Перспективные направления развития авиационных двигателей представили в совместном докладе генеральный директор Центрального института авиационного моторостроения Владимир Бабкин и директор по научно-исследовательским разработкам и технологиям авиадвигателестроительной компании Rolls-Royce Рик Паркер. Доклад был сделан в рамках пленарного заседания ICAS – крупнейшего научного форума в области авиационных наук в Санкт-Петербурге.
Владимир Бабкин рассказал о прорывных технологиях, над которыми работает институт, сконцентрировав внимание на совершенствовании турбореактивных двигателей для перспективных самолетов. Перед авиадвигателестроителями стоят дерзкие задачи по повышению топливной эффективности и улучшению экологических показателей силовых установок, предназначенных для перспективных самолетов 2015-2030 гг. В соответствии с разработанными целевыми индикаторами новые пассажирские самолеты с перспективными двигателями к 2030 г. должны обеспечить:
– уменьшение затрат топлива до 30% (относительно двигателя 2010 г.);
– запас по уровню шума не менее 40 EPNдБ (относительно Главы 4 ИКАО);
– запас по эмиссии NOx по циклу “взлет-посадка” на 60-80% (относительно CAEP/6 ИКАО).
Поиском новых технических решений и отработкой базовых технологий для решения этих амбициозных задач заняты сегодня специалисты ЦИАМ.
Как отметил Владимир Бабкин: “Ключевыми словами, характеризующими перспективные газотурбинные двигатели, являются: “неметаллический”, “сухой”, “электрический”. Это означает широкое применение композиционных материалов в “холодной” и “горячей” частях двигателя, отказ от масляной системы с переходом на газодинамические или магнитные подшипники, применение электроприводных агрегатов в системе автоматического управления и в топливной системе авиадвигателя”.
Наибольший эффект ожидается от применения керамических композиционных материалов в “горячей” части двигателя. Чрезвычайно важными являются, также работы коллектива ЦИАМ по отработке технологий изготовления лопаток рабочего колеса и корпуса вентилятора из полимерных композиционных материалов.
Электрические технологии позволят отказаться от систем отбора воздуха на самолетные нужды, что позволит сократить расход топлива и повысить надежность двигателя.
В ЦИАМ активно ведутся исследования критических технологий для ТВВД (“открытый” ротор). При высокой топливной экономичности главной проблемой этого двигателя является повышенный уровень шума по сравнению с традиционными авиадвигателями. Одним из путей решения данной проблемы является проектирование биротативного винтовентилятора с разными диаметрами винтов – данная работа успешно проводится в ЦИАМ.
Серьезные перспективы имеет силовая установка на электрохимическом генераторе электроэнергии – топливных элементах. Применение на летательном аппарате такой силовой установки позволит увеличить эффективность преобразования энергии, практически до нуля снизить эмиссию вредных веществ и уровень шума. Для того чтобы реализовать эти достоинства необходимо разработать ряд критических технологий, основными из которых являются топливные элементы с удельной мощностью не менее 2-3 кВт/кг, малоразмерные высоконагруженные лопаточные машины на газовых подшипниках, малоэмиссионная камера сгорания, работоспособная на анодно-катодном газе.
Директор по научно-исследовательским разработкам и технологиям авиадвигателестроительной корпорации Rolls-Royce Рик Паркер акцентировал внимание на дальнейшем развитии двигателей семейства Trent (ADVANCE – возможность создания после 2020 г. и ULTRAFAN – возможность создания после 2025 г.) и проекте E-Thrust – самолете с распределенной силовой установкой с электроприводными выносными вентиляторами, подача электроэнергии к которым осуществляется от аккумуляторных батарей и/или от генератора газотурбинного двигателя.
Владимир Бабкин и Рик Паркер отметили большую значимость конгресса ICAS для развития мировой авиационной науки. (Пресс-служба ФГУП “ЦИАМ им. П. Баранова”/Машиностроение Украины и мира)