Авиационный двигатель как система

Методика оценки экономической эффективности этапа эксплуатации жизненного цикла авиационных двигателей

• Аннотация
• Об авторах
• Список литературы
• Cited By

Аннотация

В статье отмечена актуальность оценки технико-экономической эффективности авиационных двигателей и одного из ее основных показателей – прямых эксплуатационных расходов. Установлено их место в обеспечении конкурентоспособности авиатехники на соответствующих секторах рынка. Одним из основных показателей эффективности авиационной техники является ее технико-экономическая оценка. Обозначены существующая в настоящее время жесткая конкуренция между зарубежными игроками авиастроения и сложности сохранения своих позиций у российских авиастроителей. Отмечены особенности зарубежных и отечественных методик и подходов к экономической оценке авиадвигателей и проведен их сравнительный анализ. Выявлены проблемные вопросы при рассмотрении эффективности летательного аппарата в целом и трудности технико-экономической оценки авиационного двигателя как подсистемы воздушного судна. Обозначена необходимость учитывать условие, при котором, если рассматривать летательный аппарат в целом, эффективность его эксплуатации в основном определяется совершенством двигателей силовой установки. Отмечено, что двигатель может выступать на рынке как самостоятельный товар, имеющий рыночную цену. Однако в то же время необходимо учитывать, что авиационный двигатель является подсистемой воздушного судна, поэтому выполнять его технико-экономическую оценку следует, по возможности принимая во внимание характеристики самолета и особенности его эксплуатации, что является непростой задачей и это необходимая процедура, особенно в случае экономической оценки. Обозначена необходимость тщательного выбора показателей эффективности, способствующих получению надежной оценки конкурентоспособности предлагаемого продукта. При этом необходимо придерживаться определенных рамок, а именно при сравнении двигателей-конкурентов технико-экономическую оценку авиационных двигателей следует проводить в рамках одинаковых условий, касающихся эксплуатации и технического обслуживания воздушного судна в целом. Более того, двигатели должны иметь схожие показатели: размерность, установку на самолет одного класса и другие.

Ключевые слова

Об авторах

Список литературы

1. Бодяко, А. В. Консолидация плановой и отчетной информации для внутрикорпоративного контроля в предпринимательских структурах холдингового типа / А. В. Бодяко // Российский экономический интернетжурнал. 2016. № 3. С. 4.

2. Бодяко, А. В. Совершенствование нормативного регулирования финансовых аспектов деятельности организаций / А. В. Бодяко // Нефть, газ и бизнес. 2016. № 5. С. 46−49.

3. Костромина, Е. В. Авиатранспортный маркетинг / Е. В. Костромина. М.: НОУ ВКШ, Авиабизнес. 2003. 384 с.

4. Пономарева, С. В. Механизм профессионального суждения в реализации принципов бухгалтерского учета / С. В. Пономарева, В. М. Мироненко // Вестник университета. 2017. № 7−8. С. 121−126.

5. Пономарева, С. В. Экономический анализ и оценка способов оптимизации эффективности и рыночной стоимости компании / С. В. Пономарева // Экономический анализ: теория и практика. 2012. № 38. С. 24−28.

6. Методические рекомендации по определению себестоимости внутренних и международных рейсов для российских авиакомпаний от 15.07.1999 г. Одобрен приказом ФСВТ России № ФСВТ 7.7-188. [Электронный ресурс]. – Режим доступа: https://infopedia.su/8×9707.html (дата обращения: 18.01.2019).

7. Airline Marketing, IATA, 1972.

8. Aircraft Economics, A Euromoney Institutional Investor Publication, № 47-52 2000, № 53-58 2001, № 59-64 2002, № 65-69 2003.

Для цитирования:

Рогуленко Т.М., Смоляков О.А. Методика оценки экономической эффективности этапа эксплуатации жизненного цикла авиационных двигателей. Управление. 2019;7(1):91-95. https://doi.org/10.26425/2309-3633-2019-1-91-95

For citation:

Rogulenko T., Smolyakov O. Methods of economic efficiency assessment of the operation stage of the aviation engines life cycle. Upravlenie. 2019;7(1):91-95. (In Russ.) https://doi.org/10.26425/2309-3633-2019-1-91-95

Контент доступен под лицензией Creative Commons Attribution 4.0 License.

Кафедра Авиационные двигатели (АД)

История

История создания кафедры берет свое начало с 1930-х годов, когда в Перми был построен моторостроительный завод, организовано проектирование и производство авиационных двигателей. В середине 1950-х годов с переходом на газотурбинную технику, расширением предприятий потребность в специалистах с высшим образованием стала расти, так что возникает необходимость подготовки инженерных кадров для пермской школы авиационного двигателестроения в Перми. Именно тогда по инициативе руководства моторостроительных предприятий в Пермском вечернем машиностроительном институте, вошедшем впоследствии в состав Пермского политехнического института, была начата подготовка инженеров-специалистов по авиационным двигателям.

