В России успешно прошли испытания авиадвигателя, который выведет на высшие параметры не только авиа-, но и автомобилестроение
В Центральном институте авиационного моторостроения имени П.И. 巴拉诺娃 (ЦИАМ) успешно прошла серия испытаний роторно-поршневого авиадвигателя нового поколения.
Предельно скучная для широкой публики новость приобретает, 但, особый вес, 如果考虑, что ЦИАМ – дедушка, отец и мать отечественного авиационного двигателестроения, а испытанная разработка создаётся при участии Фонда перспективных исследований (ФПИ) – финансовых «ясель» для перспективных оборонных разработок. 以便, хоть и не очень понятно, что нового могут добавить авиации поршневые двигатели в пору господства реактивных самолётов, 但, 明显地, это «что-то» достаточно важно, коли для его изготовления объединяются мозги ЦИАМ и деньги ФПИ…
Мозги ЦИАМ и деньги ФПИ
Центральный институт авиационного моторостроения имени П.И. Баранова имеет статус государственного научного центра Российской Федерации, который проводит полный цикл исследований и разработок в области двигателестроения для авиации.
Полный цикл означает в данном случае счастливое соединение фундаментальных научных исследований и прогнозирования с исследованиями прикладными и итоговый переход к проектированию непосредственно узлов и систем авиадвигателей. Тот самый случай, когда бандам демократов не удалось в 1990-х годах сокрушить прикладную науку и обескровить тем самым науку фундаментальную, как это удалось сотворить во многих других направлениях отечественных научных исследований. Он же – ещё одно подтверждение того, что цивилизационный фундамент России тогда не расползся окончательно, 如何, 例如, 在乌克兰, только благодаря оборонке и атомной промышленности. И то и другое оказалось слишком сложно и слишком нужно, чтобы растворить их в царской водке тотальной приватизации.
总而言之, не без трудностей, но ЦИАМу, созданному в 1930 年, удалось сохранить интеллектуальную, исследовательскую и техническую связь между прошлым и будущим. 还有那里, где некогда легендарные конструкторы объёма А.А. Микулина и А.Д. Чаромского создавали механические «сердца» для легендарных самолётов от АНТ-25 и Ил-2 до МиГ-21 и Ту-95, сегодня люди не меньшего объёма творят двигатели для гиперзвуковых летательных аппаратов и первенцев возрождающегося гражданского авиастроения России, как перспективный лайнер МС-21. 甚至没有谈论, что на стендах испытательного центра ЦИАМ испытывались или проходили доводку практически все отечественные авиационные двигатели.
出色地, а про Фонд перспективных исследований всё исчерпывающе сказано в официальных документах: государственный фонд, целью которого является содействие осуществлению научных исследований и разработок в интересах обороны России и безопасности государства. Так что синергия двух таких, хм, «учреждений» обещает – должна обещать – достаточно серьёзный эффект.
Эффект от поршневого в эпоху реактивных
«Объект устойчиво работал на основных режимах на протяжении четырёх часов. Были пройдены основные контрольные точки, предусмотренные программой испытаний», – рассказал заместитель начальника отдела ЦИАМ Михаил Ступеньков.
Что это означает, разъяснили специалисты, реально понимающие существо вопроса. Основной результат этих испытаний, пояснил один из таких источников, 在, что удалось подтвердить высокую износоустойчивость элементов двигателя из композитных материалов нового поколения – из так называемых интеркерамоматричных и металлокерамоматричных композитов.
事实, что роторно-поршневый двигатель – а это проводились испытания его демонстратора с использованием композиционных материалов и покрытий нового поколения, – при своих несомненных энергетических и экономических достоинствах обладает некоторыми принципиальными недостатками. 更确切地说, даже одним принципиальным: быстрый износ уплотнителей на высокой скорости вращения вала.
