Один рисуем, один в уме

Объединенная авиастроительная корпорация (ОАК) рассчитывает в августе 2009 г. назвать первых поставщиков по программе нового ближне-среднемагистрального самолета МС-21, заявил президент корпорации Алексей Федоров в ходе выставки Aero India 2009, а окончательные итоги по выбору поставщиков систем и комплектующих будут подведены до конца года.
По словам Федорова, наиболее важным станет выбор поставщика силовой установки для МС-21. Предполагается, что самолет получит два альтернативных двигателя: отечественный и зарубежный. При этом, как считает осведомленный источник в авиапромышленности, российский двигатель уже фактически выбран — его создание прописано в ФЦП по развитию гражданской авиатехники России на 2002-2010 гг. и на период до 2015 г. Его разработкой занимается недавно созданная Объединенная двигателестроительная корпорация (ОДК), в которую вошли почти все предприятия отрасли.
ОДК уже подписала соглашение с ОАК о применении своих двигателей на МС-21. Внутри корпорации головными разработчиком этого двигателя выбрано пермское ОАО "Авиадвигатель", а производителем — "Пермские моторы".
Ранее "Авиадвигатель" предлагал для МС-21 свой перспективный двигатель ПС-12, но сейчас, как сообщил АТО и. о. главного конструктора компании Игорь Максимов, в связи с появлением новых требований разработчиков самолета для МС-21 создается семейство двигателей ПС-14. Новый двигатель сохранит размерность и параметры базового газогенератора ПС-12, но будет иметь улучшенные характеристики, меньшую массу и повышенную степень двухконтурности.
По словам Максимова, ключевое требование к двигателю со стороны разработчиков МС-21 (ОКБ им. Яковлева и ОАК) — обеспечить удельный расход топлива на уровне 0,56 кг/(кгс·ч). "В нашем проекте это достигается в первую очередь за счет выбора оптимально высоких параметров цикла — степени двухконтурности 8,6 и степени сжатия 40,6, а также благодаря увеличению КПД узлов", — объяснил он. Жесткие требования по шуму планируется удовлетворить за счет нового высокоэффективного вентилятора и системы шумоподавления второго поколения. "Авиадвигатель" и ЦИАМ совместно разрабатывают новую малоэмиссионную камеру сгорания. Изготовление полноразмерного прототипа сейчас только заканчивается, но отсек камеры сгорания уже проходит стендовые испытания. "Первые испытания на отсеке показывают, что мы можем достичь заданных параметров по эмиссии", — уверен Максимов.
Сроки создания двигателя синхронизированы со сроками создания самолета. Как объяснил Максимов, двигатель для МС-21-200 будет сертифицирован в 2014 г., а для МС-21-300 — в 2015 г. Для самой большой модели семейства — МС-21-400 — предлагается модификация ПС-14М, которую планируется сертифицировать в 2016 г.
Одновременно ОАК ведет поиск разработчиков альтернативной силовой установки для МС-21. Самолет с иностранным двигателем будет предложен зарубежным покупателям. Однако в отрасли не исключают, что альтернативный двигатель послужит подстраховкой на случай, если разработка ПС-14 затянется. По словам Алексея Федорова, предложения по разработке двигателя для МС-21 направлены Pratt & Whitney, Rolls-Royce и украинским разработчикам ОАО "Мотор Сич" и ГП "Ивченко-Прогресс", которые в этом проекте выступают совместно с московским ММПП "Салют". Другим иностранным претендентам также было рекомендовано найти российского партнера, отметил Федоров.
Украинские разработчики изначально планировали предложить для МС-21 модернизированные варианты существующих двигателей: либо двухконтурного Д-436, который летает на самолетах Ан-148, Ту-334 и Бе-200, либо разработанного для Ан-70 винтовентиляторного Д-27. Однако, как рассказал АТО Анатолий Ситнов, председатель совета директоров компании "Владимир Климов — Мотор Сич" ("ВК-МС"), которая представляет интересы украинских компаний в этом проекте, сейчас решено предложить новый продукт — СМП-21. В нем будут использованы лучшие имеющиеся у разработчиков заделы, созданные при модернизации других двигателей.
Двигатель планируется построить по двухконтурной схеме с приводом вентилятора через редуктор (см. ниже), в нем будут использованы новые широкохордные лопатки, а также в большом объеме применены композитные материалы. Созданная компанией "Ивченко-Прогресс" новая камера сгорания уже сейчас обеспечивает уровень вредных выбросов на 55-65% ниже, чем определено требованиями ICAO. По словам Ситнова, СПМ-21 будет на 10% эффективнее существующих аналогов, однако его основным преимуществом должны стать низкие технические риски создания: "Поскольку сроки разработки весьма сжатые, -двигатель должен быть на крыле уже в 2012 г., — то выиграть должен демонстратор, а не чертеж".