Кафедра «Авиационные двигатели» образована в 1955 г. вместе с одноименным факультетом. Основателем факультета и кафедры, первым заведующим кафедрой стал профессор А.П.Кужма. В 1958 г. состоялся первый выпуск, председателем Государственной аттестационной комиссии был генеральный конструктор П.А.Соловьев.

С момента своего основания кафедра была ориентирована на подготовку специалистов для пермских предприятий моторостроительного комплекса. Благодаря поддержке этих предприятий в шестидесятые годы была создана лабораторная и методическая база учебного процесса, начаты научные исследования.

В 1980-2000 г.г. кафедрой руководили доцент Ю.Н. Серегин, доцент В.А. Ефремов, профессор В.Г. Августинович, доцент А.Д. Дическул.

С 2000 г. кафедрой руководит генеральный конструктор ОАО «Авиадвигатель», доктор техн. наук, профессор А.А. Иноземцев. Заместитель заведующего кафедрой — доктор техн. наук, профессор М.А. Нихамкин.

Главное достижение кафедры — ее выпускники. За годы существования кафедры подготовлено более 2500 специалистов. В их числе — руководители крупных конструкторских и производственных коллективов в авиационной промышленности, энергетике, машиностроении и коммерческих организациях, научные работники, преподаватели. Выпускники кафедры составили известную во всем мире пермскую школу авиационного двигателестроения. Это они создали уникальные двигатели Д-20П, Д-25В, Д-30, Д-30КУ, Д-30КП, Д-30Ф6 для самолетов Ту-124, Ту-134, Ил-62М, Ту-154М, Ил-76, МиГ-31, Су-47 «Беркут», М-55 «Геофизика», вертолетов Ми-6, Ми-10. Они создали единственный в России двигатель четвертого поколения ПС-90А для самых современных магистральных самолетов Ту-204, Ту-214 и Ил-96-300, на котором летает Президент России. Это они создают сейчас семейство двигателей нового поколения ПД-14.

Среди выпускников: Иноземцев А.А. — генеральный конструктор ОАО «Авиадвигатель», первый заместитель генерального конструктора генерального директора ОАО «Авиадвигатель» Кокшаров Н.Л., заместители генерального конструктора ОАО «Авиадвигатель» Чернов В.И., Юдина З.С., Черномордик А.А., Сандрацкий В.Л., Семенов А.Н., генеральный директор ОАО «Редуктор-ПМ» Семикопенко Н.А., генеральный директор, главный конструктор ОАО «СТАР» Дудкин Ю.П., заместитель генрального директора Управляющей компании «Пермский моторостроительный комплекс» Дическул М.Д., заместитель генерального директора ОАО «Протон-ПМ» Сарачев О.С., генеральный директор ОАО «Пермские моторы» Ивкин Н.С., генеральный директор ЗАО «Искра-энергетика» Васильев А.А., генеральный директор ЗАО «Пермская электротехническая компания» Кухарчук В.В., президент компании «Авиализинг» Киндеркнехт В.В., директор Пермского филиала Росбанка Зеленкин А.В., директор Пермского авиационного техникума Дическул А.Д. и другие.

Связь кафедры с предприятиями

Место работы наших выпускников, база производственной практики, курсового и дипломного проектирования студентов — предприятия двигателестроительного комплекса Перми. Многотысячные коллективы этих предприятий, занимающихся разработкой и производством наукоемкой высокотехнологичной продукции, — интеллектуальная элита нашего города.

Пермская школа авиационного двигателестроения, заслуженно признанная в мире авиации, ассоциируется с коллективами ОАО «Авиадвигатель», ОАО «Пермский моторный завод», именами легендарных авиаконструкторов А.Д. Щвецова и П.А. Cоловьева. Пермские газотурбинные двигатели для самолетов и вертолетов, электростанций и газоперекачивающих комплексов — это более ста тысяч двигателей, более половины авиаперевозок в России. С началом в 1990-е годы разработки и производства газотурбинных двигателей наземного применения выпускники нашей кафедры востребованы предприятиями Газпрома и РАО ЕЭС России.

Кафедра ведет подготовку специалистов в тесном взаимодействии с предприятиями авиационного комплекса Перми: ОАО «Авиадвигатель», ОАО «Пермский моторный завод», ОАО «Редуктор-ПМ», ОАО «СТАР», ОАО «Инкар», ОАО «Искра», ОАО «Пермтрансгаз», ОАО «Сургутнефтегаз» и др.

Все студенты обеспечены местами производственной практики. Совмещая учебу с работой на базовых предприятиях, студенты имеют возможность участвовать в проектировании и производстве современных двигателей.

