La historia del MiG-31 continúa. Durante treinta años, no hay rivales para el motor único D-30F6
El semanario Military Industrial Courier ha hablado repetidamente sobre el insuperable supersónico caza interceptor MiG-31 ruso. En particular, en el No. 40, 41 para 2012 por año, se prestó mucha atención a probar el sistema de intercepción de largo alcance creado. El material actual trata sobre la planta de energía, que se ha convertido en un tipo de modelo de innovación exitosa, cooperación de equipos y el resultado del valioso trabajo de las empresas de la industria de la aviación nacional.
Quitar el MiG-31 en todos los constructores de motores de Perm provoca una sensación de euforia y orgullo. El poder del interceptor es asombroso. Valery Menitsky, piloto de pruebas, Héroe de la Unión Soviética: “Puedo decir con absoluta certeza: ni Estados Unidos ni nuestros oponentes europeos tienen un avión así. Este complejo tiene enormes oportunidades potenciales ".
El supersónico interceptor de combate interceptor MiG-30 que apareció hace más de 31 años en servicio de las Fuerzas de Defensa Aéreas Soviéticas sigue siendo el avión de combate más rápido y de mayor altitud en el mundo. En gran medida, sus características únicas se deben a las capacidades de la planta de energía, que incluye dos motores D-30Ф6.
Solucion innovadora
El motor del MiG-31 debía proporcionar los siguientes parámetros técnicos: velocidad máxima MP = 2,83, velocidad máxima en el suelo 1500 km / h, rango de vuelo con tanques de combustible externos 3300 km, práctico techo 20 600 m, empuje al máximo después del modo de impresión 9500 kgf, Tracción en modo 15 500 forzado total kgf, consumo de combustible específico (consumo de combustible unitario por unidad de empuje por hora en H = 0, M = 0): en modo 1,9 forzado máximo kg / kgf / h, en modo 0,72 máxima velocidad kg / kgf h .
Estos estrictos requisitos para el motor se debieron a la necesidad de crear un caza interceptor para combatir nuevos modelos de armas estratégicas y ofensivas capaces de detectar y destruir objetivos aéreos que vuelan a altitudes extremadamente pequeñas, medianas y grandes (hasta 30 km) y a velocidades de hasta 4000 km / una hora
Para un avión tan único, se requería un motor de alta potencia igualmente potente con alta eficiencia. Se le confió el desarrollo de este motor a la oficina de diseño de construcción de motores de Perm (ICD) bajo la dirección de P. A. Solovyov (actualmente Aviadvigatel OJSC, diseñador general A. A. Inozemtsev).
Solovyov decidió hacer un motor de dos circuitos con una cámara de poscombustión con una mezcla de circuitos externos e internos del motor. En ese momento, había bastantes oponentes de tal esquema, ya que las plantas de energía aún no habían sido producidas por un esquema similar.
La creación del motor D-30F6 con características específicas en un rango único de condiciones de vuelo fue un problema científico y técnico complejo con muchas incógnitas y "puntos blancos".
Hitos historias
La historia y la metodología de creación y terminación del turborreactor D-30Ф6 para el caza interceptor MiG-31 se remonta a los lejanos años de 50 del siglo 20 y es digna de un estudio profundo y cercano. Desde el principio de su creación en 1939, Perm IBC ha prestado gran atención a los desarrollos prometedores.
P. A. Soloviev después de su muerte en 1953, A. D. Shvetsova se convirtió en uno de los diseñadores más jóvenes en el país. Al mismo tiempo, él ya tenía una gran experiencia en el diseño y desarrollo de motores, y lo más importante, tenía una calidad muy valiosa: el don de la previsión, basado en el conocimiento teórico y la intuición. Este regalo, respaldado por los cálculos de los especialistas en ICD, ayudó a determinar oportunamente la dirección correcta para elegir un esquema de motor de dos circuitos que sea prometedor durante muchos años.
Al mostrar la capacidad de "mostrar la cara de la mercancía", P. A. Solovyov argumentó que los motores de doble circuito tienen un conjunto excepcional de características económicas y operativas, permiten altas relaciones de compresión en el compresor y altas temperaturas de gas frente a la turbina con bajas pérdidas con la tasa de salida de la corriente descartada. La historia posterior del desarrollo del motor de construcción mundial confirmó la exactitud de la elección realizada en ese momento. P. A. Solovyov puede ser considerado pionero en el desarrollo de motores de bypass en nuestro país, y el Perm ICD como un laboratorio avanzado para su desarrollo. Año 1955. El primero de esta serie, el motor D-20 (R = 6800 kgf) fue un motor de dos ejes (m = 1,5) con un posquemador en el contorno exterior. El D-20 fue diseñado y probado en 1955 - 1956, y su trabajo de ajuste fino produjo datos valiosos para crear motores de un circuito similar.
Año 1956. Un proyecto sobresaliente para su época fue el D-21 de doble motor. El motor fue diseñado de acuerdo con un esquema de un solo eje con una cámara de poscombustión común, con una temperatura alta frente a la turbina (TSA * = 1400 K) y está diseñado para una velocidad de vuelo supersónica muy alta. Al mismo tiempo, el ICD asumió el desarrollo de una toma de aire supersónica ajustable, una unidad compleja y responsable que tradicionalmente fue diseñada y construida por aviones. Las pruebas realizadas en TsAGI, confirmaron que la admisión de aire en todos los modos, desarrollada en el ICD según el esquema axisimétrico original, excedió significativamente las muestras existentes en sus parámetros. El motor D-21 está muy adelantado a su tiempo. Un TRDDF de un solo eje similar, pero a una velocidad de vuelo ligeramente inferior, el motor francés M-53 para el Mirage 2000 se creó 20 años más tarde. Desafortunadamente, el trabajo en el motor D-21 en 1960 se detuvo debido al cese del trabajo en el avión.
