Российские производители авиационных моторов активно занялись модернизацией своих основных моделей для гражданских самолетов. Доводятся до "ума" более экологически "чистые" модификации ПС-90А1 и ПС-90А2. Готовится к полетам летающая лаборатория с Д-30КП3 "Бурлак". Вносятся улучшения в конструкцию Д-436, позволяющие сертифицировать Бе-200 и Ан-148 в Европе.
Долгожители рынка
Работа оживилась после выступления президента Владимира Путина в августе на петербургском совещании по вопросам авиадвигателестроения, где ситуация в отрасли рисовалась в мрачных тонах. Конкурентоспособность выпускаемых силовых установок крайне низкая, рентабельность отрасли сократилась с 27 до 7%, прибыль снизилась вдвое, а общий уровень продаж в 15 раз меньше, чем у мирового лидера — американской фирмы General Electric. "Производимые двигатели уступают мировым образцам практически по всем параметрам: по ресурсу, по расходу топлива, по уровню шумности и экологичности,— сказал Владимир Путин,— наиболее значительное отставание имеют двигатели, выпускаемые для пассажирской и транспортной авиации".
Пораженный системным кризисом российский авиапром выпускает очень мало магистральных самолетов. На этом фоне лучше всех на свободном рынке продаются машины четвертого поколения Ил-96 и Ту-204 с двигателями "Пермского моторостроительного комплекса" (ПМК) семейства ПС-90А. За пять лет работы системы авиационного лизинга авиакомпания KrasAir (AirUnion) получила два Ил-96-300, по одному Ту-204-100 и Ту-214, компания Cubana de Aviacion — три Ил-96-300 и два Ту-204-100, "Владивосток Авиа" — четыре Ту-204-300, "Дальавиа" — пять Ту-214 и "Трансаэро" — один Ту-214. Готовятся к передаче два Ил-96-400 "Атлант-Союзу", один Ил-96-300 — ГТК "Россия". ВВС России, авиакомпании "Волга-Днепр" и SilkWay получили по два Ил-76 с моторами ПС-90А76. Кроме того, в процессе модернизации на ПС-90А переоснащаются военно-транспортные Ил-76МД.
Хуже обстоят дела с реализацией Ил-76 и Ту-154 с моторами второго поколения семейства Д-30К завода НПО "Сатурн" (г. Рыбинск). Формально на собираемые в Ташкенте "илы" есть заявки ВВС Китая и Индии. Но их, скорее всего, "конвертируют" в ульяновские Ил-476 с ПС-90А. За последние два года "Авиакору" удалось реализовать всего три Ту-154М: два — "Авиалиниям Кубани", один — ФСБ России для обслуживания главы ведомства Николая Патрушева.
Для полноты картины следует упомянуть поисково-спасательную и пожарную амфибию Бе-200, оснащенную двумя Д-436. МЧС России получили четыре самолета из семи заказанных. Двигатели Д-436 выбраны для Ан-148 и Ту-334. Однако у них не российское происхождение, а "смешанное": моторы этой марки собирают на украинском предприятии "Мотор-Сич" с использованием комплектующих московского завода "Салют" и Уфимского моторостроительного производственного объединения.
Все перечисленные выше машины с ПС-90А и Д-436 сертифицированы на соответствие главе 4 ИКАО по шуму на местности и допускаются в Европу без ограничений. Расходные характеристики ПС-90 и Д-436 даже превосходят на 1-3% самые массовые модели в своих классах: американо-французский CFM56 и американский General Electric CF34. По части надежности счет тоже в нашу пользу. Не было ни одного случая катастрофы самолета, оснащенного ПС-90 или Д-436, тогда как счет разбившимся машинам с двигателями CFM56 и СF34 идет на десятки.
Получается, что критика президента была направлена в основном на рыбинские моторы семейства Д-30КУ/КП. Они — долгожители рынка (государственные испытания пройдены в 1972 году). С самого появления на свет Д-30КП проигрывал западным моторам. Удельный расход топлива составлял 0,7 кг/(кгс ч) против 0,6 у появившегося в 1974 году CFM56.