Кафедра обеспечивает гарантированное трудоустройство выпускников.

• АО «ОДК-Авиадвигатель» — всемирно известная фирма-разработчик газотурбинных двигателей. В Перми разработано около 30 типов двигателей, каждый из которых обогатил практику мирового авиастроения, дал жизнь новому самолету или вертолету. Несколько поколений инженеров АО «ОДК-Авиадвигатель», практически все нынешнее руководство — выпускники нашей кафедры. АО «ОДК-Авиадвигатель» — предприятие с многолетними традициями уважения к профессионализму и интеллекту специалистов.
• АО «ОДК-Пермские моторы» — одно из крупнейших в России и мире предприятий, занимающихся серийным производством газотурбинных двигателей. АО «ОДК-Пермские моторы» работает в тесной интеграции с АО «ОДК-Авиадвигатель».
• АО «Редуктор-ПМ» разрабатывает, выпускает, ремонтирует и обслуживает редукторы для большинства вертолетов семейства «Ми», наземной газотурбинной техники. Сегодня в мире летает более 12 500 вертолетов с пермскими редукторами.
• АО «ОДК-СТАР» — единственное в России предприятие, которое самостоятельно создает комплексные системы автоматического управления газотурбинными двигателями авиационного и наземного применения. Системы, созданные в АО «ОДК-СТАР», действуют более чем на 50 типах самолетов и вертолетов.
• ОАО «ПАО «Инкар» является ведущим предприятием России по производству систем топливорегулирующей автоматики авиационных двигателей для самолетов и вертолетов.

Нашли ошибку на сайте? Выделите фрагмент текста и нажмите Ctrl + Enter.

ПРИМЕНЕНИЕ КОМПЛЕКТУЮЩИХ АИИС ОТЕЧЕСТВЕННОГО ПРОИЗВОДСТВА

Успешно применены видеомониторы промышленного исполнения, изготовленные компанией «Билтех». При рассмотрении вопроса о выборе кабельной продукции было принято решение использовать кабели отечественного производства ЗАО «СПКБ Техно». В качестве конструктивов шкафов была выбрана продукция отечественной компании Провенто.

Для ввода в АИИС сигналов датчиков ДБСКТ (дублированные синусно-косинусные трансформаторы) использована плата АЦПВТ ООО «РИВАС», для передачи информации в цифровую систему управления двигателем по протоколу ARINC (стандарт авиационной промышленности для формата и содержания файлов аэронавигационных данных) – интерфейс от АО «Электронная компания «Элкус».

Подсистема дискретного ввода-вывода АИИС состоит из двух частей:

• «быстрый» дискретный ввод, реализованный на базе платы производства ICP DAS PISO-P64U. Данный дискретный ввод используется для оценки работы двигательных агрегатов;
• «медленный» дискретный ввод и вывод, выполненный на базе двух отечественных контроллеров FASTWEL I/O.

Данный вариант дискретного ввода-вывода используется для обслуживания технологических систем испытательного стенда. Программирование контроллеров проведено в среде разработки CODESYS. Обмен данными с контроллерами выполняется по интерфейсу Ethernet по протоколу Modbus TCP.

В состав каждого контроллера FASTWEL I/O входят программируемый контроллер узла сети Ethernet CPM71301, модули дискретного ввода DIM76201 и DIM71701 и модули дискретного вывода DIM71901. Всего на базе контроллеров FASTWEL I/O организовано управление 256 каналами дискретного вывода и 256 каналами дискретного ввода.

Следует отметить ограничение по скорости ввода дискретных сигналов на контроллерах FASTWEL I/O – не более 20 Гц на канал при циклическом вычитывании этого результата по интерфейсу Ethernet, протокол Modbus TCP.

Авиационный двигатель: воздушного или водяного охлаждения?

Рассматривать станем на примерах истребителей, просто потому, что бомбардировщику с его задачами, в принципе, без разницы, на каком двигателе лететь. Летим и летим, долетели, высыпали бомбы, летим назад. У истребителей все было несколько сложнее в плане задач.

Итак, кто был лучше: двигатель воздушного охлаждения или водяного?

Да, будем называть двигатель жидкостного охлаждения по привычке водяным, поскольку ну какие там антифризы были в 30-40 годах прошлого века? В лучшем случае – вода с этиленгликолем. В худшем – вода с солью или просто вода.

Противостояние «жидких» и «воздушных» двигателей началось тогда, когда появились эти моторы. Точнее, когда инженеры додумались до того, что стоит прекратить вращать цилиндры роторного мотора вокруг коленвала. И так появилась «воздушная звезда». Вполне нормальный двигатель, без закидонов и проблем. Но к концу Первой мировой инженеры вполне смогли уже адаптировать автомобильный двигатель водяного охлаждения, так что соревнование началось уже тогда.

