В истребителе Су-57 китайцам нравится только двигатель

Боевой самолет J-10 китайской разработки и производства оснащен российским мотором АЛ-31ФН. Фото Владимира Карнозова

Санкционный режим, введенный западными странами в 1989 году после событий на Тяньаньмэнь, сохраняется, и Китай лишен возможности покупать западные технологии военного и двойного назначения. Конечно, китайцы не сидят сложа руки: если в стране нет каких-то технологий, их нужно добыть и освоить любой ценой. Одной из таких технологий стали российские авиационные турбореактивные двигатели.

СТРАТЕГИЧЕСКИЙКОНТЕКСТ

По информации китайских источников, двигателестроительные научно-исследовательские организации и заводы ОПК КНР находятся в затруднительном положении. Для развития оперативно-тактической авиации необходимы новые турбореактивные двухконтурные двигатели (ТРДД) повышенной мощности и экономичности, производство которых зависит от двух факторов. Во-первых, китайским предприятиям недостает редкоземельных металлов. Во-вторых, нет квалифицированных материаловедов, способных разработать необходимый сплав.

Этот вопрос является принципиальным для сталелитейных цехов Аньшанского и Шанхайского металлургических комбинатов, выполняющих целевые малообъемные заказы авиастроительных предприятий. Пробные партии сплавов могут изготавливать и небольшие частные компании, но такое сотрудничество ограничено в силу секретности разработок.

Китайские разработчики ТРДД пытаются повысить долю титана в составе сплава для лопаток компрессора высокого давления (КВД). Но температурные возможности титана не позволяют серьезно повысить температуру перед газогенератором. Эту проблему планируют решить двумя путями.

Во-первых, применить керамические материалы для напыления на лопатки КВД, что позволит повысить температуру в горячей части на 100–150К. Во-вторых, возможно включение в сплав такого тугоплавкого металла, как рений, который позволит достичь температуры перед КВД в интервале 1950–2100 К. Крупное месторождение рения обнаружено в горах Хуашань в провинции Шэньси близ авиастроительного предприятия в городе Сиань.

Кроме того, китайские специалисты нуждаются в новой системе зажигания для ТРДД, которая позволит избежать накопления избыточного количества топлива в камере сгорания и его сгорания с эффектом пламени. Этот эффект пагубно влияет на стабильность работы подвижных элементов двигателя, поскольку сопровождается детонацией топлива.

НАПРАВЛЕНИЯ СОТРУДНИЧЕСТВА

В качестве первого направления сотрудничества КНР и РФ в области ТРДД приведем работы НПО «Сатурн» и УМПО (Уфимское моторостроительное производственное объединение) над новейшим двигателем 4-го поколения под обозначением «Изделие-30». В перспективе этот мотор будут выпускать под открытым обозначением Ал-41Ф2. Опытный образец истребителя Т50–7 уже выполнил 16 испытательных полетов с одним из предсерийных ТРДД «Изделие-30». Всего таких моторов изготовлено около 10 единиц, большинство из них проходит стендовые испытания для проверки комплектующих из металлических и композитных материалов. Для сравнения, во время испытаний ТРДД Ал-31 использовали 68 моторов для отработки всех компонентов на разных режимах. По мнению китайских специалистов, уменьшение количества испытываемых моторов указывает на экономические трудности УМПО и Объединенной авиастроительной корпорации (ОАК).

Новейший ТРДД российской разработки создан на основе двигателя Ал-41Ф («Изделие 20»), которыми комплектуют истребители Су-35С ВКС РФ и Су-35СК ВВС НОАК. На втором этапе работ создали «Изделие 117» – ТРДД Ал-41Ф1, который на 70% состоит из компонентов предыдущей модели. Часть комплектующих использована от двигателя Ал-31ФП. На третьем этапе создали ТРДД промежуточного этапа – «Изделие 117С » (Ал-41Ф1С). Они установлены на истребителях Су-35СК ВВС НОАК.

Китайские специалисты провели неполный разбор российских моторов, поступивших в КНР по дополнительному контракту. Установлено, что межремонтный интервал для данного двигателя составляет 1500 ч, а общий ресурс – 3 тыс. ч, но при повторной замене ступеней КВД и других элементов срок службы можно продлить еще на 1000 ч. По расчетам сотрудников китайских двигателестроительных НИИ, мощность Ал-41Ф1С на форсажном режиме составляет 14 000 кгс/см2, но этот мотор способен выдать в экстренном режиме 18 000 кгс/см2 при новой системе зажигания и применении керамических материалов в горячей части.Данные двигатели используются для Су-35С и могут быть включены в программу для версии Су-30СМД (повышенной дальности полета). Эта программа также находится под пристальным наблюдением китайцев, которые располагают документами, содержащими решение руководства ОАК о начале работ по Су-30СМД. Российским конструкторам удалось увеличить температуру в КВД с 1665 К (двигатель Ал-31ФП) до 1828 К (двигатель Ал-41Ф). Вероятно, в двигателях Ал-41Ф1С данный показатель составляет 1860–1900 К.