В течение двух лет НПО "Сатурн" вел испытания (наработка на стенде 152 часа) последнего варианта Д-30КП3, получившего название "Бурлак". За счет прилаживания ультрасовременного вентилятора к сильно устаревшему газогенератору (наработка более 48 млн часов) попытались снизить удельный расход на 11%. Тем не менее, заказов на "Бурлак" не поступило (расход топлива уменьшился, но не достиг европейского уровня), хотя его активно предлагали государственным и частным структурам для ремоторизации Ил-76МД и Ил-86.
Однако "Бурлак" пригодился "Сатурну" в качестве платформы для "обкатки" новых технологий проектирования вентилятора с широкохордными безбандажными лопатками. Тем самым удалось снизить технические риски полностью нового мотора SaM146, создаваемого "Сатурном" на паритетных началах со Snecma.
Переход рыбинского завода с Д-30К на SaM146 станет для предприятия гигантским прыжком вперед — на целых два поколения авиационных двигателей. И не только. Закрытие линии Д-30КУ/КП сделает неактуальным упрек президента в том, что в России производят морально устаревшие моторы.
Шумим, братцы, шумим...
Некоторое время назад очень обсуждаемой была тема запретов на полеты "шумных" российских самолетов в страны ЕС, в Египет и другие государства. Речь шла главным образом о воздушных судах четырех типов: Ил-86 и Ту-134 (давно не выпускаются), Ил-76Т/ТД и Ту-154Б. Они не соответствуют требованиям главы 3 ИКАО. Установка дополнительных звукопоглощающих комплектов на более современные Ту-154М и Як-42Д дают этим самолетом запас в 5 дБ по сравнению с максимальным уровнем шума, допускаемым главой 3 ИКАО.
В 2006 году Европа ввела в действие главу 4. Пока она применяется только к новым самолетам, а ранее выпущенные проверяются на соответствие менее строгой главе 3. Выпущенные в конце прошлого — начале нынешнего века Ту-214 и Ил-96-300 были шумнее на 5 дБ. Сегодня все вновь выпускаемые "тушки" и "илы" соответствуют требованиям главы 4 с запасом 2-5 дБ.
ПС-90А полностью соответствует нормам ИКАО 2003 года по вредным выбросам. Правда, требуется доработка ранее выпущенных моторов во время капитального ремонта, чтобы понизить концентрацию в выхлопе окислов азота. Уложиться в ужесточаемые нормы поможет применение малоэмиссионной камеры сгорания.
Проблемы со сбытом пермской продукции возникнут из-за роста цен. "Порог, за которым Ил-96 и Ту-204 окажутся неконкурентоспособными, будет достигнут, если их двигатели будут стоить больше $5 млн за штуку (Rolls-Royce Rb.211-535E продается за $ 7-8 млн; в 2005 году ПС-90А продавался за $3 млн.— BG). От реформирования существующей системы мы хотели бы получить эффективный контроль за издержками и улучшение качества выпускаемой продукции",— сказал BG Александр Рубцов.
Новое оборудование позволяет не только выполнить работу с большим качеством, но и увеличить объем производства. В последние годы продажи ПС-90 растут. В 2005 году реализовали 14 моторов, в 2006-м — 28, в этом году — уже 36. В течение ближайших пяти лет ПМК планирует довести производство до ста моторов в год.
По расчетам ИФК, реализация самолетостроительной программы ОАК на период до 2015 года потребует 538 двигателей ПС-90А и 79 резервных. Выход на нужный темп производства требует вложения 5 млрд руб. в техническое перевооружение пермского завода.
Остро стоит и проблема качества продукции отечественных моторостроителей. "Качеством мы не вполне довольны. Правда, какие-то подвижки здесь есть, но до мирового уровня еще очень далеко",— продолжает господин Рубцов.
О подвижках в производстве ПС-90А можно судить по списку нового дорогостоящего импортного оборудования, установленного на пермском заводе. В 2004 году для изготовления лопаток турбин ввели в действие роботокомплекс VATeh и вакуумную плавильно-заливочную установку ALD, для прессования моделей отливок ГТД — Пресс MPI, плоскошлифовальные станки ELB-SCHLIFF моделей SS013CNC и MicroCut 4-250S. В 2004-2006 годах для производства лопаток компрессора внедрили вертикальные фрезерные обрабатывающие центры CINCINNATI V-CNC-500 и Arrow-500, и SPINNER. Напылением колец КВД занимается установка для нанесения теплозащитных покрытий SUZLER METCO 2005. С 2005 года производство валов ведется на токарно-фрезерном центре WFL модели MillTurn M65, термообработка лопаток — в вакуумной печи IPSEN. Сварка швов делается на установке автоматической плазменной сварки Fronius.