И на протяжении всего существования конкурировали друг с другом V-образные двигатели жидкостного охлаждения и звездообразные двигатели воздушного охлаждения.

Каждый из этих типов двигателей имеет свои достоинства и недостатки. Для того чтобы сравнить, возьмем несколько моторов из обеих категорий. Скажем так, лучшие из лучших.

За «воздушников» сыграют АШ-82 и Pratt & Whitney R-2800 Double Wasp, за «водяных» — «Роллс-Ройс» «Мерлин Х», «Даймлер-Бенц» DB 605, Климов ВК-105.

В таблице есть одна несправедливость. Знатоки сразу поймут, о чем речь: конечно, это вес. У «водяных» в ТТХ всегда дается так называемый «сухой» вес, то есть без воды/антифриза. Соответственно, они будут за кадром, то есть на ВПП, тяжелее. Где-то на 10-12%, а это немало.

А теперь пойдем сравнивать.

Конструкция

Конструктивно, конечно, проще воздушные. Не нужна рубашка охлаждения, не нужен радиатор, не нужна броня, защищающая радиатор, трубопроводы, жалюзи радиатора.

Воздушный двигатель проще, а значит, дешевле в производстве и обслуживании. И надежнее в бою. Известно, что двигатели воздушного охлаждения выдерживали несколько попаданий и продолжали работать, лишившись двух и даже трех цилиндров. А вот водяной двигатель запросто выходил из строя в случае одного попадания в радиатор.

1:0 в пользу воздушных двигателей.

Охлаждение

Эффективнее, в общем, воздушные. Главной проблемой двойных звезд был отвод тепла от второго ряда цилиндров. Если конструкторы с этим справлялись, все было просто прекрасно.

В полете самолет спокойно предоставлял необходимый объем воздуха для охлаждения головок цилиндров. А у водяного двигателя существовало ограничение в виде температуры жидкости, которую ограничивала точка кипения воды/антифриза. Температура головок цилиндров воздушного двигателя в любом случае выше, чем температура охлаждающей жидкости, так что при одном объеме воздуха, проходящем через головки цилиндров воздушного и радиатор водяного двигателей, эффективнее был воздушный, поскольку площадь радиатора явно уступала площади звезды. И на отвод одной единицы тепла требовался больший объем воздуха, чем от головок цилиндров.

Тем более тогда, когда со временем радиаторы упрятали в тоннели.

2:0 в пользу воздушных.

Аэродинамика

Да, здесь однозначно водяные двигатели имели преимущество. Более тонкий и острый нос, более узкий фюзеляж – самолеты с водяными двигателями были заметно быстрее своих конкурентов с воздушными двигателями.

Толстый лоб самолета с воздушным двигателем – это серьезный удар по аэродинамике самолета. А в начале пути и вообще кольцо Тауненда считалось верхом аэродинамических изобретений.

И в начале 40-х получилось некое такое разделение: самолеты с водяными двигателями были более скоростными, самолеты с воздушными – более маневренными.

Тут стоит отметить, что более легкие И-16, А6М, «Рок» действительно были весьма маневренными машинами. Но уступавшими в скорости своим водяным конкурентам.

Тут лучший пример — наш И-16.

Фактически с «Циклоном» от фирмы «Райт» И-16 запросто лупил в Испании Bf-109B. Однако, как только у немцев появился DB-600, давший «Эмилю» преимущество в скорости и вертикали, роли поменялись тут же, и вчерашний охотник стал дичью.

Реально дело было не только в более мощном поколении моторов, дело было и в аэродинамике. Самолеты стали более тонкими и гладкими, радиаторы стали утапливать в крылья и фюзеляжи, а применение антифризов позволило улучшить теплоотдачу и уменьшить размер и – немаловажно – вес радиаторов и охлаждающей жидкости, которую надо было заливать в систему.

Так что 2:1 в пользу воздушных.

Вооружение

А тут нюансов очень много.

Водяной двигатель был просто создан для настоящих авиаснайперов, поскольку позволял использовать такую замечательную вещь, как мотор-пушку. Наводилась пушка точно по носу самолета, никаких проблем. Плюс вокруг блока цилиндров можно было разместить пару пулеметов.

Все это давало очень неплохой секундный залп с минимальным рассеиванием. Очень важный момент.

Здесь сразу нужно давать балл водяным. 2:2.

Однако кто сказал, что у истребителей с воздушным охлаждением все обстояло печально? Совершенно нет!

Начнем с того, что были два уникальных истребителя, Ла-5 и Ла-7, которым мотор АШ-82 позволил разместить две и три синхронных пушки ШВАК. Да, боекомплект был вполне приличный, около 120 снарядов на пушку, этого выше крыши хватало, чтобы провести бой и разнести любой бомбардировщик противника.

Но истребители Лавочкина – это очень интересное исключение из правил.

