги в одной плоскости, реализованного в двигателях АЛ-31ФП, вполне достаточно. Но в случае с одномоторным J-10 преимущества всеракурсного УВТ оказываются предпочтительными. Поэтому «Салют» приобрел у «Климова» документацию по системе КЛИВТ, но затем значительно ее переработал. Макеты двигателей АЛ-31Ф-М1 с всера- курсным УВТ неоднократно демонстрировались публично начиная с 2002 г. в Жуковском на самолетах Су-27 №595 и 598. «Живое» же поворотное сопло в составе двигателя АЛ-31Ф проходит длительные испытание на стенде ММПП «Салют» в Москве. Разработчик заявляет, что уже подтвержденный испытаниями ресурс поворотного сопла в настоящее время достигает 750 ч, и в ближайшее время планируется увеличить его до 1000 ч.

Испытание двигателя АЛ-31Ф, оснащенного соплом с всеракурсным УВТ, на стенде ММПП «Салют»

Не только для «Сухих»

Еще одной модификацией АЛ-31Ф, разработанной ММПП «Салют», является двигатель АЛ-31Ф серии 30С («изделие 53»), предназначенный для ремоторизации индийских истребителей-бомбардировщиков МиГ-27М. Предложение об оснащении таким двигателем модернизируемых МиГ-27М было представлено Индии в июне 2003 г., и недавно это программа получила новый импульс: ММПП «Салют» и РСК «МиГ» договорились о совместном финансировании переоборудования самолета-демонстратора для проведения на нем испытаний АЛ-31Ф сер. 30С. В сентябре 2003 г. макет такого двигателя был установлен на нелетающий уже к тому времени самолет МиГ-27М №01-01, а в марте 2004 г. «Салют» начал стендовые испытания первого, а затем и второго полноразмерного АЛ-31Ф сер. 30С. Недавно на предприятии был собран третий двигатель данного типа, предназначенный уже для летных испытаний. Ожидается, что модернизированный МиГ-27М, оснащенный этим двигателем, сможет подняться в воздух во втором квартале 2006 г.

Не АЛ-31Ф единым

Помимо выполнения крупных китайских контрактов по поставкам АЛ-31Ф, АЛ-31ФН и разработке их модернизированных вариантов ММПП «Салют» сегодня активно участвует в ряде других моторостроительных программ. Для ВВС России в кооперации с украинскими предприятиями он готовится к серийному производству новых двигателей АИ-222-25 для учебно-боевых самолетов Як-130. В той же кооперации еще с 1993 г. он участвует в изготовлении ТРДД семейства Д-436 для самолетов-амфибий Бе-200, пассажирских Ту-334 и новых региональных Ан-148. В случае победы в тендере на двигатель для перспективного ближне-среднемагистрального самолета МС-21 «Салют» будет выпускать еще один российско-украинский ТРДД – АИ-436Т12. В 2003 г. планировалось также освоить выпуск ряда агрегатов и узлов винтовентиляторного двигателя Д-27 для перспективного военно- транспортного Ан-70, однако ввиду позиции ВВС России по этому самолету, работы эти приостановлены.

Кроме того, «Салют» ведет ремонт ранее выпущенных им двигателей АЛ-21Ф-3А, применяемых на российских фронтовых бомбардировщиках Су-24 всех модификаций, и предлагает их модернизированный в ходе ремонта вариант АЛ-21Ф-3М с повышенной на 300 кгс тягой. Продолжается также ремонт двигателей Р15Б-300 для самолетов МиГ-25РБ. Собственной разработкой КБПР предприятия является новый турбовинтовой двигатель ТВ-500С мощностью 630 л.с. для самолета СМ-92Т, который планируется передать на стендовые испытания ближайшим летом. Нельзя не вспомнить также о том, что 20% доходов приносят «Салюту» работы по гражданской тематике – в первую очередь по индустриальным энергоустановкам, создаваемым на базе отслуживших авиадвигателей.