1966 - 1967 años. El motor D-30F (producto 38) se diseñó, fabricó y probó para el empuje Rf = 11,5 tf, y en 1971, el No. de motor 38-04 pasó la prueba en el centro del motor de gran altitud TsAM para probar el quemador posterior a baja presión de aire del motor.
Los proyectos de los años 50-60 del siglo XX (D-20, D-21 y D-30F) se adelantaron a su tiempo, ya que durante muchos años en supersónico aviación Los turborreactores de turborreactor único dominaron, pero el requisito de multimodo (una combinación de velocidades de vuelo subsónicas y supersónicas), mejores características operativas y una serie de otras ventajas llevaron al hecho de que los motores de doble circuito comenzaron a ocupar una posición dominante en la aviación supersónica en todo el mundo en los años 70.
Por primera vez en el país.
El trabajo preliminar en el ICD sobre la creación del dispositivo de poscombustión D-30F6 comenzó de acuerdo con las órdenes del Ministerio de Industria Aeronáutica (MAP) de 27.01.1970 del año y de 16.08.1971, y luego se realizó un gran número de eventos del año del año del año en el que se basó un decreto del Comité Central del CPSU y del Consejo de Ministros. . En poco tiempo, utilizando la experiencia adquirida en la creación de un motor de demostración (productos 12.05.1974), se desarrolló un nuevo proyecto supersónico TRDDF D-01.07.1974Ф38.
El motor fue diseñado usando la aerodinámica de los compresores de los motores D-30 (Tu-134) y D-30KU / KP (Il-62 e Il-76) con los cambios de diseño necesarios debido a las nuevas condiciones de operación.
La elección en 1955 de la dimensión del generador de gas y su compresor de alta presión (HPC) de siete etapas para el turbofan D-20 permitió, sin cambiar las dimensiones de las siete etapas básicas, crear una familia de motores turbofan con una carga de 5,5 a 16 TC.
De las memorias de V. M. Chepkin (en ese momento, el jefe de diseño adjunto en Perm MKD, más tarde el diseñador general de Lyulka Design Bureau): "La naturaleza revolucionaria del nuevo motor desarrollado fue que utilizamos un motor de dos circuitos con relación de compresión 22. Que vuela a una velocidad de 3000 km / h. Se nos dijo a todos que tal motor no funcionaría, ya que llevamos el indicador de temperatura del gas delante de la turbina a 1640 K, cuando en ese momento todos volaban a 1400 K. Por supuesto, tales cambios requerían un nuevo sistema de enfriamiento, nuevos materiales para las palas y discos de la turbina. La ideología del motor de retoque. Hubo muchos problemas, las disputas fueron terribles, recibimos una gran cantidad de opiniones negativas, incluso del Instituto Central de Motores de Aviación (CIAM). Pero pudimos convencer a todos ".
Se resolvieron varios problemas nuevos: se eligieron los parámetros óptimos del motor, en particular, la relación de bypass m = 0,5, que se convirtió en un clásico para muchos proyectos posteriores de motores de propósito similar en nuestro país y en el extranjero, los parámetros y programas de control de los tres contornos del motor (circuito principal, Boquillas y un contorno de regulación del consumo de combustible de un posquemador), que garantiza el mantenimiento de las características óptimas de tracción, económicas y operativas del motor.
En particular, se desarrolló un programa especial para aumentar la temperatura del gas frente a la turbina con un aumento en la velocidad de vuelo de la aeronave. Esto aseguró la obtención del empuje requerido en el segundo punto crítico: a una altitud de 20 km y a una velocidad de vuelo de 2500 km / h. Más tarde, los científicos del CIAM llamaron a esto "promoción de la temperatura". Por lo tanto, se desarrolló una técnica para obtener una característica de velocidad abrupta del motor, que luego también se convirtió en un clásico para proyectos posteriores.
Es especialmente necesario resaltar el desarrollo de un sistema de control automático y suministro de combustible (ACS y TP), donde por primera vez en la práctica doméstica, EECM fue diseñado e implementado como el principal regulador de los modos de operación del turbofan (RED-3048). Los trabajos en este sistema se llevaron a cabo en la Oficina de Diseño del Agregado de Perm (PACB) bajo la supervisión del Diseñador Principal A. F. Polyansky, y luego G. I. Gordeev.
Debido a la baja fiabilidad elemental del motor D-30F6 en ese momento, se instalaron dos sistemas de control: el principal, el digital RED-3048 y el duplicado, la hidromecánica SAU.
La ideología, los algoritmos y el refinamiento del ACS y TP hidromecánicos se llevaron a cabo conjuntamente por los especialistas de ICD P. A. Solovyov y PACB (ahora OJSC STAR).
Por primera vez en nuestro país, se aplicó un modelo matemático para analizar el estado térmico inestable del sistema de combustible y aceite de un motor de alta temperatura, lo que hizo posible no enviar el motor al CIAM para realizar pruebas en una posición de gran altitud. El estado térmico del sistema en condiciones de vuelo se analizó utilizando un modelo de mat. Los datos obtenidos se vincularon con los resultados del banco, y luego con las pruebas de vuelo. Este trabajo fue muy apreciado por los especialistas del CIAM y luego se calificó en las pruebas estatales de motores.
Depuración del motor
La gran cámara de combustión (CS) representó una gran dificultad en el proceso de depuración. En la construcción de motores de aeronaves nacionales y extranjeras, había COP operando en TC * 900 K, y para D-30F6 se requería para garantizar una operación confiable y eficiente en TC * = 1024 K.