А вот все остальные, немцы, японцы, американцы, предпочли воспользоваться тем, что в крыле и около него не стоят громоздкие радиаторы охлаждения, и разместили в крыльях целые батареи.

Плюсов, кстати, тоже достаточно. Проще обслуживать… нет, не оружие. Как раз двигатель, вокруг которого не натыкано пушек, пулеметов и патронов/снарядов. В крыле места больше, соответственно, можно разметить больший боезапас и большее количество стволов.

«Фокке-Вульф» 190А-2, обладатель одно из самых впечатляющих секундных залпов, нес в крыльях четыре 20-мм пушки. Правда, был «секрет». Корневые (расположенные ближе к фюзеляжу) пушки имели боезапас 200 снарядов, а дальние – всего 55. Но все равно внушительно. Плюс два синхронных пулемета.

Японцы на Ki-84 «Хаяте» обошлись меньшим боекомплектом для крыльевых пушек, всего 150 снарядов и 350 патронов для синхронных пулеметов.

Но наиболее весомых успехов в плане размещения оружия добились, на мой взгляд, американцы. Р-47 с восемью 12,7-мм «Браунингами» и F4U «Корсар» с шестью – это весьма. Плюс боекомплект из 400-440 патронов на ствол. У крайних от фюзеляжа крыла б/к мог быть уменьшен до 280 патронов, но это реально несущественно.

Можно долго говорить на тему, что лучше, две пушки или шесть крупнокалиберных пулеметов, но это тема отдельного исследования. Есть и плюсы, и минусы. В любом случае, 3 000 патронов против 300-400 снарядов – есть о чем говорить.

Так что в количественном плане размещения вооружения истребители с воздушными двигателями оказались ничуть не хуже коллег. Более того, так как воздушные двигатели были мощнее водяных, то, соответственно, позволяли брать на борт больше всего. Логично.

А если взять в качестве сравнения Як-9 с одной 20-мм пушкой и одним 12,7-мм пулеметом против американского истребителя с батареей из восьми 12,7-мм «Браунингов», то очень сложно сказать, кто станет победителем. Асу-снайперу, конечно, потребуется всего десяток-другой снарядов, а вот если речь пойдет о летчиках среднего плана… Там пулеметы будут поинтереснее, потому что хоть что-то да попадет.

Балл воздушным. 3:2.

Защита

Здесь все совершенно по-разному. Водяной двигатель надо было защищать. Защищать сам двигатель от прострела, защищать радиатор, защищать всю арматуру. Ибо одно-два попадания в рубашку двигателя или радиатор – и все, прилетели. Да, какое-то время до того момента, как двигатель заклинит от перегрева, имеется. И можно попробовать дотянуть до удобного места либо на свою территорию, либо – парашют. Не очень надежно, не очень удобно.

Воздушной звездой можно было просто защищаться, как бронеплитой. Прострелов эти двигатели, конечно, боялись, но отмечались случаи, когда «Фокке-Вульфы» без пары цилиндров дымили, но летели. А наши «Ла» вполне нормально доползали до аэродромов с тремя выбитыми цилиндрами. В истории зафиксировано множество таких случаев.

Потому и «Ла», и «Тандерболт», и «Фокке-Вульф» очень неплохо зарекомендовали себя именно как штурмовики. Воздушным двигателем можно было прикрыться от малокалиберных зениток и разносить все на своем пути. И бомбы более мощные двигатели запросто позволяли взять на борт. Ла-5 – 200 кг, «Фокке-Вульф» 190 серии F – до 700 кг, а «Тандерболт» серии Д – до 1135 кг.

Сейчас некоторые скажут, что лучший штурмовик Второй мировой войны летал на водяном моторе, и будут правы.

Однако Ил-2 – это штурмовик, который был рожден штурмовиком. А выше шла речь о истребителях, которые стали штурмовиками. Разница есть, и в первую очередь именно в плане защиты.

А в плане защиты однозначно впереди двигатели воздушного охлаждения. 4:2.

Вот такая картина получается. Виной тому, конечно, появившиеся в начале 1940-х двухрядные звёзды. И они затмили водяные двигатели, которые сделали большой шаг вперед с самого начала своего появления.

Главным шагом в развитии двигателей воздушного охлаждения стал момент, когда конструкторы справились с проблемой охлаждения второго ряда цилиндров. Для этого было сделано много: раздвигали ряды цилиндров, чтобы дать воздуху возможность лучше обтекать головки цилиндров, увеличивали площадь маслорадиаторов, так как большая часть тепла отводилась именно через масло, увеличивали оребрение цилиндров.

Именно решение проблемы охлаждения вывело звезды вперед в плане мощности и массы. Это было просто: двойная звезда имела больший литраж по сравнению с водяным двигателем. Отсюда и большая мощность.