Однако, как бы ни был широк спектр деятельности ММПП «Салют», не вызывает сомнения, что основа его производственной программы – изготовление, ремонт и модернизация двигателей семейства АЛ-31Ф. И кажется незаслуженным, если весь опыт предприятия в этой области окажется востребованным только за рубежом. Двигателями «Салюта» традиционно оснащались самые совершенные самолеты отечественных ВВС, так может не стоит игнорировать его предложения по дальнейшему повышению их боеспособности?

Через модернизацию - к новым двигателям

Ситуация на рынке в настоящее время определяет две основные тенденции в создании авиационных двигателей:

Поэтапная модернизация существующих двигателей и создание новых на базе имеющихся модулей и узлов. Данный путь позволяет существенно сократить сроки и стоимость разработки нового двигателя, а также снизить технический риск, сохраняя при этом преем ственность поколений. Путем совершенствования одного двигателя можно получить достаточно широкий ряд новых двигателей и обеспечить постепенный переход к новым поколениям, не прерывая цикла "проектирование - производство - продажа".
Создание совершенно новых двигателей на базе накопленного научно-технического задела. Здесь, с одной стороны, важно правильно выбрать размерность и основные параметры двигателя, чтобы в дальнейшем на его основе иметь возможность создавать максимально широкий спектр двигателей. С другой стороны, универсальный двигатель (или газогенератор) по техническим характеристикам будет проигрывать двигателю, специально созданному для конкретного применения. Поэтому, учитывая высокую стоимость разработки нового двигателя, необходимо точно найти грань, на которой наиболее оптимально сочетаются весьма противоречивые требования к создаваемому ГТД.

Принимая во внимание ограниченные возможности государства по финансированию отрасли, на ФГУП "ММПП "Салют" разработана концепция модернизации выпускаемого серийно двигателя АЛ-31Ф. Эта концепция базируется на следующих основных положениях:

Этапы модернизации двигателя АЛ-31Ф

Первый этап

Тяга R ф =13300 кгс

Второй этап

Тяга R ф =14100 кгс

Третий этап

Тяга R ф =14600 кгс

Модернизация АЛ-31Ф имеет целью повышение тяговоэкономических характеристик, надежности и ресурса путем поэтапного внедрения в серийную конструкцию двигателя прогрессивных проектных и конструкторско-технологических решений. Основным тенденциям в развитии современной авиации (утяжеление летательных аппаратов (ЛА), увеличение дальности и высоты полета, манёвренности и вместе с тем снижение стоимости производства и эксплуатации) соответствует использование именно модернизированного двигателя, базирующегося на отработанной конструкции и обеспечивающего выполнение изложенных выше задач без прекращения использования существующего парка ЛА.
Реализация комплекса работ (разработка, доводка, серийная поставка, эксплуатация и ремонт) под единым руководством позволяет решать возникающие на каждом этапе проблемы в минимальные сроки. Объединение на предприятии под единым началом всех работ - перспективных разработок, доводки, производства, серийно го сопровождения, обслуживания и ремонта - делают ФГУП "ММПП "Салют" единственным и полностью ответственным за создание модернизированного двигателя. В связи с этим на предприятии в дополнение к ранее существовавшим технологическим службам, роль которых также возросла, было создано конструкторское бюро перспективных разработок (КБПР).
В настоящее время КБПР укомплектовано квалифицированными специалистами и плодотворно работает. Оснащение рабочих мест современными средствами вычислительной техники, объединенными в единую информационную сеть, позволяет вести комплексное автоматизированное проектирование с помощью новейших методов моделирования и расчеты двигателя в целом, его отдельных узлов и деталей. Современные компьютерные технологии применяются для проведения тепловых и прочностных расчетов, расчетов газодинамики и горения, для трехмерного моделирования и подготовки конструкторской документации.
Проблема создания научно-технического и технологического заделов на одном предприятии, обладающем высокой технологической культурой и определенными финансовыми возможностями, может быть решена при значительно меньших затратах со стороны государства. Негативным примером в этом отношении может служить история создания одного из двигателей 5-го поколения, так и не доведенного в свое время из-за наличия указанных проблем.
Современный двигатель - сложнейшая в конструктивном и технологическом отношениях техническая система. Конструкция двигателя, технологические процессы, обеспечивающие его работоспособность и высокую экономическую эффективность производства, должны соответствовать требованиям мирового уровня. Поэтому из современных технологий на "Салюте" выбирают те, которые наиболее рациональны с технической и экономической точек зрения. Управляющие программы для такого оборудования разрабатываются специалистами предприятия и за рубежом. Наряду с использованием закупаемых программ мы ведем разработку собственных специализированных процессоров для программирования обработки деталей турбомашин. Производство на ФГУП "ММПП "Салют" сертифицировано. Завод имеет вес необходимые российские и международные сертификаты системы качества, а также лицензию на проектирование газотурбинных двигателей. Последовательного улучшения основных параметров двигателя мы намерены достичь путем проведения трех этапов модернизации. Перед каждым из них реализуется определенный объем экспериментально-проектных и конструкторских работ, а также перечень критических технологий, обеспечивающих внедрение модернизированных агрегатов. При этом предполагается, что двигатели каждого этапа модернизации будут выпускаться серийно, взаимозаменяемы между собой на ЛА и иметь улучшенные характеристики но сравнению с предыдущими. Улучшение характеристик с обеспечением взаимозаменяемости достигается следующим образом.

