О ситуации в отечественном вертолётном двигателестроении

В свете прошедшей практически незаметно на прошлой неделе выставки HeliRussia 2020, ещё раз напомнившей мне о положении в двигателестроении, а также по заказам некоторых комментаторов, решил описать ситуацию с двигателями для вертолётов и перспективами их развития. Я никогда не относился к всепропальщикам, считаю, что мы вырулим из любой ситуации, вот только совсем не хочется доводить всё до катастрофы, чтобы потом героически превозмогать. В прочем, судите сами.

Итак, мой тезис - с вертолётными двигателями у нас в стране всё совсем плохо. Можно сказать, мы достигли дна.

Думаете всё-таки сгущаю? Ну давайте разберёмся по фактам.

На данный момент у нас в стране используются 3 советских/постсоветских вертолётных двигателя (да, всего ТРИ). Первый - ТВ3-117 (правильное написание ТВ3-в-каждой-бочке-затычка-117) в куче различных модификаций, включая ребрэндинг ВК-2500, второй - Д-136 и самый свежий в троице - ТВ7-117. Причём 90% занимают модификации ТВ3-117/ВК-2500 - на нём летают Ми-8/17, Ми-24/35, Ми-28, Ка-27/28/29/31/32/35, Ка-52. Причём знатная часть этого парка летает на движках произведённых Запорожским Моторостроительным Заводом (по нелепому стечению обстоятельств обозванному "МоторСич"). Однако, вытесняемому постепенно импортозамещёнными. К слову, продукция МоторСича после порыва связей с Россией и перехода к дендрофекальному методу производства, дошла до того уровня, что у нас во время гонки рвануло несколько двигателей, после чего были наложены ограничения на ресурс горячей зоны в 750 часов (что даже не смешно).

Второй упомянутый двигатель - Д-136 - продукция, опять же, МоторСича и КБ Ивченко (всё там же, через дорогу) используется на одном типе вертолётов (за то каком!!!) - Ми-26. Его импортозаместить крайне сложно и этой задачей сейчас занимаются Пермские Моторы, пытающиеся на базе газогенератора ПД-14 создать тяжёлый вертолётный двигатель ПД-12. Что ж - удачи им, они это делают уже больше пяти лет.
Последний двигатель - ТВ7-117В, как бы новый как бы двигатель, установленный пока на Ми-38 (который нахрен никому не нужен, особенно с таким двигателем), на котором им импортозаместили Канадский двигатель PW-127/TS. Почему я добавляю "как бы", т.к. двигатель этот является конверсией древнего ТВ7-117С, разработанного при Союзе для самолёта Ил-114. 

В общем-то всё. Готовых к установке на вертолёты двигателей, произведённых на постсоветском пространстве у нас больше нет. 
По этой причине вертолёты типа Ансат, Ка-226, Ка-62 и все возможные прочие варианты не подпадающие под типоразмеры упомянутых выше вертолётов, используют двигатели западного производства. На Ансате это канадский PW-207K, на Ка-226 это французский Arrius 2G1 (ранее был американский Alisson 250C, который заменили после взрыва и отказа от ответственности со стороны америкосов), на Ка-62 это, опять же, французский Ardiden 3G. 
Двигателей в такой размерности у нас в стране не производится и неизвестно когда будет. Старинный АИ-450, который вроде как может быть произведён и который постоянно сватают на Ка-226 и Ансат, на деле в них тупо не лезет из-за габаритов. Прочие разработки, типа РД-600В и ТВ-О-100 умерли вместе с коллективами их разрабатывавшими.

Чем же мне так не угодили имеющиеся, спросите вы? Ну давайте разберём. Вот например, двигатель ТВ3-117/ВК-2500 - в серии с 1977 года (43 года, скоро паспорт менять), отличный представитель 2-го поколения ТВлД (турбовальных двигателей), имеет следующие характеристики на своём пике развития (ТВ3-117ВМА):
Сухой вес: 293 кг
Длина/Высота/Ширина: 2055/728/660 мм
Мощность ЧР/взлётный/крейсерский: 2400/2200/1700 л.с.
Расход на взлётном режиме: 210 г/л.с.час

Его локализованная версия ВК-2500:

Сухой вес: 300 кг
Длина/Высота/Ширина: 2055/728/660 мм
Мощность ЧР/взлётный/крейсерский: 2700/2400/1900 л.с.
Расход на взлётном режиме: 210 г/л.с.час

А теперь сравним его с прямым конкурентом - RTM322:
Сухой вес: 232,15 кг
Длина/Высота/Ширина: 1181/689/648 мм
Мощность ЧР/взлётный/крейсерский: 2955/2160/2160 л.с.
Расход на взлётном режиме: 190,5 г/л.с.час

Итак, буржуйский двигатель - легче, меньше, мощнее и экономичнее. Но тут и ещё одна засада - обратите внимание на величину мощности для взлётного и крейсерского режимов - видите, что они одинаковые? Это не ошибка, просто система охлаждения на них сделана по-нормальному, поэтому они могут работать неограниченно на взлётном режиме, а отличия в сторону повышения мощности у них идут когда один двигатель сдох и второй использует полные мощности охлаждения.