Если сравнить удельную мощность наших моторов на уровне 1943 года, то АШ-82Ф имел показатель 1,95 л.с./кг, а ВК-105П – 2,21 л.с./кг массы двигателя. Вроде бы ВК-105П был лучше. И любой самолет с ним должен был иметь преимущество.

Однако если мы возьмем самолет, который летал и на ВК-105, и на АШ-82 и сравним, то без удивления увидим, что ЛаГГ-3 с ВК-105П в плане ЛТХ проигрывал Ла-5 с АШ-82 по всем параметрам. И это несмотря на то, что Ла-5, скажем так, не блистал аэродинамически.

Мощность двойной звезды АШ-82 решила все проблемы аэродинамики, просто вытащив самолет за счет «лишних» 500 л.с.

Конечно, конструкторы водяных двигателей не собирались сдаваться и попробовали догнать воздушников. Были попытки спарить двигатели, чтобы два двигателя работали через редуктор на один винт. В реальности не получилось ни у кого.

Более умным был проект Н- и Х-образных двигателей, когда несколько блоков цилиндров работали бы на один коленвал. Такой двигатель получился у британцев, Нэпир «Сейбр», 24-цилиндровый монстр. «Тайфун», конечно, с ним полетал, но как только британцы довели до ума свой воздушный Бристоль «Центавр», то и про «Сейбр» благополучно забыли.

В самом конце Второй мировой войны появились водяные двигатели нового поколения, с увеличенным литражом в основном за счет увеличения диаметра поршня и утончения стенок блоков. Это с одной стороны, сказалось на ресурсе, с другой – дало необходимую мощность. АМ-42, «Гриффон», DB-603, Юмо-213 – все они были хороши в этом плане, но опоздали на войну.

Для того чтобы поставить последнюю точку в соревновании поршневых двигателей, стоит посмотреть на окончание их карьеры.

Когда появились турбореактивные двигатели, поршневым пришлось уйти на заслуженный покой.

Уделом двигателей внутреннего сгорания стала лёгкая и спортивная авиация, где были свои требования к двигателям.

Воздушные двигатели оккупировали спортивную авиацию, а вот водяным просто пришлось уйти совсем. Правда, в последние годы намечается тенденция по возвращению в авиацию дизелей, но в любом случае это не столько авиационные, сколько автомобильные двигатели.

Так что, подытоживая все сказанное, я бы взял на себя ответственность по утверждению того, что авиационные двигатели внутреннего сгорания с воздушным охлаждением были более эффективны, чем их коллеги с жидкостным охлаждением сразу по нескольким параметрам.

То, что чудо-двигатель АШ-82 работает до сих пор как в самолетах, так и в вертолетах, только подтверждает это утверждение.

Водный и воздушный транспорт

1886 год: судно с электродвигателем «Электра»

«Сименс» одним из первых стал оснащать суда таким электрооборудованием, как телеграфные и осветительные системы. В 1886 году компания провела свои первые эксперименты с электрическими двигателями для кораблей. Первое в мире судно с электродвигателем, названное «Электра», совершало рейсы по реке Шпрее в Берлине. Источником энергии служили 80 аккумуляторных батарей весом 1800 килограммов и выходной мощностью 5,9 киловатта. Вес электродвигателя составлял 195 килограммов. Но эти батареи были слишком тяжелы и занимали слишком много места, а из-за их ограниченной емкости дальность хода у судна была слишком мала, поэтому было принято решение прекратить эксплуатацию этого корабля.

В 1933 году компанией «Сименс» был представлен быстроходный пароход «Потсдам» (Potsdam), предназначавшийся для курсирования между Европой и Восточной Азией. Каждый из двух винтов корабля приводился в движение электродвигателем, а энергия вырабатывалась двумя турбогенераторами. Таким образом, для обеспечения движения были доступны четыре различные комбинации, а потребление энергии могло быть оптимально настроено под скорость хода судна. Пар, необходимый для работы турбогенераторов, производился котлами Бенсона – впервые в истории конструкция судна предусматривала использование пара высокого давления.

1925 год: полет рекордной дальности на воздушном судне с радиальным мотором «Сименс»

Когда компания «Сименс» в 1912 году приступила к постройке авиационных двигателей, она начала с разработки роторных двигателей с воздушным охлаждением. По сравнению с моделями с водяным охлаждением они имели меньший вес и более простую конструкцию.

Однако роторные двигатели не отличались особой экономичностью и длительным сроком службы. Поэтому их производство было прекращено после Первой мировой войны. При этом конструкция, предусматривавшая воздушное охлаждение и радиальное расположение цилиндров, послужила в дальнейшем основой для создания более совершенных моделей. Ротационное охлаждение было заменено системой с улучшенными температурными характеристиками, в которой использовались детали из легкого металла с высокой теплопроводностью.