НЕУДАЧИ КИТАЙЦЕВ

Командование ВВС НОАК рассчитывает приобрести партию Ал-41Ф1С для модернизации малозаметных истребителей «Цзянь-20». А ТРДД Ал-41Ф2 («Изделие 30») необходимы для создания модификации «Цзянь-20А» с увеличенной дальностью, скоростью и ракетно-бомбовой нагрузкой. Ныне истребители «Цзянь-20» оснащены российскими Ал-31Ф.

Предположительно китайцам требуется около 330 моторов Ал-41Ф1С из расчета существующих и запланированных к постройке «Цзянь-20» по два мотора на самолет. Этого количества достаточно для оснащения семи полков по 24 истребителя в каждом. Представители ВВС НОАК и ОПК КНР хотят «продавить» российскую сторону по стоимости Ал-41Ф1С, поскольку испытывают острую необходимость в мощных моторах, ресурс и возможности которых им известны достоверно. Китайские военные рассчитывают, что при загруженности по китайскому контракту УМПО, НПО «Сатурн» и другие российские предприятия не смогут принять других заказов. Так китайцы пытаются отсрочить заключение аналогичного контракта между ОПК РФ и ВВС Индии, которые нуждаются в модернизации Су-30МКИ. Иначе говоря, китайцы пытаются блокировать действия Индии по поддержанию боеготовности ее ВВС.

С получением даже половины от необходимого количества Ал-41Ф1С китайские двигателестроители смогут выйти из под жесткой критики военно-политического руководства и получат время на достройку собственной разработки WS-15. Этот двигатель не обеспечивает требуемой мощности 15 000 кгс/см2, поскольку в нем использована устаревшая система зажигания, а для лопаток КВД (из монокристалла 2-го поколения марки DD6) применено жидкостное охлаждение.К проблемным относятся и цельнолитые опорные элементы КВД, изготовленные при помощи порошкового литья, такие сплавы не отличаются надежностью на больших скоростях вращения и плохо реагируют на перегрев. К тому же пилоты 7-го испытательного отряда ВВС НОАК установили, что ТРДД WS-15 нельзя глушить и повторно запускать в полете. Китайские специалисты продолжают попытки получить доступ к российским технологиям, которые позволяют выполнять повторный запуск Ал-41Ф1С на высотах до 3500 м.

Кроме формирования истребительных полков, укомплектованных «Цзянь-20», ТРДД Ал-41Ф1С нужны китайцам для переоснащения новейшей модификации истребителя «Цзянь-11DG» и для истребителей-бомбардировщиков «Цзянь-16».

НОВЫЕ РОССИЙСКИЕ РАЗРАБОТКИ

Третьим этапом совершенствования Ал-41 является именно модификация Ал-41Ф2 («Изделие 30»). Эти ТРДД на испытательных стендах обеспечивают мощность в безфорсажном режиме от 10 800 до 11 000 кгс/см2, а в форсажном – от 17 600 до 18 000 кгс/см2. Расхождение в параметрах указывает на проблемы с топливной аппаратурой, которая не обеспечивает подачи необходимого количества топлива.

Специалисты ВВС НОАК рассчитывают, что россияне стабилизируют тягу двигателей, а для увеличения ресурса до 5000 ч максимальный показатель будет снижен до 16 000 кгс/см2. Ал-41Ф2 отличается высоким расходом воздуха – 125 кг/сек, что на 27% выше, чем у Ал-31ФП. Расход топлива составляет 670 г/кгс. В этой связи китайцы ожидают, что мощность Ал-41Ф2 будет на 20% выше, чем у Ал-41Ф.

Сборка Су-57 на предприятии в Комсомольске-на-Амуре (КНААПО) будет осуществляться с применением моторов Ал-41Ф1С. Первые серийные моторы Ал-41Ф2 должны поступить на конвейер КНААПО в 2025–2026 годах для плановой сборки Су-57М. По оценке китайских экспертов, скорость сборки Су-57 на КНААПО не может превышать трех самолетов в год.

Согласно тактико-техническому заданию (ТТЗ), серийный мотор должен обеспечивать истребителю Су-57 возможность полета в крейсерском режиме на сверхзвуковой скорости 1,6 Маха, а максимальная скорость должна достигать 2,4 Маха. При этом российские военные требуют сокращения времени на максимальный форсажный режим. Также серийный двигатель Ал-41Ф2 должен обеспечить Су-57 тяговоруженность до 1,36 и боевой радиус 1200 кг при полной загрузке внутреннего ракетно-бомбового отсека.

Масса пустого Су-57 составляет 18 000 кг, нормальная взлетная – 25 000 кг, полная взлетная – 29 700 кг, предельная (критическая) взлетная – 35 000 кг. Основным недостатком Су-57 является малая боевая нагрузка – 4200 кг. Это одна из причин, по которой ВВС НОАК отказываются приобретать данный самолет, но очень хотят получить двигатель Ал-41Ф2.