ПС-90А1
Создание ПС-90А1 с тягой на взлетном режиме 17 400 кгс, что на полторы тонны больше серийного ПС-90А, стало актуальным после неудачи с "американским" вариантом Ил-96. Ил-96М/Т отличался от базового Ил-96-300 удлиненным на 9 м фюзеляжем, комплектом авионики Collins и моторами Pratt & Whitney PW2337 тягой по 17 100кгс. Машина прошла сертификационные испытания и получила одобрение АРМАК и FAA. Но возникли непреодолимые трудности политического и финансового характера, не позволившие реализовать заказ "Аэрофлота" на двадцать Ил-96М/Т.
После многолетнего стояния на воронежском заводе неукомплектованные "аэрофлотовские" планера облюбовали "Атлант-Союз" и "Волга-Днепр", пожелавшие получить "илы" в грузовом варианте в полностью российской комплектации. Они даже соглашались на использование серийных ПС-90А с ограничением взлетного веса самолета до 250 т и полезной нагрузки до 60 т. Однако все же решили дождаться ПС-90А1 — ведь с его установкой взлетную массу можно увеличить до 270 т, что сделает возможной перевозку груза весом 92 т на расстояние до 7 тыс. км.
Повышенная тяга требуется только во взлетном режиме. Ее обеспечили путем применения "скоростного" вентилятора, увеличения подачи топлива (температура газов на входе в турбину повышается с 1640 градусов Кельвина почти до 1700°), перенастроив систему управления двигателем (БСКД-90 и РЭД-90). Поскольку газодинамическая мощность мотора не изменилась, режим повышенной тяги действует только до температуры наружного воздуха 25 градусов Цельсия. После взлета ПС-90А1 ведет себя как обычный ПС-90А.
При запуске ПС-90А1 он заявлялся куда более продвинутым, чем получился окончательный вариант. Однако двигателестроители пошли навстречу авиакомпаниям, желавшим побыстрее получить новые Ил-96-400Т. Доработки свели к минимуму (2%), предполагая в будущем перейти на более совершенный ПС-90А2М — вариант повышенной мощности (до 30°, 18 тыс. кгс) нового базового ПС-90А2.
ПС-90А2
Разработка ПС-90А2 рассматривалась как совокупность мер, направленных на улучшение базовой конструкции, работы над которой начались в 1983 году. Планировалось повысить наработку на выключение в полете с 30 до 100 тыс. часов, а готовность к вылету на 0,15%, в два раза сократить трудоемкость обслуживания, на треть снизить стоимость жизненного цикла.
Однако в итоге ПС-90А2, как и ПС-90А1, получается проще. В данном случае определяющим были не сроки, а отсутствие у акционеров желания продвигать проект. Соинвестором выступала двигателестроительная фирма Pratt & Whitney, которая владеет 25% пакетом акций ОАО "Пермский моторный завод" — ключевого предприятия ПМК. Переговоры с ней затянулись на семь лет, завершившись официальной презентацией проекта в апреле 1999 года. Тогда предполагалось очень широкое участие американцев в улучшении ПС-90.
Сначала Pratt & Whitney предлагала пермякам заведомо неприемлемый вариант — собственный газогенератор. Затем — турбину высокого давления. Однако спроектированные в США новые лопатки турбины оказались неудачными, пермякам пришлось их переделывать.
"Мы действительно хотели получить у них новые технологии, но они нам так ничего и не передали", — говорит главный конструктор ПС-90 Александр Семенов. Постепенно дело свелось только к оплате американским акционером чертежей ПС-90А2, сделанных КБ "Авиадвигатель". В соответствии с инвестиционным контрактом 2003 года американцы участвуют как инвесторы, получая по лицензионному договору роялти с продаж.