На I этапе модернизации (двигатель АЛ-31Ф-М1):

устанавливается КПД с увеличенным расходом воздуха
температура газов Т3 перед турбиной увеличивается на 25 o , допустимость чего подтверждена необходимыми тепловыми расчетами турбины
аналоговый регулятор работ ы двигателя заменяется па цифровой
используется турбостартер с повышенными на 15-20% мощностью и до 3500 м высотностью запуска.

Тяга двигателя при этом возрастает на 800 кгс по сравнению с 12500 кгс базового АЛ-31Ф. Двигатель I этапа модернизации успешно прошел стендовые и летные испытания. Ведется подготовка производства для его внедрения в серию.

На II этапе модернизации (двигатель АЛ-31Ф-М2) в дополнение к предыдущим:

применяются высокотемпературные модернизированные турбины ТВД и ТНД с лопатками пространственного профилирования. Для двигателей АЛ-31Ф-М2, АЛ-31Ф-МЗ разработан литейный вариант рабочей лопатки (РЛ) многоходовой продольно-поперечной схемы охлаждения с перфорацией входной кромки. Здесь охлаждающий воздух поступает в район входной кромки, где частично выдувается на профиль, а частично через горизонтальные (поперечные) каналы подается в район выходной кромки, где выбрасывается в проточную часть. Данная конструкция РЛ позволяет получить равномерно нагретое перо лопатки с минимальными температурными напряжениями. Температура газов увеличивается ещё на 75 o
используется вновь разработанная перспективная камера сгорания (КС) с двухстеночной жаровой трубой. При этом обеспечиваются организация горения с высокой полнотой сгорания, надежный запуск КС без применения кислорода, уменьшенная окружная неравномерность поля температур на выходе из КС, увеличенный ресурс КС при существенном уменьшении расхода хлаждающего воздуха
устанавливается электронно-цифровая САУ с полной ответственностью и гидромеханическим резервированием.

Тяга двигателя увеличивается до 14100 кгс.

Трёхступенчатый компрессор
низкого давления АЛ-31Ф-М3

На III этапе модернизации (двигатель АЛ-31Ф-МЗ) дополнительно устанавливается новый трёхступенчатый КНД с широкохордными лопатками пространственного профилирования и повышенной степенью сжатия до p k = 4.2, что позволяет увеличить тягу до 14600 кгс.

На любом этапе модернизации на двигатель может быть установлено всеракурсное поворотное сопло, проходящее в настоящее время длительные испытания. Реализация трех этапов позволит обеспечить создание двигателя, обладающего характеристиками поколения 4+. Опробованные в процессе модернизации новые конструкторские и технологические решения при их дальнейшем развитии могут быть взячы за основу при разработке перспективных двигателей.