ПРОБЛЕМЫ И ВОПРОСЫ

Основная проблема российских моторов – недостаточный общий ресурс и малые межремонтные интервалы. Ресурс Ал-31ФП составляет 1500 ч, ресурс Ал-41Ф1С – 3000 ч. Ал-41Ф2 должен иметь общий ресурс 5000 ч. Китайцы вынуждены ждать доводки Ал-41Ф2 до требуемых показателей. Предполагается, что этот показатель будет достигнут за счет применения нового монокристалла 3-го поколения марки ДД9 и нового титано-алюминиевого сплава для лопаток КВД.

Разработка и испытания предсерийных образцов Ал-41Ф2 позволят российским специалистам создать технический задел для силовой установки перспективного истребителя 6-го поколения. При создании его российские конструкторы намерены использовать S-образные воздухозаборники, полностью скрывающие лопатки двигателя от радиолокационного обнаружения. Математическое моделирование установило, что S-образный профиль воздухозаборников снизит мощность двигателя, поскольку увеличится время прохождения воздуха. Дело за испытательным стендом, позволяющим отработать все варианты.

Указанные ТРДД уже позволили собрать информацию об облике силовой установки для истребителей 6-го поколения. Перспективный двигатель будет трехконтурным, что повысит его топливную экономичность на крейсерском режиме. Также трехконтурная система подачи воздуха позволит снизить общую температуру двигателя и тепловую заметность самолета (снижение температуры выхлопных газов за счет продувки от третьего контура).

Двигатель будет оснащен двухплоскостными модулями отклонения вектора тяги (ОВТ), отработанными еще на Су-27ЛЛ. Вероятно, угол отклонения в вертикальной плоскости составит 240 (по другим данным, 260), поскольку изменение вектора тяги более чем на 300 ухудшает управляемость самолета. Благодаря двигателям с ОВТ истребитель Су-57 способен осуществлять разворот вокруг собственной оси в горизонтальной плоскости со скоростью 600 в секунду.

НАД ЧЕМ РАБОТАЮТ КИТАЙЦЫ

Китайские специалисты признают, что ресурс модулей ОВТ национального производства составляет всего 50 ч (аналогичные компоненты российского производства служат от 150 до 200 ч и затем требуют полной замены). К тому же китайские модули достигают отклонения тяги в вертикальной плоскости не более 17 град., а в горизонтальной не более 15 град. Установка китайского модуля ОВТ на российские двигатели невозможна, поскольку отсутствуют единый блок управления и программное обеспечение. Китайцы не располагают квалифицированными конструкторами в области ОВТ и, с учетом политической ситуации, не могут полагаться на помощь украинских партнеров. Они намерены продолжать работу по поиску технических специалистов в РФ.

Попытки китайцев скопировать силовые установки JT8D американского производства для своих бомбардировщиков «Хун-6» были остановлены после регулярных поставок ТРДД Д-30КП-2. Такими моторами были оснащены транспортные самолеты Ил-76Т и Ил-76МД, приобретенные командованием ВВС НОАК в 1990-е годы. Китайские конструкторы перепроектировали моторные отсеки «Хун-6» под размещение Д-30КП-2, изначально не предназначенных для этих самолетов.

К 1998 году Управление вооружения и техники ВВС НОАК убедилось в дороговизне обслуживания Ил-76 в России. В том же году Чэндусская моторостроительная корпорация (420-й завод авиадвигателей) направила в командование ВВС НОАК предложение о передаче ей для освоения процедур частичного или полного ремонта и аэродромного обслуживания двух моторов Д-30КП-2. В свою очередь, китайские военные потребовали, чтобы моторы после разбора, дефектовки, обслуживания и сборки были установлены на прототип дальнего бомбардировщика «Хун-6К» (Сианьский авиастроительный завод). Испытательный отряд Чэндусского авиапредприятия передал один Ил-76Т, с которого сняли моторы для дальнейшего изучения. Стоит уточнить, что Сианьский завод способен собирать шесть бомбардировщиков «Хун-6К» и шесть транспортных самолетов «Юнь-20» ежегодно, а также выполнять заказы по другим самолетам и экспортные контракты.

Процесс изучения Д-30КП-2 силами китайских специалистов занял около двух лет (1998–2000). Тем временем в рамках переговоров и консультаций с российской стороной собиралась информация как по Д-30КП-2, так и по Д-30КП-3 «Бурлак». С 2009 по 2020 год китайская сторона приобрела 436 двигателя Д-30КП-2. Последний контракт на 54 мотора был подписан в 2018-м. Ныне двигателями Д-30КП-2 оснащены тяжелые транспортные самолеты «Юнь-20», в 2017 году принятые на вооружение ВВС НОАК.

ВЫВОДЫ

Китайские специалисты не планируют продолжать закупать в России двигатель Д-30ПК-2, поскольку уже частично получили документацию на более мощный мотор Д-30КП-3 «Бурлак». Эта документация позволила специалистам 420-го завода и 624-го НИИ (город Чэнду) разработать аналогичный мотор WS-18. Военная промышленность КНР еще раз продемонстрировала способность освоения зарубежных технологий на примере российских авиадвигателей.

При отсутствии собственной научной школы китайские специалисты все же пытаются проводить работы в сфере двигателестроения. Можно аккуратно предположить, что первые прорывные достижения китайских двигателестроителей мы увидим в ближайшие пять–семь лет.