Como resultado de una intensa investigación, trabajo computacional y experimental, junto con CIAM, se encontraron soluciones exclusivas: para excluir la combustión de combustible a lo largo de las paredes de los tubos de llama, se suministró aire de enfriamiento a través de anillos corrugados entre las secciones del tubo de llama; para formar un campo de temperatura uniforme en la entrada de la turbina, redistribución suministro de aire con la ayuda de orificios especiales en la zona de mezcla del tubo de llama, el diseño plegable inicial de la boquilla no proporcionó estanqueidad a TK *> 950 K, y solo el desarrollo e implementación de un diseño de boquilla soldada con soldadura por haz de electrones aseguró su estanqueidad completa.
Turbina de alta presión. Para garantizar el rendimiento y el recurso requerido en TCA * = 1640 K, primero se elaboraron los álabes, los diseños de boquilla y los álabes de trabajo 1 y 2 de las etapas th con película convectiva y enfriamiento convectivo, para lo cual fue necesario aumentar el recurso de enfriamiento del aire tomado para enfriamiento turbinas
Para este propósito, por primera vez en la industria, se desarrolló un intercambiador de calor aire-aire y se aplicó en el canal externo del motor. Una disminución en la temperatura del aire de enfriamiento en 20 - El porcentaje de 40 hizo posible elevar la temperatura del gas frente a la turbina en 90 - 180 K, lo que demostró la viabilidad y eficacia de esta medida.
Afterburner (FC). Al ajustar el motor, hubo un problema grave de estudiar la vibración de vibración en el FC, que se manifestó en condiciones diferentes a las de la Tierra. El estudio de este problema requirió pruebas costosas y prolongadas en el stand de CIAM a gran altitud o en vuelo. Siguiendo las instrucciones del diseñador general, los estudios se llevaron a cabo con la ayuda de un "enlace" adecuado al modelo matemático del motor, que mostró la posibilidad de simular las condiciones de funcionamiento del FK en sus propios stands. Para hacer esto, el ICD creó dos plataformas especiales con condiciones de vuelo simuladas para la temperatura para probar el motor en condiciones cercanas al vuelo. Esto hizo posible reducir significativamente el tiempo necesario para terminar el FC y ahorrar importantes fondos. El problema se resolvió realizando pruebas en los stands de la empresa en un modo equivalente. Por primera vez en la práctica doméstica, se introdujo un sistema de inyección de combustible y de ignición de combustible en el motor en FC utilizando el método de "trayectoria de incendio".
Una historia interesante es la creación y el refinamiento de una boquilla ajustable multimodo. Inicialmente, la boquilla se desarrolló y luego hasta que las pruebas de vuelo proporcionaron TMKB "Soyuz", que ganó el IBC en la competencia, porque, a diferencia de la oficina de diseño de Perm, tenía experiencia en el desarrollo de boquillas ajustables. Era una construcción hermosa, diseñada profesionalmente. Las primeras pruebas revelaron fallas: aumento de fugas, rigidez insuficiente, debido a que la sección crítica de la boquilla estaba "inflada", exceso de peso y otros. Los colegas corrigieron la rigidez, pero no pudieron hacer frente a las fugas y masas.
Larga correspondencia fallida, negociaciones. Llegó el momento en que el diseñador general tomó la decisión: "Hacer la boquilla por nosotros mismos". ICD no tenía experiencia en el desarrollo de tales nodos, pero se pusieron a trabajar arduamente y con pasión, habiendo estudiado las montañas de literatura técnica y utilizando el trabajo de sus colegas de Moscú. Por supuesto, en nuestro diseño aparecieron defectos y defectos, pero se eliminaron de forma más rápida y eficiente.
Para garantizar las características de vuelo del MiG-31, fue necesario controlar el funcionamiento de la boquilla en un rango extremadamente amplio, a saber: a la velocidad máxima de vuelo MP = 2,83, el grado de disminución de la presión de gas en la boquilla del motor cambia casi 20 veces, mientras que el grado de expansión de la boquilla (relación de salida) sección al área de sección crítica) - más de tres veces.
Bajo tales condiciones, hubo una pérdida de estabilidad dinámica de los gases, que sacudió la boquilla (la llamada bu bulación). Este problema se resolvió mediante la derivación del aire atmosférico a la parte de flujo del motor en modos de operación inestables sin degradar las características de la boquilla en los modos principales mediante el uso de válvulas especiales en las aletas de la boquilla, cuyo diseño fue patentado.
Un problema inesperado para la boquilla surgió durante las pruebas de vuelo: cuando volaba a altas velocidades y en altitudes bajas, el manejo de la aeronave se empeoró y el piloto necesitaba enormes esfuerzos para volarlo. Como resultado de una gran cantidad de trabajo experimental, incluida la filmación, se encontró que en estos modos de vuelo, debido al diseño no rígido, los elementos de la boquilla se sincronizan, se produce un cambio espontáneo en la posición de la sección crítica de la boquilla y, en consecuencia, se produce un cambio en el vector de empuje del motor. El problema se resolvió cambiando los parámetros cinemáticos del sistema de control de la hoja, asegurando la sincronización dinámica del gas de las aletas de la boquilla y, lo más importante, la estabilidad y estabilidad del vector de empuje del motor.
En la forma final, el D-30F6, por supuesto, era muy diferente del borrador original.
En primer lugar, se refería a los materiales: el motor estaba hecho de titanio nuevo, aleaciones de níquel y aceros de alta resistencia desarrollados por VIAM (jefes del instituto: A.T. Tumanov antes de 1976, después de R.N.XXX después de 1976, con 1996- Ir al presente - Académico de la Academia Rusa de Ciencias E. N. Kablov). Y las dimensiones geométricas del motor, que también se definieron en los 60, no cambiaron. En el proceso de desarrollo y refinamiento en el diseño del motor D-30F6 52 se implementaron soluciones técnicas que son invenciones y están protegidas por certificados de derechos de autor.
