Obecnie trwają przygotowania do seryjnej produkcji obiecujących myśliwców Su-57. Podobnie jak w przypadku prototypów, wyposażenie seryjne zostanie wyposażone w silniki dwóch modeli. Pierwsze egzemplarze produkcyjne otrzymają istniejące silniki AL-41F1 (są to również „silniki pierwszego etapu”), a następnie zastąpią je w serii nowsze „Produkty 30”. Od końca 2017 roku testowano w powietrzu obiecujące silniki turboodrzutowe „Produkt 30”, a w przyszłości oczekuje się, że ich produkcja zostanie opanowana w interesie seryjnej produkcji samolotów.
TRDDF typu „Wyrób 30”, czyli „silnik drugiego stopnia”, to jeden z głównych tematów w kontekście projektu PAK FA/T-50/Su-57. Co więcej, ten temat jest jednym z najbardziej zamkniętych.
Jednak do tej pory deweloper reprezentowany przez NPO Saturn, a także urzędnicy z Ministerstwa Obrony i innych struktur, zdołali ujawnić część danych i sporządzić przybliżony obraz. Oczekuje się, że w przyszłości nadal będą napływać nowe informacje, a branża ujawni nowe szczegóły ciekawego projektu.
Silnik piątej generacji
Myśliwiec Su-57 należy do warunkowej piątej generacji, co wskazuje na występowanie szeregu charakterystycznych wymagań. Jednym z głównych takich wymagań jest zapewnienie przelotowej prędkości naddźwiękowej, w tym bez użycia dopalaczy. Istniejące seryjne silniki nie pozwalają na uzyskanie takich charakterystyk, dlatego wymagana jest zupełnie nowa elektrownia. Obiecujący silnik zaprojektowany dla Su-57, podobnie jak sam samolot, przypisywany jest warunkowej piątej generacji - jednak już w dziedzinie budowy silników.
Samolot Su-57 z silnikami "pierwszego etapu" - AL-41F1. Zdjęcie ZAK / uacrussia.ru
Uważa się, że różnica między generacjami silników turboodrzutowych przejawia się w zmianie podstawowych parametrów. Gwałtowny wzrost ciągu właściwego lub zmniejszenie jednostkowego zużycia paliwa osiągnięte w nowym projekcie pozwalają na skierowanie go do następnej generacji. Najnowszy TRDDF „Produkt 30” według tych wskaźników korzystnie wypada w porównaniu z istniejącymi systemami, co pozwala jego programistom mówić o stworzeniu silnika generacji „5” lub „5+”.
Wysokie osiągi nowego silnika osiągnięto przede wszystkim dzięki zastosowaniu najnowocześniejszych technologii, materiałów i rozwiązań. W tym przypadku wykorzystywane są również pomysły, które zostały już opanowane. Tak więc „Produkt 30” kontynuuje linię silników krajowych ze standardową dyszą ze sterowaniem wektorem ciągu.
Z niektórych nowoczesnych rozwiązań trzeba było jednak zrezygnować. Na przykład w 2013 r. NPO Saturn pokazał obiecującą konstrukcję łopatki sprężarki wysokociśnieniowej wykonanej z aluminidku tytanu. Pojawiły się doniesienia o możliwym wprowadzeniu takiego materiału do konstrukcji turbiny. Jednak później zrezygnowano z aluminidku tytanu w składzie „Produktu 30”. Oszczędności masy okazały się znikome, a odporność na zwiększone obciążenia mechaniczne i termiczne typowe dla silników wojskowych była niewystarczająca.
Szczegóły techniczne
Według znanych danych „Produkt 30” to obejściowy silnik turboodrzutowy z dopalaczem. Na poziomie podstawowych pomysłów przypomina starsze silniki z rodzin AL-31 i AL-41, ale wszystkie jego jednostki zostały opracowane od nowa i z wykorzystaniem nowoczesnych rozwiązań. Rezultatem tego był zauważalny wzrost wszystkich głównych cech, co pozwoliło na przypisanie „Produktu 30” do następnej generacji TRDDF.