Описание Турбореактивный двухконтурный двигатель с форсажной камерой (ТРДДФ) АЛ-31Ф, созданный в НПО «Сатурн» им. А.М.Люльки - первый в нашей стране двухконтурный двигатель, соответствующий по параметрам в своём классе высшим мировым достижениям. Это мощный и экономичный ТРДДФ модульной конструкции, состоит из 14 блоков. Отношение тяги к массе более 8. Двигатель состоит из 4-ступенчатого компрессора низкого давления с регулируемым входным направляющим аппаратом, промежуточного корпуса с центральной коробкой приводов, 9-ступенчатого компрессора высокого давления с регулируемой первой группой ступеней, наружного контура, кольцевой камеры сгорания, одноступенчатой охлаждаемой турбины высокого давления, одноступенчатой охлаждаемой турбины низкого давления с активным управлением радиальными зазорами, компактной кольцевой камеры сгорания, форсажной камеры и сверхзвукового регулируемого сужающегося-расширяющегося реактивного сопла. АЛ-31Ф оснащен гидроэлектронной системой автоматического управления и топливопитания с электронным регулятором-ограничителем.

Основная особенность АЛ-31Ф - уникальные по механическим и эксплуатационным характеристикам лопатки турбины, изготовленные из жаропрочного сплава с монокристаллической структурой и имеющие эффективную систему охлаждения. Напряжённая термодинамика двигателя, высокие степень повышения давления и температура газов перед турбиной (1600-1700 К), компактная конструкция позволили получить высокую тягу при малой массе (двигатель дал выигрыш в массе самолёта на целых 2 т) и небольших габаритах и обеспечить высокую тяговооружённость самолёта. Масса 1533 кг, диаметр входа 0.91 м, максимальный диаметр 1.22 м, длина 4.95 м.

Базовый вариант двигателя развивает стендовую тягу 12500 кгс (122.6 кН) на режиме "полный форсаж" и 7600 кгс (74.6 кН) - на "максимале". Удельный расход топлива на максимальном режиме работы составляет 0.75 кг/(кгс·ч) (0.08 кг/(Н·ч)), на форсаже - до 1.92 кг/(кгс·ч) (0.20 кг/(Н·ч)), а минимальный крейсерский расход составляет 0.67 кг/(кгс·ч) (0.07 кг/(Н·ч)). Высоконапорный двухкаскадный компрессор обеспечивает 23-кратное сжатие поступающего воздуха при расходе его 112 кг/с и степени двухконтурности около 0.6.

АЛ-31Ф эксплуатируется в широком диапазоне высот и скоростей полёта, устойчиво работает на режимах глубокого помпажа воздухозаборника на числах M=2 в условиях плоского, прямого и перевёрнутого штопора. Системы ликвидации помпажа, автоматического запуска в полёте, встречного запуска основной и форсажной камер обеспечивают надёжность силовой установки при применении бортового оружия.
Двигатель имеет большой ресурс. При ремонте двигателя в эксплуатационных условиях можно поменять шесть, а на аварийных заводах - все 14 блоков. Ресурс двигателя поднят до ресурса самолёта.

АЛ-31Ф эксплуатируется на самолётах семейства Су-27.

Источники

Ильин и Левин. .
Polygon. «Су-27».

Статьи

Шедевр двадцатого века АЛ-31Ф является сегодня первым и единственным известным в мире турбореактивным двигателем, надежно и устойчиво работающим при углах кабрирования самолета, намного превышающих недоступный и предельный для всех известных самолетов зарубежных фирм угол 60°. Двигатель обеспечивает также исполнение полета в условиях полностью "обращенного" (по направлению) движения самолета на скоростях, превышающих 200 км/ч, что позволяет выполнять самолетами Су-27 новые, уникальные боевые фигуры сверхманеврирования.