D-30Ф6 en servicio
El primer vuelo del MiG-31 con motores únicos D-30F6 hizo el 16 de septiembre del año. Pruebas estatales, incluidas las pruebas de tropa, D-1975F30 pasó con éxito en 6. El desarrollo del motor en las etapas más tempranas de la producción en serie de la asociación de producción de Perm "Motorostroitel" que lleva el nombre de M. Gorkiy fue crucial para las pruebas de estado del D-1979F30 en un momento dado. Ya. M. Sverdlov (ahora JSC "PMP").
Los parámetros elevados del motor permiten que el MiG-31 proporcione alta maniobrabilidad, largo alcance, velocidad de ascenso única, largo tiempo de inactividad (hasta seis horas con reabastecimiento de combustible) y una superioridad aérea significativa. A comienzos de las 90-s del siglo XX, se redujo la producción de MiG-31 y D-30F6. Al mismo tiempo, el caza-interceptor todavía lleva el servicio de combate en los regimientos aéreos en toda Rusia, protegiendo nuestras fronteras.
Actualmente, los especialistas de Aviadvigatel OJSC, PMZ OJSC, STAR OJSC y 13 th State Research Institute del Ministerio de Defensa de la Federación Rusa realizan un trabajo sistemático para aumentar gradualmente los recursos y la vida útil del motor D-30F6, que permite preservar la flota sin reducir el nivel de confiabilidad y garantiza Preparación de combate necesaria de las unidades de MO que operan estos aviones. Esto fue posible gracias a las reservas de fiabilidad establecidas durante el diseño y la producción del motor D-30F6, así como a un sistema de mantenimiento racional, cuya metodología fue desarrollada por especialistas de Aviadvigatel OJSC y PMZ OJSC junto con especialistas del Instituto de Investigación de la Industria y la Región de Moscú.
Modificaciones mayores
Muchas opciones se crearon sobre la base de MiG-31: MiG-31B, MiG-31BS, MiG-31BM, MiG-31DZ, algunos de los aspectos relevantes de los últimos años, algunos de los ejemplos de los conflictos de los últimos años y de algunos de los grupos de interés en el Reino Unido. interceptores Los motores D-31F30 mejorados se instalaron en una aeronave Su-6 Berkut de la quinta generación experimental con visión de futuro con un ala barrida hacia atrás.
Otro automóvil famoso con estos motores (la versión no formada) fue el avión de reconocimiento de la Oficina de Diseño que lleva el nombre de V.Myasishchev. Apareció por orden del Ministerio de Defensa de la URSS, pero la era de la conversión obligó a los desarrolladores a buscar una nueva aplicación para su creación. Así que apareció el avión “Geofísica” M-55, una máquina única, que sigue siendo la misma en el mundo.
Tras realizar su primer vuelo en 1988, M-55 estableció dieciséis récords mundiales. "Geofísica" puede realizar un vuelo largo (hasta seis horas) a una altitud superior a 20 km. La máquina tiene un mayor margen de seguridad y capacidad de carga en comparación con las contrapartes occidentales. Esto permite que nuestro "hombre alto" despegue y aterrice no solo en clima tranquilo, sino también en vientos fuertes, así como elevar en el aire hasta una tonelada y media de equipo científico. Durante diez años, en el marco de programas internacionales, se realizaron vuelos en el cielo sobre Europa, el Ártico, la Antártida, Australia, el Océano Índico, América Latina y el ecuador. En condiciones tan duras aún no se ha visto un solo avión doméstico. Todo el equipo de aviación mundial está diseñado para funcionar en el rango de temperatura de -60 a + 60 grados Celsius. Los motores de Perm estaban en condiciones de temperaturas extremas y demostraron ser dignos.
Gloria laboral
La creación, producción en serie y el inicio de la operación de la cuarta generación del motor dual D-30F6 en nuestro país para un avión de combate supersónico MiG-31 en un período de tiempo sin precedentes es un gran logro de la industria de la aviación, los institutos de MAP y la Fuerza Aérea.
Según el comandante del regimiento de aviación Valery Grigoriev en 90-ies, “MiG-31 es uno de los mejores aviones de todos los tiempos y pueblos, una obra maestra sin igual de la industria aeronáutica. Él y en la época soviética, y ahora no ha agotado su potencial. En general, este avión puede usarse durante décadas, si la máquina se actualiza constantemente. "No hay ningún otro avión en serie en el mundo que vuele a una velocidad de 3000 km / hy sea capaz de detectar objetivos aéreos a un alcance tan largo".
Docenas de institutos científicos de la industria y la región de Moscú, cientos de colectivos de trabajadores y miles de trabajadores del país participaron en la creación del motor D-30F6. Era un programa estatal encabezado por el Perm ICD bajo el liderazgo de Pavel Aleksandrovich Solovyov, Diseñador General, nuestro Maestro.
El equipo de Aviadvigatel OJSC se enorgullece de su descendencia - D-30F6 y recuerda con gratitud la cooperación con todas las organizaciones participantes. En este sentido, es necesario enfatizar una vez más la cooperación entre el ICD de Perm y la planta en serie, que demostró la profunda integración del diseño, el potencial tecnológico y de producción de los dos equipos.