Тут нужно вспомнить саму конструкцию двигателя. Это тоже двигатель внутреннего сгорания, 但, в отличие от обычного поршневого, здесь цикл впрыск – сжатие – зажигание – расширение – работа проходит в цилиндре специального профиля, где вращается трёхгранный ротор. В силу «неправильного» профиля и цилиндра, и ротора, газо-топливная смесь в определённом объёме впускается, затем одна из граней ротора отсекает эту «порцию», прижимает её к стенке цилиндра, отчего происходит уплотнение смеси. Тут же следует зажигание, и «треугольник», вращаясь дальше, выпихивает смесь на выход.
总而言之, в основе – известный двигатель Ванкеля, позволяющий осуществлять 4-тактный цикл без применения специального механизма газораспределения. Это сильно упрощает конструкцию двигателя за счёт на порядок меньшего количества деталей, нежели в поршневом, делает его компактным (в два раза меньше аналогичного поршневого) и обеспечивает ему высокие динамические характеристики и высокую удельную мощность. Очень грубо можно сравнить один рабочий цикл с работой двухцилиндрового поршневого двигателя.
Но при этом давление между трущимися поверхностями приводит к быстрому износу соответствующих частей и нагреву двигателя. Износ же уплотнителей вызывает утечки, токсичность выхлопа и в целом падение КПД.
Добрый доктор – керамический пластик
Вот этот недостаток и призвано было устранить применение в двигателе керамических деталей нового поколения, изготовленных к тому же с применением высокоточных технологий 3D-печати. Проведённые же испытания как раз и показали пренебрежимо малый износ соответствующих элементов. И второе – испытана, и тоже с успехом, специально разработанная система турбонаддува с охлаждением воздуха (вспоминаем про недостаток высокого разогрева двигателя), а также новая электронная система управления. Она создана практически с нуля.
«Благодаря этим решениям удалось значительно, примерно вдвое, повысить мощность двигателя по сравнению с ранее разрабатывавшимися в России роторно-поршневыми двигателями», – приводит ТАСС строки из официального сообщения ФПИ, у которого в ЦИАМ имени П.И. Баранова существует отдельная лаборатория, как раз и нацеленная на разработки авиационных двигателей с использованием керамоматричных композиционных материалов.
Керамоматричные композиты – это целый класс материалов, обеспечивающих износоустойчивость механизмов, в которых их применяют. А это не только двигатели для самолётов и автомобилей, но и огромная номенклатура газонефтедобывающего оборудования, компрессоров на перекачивающих станциях, 也, 想必, значительная часть вообще любого механически движущегося оборудования в производственной сфере. Применение здесь композитных материалов в значительной степени увеличивает эффект борьбы с теми или иными последствиями механического трения, но полностью ситуацию не спасает. Большинству из таких материалов присущи фундаментальные недостатки в форме повышенной «разрушабельности» – низкой устойчивости при ударных нагрузках, научно говоря.
И вот как раз керамоматричные композиционные материалы позволяют избавиться от этих недостатков, так как их керамическая матрица армирована углеродными волокнами. Благодаря этому достигается высокая противоударная прочность, но в то же время определённая гибкость по отношению к различным напряжениям и высокая устойчивость к дефектам микроструктуры. Получается что-то вроде керамического пластика, хотя специалисты и морщатся при подобном сравнении.
Что же получается в итоге?
До итогов пока далеко. Но в перспективе уже кое-что видно. 首先, российское моторостроение получает в перспективе двигатель на основе двигателя Ванкеля, но с фантастическими характеристиками и надёжностью. 清除, что после авиации (顺便一提, ведь вертолёты у нас далеко не реактивные) лапу на них наложит автомобильная промышленность, нефтянка, энергетика. 第二, в ходе нынешних и будущих испытаний будет выдана к применению технология использования в моторах керамоматричных материалов, что и позволяет уже сегодня говорить о двигателях нового поколения.
总而言之, есть перспектива того, что Россия станет родиной лучших двигателей мира.
发表: 军团来源
