Создание АЛ-31Ф.

История создания двигателя АЛ-31Ф самым тесным образом связана с разработкой и запуском в серийное производство истребителя четвертого поколения Су-27. Как известно, решение о начале проектирования тяжелого истребителя четвертого поколения было принято Комиссией по военно-промышленным вопросам при Совете Министров СССР в 1971 г. Уже 20 мая 1977 г. состоялся первый полет прототипа будущего истребителя - опытного самолета Т-10-1. До 1982 г. было построено девять опытных машин, которые оснащались двигателем предыдущего поколения АЛ-21Ф-3.

Качественно новый двигатель для истребителя нового поколения начал разрабатывать Московский машиностроительный завод "Сатурн" (сегодня - Научно-технический центр им. А. М. Люльки НПО "Сатурн"). На основе заключения ЦИАМ, который провел анализ трех возможных вариантов (АЛ-31Ф, Д-30Ф-9 и Р-59Ф-300) к установке на будущий истребитель Су-27 был рекомендован именно "сатурновский" мотор. По первоначальному плану двигатель должен был завершить государственные испытания в 1982 г., его серийное производство изначально предполагалось на уфимском моторостроительном заводе.

Процесс проектирования двигателя протекал непросто. Первоначально предполагалось, что для минимизации технических рисков двигатель будет проектироваться по традиционной схеме двухконтурного двигателя с общей форсажной камерой, которая уже была к тому моменту освоена на двигателе Д-30Ф-6. Эта компоновка предполагала также использование низконагруженных компрессоров и двухступенчатых турбин высокого и низкого давления (ТВД и ТНД). Собранный по этой схеме в 1974 г. первый АЛ-31Ф получился "рыхлый", длинный и тяжелый. Стендовые испытания показали, что при таком консервативном подходе заданные ВВС тактико-технические характеристики получены быть не могут. Тогда А. М. Люлька совместно с П.О. Сухим приняли рискованное и смелое решение о начале конструирования нового перспективного двигателя с одноступенчатыми ТВД и ТНД, и высоконагруженными компрессорами.

Любопытно, что аналогичное решение по радикальному перепроектированию было принято и в отношении самого самолета, поскольку первые варианты Т-10, как показало математическое моделирование, не обеспечивали превосходства над американским аналогом - истребителем F-15. Уже в 1975-1976 гг. были сформулированы первые идеи относительно возможного усовершенствования конструкции Су-27, а в 1979 г. МЗ им. П. О. Сухого начал полномасштабные работы по проектированию варианта Т-10С, который фактически представлял собой новый самолет, сохранивший от первоначального замысла лишь самые общие принципы. Компоновка этого самолета потребовала с целью уменьшения аэродинамического сопротивления переноса коробки приводов и всех агрегатов в верхнюю часть двигателя (эта компоновка получила обозначение "В").

Решение о перепроектировании самолета и двигателя было тем более рискованным, что американские проекты истребителей четвертого поколения F-15 и F-16 опережали по времени разработку советских машин Су-27 и МиГ-29. Существовали и серьезные технические риски. Практического опыта создания столь революционного двигателя не было, и при проектировании пришлось преодолевать целый ряд серьезных технических трудностей, среди которых особую проблему представляли аэродинамические характеристики компрессоров, надежность и характеристики камеры сгорания, работоспособность трансмиссии. Турбина высокого давления оставалась неработоспособной до 1984 г. Высокая новизна технических решений привела к тому, что двигатель никак не мог пройти "чистовые" испытания, которые представляют собой своего рода "генеральную репетицию" государственных испытаний. Мотор разрушался на отметке в 60-70 часов работы. Основная проблема заключалась в несовершенстве турбинной лопатки, и в сентябре 1984 г. генеральным конструктором "Люльки-Сатурн" В. М. Чепкиным было принято решение о перепроектировании этого важнейшего элемента двигателя - была внедрена лопатка турбины циклонно-вихревой схемы.

Все эти проблемы имели следствием отставание в проектировании мотора от разработки собственно самолета. Поэтому первые экземпляры Т-10 испытывались со старым двигателем АЛ-21Ф-3.

Тем не менее все работы велись в очень высоком темпе. Выпуск техдокументации происходил практически одновременно с подготовкой к производству на уфимском заводе. После ликвидации дефектов лопатки испытания пошли успешно, и, наконец, 6 августа 1985 г. был подписан Акт о приемке государственных испытаний двигателя АЛ-31Ф. В течение всего периода испытаний большую помощь ММЗ "Сатурн" (после смерти 1 июня 1984 г. А. М. Люльки это КБ получило название НПО "Сатурн" им. А.М Люльки, а с 1992 г. - ОАО "А. Люлька-Сатурн") оказывал уфимский завод, который, например, сыграл важную роль в производстве новой, чрезвычайно сложной в изготовлении лопатки.