En la actualidad, Aviadvigatel OJSC, utilizando la experiencia y metodología de creación de motores anteriores (D-20P, D-30, D-30KU / KP, D-30Ф6, PS-90А y sus modificaciones), así como toda una gama de plantas de energía de turbinas de gas. y las unidades de bombeo de gas, en colaboración con los institutos y empresas de la industria de la aviación, están desarrollando un nuevo y prometedor motor PD-14 para la familia de aviones de la línea principal MS-21.
Quitar el MiG-31 en todos los constructores de motores de Perm provoca una sensación de euforia y orgullo. El poder del interceptor es asombroso. Valery Menitsky, piloto de pruebas, Héroe de la Unión Soviética: “Puedo decir con absoluta certeza: ni Estados Unidos ni nuestros oponentes europeos tienen un avión así. Este complejo tiene enormes oportunidades potenciales ".
El supersónico interceptor de combate interceptor MiG-30 que apareció hace más de 31 años en servicio de las Fuerzas de Defensa Aéreas Soviéticas sigue siendo el avión de combate más rápido y de mayor altitud en el mundo. En gran medida, sus características únicas se deben a las capacidades de la planta de energía, que incluye dos motores D-30Ф6.
Solucion innovadora
El motor del MiG-31 debía proporcionar los siguientes parámetros técnicos: velocidad máxima MP = 2,83, velocidad máxima en el suelo 1500 km / h, rango de vuelo con tanques de combustible externos 3300 km, práctico techo 20 600 m, empuje al máximo después del modo de impresión 9500 kgf, Tracción en modo 15 500 forzado total kgf, consumo de combustible específico (consumo de combustible unitario por unidad de empuje por hora en H = 0, M = 0): en modo 1,9 forzado máximo kg / kgf / h, en modo 0,72 máxima velocidad kg / kgf h .
Estos estrictos requisitos para el motor se debieron a la necesidad de crear un caza interceptor para combatir nuevos modelos de armas estratégicas y ofensivas capaces de detectar y destruir objetivos aéreos que vuelan a altitudes extremadamente pequeñas, medianas y grandes (hasta 30 km) y a velocidades de hasta 4000 km / una hora
Para un avión tan único, se requería un motor de alta potencia igualmente potente con alta eficiencia. Se le confió el desarrollo de este motor a la oficina de diseño de construcción de motores de Perm (ICD) bajo la dirección de P. A. Solovyov (actualmente Aviadvigatel OJSC, diseñador general A. A. Inozemtsev).
Solovyov decidió hacer un motor de dos circuitos con una cámara de poscombustión con una mezcla de circuitos externos e internos del motor. En ese momento, había bastantes oponentes de tal esquema, ya que las plantas de energía aún no habían sido producidas por un esquema similar.
La creación del motor D-30F6 con características específicas en un rango único de condiciones de vuelo fue un problema científico y técnico complejo con muchas incógnitas y "puntos blancos".
Hitos historias
La historia y la metodología de creación y terminación del turborreactor D-30Ф6 para el caza interceptor MiG-31 se remonta a los lejanos años de 50 del siglo 20 y es digna de un estudio profundo y cercano. Desde el principio de su creación en 1939, Perm IBC ha prestado gran atención a los desarrollos prometedores.
P. A. Soloviev después de su muerte en 1953, A. D. Shvetsova se convirtió en uno de los diseñadores más jóvenes en el país. Al mismo tiempo, él ya tenía una gran experiencia en el diseño y desarrollo de motores, y lo más importante, tenía una calidad muy valiosa: el don de la previsión, basado en el conocimiento teórico y la intuición. Este regalo, respaldado por los cálculos de los especialistas en ICD, ayudó a determinar oportunamente la dirección correcta para elegir un esquema de motor de dos circuitos que sea prometedor durante muchos años.Al mostrar la capacidad de "mostrar la cara de la mercancía", P. A. Solovyov argumentó que los motores de doble circuito tienen un conjunto excepcional de características económicas y operativas, permiten altas relaciones de compresión en el compresor y altas temperaturas de gas frente a la turbina con bajas pérdidas con la tasa de salida de la corriente descartada. La historia posterior del desarrollo del motor de construcción mundial confirmó la exactitud de la elección realizada en ese momento. P. A. Solovyov puede ser considerado pionero en el desarrollo de motores de bypass en nuestro país, y el Perm ICD como un laboratorio avanzado para su desarrollo. Año 1955. El primero de esta serie, el motor D-20 (R = 6800 kgf) fue un motor de dos ejes (m = 1,5) con un posquemador en el contorno exterior. El D-20 fue diseñado y probado en 1955 - 1956, y su trabajo de ajuste fino produjo datos valiosos para crear motores de un circuito similar.
Año 1956. Un proyecto sobresaliente para su época fue el D-21 de doble motor. El motor fue diseñado de acuerdo con un esquema de un solo eje con una cámara de poscombustión común, con una temperatura alta frente a la turbina (TSA * = 1400 K) y está diseñado para una velocidad de vuelo supersónica muy alta. Al mismo tiempo, el ICD asumió el desarrollo de una toma de aire supersónica ajustable, una unidad compleja y responsable que tradicionalmente fue diseñada y construida por aviones. Las pruebas realizadas en TsAGI, confirmaron que la admisión de aire en todos los modos, desarrollada en el ICD según el esquema axisimétrico original, excedió significativamente las muestras existentes en sus parámetros. El motor D-21 está muy adelantado a su tiempo. Un TRDDF de un solo eje similar, pero a una velocidad de vuelo ligeramente inferior, el motor francés M-53 para el Mirage 2000 se creó 20 años más tarde. Desafortunadamente, el trabajo en el motor D-21 en 1960 se detuvo debido al cese del trabajo en el avión.
