Кандидат наук Андрей Злобин: «В России разучились делать двигатели для самолетов»

Андрей Злобин, к. т. н., специалист по авиационным двигателям:

Бессмысленно рассуждать о будущем нашего гражданского авиапрома поверхностно, не вникая в технические подробности. Радужные планы российских чиновников должны комментировать профессионалы, иначе может показаться, что создавать новые авиадвигатели и самолеты проще простого.

Нет, все очень не просто. Недаром сроки серийного выпуска новейших отечественных авиалайнеров в очередной раз сдвинуты вправо. Полагаю, что они будут сдвигаться и дальше. В этой связи упомяну одну единственную деталь авиационного двигателя, которой всегда должно уделяется самое пристальное внимание. Без использования технической терминологии будет трудно излагать важные нюансы, а потому в тексте ниже встретятся некоторые профессиональные термины.

Хайтек, которому нет равных

Немного о предмете. Мне очень повезло в жизни. Я застал золотое время развития авиации и авиационных моторов в СССР, каждый день общался с настоящими гениями, титанами науки и инженерной мысли. Это была потрясающая школа. Проработав с 1980-х годов полтора десятка лет в Центральном институте авиационного моторостроения ЦИАМ, львиную долю времени занимался исследованиями систем охлаждения турбинных лопаток.

Лопатка первой ступени турбины — самая важная, самая ответственная деталь в любом современном газотурбинном двигателе. Не будет преувеличением сказать, что эта небольшая деталь в значительной мере определяет облик всего мотора и даже самолета. Именно от нее в первую очередь зависит совершенство двигателя, его надежность, экономичность. В авиамоторном институте я выполнил огромный комплекс расчетных и натурных огневых испытаний турбинных лопаток, а потому знаю существо дела во всех тонкостях.

Тема диссертации также была связана с тепловыми процессами на лопатках высокотемпературных, высоконагруженных турбин. Далее возглавил в институте двигательный сектор и одновременно продолжал развивать тематику охлаждаемых лопаток.

Охлаждаемая лопатка турбины как национальное достояние

Для авиационных двигателей одним из важнейших показателей является суммарное время налета до ремонта. У западных гражданских моторов этот показатель почти в десять раз больше, чем у моторов военных. Например, двигатели самых современных американских истребителей требуют ремонта уже через несколько тысяч часов работы — лопатки турбины не выдерживают колоссальных температур и нагрузок.

Характерным является и внешний вид турбинных лопаток истребителей США. Перепутать трудно. Как правило, все лопатки первой ступени имеют малое удлинение, утолщенный профиль, сложную систему воздушного охлаждения, включая множество рядов перфорации. Через отверстия перфорации на поверхность детали выдувается охлаждающий воздух, который тем самым защищает лопатку от воздействия высокотемпературного потока газа.

Все подобные конструктивные особенности обусловлены рекордными рабочими параметрами мотора и его военным назначением. Как плата за военную специфику — ограниченный налет до ремонта.

Это вершина мирового хайтека, верх инженерного искусства — проектируя рабочую лопатку первой ступени авиационной турбины, правильно сочетать геометрию пера, параметры жаропрочного сплава, грамотную, надежную конструкцию, сложную систему охлаждения, технологичность производства. За этим стоят научные и инженерные школы, которые создавалась почти целый век.

Необычайно высоко оценивают «лопаточные» компетенции во всех странах. Например, от своих наставников, известных ученых, много раз приходилось слышать, что охлаждаемая турбинная лопатка одного из авиационных двигателей является национальным достоянием Англии. И хотя я не работаю в авиационном моторостроении уже тридцать лет, но и сейчас мне достаточно одного взгляда на лопатку первой ступени турбины, чтобы многое понять обо всем двигателе.

С деталью от истребителя много по стране не налетаешь…

Давайте представим, что создатели некоего гражданского авиадвигателя поставили себе целью достигнуть рекордных параметров. Для этого они разработали такую конструкцию турбинной лопатки, что она больше подошла бы мотору скоростного истребителя. Портрет подобной американской лопатки был описан выше.

Кстати, это нормальная практика, когда мировые производители авиационных двигателей сначала создают мотор с рекордными характеристиками сугубо для целей демонстрации. Так апробируют новые, перспективные технологии моторостроения, а уже потом делают реальный мотор, который пойдет в большую серию.

Однако нужно быть реалистами и понимать, чем тщательно доведенный, «вылизанный» серийный мотор отличается от мотора-демонстратора. И не спешить объявлять о готовности к серийному производству. И уж, конечно, неплохо бы понимать, чем гражданский двигатель отличается от военного…

Пойдет ли в большую серию гражданский авиадвигатель с турбинной лопаткой «от истребителя»? Сомнительно.

Во-первых, использование истребительных технологий потребует очень дорогих материалов, что скажется на цене мотора и самолета. Во-вторых, лайнер с таким двигателем будет требовать слишком частого ремонта. В-третьих, прежде чем вообще начинать серийное производство, нужно будет соответствующим образом «довести» конструкцию мотора.

И скорее всего от первоначальных рекордных конструкторских решений, включая лопатку турбины, останется не так много. Наконец, будет совсем плохо, если изменятся параметры самолета, для которого предназначен двигатель. Стань самолет тяжелее, и мотористов «попросят» прибегнуть к форсированию силовой установки. А куда уж форсировать, если изначально все «под завязку», как у истребителя? Последует крах, немая сцена у разбитого корыта.