Silnik ma typową dla swojej klasy architekturę z wielostopniowymi sprężarkami wysokiego i niskiego ciśnienia, komorą spalania i wielostopniowymi turbinami. Za turbinami dopalacz i dysza z UHT. Niezbędne jednostki do tego czy innego celu są umieszczone na zewnętrznej powierzchni silnika. Twórcy „Produktu 30” nie spieszą się z ujawnieniem wszystkich szczegółów projektu, ale niektóre cechy nowego projektu są już znane.
Sprężarka zapewnia kompresję dopływającego powietrza o stopniu 6, 7, zapewniając przepływ powietrza do 20-23 kg/s. Komora spalania wyposażona jest w plazmowy układ zapłonowy montowany bezpośrednio na wtryskiwaczach. Takie środki zapewniają, że paliwo zapala się natychmiast po wejściu do komory spalania. Dzięki temu zachowany jest optymalny tryb spalania oraz tzw. latarka - niewłaściwe spalanie paliwa zgromadzonego w silniku. Temperatura gazów przed turbiną waha się od 1950 do 2100 ° K. Dla porównania, dla seryjnego silnika AL-31F parametr ten nie przekracza 1700 ° K.
Doświadczony Su-57 z silnikiem „Produkt 30”. Zdjęcia Nickolay Krasnov / russianplanes.net
Silnik „30” jest wyposażony w nową dyszę z funkcjami sterowania wektorem ciągu. Ta jednostka jest zauważalnie mniejsza od poprzednio używanych i ma inne kontury. W szczególności krawędź spływu dyszy, utworzona przez poszczególne klapki, staje się nierówna.
Ważną cechą konstrukcyjną, która daje nowe możliwości, jest zmiana stopnia obejścia. W projekcie uwzględniono również potrzebę zmniejszenia widoczności silnika i samolotu jako całości dla systemów radarowych i inwigilacyjnych na podczerwień. Takie problemy rozwiązano tworząc optymalne konstrukcje wlotu powietrza i dyszy.
Dla nowego silnika stworzono autorski elektroniczny system sterowania cyfrowego z pełną odpowiedzialnością. Otrzymuje dane z wielu różnych czujników i monitoruje pracę wszystkich elementów silnika. Otrzymując polecenia od pilota, układ sterowania wykonuje je z uwzględnieniem aktualnych parametrów i różnych czynników. Automatyczne sterowanie silnikiem ułatwia pracę pilota, a także ułatwia dostrojenie elektrowni do pracy w określonych warunkach.
Wszystkie nowe pomysły i rozwiązania mają na celu poprawę podstawowych właściwości silnika. Według otwartych danych maksymalny ciąg silnika „Produkt 30” osiąga 11000 kgf, dopalacz - 18000 kgf. Dla porównania, silnik pierwszego stopnia AL-41F1 ma ciąg odpowiednio 9500 i 15000 kgf. W ten sposób Su-57, nawet przy maksymalnej masie startowej przekraczającej 35 ton, będzie miał stosunek ciągu do masy większy niż jeden. Przy normalnej masie startowej ten parametr osiągnie 1, 15-1, 2.
Specyficzne parametry nowego silnika uległy poprawie lub pozostały na poziomie poprzednich produktów. Tym samym kierownictwo NPO Saturn wskazuje, że jednostkowe zużycie paliwa Produktu 30 utrzymało się na poziomie silnika AL-31F - około 0,67 kg•kgf/h. Jednocześnie zwiększył się nacisk właściwy, ale dokładna wartość tego parametru nie jest znana. Przy takich parametrach, pod względem wymiarów i masy, silnik „30” prawie nie różni się od seryjnych krajowych silników turboodrzutowych.
Optymalizacja głównych parametrów prowadzi do wzrostu charakterystyk eksploatacyjnych samolotu. Według różnych szacunków naddźwiękowa prędkość przelotowa Su-57 bez użycia dopalacza, zapewniana przez dwa silniki o ciągu 11 000 kgf każdy, może osiągnąć M = 1,5. Obecność dyszy z UHT znacznie poprawia zwrotność we wszystkich trybach.