1966 - 1967 años. El motor D-30F (producto 38) se diseñó, fabricó y probó para el empuje Rf = 11,5 tf, y en 1971, el No. de motor 38-04 pasó la prueba en el centro del motor de gran altitud TsAM para probar el quemador posterior a baja presión de aire del motor.
Los proyectos de los años 50-60 del siglo XX (D-20, D-21 y D-30F) se adelantaron a su tiempo, ya que durante muchos años en supersónico aviación Los turborreactores de turborreactor único dominaron, pero el requisito de multimodo (una combinación de velocidades de vuelo subsónicas y supersónicas), mejores características operativas y una serie de otras ventajas llevaron al hecho de que los motores de doble circuito comenzaron a ocupar una posición dominante en la aviación supersónica en todo el mundo en los años 70.
Por primera vez en el país.
El trabajo preliminar en el ICD sobre la creación del dispositivo de poscombustión D-30F6 comenzó de acuerdo con las órdenes del Ministerio de Industria Aeronáutica (MAP) de 27.01.1970 del año y de 16.08.1971, y luego se realizó un gran número de eventos del año del año del año en el que se basó un decreto del Comité Central del CPSU y del Consejo de Ministros. . En poco tiempo, utilizando la experiencia adquirida en la creación de un motor de demostración (productos 12.05.1974), se desarrolló un nuevo proyecto supersónico TRDDF D-01.07.1974Ф38.
El motor fue diseñado usando la aerodinámica de los compresores de los motores D-30 (Tu-134) y D-30KU / KP (Il-62 e Il-76) con los cambios de diseño necesarios debido a las nuevas condiciones de operación.
La elección en 1955 de la dimensión del generador de gas y su compresor de alta presión (HPC) de siete etapas para el turbofan D-20 permitió, sin cambiar las dimensiones de las siete etapas básicas, crear una familia de motores turbofan con una carga de 5,5 a 16 TC.De las memorias de V. M. Chepkin (en ese momento, el jefe de diseño adjunto en Perm MKD, más tarde el diseñador general de Lyulka Design Bureau): "La naturaleza revolucionaria del nuevo motor desarrollado fue que utilizamos un motor de dos circuitos con relación de compresión 22. Que vuela a una velocidad de 3000 km / h. Se nos dijo a todos que tal motor no funcionaría, ya que llevamos el indicador de temperatura del gas delante de la turbina a 1640 K, cuando en ese momento todos volaban a 1400 K. Por supuesto, tales cambios requerían un nuevo sistema de enfriamiento, nuevos materiales para las palas y discos de la turbina. La ideología del motor de retoque. Hubo muchos problemas, las disputas fueron terribles, recibimos una gran cantidad de opiniones negativas, incluso del Instituto Central de Motores de Aviación (CIAM). Pero pudimos convencer a todos ".
Se resolvieron varios problemas nuevos: se eligieron los parámetros óptimos del motor, en particular, la relación de bypass m = 0,5, que se convirtió en un clásico para muchos proyectos posteriores de motores de propósito similar en nuestro país y en el extranjero, los parámetros y programas de control de los tres contornos del motor (circuito principal, Boquillas y un contorno de regulación del consumo de combustible de un posquemador), que garantiza el mantenimiento de las características óptimas de tracción, económicas y operativas del motor.
En particular, se desarrolló un programa especial para aumentar la temperatura del gas frente a la turbina con un aumento en la velocidad de vuelo de la aeronave. Esto aseguró la obtención del empuje requerido en el segundo punto crítico: a una altitud de 20 km y a una velocidad de vuelo de 2500 km / h. Más tarde, los científicos del CIAM llamaron a esto "promoción de la temperatura". Por lo tanto, se desarrolló una técnica para obtener una característica de velocidad abrupta del motor, que luego también se convirtió en un clásico para proyectos posteriores.
Es especialmente necesario resaltar el desarrollo de un sistema de control automático y suministro de combustible (ACS y TP), donde por primera vez en la práctica doméstica, EECM fue diseñado e implementado como el principal regulador de los modos de operación del turbofan (RED-3048). Los trabajos en este sistema se llevaron a cabo en la Oficina de Diseño del Agregado de Perm (PACB) bajo la supervisión del Diseñador Principal A. F. Polyansky, y luego G. I. Gordeev.
Debido a la baja fiabilidad elemental del motor D-30F6 en ese momento, se instalaron dos sistemas de control: el principal, el digital RED-3048 y el duplicado, la hidromecánica SAU.
La ideología, los algoritmos y el refinamiento del ACS y TP hidromecánicos se llevaron a cabo conjuntamente por los especialistas de ICD P. A. Solovyov y PACB (ahora OJSC STAR).
Por primera vez en nuestro país, se aplicó un modelo matemático para analizar el estado térmico inestable del sistema de combustible y aceite de un motor de alta temperatura, lo que hizo posible no enviar el motor al CIAM para realizar pruebas en una posición de gran altitud. El estado térmico del sistema en condiciones de vuelo se analizó utilizando un modelo de mat. Los datos obtenidos se vincularon con los resultados del banco, y luego con las pruebas de vuelo. Este trabajo fue muy apreciado por los especialistas del CIAM y luego se calificó en las pruebas estatales de motores.
Depuración del motor
La gran cámara de combustión (CS) representó una gran dificultad en el proceso de depuración. En la construcción de motores de aeronaves nacionales y extranjeras, había COP operando en TC * 900 K, y para D-30F6 se requería para garantizar una operación confiable y eficiente en TC * = 1024 K.