Сразу после завершения госиспытаний вся техническая документация была передана с "Сатурна" на уфимский завод, который начал мелкосерийное производство двигателя. С этого момента "Люлька-Сатурн" сосредоточилась на увеличении ресурса двигателя, первоначально он составлял всего 100 часов, при этом минимальное требование ВВС находилось на отметке 300 часов. Заметим, что в настоящее время ресурс АЛ-31Ф доведен до 1 тыс. часов.

Другим важным направлением работы КБ стала отработка технологии управляемого вектора тяги, которая позже была использована при создании двигателя АЛ-31ФП. Наконец, третьим направлением, возникшим уже в 1990-е гг., стало создание по заказу ВВС НОАК двигателя АЛ-31ФН с нижним расположением коробки агрегатов.

Поскольку выпуск Су-27 решено было вести очень большой серией (более 100 истребителей в год), уфимский завод был не в состоянии удовлетворить потребности самолетостроительных предприятий. Поэтому было решено привлечь к тематике АЛ-31Ф также московский завод "Салют". На первом этапе "Салют" начал изготовление отдельных элементов двигателя, затем постепенно сложилась специализация, при которой уфимский завод производил в основном элементы холодной части двигателя, а "Салют" - горячей. При этом сборка машин велась на обоих предприятиях, но ведущим по тематике АЛ-31Ф оставался уфимский завод. Для организации производства в Москве уфимское предприятие передало на "Салют" полученную ранее с "Сатурна" техническую документацию.

На базе ФГУП «НПЦ газотурбостроения «Салют » состоялся научно-технический совет, посвященный результатам опытно-конструкторских работ по модернизации двигателя АЛ-31Ф второго этапа (АЛ-31Ф М2). «ОКБ «Сухого» заинтересовано в изделии для дальнейшей ремоторизации самолетов Су-27СМ и Су-34, стоящих на вооружении ВВС РФ.

Научно-технический совет, в котором приняли участие все заинтересованные стороны – представители «ОКБ «Сухого», «НТЦ им. Люльки», «Объединенной авиастроительной корпорации» и «Объединенной двигателестроительной корпорации», состоялся впервые за последние пять лет. С докладом о результатах работы, достигнутых в ходе модернизации двигателя АЛ-31ФМ2 второго этапа, выступил начальник отдела ведущих конструкторов Сергей Родюк.

Все работы, связанные со вторым этапом модернизации двигателя, проводятся в соответствии с заданными планами-графиками. К настоящему времени завершены специальные стендовые испытания двигателя второго этапа в термобарокамере ЦИАМ, которые подтвердили возможность достижения статической тяги 14 500 кгс и обеспечение заявленных характеристик в полете. По сравнению с АЛ-31ФМ первого этапа на 9% увеличена тяга на полетных режимах.

«Модернизация двигателя АЛ-31Ф ведется без изменения его габаритных размеров и направлена на сохранение возможности ремоторизации всего самолетного парка Су-27 без дополнительных изменений планера самолета или мотогондолы двигателя», - сказал исполняющий обязанности генерального конструктора «Салюта» Геннадий Скирдов.

До конца 2012 года планируется завершить программу специальных стендовых и ресурсных испытаний, а также приступить к выполнению программы специальных летных испытаний, предшествующих государственным специальным испытаниям.

По словам генерального директора ФГУП «НПЦ газотурбостроения «Салют» Владислава Масалова, серийные поставки модернизированного двигателя могут быть начаты уже с 2013 года. «Двигатель АЛ-31Ф М2 может рассматриваться как недорогой вариант для ремоторизации парка самолетов типа Су-27, Су-30 и Су-34 эксплуатируемых в МО РФ, а также для поставок инозаказчикам», - отметил генеральный директор «Салюта». Для удовлетворения требованиям технического задания и ТУ самолетами Су-27СМ и Су-34 необходимо применение двигателя с повышенной тягой и лучшими расходами. Применение двигателя АЛ-31Ф М2 на этих самолетах обеспечит выполнение предъявляемых требований. Его установка не потребует никаких доработок самолета и может быть проведена непосредственно в эксплуатации.

Краткая информация:

Двигатель АЛ-31ФМ2 – турбореактивный двухконтурный двигатель на базе АЛ-31Ф. Тяга двигателя на особом режиме 14 500 кгс. Назначенный ресурс модернизированного двигателя превышает 3 000 часов. Двигатель имеет минимальные отличия от серий 3, 20 и 23. Повышены тяговые характеристики при снижении удельных расходов топлива, в том числе и на бесфорсажных режимах. Не требует доработки борта самолета при постановке на самолеты типа Су-27, Су-30, Су-34 вместо двигателей других серий. Модернизация возможна при проведении ремонта двигателей ранних серий. ЛТХ и эксплуатационные характеристики ЛА улучшены за счет повышения параметров и исключения системы кислородной подпитки. Повышена точность регулирования и качество диагностики.