Можно также сравнить эти характеристики с таковыми у ТВ7-117:
Сухой вес: 435 кг
Длина/Высота/Ширина: 2135/861/728 мм
Мощность ЧР/взлётный/крейсерский: 3140/2800/2100 л.с.
Расход на взлётном режиме: 199 г/л.с.час

*Все данные взяты из карт данных EASA и АР МАК, данные по расходам из материалов с сайтов производителей (с проверкой через Technical Data по RTM322)

Итого, ТВ7-117 показывает выдающиеся характеристики на ЧР и взлётном режиме, но опускается ниже плинтуса на режиме крейсерского полёта, при этом имея ещё более монструозные габаритные и весовые показатели. При этом расход указан для взлётного режима, на крейсерском он 220 г/л.с.час. 

В результате, наш вертолёт с ТВ3-117 имеет двигатели суммарно на 120 кг тяжелее и на 9% менее экономичные, что требует компенсировать это взятым на борт топливом и аэродинамическими характеристиками вертолёта. Из последних что-то выжать по сравнению с новыми образцами зарубежной техники довольно сложно (если не резать на поворотах, используя, например, соосную схему винтов), так что остаётся топливо в ущерб полезной нагрузке. И все эти характеристики на двигателе прошлого поколения RTM322 - новое поколение, типа Arrano ещё лучше по удельным параметрам.

Но эти прямые характеристики в коммерческой авиации не всегда являются определяющими. Есть экономика и она строится из совокупности показателей, таких, как стоимость двигателей их ресурс и ремонтопригодность. Когда-то сразу после развала Союза, этот показатель компенсировался чрезвычайной дешевизной наших двигателей по сравнению с зарубежными. Однако, время течёт. 

Современный двигатель строится на основе нескольких важнейших технологий:
1. Модульность - у двигателя нет "корпуса" с конечным ресурсом по истечении которого он пойдёт в утиль - двигатель состоит из модулей, которые можно менять по мере надобности;
2. FADEC - Fully Authorized Digital Engine Control - система цифрового управления двигателями с полной ответственностью. Что это значит? Это значит, что двигателем управляет не просто автоматика, которая оптимизирует режимы и даёт команду на аварийный режим второму двигателю, но и такая автоматика, которая имеет полную ответственность за состояние двигателя - то есть следит за параметрами, влияющими на эксплуатационную надёжность.
3. Ресурс по состоянию - прямое следствие двух выше перечисленных пунктов. На двигатель и его компоненты не назначается некое численное значение времени, через которое двигатель пойдёт в утиль (эти числа вы можете посмотреть в картах данных АР МАК по нашим движкам), но двигатель, как система - следит за своим состоянием автоматически и при малейших предпосылках к отказу сообщает вам об этом, запрещая вылет.

Вот эти вот технологии по совокупности дают возможность снизить совокупную стоимость зарубежных двигателей, чего у нас просто нет. Хоть Климовцы и пытаются говорить, что у них на ТВ7-117 мол есть FADEC, на деле это просто электронные регуляторы двигателей, а ресурс на агрегаты - назначенный и не такой уж большой. В лучшем случае этот ресурс составляет 8000 часов, что по сравнению с ресурсом вертолёта в 25000 часов - мало, и требует трёх замен двигателей, стоимость которых составляет до трети от стоимости вертолёта.

Что же у нас в перспективе? А в перспективе у нас кроме лозунгов ОДК, которые мы слышим на протяжении десятилетия, есть только Пермские Моторы, которые набив руку на ПД-14 и затем ПД-12, может быть доберутся до других классов двигателей. На Климове признаков разумного светлого доброго не осталось. От них даже по их собственным высказываниям стоит ждать двигателей только к 2030-м годам (что звучит, как притча про шаха и ишака). 

Поэтому, когда я смотрю на всякие замечательные лозунги про успехи ОДК и 3D-печать двигателей, я воспринимаю это с большой долей скепсиса, т.к. не верится, что толко для нас у них всё так хреново, а в смежных самолётных направлениях - всё в шоколаде. И ситуация с двигателем второго этапа для Су-57, как бы тихо подтверждает, что там всё хуже, чем хотелось бы. 

Ситуация с кадрами и состоянием учебной базы в Московском Авиационном Институте - тоже не способствует оптимизму. Там может чуть получше, чем на нашей кафедре вертолётостроения, в которой осталось 4 калеки, но всё равно дышит всё на ладан...