Como resultado de una intensa investigación, trabajo computacional y experimental, junto con CIAM, se encontraron soluciones exclusivas: para excluir la combustión de combustible a lo largo de las paredes de los tubos de llama, se suministró aire de enfriamiento a través de anillos corrugados entre las secciones del tubo de llama; para formar un campo de temperatura uniforme en la entrada de la turbina, redistribución suministro de aire con la ayuda de orificios especiales en la zona de mezcla del tubo de llama, el diseño plegable inicial de la boquilla no proporcionó estanqueidad a TK *> 950 K, y solo el desarrollo e implementación de un diseño de boquilla soldada con soldadura por haz de electrones aseguró su estanqueidad completa.
Turbina de alta presión. Para garantizar el rendimiento y el recurso requerido en TCA * = 1640 K, primero se elaboraron los álabes, los diseños de boquilla y los álabes de trabajo 1 y 2 de las etapas th con película convectiva y enfriamiento convectivo, para lo cual fue necesario aumentar el recurso de enfriamiento del aire tomado para enfriamiento turbinas
Para este propósito, por primera vez en la industria, se desarrolló un intercambiador de calor aire-aire y se aplicó en el canal externo del motor. Una disminución en la temperatura del aire de enfriamiento en 20 - El porcentaje de 40 hizo posible elevar la temperatura del gas frente a la turbina en 90 - 180 K, lo que demostró la viabilidad y eficacia de esta medida.
Afterburner (FC). Al ajustar el motor, hubo un problema grave de estudiar la vibración de vibración en el FC, que se manifestó en condiciones diferentes a las de la Tierra. El estudio de este problema requirió pruebas costosas y prolongadas en el stand de CIAM a gran altitud o en vuelo. Siguiendo las instrucciones del diseñador general, los estudios se llevaron a cabo con la ayuda de un "enlace" adecuado al modelo matemático del motor, que mostró la posibilidad de simular las condiciones de funcionamiento del FK en sus propios stands. Para hacer esto, el ICD creó dos plataformas especiales con condiciones de vuelo simuladas para la temperatura para probar el motor en condiciones cercanas al vuelo. Esto hizo posible reducir significativamente el tiempo necesario para terminar el FC y ahorrar importantes fondos. El problema se resolvió realizando pruebas en los stands de la empresa en un modo equivalente. Por primera vez en la práctica doméstica, se introdujo un sistema de inyección de combustible y de ignición de combustible en el motor en FC utilizando el método de "trayectoria de incendio".
Una historia interesante es la creación y el refinamiento de una boquilla ajustable multimodo. Inicialmente, la boquilla se desarrolló y luego hasta que las pruebas de vuelo proporcionaron TMKB "Soyuz", que ganó el IBC en la competencia, porque, a diferencia de la oficina de diseño de Perm, tenía experiencia en el desarrollo de boquillas ajustables. Era una construcción hermosa, diseñada profesionalmente. Las primeras pruebas revelaron fallas: aumento de fugas, rigidez insuficiente, debido a que la sección crítica de la boquilla estaba "inflada", exceso de peso y otros. Los colegas corrigieron la rigidez, pero no pudieron hacer frente a las fugas y masas.
Larga correspondencia fallida, negociaciones. Llegó el momento en que el diseñador general tomó la decisión: "Hacer la boquilla por nosotros mismos". ICD no tenía experiencia en el desarrollo de tales nodos, pero se pusieron a trabajar arduamente y con pasión, habiendo estudiado las montañas de literatura técnica y utilizando el trabajo de sus colegas de Moscú. Por supuesto, en nuestro diseño aparecieron defectos y defectos, pero se eliminaron de forma más rápida y eficiente.
Para garantizar las características de vuelo del MiG-31, fue necesario controlar el funcionamiento de la boquilla en un rango extremadamente amplio, a saber: a la velocidad máxima de vuelo MP = 2,83, el grado de disminución de la presión de gas en la boquilla del motor cambia casi 20 veces, mientras que el grado de expansión de la boquilla (relación de salida) sección al área de sección crítica) - más de tres veces.
Bajo tales condiciones, hubo una pérdida de estabilidad dinámica de los gases, que sacudió la boquilla (la llamada bu bulación). Este problema se resolvió mediante la derivación del aire atmosférico a la parte de flujo del motor en modos de operación inestables sin degradar las características de la boquilla en los modos principales mediante el uso de válvulas especiales en las aletas de la boquilla, cuyo diseño fue patentado.
Un problema inesperado para la boquilla surgió durante las pruebas de vuelo: cuando volaba a altas velocidades y en altitudes bajas, el manejo de la aeronave se empeoró y el piloto necesitaba enormes esfuerzos para volarlo. Como resultado de una gran cantidad de trabajo experimental, incluida la filmación, se encontró que en estos modos de vuelo, debido al diseño no rígido, los elementos de la boquilla se sincronizan, se produce un cambio espontáneo en la posición de la sección crítica de la boquilla y, en consecuencia, se produce un cambio en el vector de empuje del motor. El problema se resolvió cambiando los parámetros cinemáticos del sistema de control de la hoja, asegurando la sincronización dinámica del gas de las aletas de la boquilla y, lo más importante, la estabilidad y estabilidad del vector de empuje del motor.
En la forma final, el D-30F6, por supuesto, era muy diferente del borrador original.
En primer lugar, se refería a los materiales: el motor estaba hecho de titanio nuevo, aleaciones de níquel y aceros de alta resistencia desarrollados por VIAM (jefes del instituto: A.T. Tumanov antes de 1976, después de R.N.XXX después de 1976, con 1996- Ir al presente - Académico de la Academia Rusa de Ciencias E. N. Kablov). Y las dimensiones geométricas del motor, que también se definieron en los 60, no cambiaron. En el proceso de desarrollo y refinamiento en el diseño del motor D-30F6 52 se implementaron soluciones técnicas que son invenciones y están protegidas por certificados de derechos de autor.
