Двигатель для перспективного самолёта-штурмовика – турбореактивный двигатель Р-195 презентация

Турбореактивный двигатель Р-195
Основание для выполнения разработки эскизно-технического проекта
Эскизно-технический проект турбореактивного двигателя Р-195 для перспективного самолёта-штурмовика выполнен в соответствии с Техническим заданием ТЗ №89-9/3-157-14.
Состояние разработки двигателя Р-195
Акт №70/686101 государственных стендовых испытаний турбореактивного двигателя Р-195 утверждён Главнокомандующим Военно-Воздушными силами СССР А. Ефимовым 23 декабря 1986 года.
Документация на двигатель Р-195
Подлинники документации переданы в 1987 году на ОАО «УМПО» в соответствии с
- Приказом Министра авиационной промышленности № 189 от 21.04.1987 года;
- Решением № Р-23-87 Министерства авиационной промышленности-Управления Заказчика от 18.09.1987 года;
Решением № 1139 от 28.10.1987 года.
Состояние производства двигателя Р-195
Серийно производился на ОАО «УМПО» с 1987 года. Производство приостановлено в 1992 году.
Основные конструктивные особенности двигателя
Турбореактивный одноконтурный двухвальный двигатель с 8-ми ступенчатым компрессором, трубчато-кольцевой камерой сгорания, двухступенчатой турбиной, нерегулируемым реактивным соплом с развитым центральным телом, охлаждаемым забортным воздухом.
Установка двигателя на самолёты-штурмовики семейства Су-25 позволила:
— обеспечить спецхарактеристики;
— повысить тяговооружённость самолёта;
— обеспечить требуемую энерговооружённость самолёта;
— повысить эксплуатационную технологичность.
Эксплуатационные характеристики двигателя соответствуют
представленным в техническом отчёте 195ДВСХ-01.
Габаритный чертёж двигателя разработан на основе электронного габаритного макета двигателя.

Турбореактивный двигатель Р-195

Оценка возможности увеличения тяговых характеристик
На двигателе Р-195 на режиме «Максимал» возможно увеличение тяги до 47,07 кН (4800 кгс) путём уменьшения площади критического сечения сопла на 7 % от значения данной площади для двигателя Р-195. Данное мероприятие приводит к уменьшению запаса газодинамической устойчивости, при высокой температуре газа на выходе из камеры сгорания Т*3, что существенно повлияет на ресурсные показатели и надёжность двигателя. Ожидаемый ресурс двигателя Р-195 составит не более 1500 ч (из них на режиме «Максимал» не более 50 ч)

Оценка возможности увеличения тяговых характеристик
Увеличение тяги данным путём потребует разработки нового реактивного сопла с уменьшенной площадью и введения в систему автоматики ограничителя температуры

Оценка возможности снижения удельного расхода топлива
Проведённое расчётное исследование показало, что двигатель не располагает возможностями снижения удельного расхода топлива.
Уменьшить удельный расход топлива возможно только увеличением суммарной степени повышения полного давления в компрессоре до 13, что потребует полной переделки компрессора и двигателя в целом

Оценка параметров и конструктивных двигателя Р-195 при установке сопла двигателя Р95Ш
Реактивное сопло двигателя Р95Ш
Реактивное сопло двигателя Р-195

Индикатрисы ИК-излучений в диапазоне длин волн λ=3,5-5,5 двигателей:
Оценка параметров и конструктивных двигателя Р-195 при установке сопла двигателя Р95Ш
Изменение уровня ИК-излучения в диапазоне длин волн λ=3,5-5,5 двигателей (в относительном виде, за 1 принят уровень ИК-излучения двигателя Р95Ш):
В связи с изменением условий эксплуатации сопла двигателя Р95Ш в составе двигателя Р-195 для повышения ресурса работы реактивного сопла необходима конструктивная доработка сопла.