В 1925 году было запущено производство новой серии авиационных двигателей, отличавшихся более высокой механической надежностью и более технологичными цилиндрами. В том же году звездообразные двигатели с воздушным охлаждением были использованы на маршруте воздушного дерби Deutscher Rundflug протяженностью около 5300 километров. Многие из одержавших победу самолетов были оснащены радиальными двигателями «Сименс». Еще на двух соревнованиях, гонках Lilienthal и Grosser Süddeutscher Rundflug, проведенных в 1926 году, самолеты, оснащенные двигателями «Сименс», также были среди лидеров.

1934 год: автопилот

В 1928 году австрийский капитан, актер и изобретатель Иоганн Мария Быков представил устройство, предназначенное для автоматического пилотирования самолетов. Он назвал его автопилотом. В 1932 году компания «Сименс» выкупила у Быкова в общей сложности 24 патента, включая его патенты на гироскопические компасы и один патент на одометр. С этого момента изобретатель также начал работать в качестве независимого подрядчика компании «Сименс».

Первая демонстрация, состоявшаяся в 1935 году для представителей правительства, армии, полиции и прессы, произвела сенсацию: автопилот «Сименс» почти полностью заменил пилота-человека. После введения определенных полетных данных в аппаратуру системы самолет самостоятельно поднялся на заданную высоту и оставался на ней, выдерживая заданную траекторию полета, причем регулировка параметров для кренов и снижения производилась автоматически. К концу 1930-х годов система была усовершенствована настолько, что даже большой самолет мог безопасно управляться в темное время суток в условиях тумана. Стала возможной даже автоматическая слепая посадка.

1997 год: движитель «Сименс-Шоттель»

В 1997 году компания «Сименс» сотрудничала с судостроительным предприятием «Шоттель», крупнейшим в мире производителем универсальных судовых приводов и систем управления маневрированием. С целью разработки нового судового привода и организации его сбыта на международном уровне двумя партнерами был учрежден консорциум «Сименс-Шоттель Пропальсор» (Siemens-Schottel Propulsor). Вкладом компании «Сименс» в проект были недавно разработанный двигатель с возбуждением от постоянных магнитов и все электрооборудование. Основываясь на своем многолетнем опыте в области гидродинамики, машиностроения и металлургии, компания «Шоттель» разработала движительный агрегат, который был выпущен на рынок под торговым названием «Движитель Сименс-Шоттель» (Siemens-Schottel propulsor, SSP).

Расход топлива у него был на 10 процентов меньше, чем у приводов традиционной конструкции. Кроме того, он обладал такими преимуществами, как большая маневренность, меньшие вибрации и шум, экономия места и удобство эксплуатации на судах всех типов.

1998 год: первая в мире комплексная система маршрутизации воздушных судов при рулении и управления наземным движением

В 1998 году компания «Сименс» установила первую в мире комплексную систему маршрутизации воздушных судов при рулении и управления наземным движением в Гардермуэне – новом аэропорту норвежской столицы Осло. Вместо обычных автомобилей сопровождения для регулирования наземного движения воздушных судов использовалась компьютеризированная система световой сигнализации, работавшая на основе текущей загруженности территории аэропорта.

В системах предшествующих поколений текущее положение самолета определялось индукционными петлями, заложенными в дорожное покрытие рулежной дорожки, а затем данные о положении передавались в систему управления, контролировавшую работу посадочных огней аэропорта. В Осло эта функция впервые была переложена на наземную радиолокационную станцию. Такое решение обеспечивало максимальную безопасность, особенно в плохую погоду, и гарантированно предотвращало наземные столкновения. Это также означало, что авиадиспетчеры могли направлять большее количество самолетов на перрон для стоянки за значительно меньшее время, что существенно увеличивало количество взлетов и посадок.

Компания «Сименс» поставила систему управления посадочными огнями и две наземные радиолокационные системы. Необходимое программное обеспечение было предоставлено компанией HITT, Апелдорн, Нидерланды.

2015 год: первый в мире автомобильный и пассажирский паром с электродвигателем

В 2015 году первый в мире автомобильный и пассажирский паром с электродвигателем, работавшим от аккумуляторных батарей, начал курсировать между городами Лавик и Оппедал по норвежскому Согне-фьорду. Экологически чистый паром потребляет 150 киловатт-часов (кВт-ч) на перемещение по шестикилометровому маршруту в одну сторону – примерно столько же, сколько в среднем использоуется норвежской семьей за три дня.

Компания «Сименс» спроектировала паром в сотрудничестве с судостроительным предприятием Fjellstrand, а также поставила для него комплектную электроприводную систему, зарядные станции и литий-ионные аккумуляторные батареи, которые заряжаются электричеством, вырабатываемым гидроэнергетическими установками. На самом судне компанией «Сименс» был установлен электропривод BlueDrive PlusC в комплекте с аккумуляторной батареей и системой управления, средствами управления двигателем и винтами, системой управления энергопотреблением и встроенной системой сигнализации. Все оборудование на борту управляется и контролируются комплексными системами автоматизации «Сименс» через промышленную сеть Profibus.