Лишенные доступа к высоким технологиям Pratt & Whitney, пермяки не преуспели в деле создания вентилятора с широкоходными лопатками без бандажного кольца, обещавшего снизить потери на 2-3%. Повторить попытку хотели позднее с использованием последних научных достижений в проекте ПС-90А3 с кольцевой камерой сгорания. Однако новое руководство ПМК решило не разбрасываться, сосредоточив усилия на разработке мотора следующего поколения — ПС-12.
Сроки сертификации ПС-90А2 переносились многократно. В 2003 году, при очередном перезапуске программы,— на январь 2005 года. Стендовые испытания начались лишь летом 2005 года, летные намечены на 2008-й.
Сейчас все усилия пермских моторостроителей направлены на соблюдение графика сертификации ПС-90А2, чтобы обеспечить поставку модернизированных Ту-204-100 Iran Airtour и "Авиалиниям-400" (Red Wings) в 2009 году. Наверное, иранцы выбрали ПС-90А2 потому, что он проектировался в расчете на полное соответствие американским нормам.
Когда Иран выдал заявку на Т-204 с двигателями ПС-90А2, пермяки забеспокоились. Но в высоких кабинетах ответили: "Вы продаете двигатели ИФК, а не Ирану. Нужно разрешение Pratt & Whitney? Это не Ваша проблема". Осложнений по линии государственного департамента США надеются избежать, поскольку в поставочной ведомости доля американских комплектующих близка к нулю, а сам проект — чисто гражданский.
Надежность
С начала коммерческой эксплуатации Ил-96 в 1993 году не произошло ни одной катастрофы с самолетами, оснащенными ПС-90А. Это кое-что говорит об их надежности. Отказов, правда, зарегистрировано немало. Некоторые сопровождались разрушением моторов в полете, с "вылетом" лопаток компрессора и турбины. Постепенно надежность ПС-90А довели до уровня Д-30КП/КУ, а у вновь изготовленных моторов она даже лучше.
В начале эксплуатации авиакомпании снимали моторы "с крыла" через 500-600 часов. В 1997 году авиационные власти продлили межремонтный срок ПС-90А до расчетных 2500 часов, а назначенный — до 5000 часов. Вскоре моторы этого типа разрешили эксплуатировать "по состоянию". Первым этим воспользовался "Аэрофлот". В 1998 году национальный перевозчик заключил соглашение с пермским заводом о почасовой оплате за исправные моторы, по принципу "power by hour" (тяга из часового расчета). В соответствии с ним изготовитель взялся обеспечивать работоспособность мотора в течение 20 тыс. летных часов, при том, что гарантийный ресурс составляет всего 3000.
Повышение заинтересованности производителя отразилось на качестве и своевременности профилактических мероприятий, что позволило за короткое время добиться впечатляющих результатов. Наработка на отправку в ремонт (выключение в полете) увеличилась с 2010 часов в 1997 году до 4000 часов в 1998-м. В ноябре 1998 года Аэрофлот торжественно объявил о достижении мотором налета 6008 часов (за 1180 циклов). Налет часов на один исправный Ил-96-300 увеличился с 8-10 в 1996 году до 14 — в 1998-м.
По статистике "Аэрофлота", годовой налет на исправный Ил-96-300 в 2004 году достиг 5179 часов. Что выше, чем имел Boeing 737-400, но ниже чем Boeing 767-300ER. Не уверенный в надежности моторов первых серий, Аэрофлот приобрел 51 ПС-90А в расчете на парк из шести Ил-96. По данным авиакомпании, приобретение самолетов обошлось ей в $392 млн, двигателей — в $180 млн.
К 1999 году суммарная наработка ПС-90 на пассажирских перевозках достигла 300 тыс. часов. Пожалуй, наступил долгожданный перелом в отношении авиакомпаний к новейшему отечественному мотору. Конечно, его еще оценивали ниже западных аналогов, но уже перестали считать хуже прочих отечественных. Увеличение суточного налета на списочную машину и поступление в эксплуатацию новых Ил-96 и Ту-204 способствовали быстрому росту наработки парка ПС-90. В сентябре 2007 года она превысила 1,5 млн часов. Мотор налетал 28 тыс., а максимальная наработка двигателя без съема с крыла достигала 9 тыс. часов. В 2005 году соответствующие цифры были 1 млн, 21 и 8 тыс. Прогресс очевиден.