Общие сведения

Двухвальный ТРДДФ АЛ-31Ф с тягой на форсажном режиме 12500 кгс был создан в ОКБ А.М.Люльки в 1979 г. АЛ-31Ф стал первым двухконтурным двигателем, разработанным в ОКБ. Двигатель имел нижнее расположение агрегатов, ресурс 100 часов, ограничение по скорости и высоте. Он был установлен на первые прототипы самолёта Су-27 - Т-10-3/10-4 . Поскольку самолёт не обеспечивал ряд параметров ТЗ, был создан улучшенный вариант Т-10С , на котором был установлен доработанный двигатель. Двигатель отличался верхним расположением агрегатов.

АЛ-31Ф неоднократно дорабатывался с целью повышения надежности и ресурса. Ресурс постепенно повышался со 100 часов в начале 80-х годов до 500 часов в начале 90-х. Двигатель имеет хорошую газодинамическую устойчивость в большом диапазоне скоростей, в том числе и отприцательных. Он устойчиво работает и в условиях глубокого помпажа. Имеется система ликвидации помпажа и автоматического запуска в полёте, электронная САУ с дублирующей гидросистемой. В серийное производство двигатель запустили в 1982 г. АЛ-31Ф устанавливается на истребитель Су-27 и его модификации. С 1988 г. проводились работы по модернизации двигателя для установки сопла с управляемым вектором тяги.

Модификации

АЛ-32Ф (Р-32). Форсированный АЛ-31Ф, создан в 1986 г. для рекордной модификации Су-27 - П-42 , тяга форсирована до 13860 кгс.
АЛ-31Ф с плоским соплом УВТ, поворотным в вертикальной плоскости. На экспериментальном Су-27ЛЛ-ПС у одного двигателся сопло было заменено плоским с УВТ. В дальнейшем плоское сопло развития не получило.
АЛ-31 для атмосферного аналога ВКС "Буран" БТС-002 . Самолёт имел четыре двигателя, прчем два двигателя были с форсажными камерами (АЛ-31Ф), а два - бесфорсажные. Благодаря установленным ТРД, БТС-002 мог производить самостоятельный взлёт.
АЛ-33К, тяга на форсажном режиме 12796 кгс, предназначен для палубного истребителя.
АЛ-31ФН, тяга на форсажном режиме 12500 кгс, создан в 1992 г., имеет нижнее расположение агрегатов. Вес двигателя 1538 кг, диаметр 1180 мм, длина 5000 мм.
Ал-35Ф, тяга на форсажном режиме 13565 кгс, создан в 1992 г. для истребителя Су-27М (Су-35). Для него же созданы варианты двигателя АЛ-35ФМ и АЛ-35МЛ.
АЛ-37ФУ, тяга на форсажном режиме 14000 кгс, создан в 1994 г. для опытного самолёта 711 (Су-37). На двигателе повышена температура газа перед турбиной, вес 1600 кг, сопло УВТ отклоняется в вертикальной плоскости.
АЛ-31ФП. Тяга на форсажном режиме 12500 кгс, создан в 1998 г. на базе АЛ-37ФУ. Сопло УВТ отклоняется в одной, смещенной от вертикали плоскости. Устанавливается на истребители Су-30МК/МКИ .

Двигатели, выпускаемые на УМПО и ММЗ "Салют" имеют незначительную разницу в параметрах: вес 1570/1530, диаметр 1280/1249, длина 4990/4950 мм соответственно.

Устанавливается на самолёты


АЛ-31Ф	Су-27/30/32
АЛ-31Ф(ПС)	Су-27ЛЛ-ПС
АЛ-31ФП	Су-30МК/МКИ
АЛ-32Ф (Р-32)	П-42
АЛ-33К	Су-27К (33)
АЛ-35МЛ	Су-27М (35)
АЛ-37ФУ	Су-37 (711)

Характеристики

Литература

Л.П.Берне, Д.А.Боев, Н.С.Ганшин. Отечественные авиадвигатели - ХХ век. -М.:Авико Пресс, 2003