Предложения по применению альтернативных двигателей

Вкачестве альтернативного варианта может быть рассмотрен проект двигателя Р-199Ш, разработки ОАО «НПП «Мотор».
Двигатель пятого поколения Р-199Ш обеспечивает:
— соответствующие современным требованиям спецхарактеристики;
— удельные параметры, соответствующие двигателям пятого поколения;
— модульность конструкции;
— современные ресурсные показатели;
— эксплуатацию по техническому состоянию в соответствии с СУР-2.
Предложения по применению альтернативных двигателей
Габаритно-стыковочные размеры и узлы подвески двигателя Р-199Ш соответствуют двигателю Р-195.

Учитывая то, что двигатель Р-195 не обладает реальными возможностями по снижению удельного расхода топлива и повышению тяги без изменения конструкции, а двигатели данного класса тяги в настоящее время не производятся, предлагаемый вариант двигателя является единственным альтернативным вариантом. Двигатель Р-199Ш позволяет улучшить эксплуатационные характеристики самолёта при сохранении существующих габаритных размеров двигателя и узлов подвески.
Предложения по применению альтернативных двигателей

Предложения по применению альтернативных двигателей
Сопоставление высотно-скоростных характеристик двигателей Р-195 и Р-199Ш

Предложения по модернизации системы автоматического регулирования
Разработка новой САР, на базе электронного цифрового регулятора, представляется технически и экономически нецелесообразной. Двигатель имеет простую схему и, как следствие, простые программы регулирования.
Достоинствами существующей пневмогидравлической системы автоматического регулирования также является высокая степень доводки, надёжность и устойчивость к электромагнитным возмущениям.
Предложения по модернизации:
1. Заменить устанавливаемые на двигатель Р-195 датчики частоты вращения типа ДТЭ-5 на датчики частоты вращения типа ДЧВ-2500 для увеличения надёжности работы системы измерения частоты за счёт отсутствия в датчике движущихся механических частей и повысить точность измерения.
Установка датчиков частоты вращения типа ДЧВ-2500 потребует доработки коробки агрегатов и насоса откачки масла из передней опоры двигателя.
Для применения двигателей Р-195 с датчиками типа ДЧВ-2500 на перспективном самолёте-штурмовике необходимо доработать многофункциональный индикатор, обеспечить вход сигнала и его запись на бортовые устройства регистрации, а также разработать цифровый пульт проверки электроавтоматики взамен БИ37-587У (возможно с функциями программно-аппаратного комплекса диагностики и контроля (ПАК ДК-95Ш(195))).
2. Установить на двигатель Р-195 датчики измерения давления и температуры на входе, давления воздуха за компрессором и датчики вибрации для применения в составе комплекса диагностики на базе КАРАТ-Б-25, аналогичного ПАК ДК-95Ш (195) с целью управления остаточным ресурсом изделия при эксплуатации по СУР-2.
.

Двигатели Р-195 отличаются исключительно высокой надёжностью.
Показатели надёжности двигателя Р-195 за период 2009-2013 г.
Турбореактивный двигатель Р-195

Двигатель Р-195 имеет следующие ресурсные показатели:
– назначенный ресурс двигателя 2000 часов;
– гарантийный ресурс двигателя 500 часов (из них суммарное время наработки на максимальном и чрезвычайном режимах не более 62,5 часов);
– ресурс при эксплуатации по техническому состоянию 1000 часов (из них суммарное время наработки на максимальном и чрезвычайном режимах не более 75 часов, на чрезвычайном режиме не более 15 часов);
– межремонтный ресурс 500 часов.
2 двигателя прошли стендовые испытания на ресурс 3000 часов и 2000 часов для подтверждения назначенного ресурса 2000 часов в соответствии действующей на момент испытаний нормативной документацией.
Для установления назначенного ресурса 3000 часов в соответствии с действующей на сегодня нормативной документацией необходимо провести проверочные расчёты ДСЕ двигателя на полный назначенный ресурс 3000 часов, в том числе с учётом выполнения ряда конструктивных изменений (рабочие лопатки и диски 1-2 ступеней компрессора, рабочие лопатки и диск турбины первой ступени и др.) для обеспечения высокой надёжности двигателя.
Для подтверждения назначенного ресурса 3000 часов следует провести испытания не менее двух двигателей с наработкой в ходе испытаний для каждого двигателя не менее 7500 часов.
Анализ возможности увеличения назначенного ресурса двигателя
Р-195 до 3000 часов