Благодаря переходу от дизеля к двигателю, питающемуся от аккумуляторной батареи, расходы на топливо судовладельца, компании Norled, сократились на целых 60 процентов. Кроме того, такое решение позволило снизить выбросы диоксида углерода на 570 тонн и оксидов азота на 15 тонн.

Компоненты Liebherr в двигателях Rolls-Royce UltraFan™ Liebherr и Rolls-Royce UltraFan™

Компании Liebherr-Aerospace и Rolls-Royce на условиях равного долевого участия создали совместное предприятие, специализирующееся на разработке технологической и производственной базы для изготовления редукторов новых авиационных двигателей Rolls-Royce семейства UltraFan™.

Авиационный двигатель UltraFan™ — Источник: Rolls-Royce

Высокоэффективный редуктор

Авиационные двигатели UltraFan™ будут отличаться высокой степенью двухконтурности. В них новые редукторы обеспечат эффективную передачу мощностей в различных классах тяги. При этом в версиях двигателей с самой большой силой тяги редукторы позволят реализовать мощность, превосходящую суммарную мощность 500 легковых автомобилей. В основу авиадвигателей UltraFan™ ляжет технология, которую планируется довести до эксплуатационной готовности к 2025 году. В результате расход топлива в новых двигателях будет по меньшей мере на 25% ниже, чем в первом поколении авиадвигателей Rolls-Royce Trent.

Первые испытания

В октябре 2016 года состоялись первые тесты редуктора на базе испытательного центра Rolls-Royce в Далевице – южном пригороде Берлина, Германия. Таким образом была достигнута очередная веха на пути разработки новых двигателей UltraFan™.

Первая серия тестов прошли на высотном испытательном стенде Rolls-Royce. Это позволило инженерам смоделировать все эффекты, которым подвержены редукторы внутри двигателей самолётов во время взлёта и набора высоты, снижения и посадки, а также при выполнении виражей. В ходе испытаний при низких температурах и малых скоростях подтвердились динамические свойства редукторов и функциональность системы смазки.

Совместное предприятие

Совместное предприятие, основанное Rolls-Royce и Liebherr, расположено в городе Фридрихсхафен, Германия. Его задачей является создание технологической базы для изготовления компонентов, используемых в высокопроизводительных силовых передачах. На первых этапах эти компоненты будут выпускаться на двух производственных площадках Liebherr. Первая – это близлежащий завод во Фридрихсхафене, который является центром НИОКР департамента Liebherr-Aerospace в области приводов для самолётов и вертолётов. Вторая – это завод в городе Биберах-на-Рисе, специализирующийся на изготовлении планетарных редукторов и других компонентов, которые находят своё применение в разнообразной технике Liebherr: например, в кранах, самосвалах, землеройных машинах, портовом оборудовании и ветряных электростанциях. По мере увеличения объёмов производства совместное предприятие Rolls-Royce и Liebherr займётся исследованием возможностей для организации собственной производственной инфраструктуры.

Следует отметить, что в своей работе предприятие полагается не только на обширный опыт Liebherr в сфере изготовления силовых передач и приводных механизмов, но также и на технические компетенции компании в области разработки и внедрения комбинированных станков для обработки зубчатых зацеплений. Станки и обрабатывающие центры этого типа компания Liebherr проектирует и производит на протяжении многих десятилетий на заводе в городе Кемптен, Германия.

Компания Rolls-Royce, в свою очередь, и далее будет определять исполнение нового редуктора, контролировать его интеграцию в конструкцию двигателя и проводить соответствующие испытания.

Новый центр испытаний для редукторов Rolls-Royce Power Gearbox

Контакты

Liebherr-Aerospace Lindenberg GmbH

88161 Линденберг (Альгой)

• Тел. +49 8381 46-0
• Факс +49 8381 46-4377
• Эл. почта

• Смотреть на картах Google

Результаты обучения по программе

По завершению программы повышения квалификации по профстандарту «Техник авиационных двигателей» слушатели могут выполнять следующие виды работ:

• Техническое обслуживание двигателей летательных аппаратов легкого типа;
• Техническое обслуживание двигателей средних самолетов и вертолетов;
• Техническое обслуживание двигателей серийных летательных аппаратов;
• Техническое обслуживание двигателей летательных аппаратов головных серий;
• Техническое обслуживание двигателей опытных и модифицированных летательных аппаратов.

Слушателям, освоившим программу повышения квалификации по профстандарту «Техник авиационных двигателей», выдается удостоверение о повышении квалификации Национального Технологического Университета.