Я рассмотрел гипотетический пример, но, если внимательно присмотреться, можно увидеть определенные аналогии с сегодняшним днем. Российским чиновникам знать это полезно, чтобы не пребывать в плену иллюзий. Более чем вероятно, что по некоторым позициям начала серийного производства новой авиатехники они дождутся не скоро.

Откуда взялись проблемы с двигателями

Нельзя не заметить, что последнее время в нашей авиационной промышленности сформировалась устойчивая тенденция погони за рекордами. Это удобно для отчетности чиновников, которые прозевав в 1990-е годы разрушительные процессы в авиации, пытаются бравировать сиюминутными успехами в создании демонстрационных экземпляров двигателей и самолетов.

Результаты плачевны. За примером далеко ходить не надо. Утяжелили транспортник Ил-112В и установили на него форсированные двигатели. Получили катастрофу с человеческими жертвами. Совершенно очевидно, что, разрушены многие авиационные научные и инженерные школы, утеряны важные компетенции. Особенно напряженная ситуация сложилась в сфере газотурбостроения.

Известна и главная причина того, что в России заметно деградировала культура разработки и производства газовых турбин. Все знают, что флагманом инженерного образования в нашей стране всегда являлась знаменитая Бауманка. В советское время в МВТУ им. Баумана работал основоположник отечественного турбостроения, блестящий ученый и инженер Владимир Васильевич Уваров.

Основав в МВТУ кафедру газовых турбин, В. В. Уваров создал уникальную школу инженеров и ученых. Долгое время кафедра была профилирующей по всем направлениям специальности, включая энергетические, космические, авиационные, морские, локомотивные и автомобильные газотурбинные двигатели и установки.

Только выпускники кафедры Уварова обладали гигантским набором знаний сразу во всех сферах газотурбостроения. Только такие инженеры широкого профиля имели блестящую фундаментальную подготовку и развитые изобретательские навыки, необходимые для создания любых газовых турбин и газотурбинных двигателей мирового уровня.

Увы, в начале 2000-х годов вся российская отрасль газовых турбин была в одночасье предательски обезглавлена. Якобы по причине строительства Третьего транспортного кольца Москвы уникальные лаборатории и помещения кафедры В. В. Уварова были снесены «под бульдозер».

На том месте, где блистала вековая слава российских турбинистов не осталось ни одного кирпича. А широкой общественности рассказывают сказки о возникших сложностях при прокладке тоннеля именно в этом месте. Работавший в Бауманке знаменитый инженер и архитектор В. Г. Шухов, создатель знаменитой Шуховской башни на Шаболовке, наверное, сгорел бы от стыда, услышав подобную чушь. Итальянцы сумели остановить падение Пизанской башни!

Неужели инженеры МВТУ, наследники Шухова, не придумали бы способа сохранить от сноса крепкое фундаментальное здание, имевшее для российского государства стратегическое значение? Ссылки на тоннель — детский лепет. Хотели нанести России удар в самое сердце и нанесли его. Ведь здесь же, на других этажах, находились важнейшие кафедры двигателей внутреннего сгорания и термодинамики.

Разом пострадала вся сфера российского двигателестроения, включая подготовку высококвалифицированных инженерных кадров. В первую очередь именно поэтому сейчас имеют место трудности с авиационными двигателями.

Ситуацию сможет исправить только МВТУ им. Баумана

Сдвиг вправо сроков серийного производства новой гражданской авиатехники — тревожный признак. Но это, так сказать, цветочки. Ягодки впереди, если срочно не будут приняты меры по кардинальному изменению ситуации во всей отрасли газотурбостроения.

Восстановить потерянные инженерные компетенции не получится, если не вернуться к уваровским принципам подготовки высокообразованных турбинистов-универсалов. В первую очередь нужно на прежнем месте и во всех подробностях восстановить лаборатории и кафедру газовых турбин В. В. Уварова. Потому что снесенные двигательные лаборатории и кафедры МВТУ — это святая святых российского машиностроения, одновременно символ технологической мощи и незыблемости российского государства.

Центр компетенций по газовым турбинам должен находиться только здесь, рядом с другими важнейшими кафедрами Энергомашиностроительного факультета. Необходимо воссоздать кабинет профессора Уварова.

Настоящий инженер-турбинист, получая диплом, должен в совершенстве знать производство, уметь работать на станках, знать запах металлической стружки и машинного масла. Раньше каждый студент Бауманки понимал, что его готовят как потенциального Генерального конструктора.

Нужно, чтобы и сегодня студенты обретали уверенность «генеральных», знакомились с двигателями не только на экранах компьютеров, а работали с реальным железом, могли приобретать инженерный, практический опыт в условиях реальных турбинных лабораторий. Бауманка вновь должна стать прежней и готова обеспечить все сферы газотурбостроения инженерными кадрами самой высокой пробы.

Только птенцы гнезда В. В. Уварова смогут спасти отечественное авиационное двигателестроение от близкого краха. Важная работа сейчас проводится по строительству нового кампуса Бауманки. Но куда важнее вновь отстроить снесенную часть здания факультета «Энергомашиностроение», где располагались уникальные лаборатории и кафедра газовых турбин.

Справка: Андрей Евгеньевич Злобин — кандидат технических наук, инженер-механик и математик, в 1990-е годы начальник сектора «Двигатели беспилотных летательных аппаратов» Центрального института авиационного моторостроения ЦИАМ.