Разработчики готовы создать демонстратор в течение двух лет при относительно небольших затратах, которые оцениваются в 400-500 млн долл. В качестве производственных площадок для нового двигателя рассматриваются как "Салют", так и "Мотор Сич". По словам гендиректора "Салюта" Юрия Елисеева, если двигатель будет собираться на Украине, все равно он более чем на 50% будет российским, а если в России, то этот показатель превысит 70%. В то же время, поясняет Анатолий Ситнов, к производству СМП-21 планируется подключить и другие российские предприятия, которые сейчас участвуют в производственной кооперации по Д-436. Одновременно он выразил готовность украинских компаний участвовать в кооперации по производству пермского ПС-14.
Компания Pratt & Whitney ведет переговоры о возможности участия в программе МС-21 с лета 2008 г. P&W имеет хороший технологический задел в виде системы привода вентилятора через редуктор (GTF, Geared Turbofan), реализованной на двигателе-демонстраторе PurePower PW1000G. Как известно, эффективность газовой турбины растет с увеличением ее оборотов, однако эффективность вентилятора, находящегося на общем валу с турбиной, при этом падает, к тому же возникает ряд других проблем. Привод вентилятора через редуктор позволяет повысить обороты турбины, сократив при этом габариты и вес горячего контура двигателя, и одновременно снизить обороты вентилятора, увеличив его эффективность. Примерно пятнадцатилетние исследования P&W позволили создать надежный и эффективный редуктор. В феврале двигатель-демонстратор PW1000G без проблем завершил цикл наземных и летных испытаний (на летающих лабораториях Boeing 747 и Airbus A340), при этом была фактически выполнена программа сертификационных испытаний для серийного двигателя.
Двигатель PurePower PW1000G будет устанавливаться на региональные 100-местные самолеты нового поколения Mitsubishi Regional Jet и Bombardier CSeries, начало эксплуатации которых, если не помешает кризис, ожидается в 2013 г. Двигатель сам по себе способен обеспечить сокращение расхода топлива на 15%, а интегрально, при установке на самолеты нового поколения, — на 20-25%.
На основе технологии GTF предусматривается разработка двигателя для самолетов размерностью до 180 мест, что позволит применять его как на узкофюзеляжных самолетах следующего поколения Boeing и Airbus, так и на МС-21.
Rolls-Royce ведет переговоры о стратегическом сотрудничестве в рамках программы МС-21 с августа 2007 г. Существующие изображения МС-21 позволяют сделать вывод, что самолет задумывается в классической аэродинамической компоновке, поэтому использование открытого ротора — наиболее перспективной из технологий Rolls-Royce — становится невозможным. Впрочем, Rolls-Royce — один из немногих мировых двигателестроителей, в совершенстве отработавший технологию трехвальных двигателей, в которых привод вентилятора осуществляется от самой тихоходной турбины. По утверждениям представителей компании в зарубежной прессе, трехвальная схема позволяет почти так же хорошо оптимизировать обороты вентилятора и турбины, как редукторная схема. При этом для МС-21 можно ожидать не модернизацию одного из существующих двигателей, а разработку нового.
На первый взгляд, интерес иностранных компаний к МС-21 выглядит несколько странным. В августе 2008 г., еще до осознания масштабов экономического кризиса, ОАК довольно оптимистично оценивала объем производства МС-21 до 2028 г. на уровне примерно 1500 машин, причем около 500 должно быть приобретено в России. Однако бизнес-схема двигателестроителей устроена так, что новые двигатели продаются примерно за четверть своей цены, а основные доходы идут от поставки запчастей для эксплуатируемых двигателей и их ремонта. И выпуск даже 1500 самолетов МС-21 может оказаться недостаточным для того, чтобы окупить расходы на разработку и освоение нового двигателя — более или менее распространенная оценка составляет 2-3 тыс. самолетов.
Но есть и другое соображение. Успешные продажи самолетов семейств Airbus A320 и Boeing 737NG, а также нынешний мировой экономический кризис привели к тому, что ведущие самолетостроители мира обещают появление самолетов-преемников не ранее чем в 2018-2020 гг. Получается, что МС-21 их опережает, и у ведущих двигателистов появляется возможность выйти на конкурсы Boeing и Airbus с продуктом, опробованным на МС-21, что должно повысить шансы на победу. Впрочем, роль стартовых заказчиков для новых двигателей могут сыграть бразильская фирма Embraer, рассматривающая планы выхода на рынок узкофюзеляжных магистральных самолетов, и китайская Commercial Aircraft Corporation of China, планирующая начать коммерческие поставки подобной размерности Comac 919 в 2016 г.
Необходимо отметить, что далеко не все специалисты поддерживают подход ОАК к выбору силовой установки МС-21. В качестве альтернативы указывается пример создания самолета Superjet 100, когда российская фирма выступила интегратором, выбирающим наиболее конкурентоспособных поставщиков систем. Тогда можно было бы, например, заказать у Hamilton Sundstrand систему управления двигателем FADEC четвертого поколения, у Rolls-Royce — уникальные титановые лопатки, у Pratt & Whitney — редуктор привода вентилятора, у MTU — компрессор высокого давления, имеющий очень высокий КПД. Хотя, возможно, такой подход потребовал бы еще большего времени на реализацию проекта.