Советское наследство: турбореактивный двигатель пятого поколения на базе «Изделия 79»
Создание турбореактивных двигателей (ТРД) для современных боевых самолётов – это технология, доступная далеко не каждой стране. Возможностью проектирования и изготовления ТРД обладают только ведущие технологические державы, поскольку для этого требуются развитые конструкторские школы, высокотехнологичные материалы и сложные технологические процессы. В годы холодной войны ведущими разработчиками авиационных ТРД были США и СССР, в затылок им дышали Великобритания и Франция.
Гонка поколений
Одними из наиболее сложных и технологичных являются двигатели для истребителей, которые должны сочетать требования по высокой максимальной тяге на форсаже и без него, высокую топливную экономичность и относительно компактные габариты. Советский Союз и США длительное время шли практически «ноздря в ноздрю», периодически то одна страна, то другая вырывалась вперёд. К недостаткам советских авиадвигателей часто относили малый ресурс – технологические возможности США всегда были выше, зачастую поддерживать паритет удавалось только за счёт смекалки советских инженеров и конструкторов. Впрочем, к моменту развала СССР эту проблему уже практически удалось решить.
Советские и американские ТРД для самолётов четвёртого поколения (масштабы не соблюдены)
Технические характеристики советских и американских ТРД для самолётов четвёртого поколения
Развал СССР изрядно подкосил авиационную промышленность страны – были потеряны кадры, технологические компетенции, упущено время. Как раз в этот момент шла разработка новейших самолётов пятого поколения, для которых требовались соответствующие двигатели.
Как следствие, США вырвались вперёд, создав вначале двигатель F119-PW-100 для тяжёлого истребителя пятого поколения F-22, а затем и двигатель F-135-PW-100/400/600 для лёгкого однодвигательного истребителя F-35.
Американские ТРД для истребителей пятого поколения F-22 и F-35
Характеристики ТРД F119 и F-135 (подробные ТТХ американских ТРД пятого поколения засекречены и могут отличаться в разных источниках)
В России затянулась как разработка истребителей пятого поколения, так и двигателей для них. Конструкторские бюро «Сухого» и «Микояна» в условиях хронического недофинансирования самостоятельно вели работы по истребителям пятого поколения.
В 1997 году КБ «Сухой» представило проект истребителя с крылом обратной стреловидности Су-47 (тема С-37). На опытном образце был установлен ТРД Д-30Ф6 от истребителя-перехватчика МиГ-31, но на серийной машине планировалось установить иной двигатель – Р179-300. В свою очередь КБ «Микояна» вело работы по проекту многофункционального фронтового истребителя МиГ-1.44, который совершил первый полёт в 2000 году. В качестве двигателя на нём должен был использоваться ТРД АЛ-41Ф, специально разрабатываемый для самолётов пятого поколения с предполагаемой тягой на форсаже в 18 тонн.
Прототипы российских истребителей пятого поколения – Су-47 и МиГ-1.44
Оба проекта основывались на решениях прошлого века и уже не соответствовали современным требованиям. В сочетании с хроническим недофинансированием это похоронило оба проекта. Предположительно, наработки по МиГ-1.44 могли быть использованы Китаем при разработке своего истребителя пятого поколения J-20.
Китай хорошо умеет заимствовать технологии – что-то от МиГ-1.44, что-то от F-22, что-то от F-35
На смену закрытым проектам Су-47 и МиГ-1.44 пришёл проект перспективного авиационного комплекса фронтовой авиации (ПАК-ФА), тендер по которому выиграло КБ «Сухой», создавшее в конечном итоге самолёт Су-57. Казалось бы, всё замечательно? Однако на пути создания этой машины возникло множество технических и технологических проблем. Одной из наиболее критичных стало отсутствие двигателя пятого поколения.
Су-57
Казалось бы, такой двигатель был создан – это ТРД АЛ-41Ф, на котором летал ещё МиГ-1.44 в 2000 году. Однако его габариты не позволили разместить его на истребителе Су-57. На базе АЛ-41Ф был создан ТРД АЛ-41Ф1 уменьшенных габаритов, тяга которого уменьшилась с 18000 кгс до 15000 кгс, что считается уже недостаточным для истребителя пятого поколения.
Характеристики ТРД АЛ-41Ф1 в сравнении с двигателями американских истребителей пятого поколения
В конечном итоге ТРД АЛ-41Ф1 стал для Су-57 двигателем первого этапа, с которым будет выпущена лишь часть серийных машин. Ему на замену разрабатывается двигатель второго этапа под обозначением «Изделие 30», информации о котором пока не много – тяга на форсаже предположительно должна составить 18000 кгс, что меньше, чем у уже выпускающегося серийно американского F-135-PW-100/400 (19500 кгс). Разработка и испытания «Изделия 30» уже изрядно затянулись.
Однако существовала (и существует) альтернатива развитию линейки двигателей АЛ-41Ф1/АЛ-41Ф/АЛ-41Ф1/«Изделие 30». Чуть выше упоминалось, что в качестве предполагаемого серийного двигателя для Су-47 рассматривался ТРД Р-179-300 – но что же это за двигатель?
Альтернативное решение
Турбореактивный двигатель Р179-300 был разработан на базе двигателя Р79В-300 (изделие 79) самолёта вертикального взлёта и посадки (СВВП) Як-141.
СВВП Як-141
Двигатель Р79В-300 СВВП Як-141
Характеристики ТРД Р79В-300 в сравнении их с его «одноклассниками»
Параметры тяги в максимальном и в форсажном режимах двигателя Р79В-300 значительно превосходят параметры других ТРД четвёртого поколения. Масса Р79В-300 чуть выше, но не стоит забывать, что она включает поворотное сопло, позволяющее использовать форсаж как на горизонтальном, так и на вертикальном режимах.