D-30Ф6 en servicio
El primer vuelo del MiG-31 con motores únicos D-30F6 hizo el 16 de septiembre del año. Pruebas estatales, incluidas las pruebas de tropa, D-1975F30 pasó con éxito en 6. El desarrollo del motor en las etapas más tempranas de la producción en serie de la asociación de producción de Perm "Motorostroitel" que lleva el nombre de M. Gorkiy fue crucial para las pruebas de estado del D-1979F30 en un momento dado. Ya. M. Sverdlov (ahora JSC "PMP").
Los parámetros elevados del motor permiten que el MiG-31 proporcione alta maniobrabilidad, largo alcance, velocidad de ascenso única, largo tiempo de inactividad (hasta seis horas con reabastecimiento de combustible) y una superioridad aérea significativa. A comienzos de las 90-s del siglo XX, se redujo la producción de MiG-31 y D-30F6. Al mismo tiempo, el caza-interceptor todavía lleva el servicio de combate en los regimientos aéreos en toda Rusia, protegiendo nuestras fronteras.
Actualmente, los especialistas de Aviadvigatel OJSC, PMZ OJSC, STAR OJSC y 13 th State Research Institute del Ministerio de Defensa de la Federación Rusa realizan un trabajo sistemático para aumentar gradualmente los recursos y la vida útil del motor D-30F6, que permite preservar la flota sin reducir el nivel de confiabilidad y garantiza Preparación de combate necesaria de las unidades de MO que operan estos aviones. Esto fue posible gracias a las reservas de fiabilidad establecidas durante el diseño y la producción del motor D-30F6, así como a un sistema de mantenimiento racional, cuya metodología fue desarrollada por especialistas de Aviadvigatel OJSC y PMZ OJSC junto con especialistas del Instituto de Investigación de la Industria y la Región de Moscú.
Modificaciones mayores
Muchas opciones se crearon sobre la base de MiG-31: MiG-31B, MiG-31BS, MiG-31BM, MiG-31DZ, algunos de los aspectos relevantes de los últimos años, algunos de los ejemplos de los conflictos de los últimos años y de algunos de los grupos de interés en el Reino Unido. interceptores Los motores D-31F30 mejorados se instalaron en una aeronave Su-6 Berkut de la quinta generación experimental con visión de futuro con un ala barrida hacia atrás.
Otro automóvil famoso con estos motores (la versión no formada) fue el avión de reconocimiento de la Oficina de Diseño que lleva el nombre de V.Myasishchev. Apareció por orden del Ministerio de Defensa de la URSS, pero la era de la conversión obligó a los desarrolladores a buscar una nueva aplicación para su creación. Así que apareció el avión “Geofísica” M-55, una máquina única, que sigue siendo la misma en el mundo.
Tras realizar su primer vuelo en 1988, M-55 estableció dieciséis récords mundiales. "Geofísica" puede realizar un vuelo largo (hasta seis horas) a una altitud superior a 20 km. La máquina tiene un mayor margen de seguridad y capacidad de carga en comparación con las contrapartes occidentales. Esto permite que nuestro "hombre alto" despegue y aterrice no solo en clima tranquilo, sino también en vientos fuertes, así como elevar en el aire hasta una tonelada y media de equipo científico. Durante diez años, en el marco de programas internacionales, se realizaron vuelos en el cielo sobre Europa, el Ártico, la Antártida, Australia, el Océano Índico, América Latina y el ecuador. En condiciones tan duras aún no se ha visto un solo avión doméstico. Todo el equipo de aviación mundial está diseñado para funcionar en el rango de temperatura de -60 a + 60 grados Celsius. Los motores de Perm estaban en condiciones de temperaturas extremas y demostraron ser dignos.
Gloria laboral
La creación, producción en serie y el inicio de la operación de la cuarta generación del motor dual D-30F6 en nuestro país para un avión de combate supersónico MiG-31 en un período de tiempo sin precedentes es un gran logro de la industria de la aviación, los institutos de MAP y la Fuerza Aérea.
Según el comandante del regimiento de aviación Valery Grigoriev en 90-ies, “MiG-31 es uno de los mejores aviones de todos los tiempos y pueblos, una obra maestra sin igual de la industria aeronáutica. Él y en la época soviética, y ahora no ha agotado su potencial. En general, este avión puede usarse durante décadas, si la máquina se actualiza constantemente. "No hay ningún otro avión en serie en el mundo que vuele a una velocidad de 3000 km / hy sea capaz de detectar objetivos aéreos a un alcance tan largo".
Docenas de institutos científicos de la industria y la región de Moscú, cientos de colectivos de trabajadores y miles de trabajadores del país participaron en la creación del motor D-30F6. Era un programa estatal encabezado por el Perm ICD bajo el liderazgo de Pavel Aleksandrovich Solovyov, Diseñador General, nuestro Maestro.
El equipo de Aviadvigatel OJSC se enorgullece de su descendencia - D-30F6 y recuerda con gratitud la cooperación con todas las organizaciones participantes. En este sentido, es necesario enfatizar una vez más la cooperación entre el ICD de Perm y la planta en serie, que demostró la profunda integración del diseño, el potencial tecnológico y de producción de los dos equipos.
En la actualidad, Aviadvigatel OJSC, utilizando la experiencia y metodología de creación de motores anteriores (D-20P, D-30, D-30KU / KP, D-30Ф6, PS-90А y sus modificaciones), así como toda una gama de plantas de energía de turbinas de gas. y las unidades de bombeo de gas, en colaboración con los institutos y empresas de la industria de la aviación, están desarrollando un nuevo y prometedor motor PD-14 para la familia de aviones de la línea principal MS-21.
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