К настоящему времени изготовлено порядка 250 ПС-90А. Ежегодно завод-изготовитель проводит капитальный ремонт 60-70 моторов. Это позволяет своевременно внедрять доработки по мере выявления дефектов.
Однако говорить о "полном выздоровлении больного" пока рано. Авиакомпании продолжают отмечать недостатки и фиксировать отказы. Не редкость поломки гидронасосов, причем насосы почему-то чаще отказывают на Ил-96. Моторостроители обвиняют производителей насосов, те — моторостроителей. Авиакомпании ждут не дождутся конца этого спора.
К положительным моментам можно отнести в целом хорошие показатели эксплуатации пермских моторов первым иностранным заказчиком. Прошлым летом к трем Ил-96-300 кубинского национального перевозчика Cubana de Aviacion прибавился грузовой Ту-204-100С. Первым делом он прошел серию испытаний в условиях высокогорья и жаркого климата, подтвердив заявленные в поставочном контракте характеристики.
В настоящее время лидерство по суточному налету на списочный самолет (числящийся за авиакомпанией, но необязательно готовый к вылету.— BG) у ПС-90А перехватила приморская авиакомпания "Владивосток Авиа". Она ставит свои Ту-204-300 на дальние линии, протяженностью 10 часов и более, налетывая по 300 часов и более на списочный самолет и на 450 --на исправный самолет (готовый к вылету.— BG). При этом ей удается успешно конкурировать с Аэрофлотом, летающим во Владивосток на Boeing 767-300ER.
Заместитель генерального директора — начальник ИАС "Владивосток Авиа" Игорь Маценко говорит, что некоторые претензии к силовой установке остаются, но они не носят принципиального характера, поскольку эффективность самолета в целом не снижается. Он считает, что в том, что касается поддержки двигателей в эксплуатации, пермский завод — лучший среди отечественных моторостроительных фирм.
Правда, кое в чем ПС-90 выглядит хуже Д-30КУ — это если судить формально, по утвержденным еще в советское время показателям надежности. Причина — в более глубокой диагностике, принятой для ПС-90А как мотора четвертого поколения.
"По моим понятиям ПС-90А — более надежный, чем Д-30КУ. Особенно если судить по количеству выключений в полете и наработке до съема с крыла; ни один Д-30КУ не отработал даже 7 тыс. часов,— говорят его конструкторы.— Что касается выключений в воздухе, то на самолетах "Владивосток Авиа" ни одного такого случая с пермскими двигателями не было".
Пермский мотор выгодно отличает эксплуатация "по состоянию". А Д-30КУ продолжает работать по старой системе, когда двигатель снимается в обязательном порядке после наработки определенного регламентом количества часов. Главный конструктор ПС-90 Александр Семенов продолжает: "Наш двигатель может быть снят по исчерпанию ресурса одной из основных деталей; возникновению дефекта, который не может быть устранен в эксплуатации; при ухудшении параметров ниже пороговых значений".
Догнать западные моторы по ресурсным показателям надеются с внедрением ПС-90А2, в котором минимальный ресурс отдельных модулей (как правило, это детали турбины) увеличен с 3600 до 15 000 циклов.
До появления в эксплуатации более совершенных, созданных с широким применением новейших технологий (трехмерный расчет тепловой машины, безбумажное проектирование и документация, точное изготовление деталей на новейших станках с числовым программным управлением и т. д.) двигателей поколения "4+" и "5", ПС-90 останется самым продвинутым отечественным мотором для магистральных самолетов.
От того, как пойдет совершенствование его базовой конструкции и внедрение новейших модификаций ПС-90А1/А2, напрямую зависит выполнение амбициозной самолетостроительной программы ОАК. Шансы на успех есть, но они обусловлены многими обстоятельствами, техническими и политическими. Дело усложняется обилием объективной критики со стороны авиакомпаний, недовольных надежностью моторов первых серий, а также умелой PR-работой структур, не заинтересованных в успехе политики замещения импортной продукции высокотехнологичной отечественной.
Единственный на сегодня серийный двигатель для гражданской авиации, полностью спроектированный и освоенный в серийном производстве в России, ПС-90А является таким же бесценным достоянием страны, как оснащенные им магистральные лайнеры Ил-96 и Ту-204, а также модернизированный грузовой Ил-76.
ВЛАДИМИР КАРНОЗОВ