Plany na przyszłość
Na razie obiecujący produkt 30 turboodrzutowy silnik pozostaje na etapie prób w locie i jest testowany na prototypowym samolocie T-50/Su-57. Do chwili obecnej wyprodukowano około dwóch tuzinów eksperymentalnych silników do testów na ziemi iw powietrzu. Testy w locie silników trwają już ponad rok i potrwają dłużej. Tak więc na początku zeszłego roku ogłoszono, że cały cykl prób w locie może trwać trzy lata.
Silnik „30” w montowni (przypuszczalnie). Zdjęcia Militaryrussia.ru
Według obecnych planów w najbliższych latach rosyjskie siły kosmiczne otrzymają kilka pierwszych seryjnych myśliwców Su-57. Pierwsze pojazdy tego typu będą wyposażone w tzw. silniki pierwszego etapu - TRDDF AL-41F1. W 2020 roku powinna pojawić się druga umowa na dostawę seryjnego sprzętu. Tym razem mówimy o wprowadzeniu nowych silników. Część myśliwców drugiej serii będzie wyposażona w "Produkty 30". Produkcja seryjna takich silników zostanie opanowana przez Stowarzyszenie Produkcji Silników UEC-Ufa. Później, mniej więcej w połowie lat dwudziestych, nowy silnik stanie się standardem we wszystkich seryjnych Su-57.
Równolegle z testowaniem i dostrajaniem „Produktu 30” w jego dotychczasowej wersji trwają prace nad stworzeniem nowych jednostek dla takiego silnika. Trwają prace nad stworzeniem płaskiej dyszy zdolnej do redukcji sygnatury samolotu w różnych widmach. Zamiast standardowej dyszy planowane jest umieszczenie za silnikiem zakrzywionego kanału, na którym powinny być zainstalowane dwie ruchome płaskie klapy.
Kanał w kształcie litery S osłania łopatki turbiny przed promieniowaniem radarowym, a prostokątny przekrój dyszy redukuje promieniowanie podczerwone z gazów reaktywnych. Jednocześnie takie jednostki stwarzają dodatkowy opór wobec ruchu gazów, co prowadzi do nieznacznego obniżenia właściwości technicznych silnika. Nowa dysza jest wciąż na wczesnym etapie i nie wiadomo jeszcze, czy zostanie wdrożona w przyszłych modernizacjach Su-57. Jednak dzięki takiemu projektowi rosyjscy konstruktorzy silników zdobywają ważne doświadczenie.
Poinformowano również o opracowaniu zagadnień związanych z tworzeniem silnika „szóstej generacji”. Aby jeszcze bardziej poprawić podstawowe i specyficzne właściwości, proponuje się dodanie trzeciego obwodu oprócz dwóch istniejących. Jednak takie pomysły wciąż pozostają na etapie najwcześniejszych badań i dlatego trudno je rozpatrywać w kontekście dalszego udoskonalania myśliwców Su-57.
Dotychczas głównym zadaniem konstruktorów silników w ramach programu PAK FA było dopracowanie „Produktu 30” z późniejszym uruchomieniem jego produkcji i wprowadzeniem do produkcji seryjnej myśliwców Su-57. Podobno silnik wejdzie do produkcji w obecnej konfiguracji - z szeregiem specjalnych rozwiązań technicznych zwiększających ogólne osiągi. Jednocześnie nie planuje się jeszcze remontów kardynalnych, takich jak instalacja nowej dyszy.
Głównym rezultatem projektu pod roboczym oznaczeniem „30” jest stworzenie wysokowydajnego silnika turboodrzutowego dla najnowszego rosyjskiego myśliwca. Jednocześnie nie zapomnij o innych ważnych punktach. Po zakończeniu prac nad „Produktem 30” i doprowadzeniu go do wojska, rosyjska budowa silników ponownie pokaże swój potencjał i potwierdzi swoją wiodącą pozycję.