Анализ технической документации агрегатов свидетельствует о возможности освоения производства агрегатов в условиях опытного завода ОАО «НПП «Мотор» с привлечением литейного производства ОАО «УМПО».
Предприятие обладает необходимой лицензией на право разработки, производства и ремонта топливных насосов (код ЕКПС 2915).
Приобретения дополнительного станочного оборудования не требуется. Требуется модернизация лабораторной установки для испытаний насосов. По предварительной оценке годовая программа выпуска агрегатов каждого наименования составит порядка 60 шт.
Перечень ЭРИ, агрегатов и материалов иностранного производства

Исходные данные для оценки получены исходящим письмом К22/529 от 27.01.2014 ОАО «ОКБ Сухого». В письме указано, что исходные данные получены в результате испытаний и предварительной проработки привод-генератора ГП-38.
Привод-генератор ГП-38 предполагается установить вместо используемого на серийном двигателе Р-195 привод-генератора переменного тока ПГЛ40-СМ.
Предварительная проработка показала необходимость доработки коробки агрегатов, а также уточнения габаритных размеров привод-генератора.
Оценка возможности применения привод-генератора ГП-38
ОАО «ОКБ Сухого» письмом № К22/2979 от 10 апреля 2014 (наш входящий 1284 от 11.04.2014) уведомило наше предприятие, что работы по применению привода-генератора ГП-38 на перспективном самолёте-штурмовике временно прекращены и об их возобновлении будет сообщено дополнительно.

По опыту эксплуатации системы ЭСВС (ДВС, ПВС) на самолётах Су-25СМ ложные срабатывания системы происходили по причине:
– поступления в ПВС ложной информации о величине колебаний давления за компрессором, связанной с нарушениями в линии соединения ПВС с датчиком ДВС;
– выдачи ложных сигналов «Срыв» преобразователем ПВС при его работе на самолёте в условиях повышенной влажности и попадания влаги.
Для исключения указанных причин ложных срабатываний системы ЭСВС на перспективном самолёте-штурмовике предлагается:
– убрать из КПА двигателя Р-195 жгут проводов к датчику ДВС;
– соединение датчика ДВС с преобразователем ПВС, устанавливаемым на объекте, выполнять единым объектовым жгутом проводов (без дополнительных стыковок) для исключения ложных сигналов, связанных с возможными дефектами пайки проводов в соединителях;
– преобразователь ПВС устанавливать на самолёте в месте, защищённом от попадания влаги.
Предложения по модернизации противопомпажной системы ЭСВС

Учитывая то, что, двигатель Р-195 не обладает реальными возможностями по снижению удельного расхода топлива и повышению тяги без изменения конструкции, кроме того он не удовлетворяет требованиям «Нормативов технического уровня авиационных газотурбинных двигателей», разработанным ЦИАМ, для двигателей 5 поколения по следующим показателям:
– по удельному расходу топлива на крейсерском режиме на 38 %;
– по удельной массе на 90 %;
– по назначенному ресурсу на 50 %,
небольшую потребность в двигателях для ПСШ в период до 2020 года (примерно 20 двигателей в соответствии с исх. № К9/11781 от 19.12.2013 ОКБ Сухого),
а также что, двигатель Р-199Ш позволяет улучшить эксплуатационные характеристики самолёта при сохранении существующих габаритных размеров двигателя и узлов подвески предлагается:
использовать двигатель Р-195 как двигатель первого этапа для ПСШ
и ОКБ Сухого проработать возможность применения двигателя Р-199Ш – как двигателя второго этапа.
Заключение