На страницах профильных изданий и в сети интернет часто обсуждается нехватка в российских военно-воздушных силах (ВВС) лёгкого однодвигательного истребителя – аналога американского F-16. Но, по сути, такой самолёт практически был создан – это Як-141. Да, Як-141 это СВВП, но его характеристики вполне сравнимы с истребителями схожей весовой размерности – самолётами МиГ-29 и F-16.
Характеристики Як-141, МиГ-29 и F-16 – необходимо отметить, что приведены характеристики F-16C Block 50/52, который выпускался в 90-х годах
Можно предположить, что на базе Як-141 мог быть создан лёгкий многофункциональный однодвигательный истребитель с лётными характеристиками, превосходящими характеристики МиГ-35 и F-16 последних версий.
Соответственно, так же как модернизируется семейство самолётов Су-27, мог бы модернизироваться лёгкий истребитель на базе Як-141, в первую очередь в части бортового радиоэлектронного оборудования (БРЭО) и интеграции новых вооружений.
Концепт СВВП Як-201 – наследника Як-141
Такой самолёт мог бы быть востребован как российскими ВВС, так и на зарубежных рынках, где тот же МиГ-29 не снискал популярности.
Вообще, в этом случае в российской промышленности мог сложиться некий «триумвират», в котором КБ «Яковлева» сконцентрировалось бы на лёгких однодвигательных истребителях и СВВП, КБ «Сухого» строило бы тяжёлые истребители класса Су-27, а КБ «МиГ» развивало бы линейку дальних тяжёлых истребителей-перехватчиков (впоследствии многофункциональных) типа МиГ-31. Разумеется, разделение труда было бы не принудительным, участвовать в конкурсах «по теме» могло любое КБ, поскольку конкуренция – это благо.
Концепт лёгкого истребителя КБ «Яковлева»
Но вернёмся к авиадвигателям. По неподтверждённым данным, технологии Р-79-300 в начале 90-х годов «утекли» в Китай:
«На форуме Sinodefence Forum один из участников привел машинный перевод статьи из некоего китайского интернет-ресурса, где якобы было рассказано о том, что в свое время Китай получил из России техническую документацию и сам двигатель Р-79-300, которым был оснащен СВВП Як-141.
В 1992 году Россия, испытывавшая глубокий экономический кризис, приняла решение прекратить разработку истребителя Як-141. Это решение было принято на показе авиационной техники в Мачулищах (близ Минска, Белоруссия). Двигатель Р-79-300 разработки АМНТК «Союз» не планировался на установку ни на один из самолетов. В августе 1996 года Россия подписала акт передачи двигателя китайской стороне, а также предоставила полный комплект чертежей и технической документации (двигатель был передан без сопла с управляемым вектором тяги). Но позднее, в 1998 году, когда азиатский финансовый кризис вызвал экономические трудности в России, Китай сумел получить и сопло двигателя Р-79-300В с его технологией.
На базе Р-79 китайский НИИ газотурбинных двигателей (Сиань) начал разработку собственного варианта WS-15. Двигатель разрабатывается в нескольких модификациях:
- WS-15-10 для экспортного варианта истребителя J-10M;
- WS-15-13 для перспективного легкого стелс-истребителя J-13;
- WS-15-CJ для перспективного истребителя с укороченным взлетом и вертикальной посадкой;
- WS-15X для перспективного двухдвигательного тяжелого стелс-истребителя J-20.
Сообщается, что с успешным созданием двигателя WS-15 Китай практически ликвидирует разрыв с США, Европой и Россией по разработке современных военных реактивных двигателей.»
В 1992 году Россия, испытывавшая глубокий экономический кризис, приняла решение прекратить разработку истребителя Як-141. Это решение было принято на показе авиационной техники в Мачулищах (близ Минска, Белоруссия). Двигатель Р-79-300 разработки АМНТК «Союз» не планировался на установку ни на один из самолетов. В августе 1996 года Россия подписала акт передачи двигателя китайской стороне, а также предоставила полный комплект чертежей и технической документации (двигатель был передан без сопла с управляемым вектором тяги). Но позднее, в 1998 году, когда азиатский финансовый кризис вызвал экономические трудности в России, Китай сумел получить и сопло двигателя Р-79-300В с его технологией.
На базе Р-79 китайский НИИ газотурбинных двигателей (Сиань) начал разработку собственного варианта WS-15. Двигатель разрабатывается в нескольких модификациях:
- WS-15-10 для экспортного варианта истребителя J-10M;
- WS-15-13 для перспективного легкого стелс-истребителя J-13;
- WS-15-CJ для перспективного истребителя с укороченным взлетом и вертикальной посадкой;
- WS-15X для перспективного двухдвигательного тяжелого стелс-истребителя J-20.
Сообщается, что с успешным созданием двигателя WS-15 Китай практически ликвидирует разрыв с США, Европой и Россией по разработке современных военных реактивных двигателей.»
Несмотря на весь негатив данной информации, из неё можно сделать вывод, что ТРД Р79В-300 может быть использован как основа для перспективных авиадвигателей.
Разработанный на базе двигателя Р79В-300 перспективный ТРД Р179-300 обладал характеристиками, соответствующими требованиям того времени к двигателям пятого поколения. Наравне с АЛ-41Ф он рассматривался в качестве основы для перспективного истребителя пятого поколения, но военные выбрали АЛ-41Ф, поскольку считалось, что он может быть быстрее доведён до лётной годности.
Характеристики Р179-300 в сравнении с ТРД АЛ-41Ф1
Параметры Р179-300 с сайта АМНТК «Союз»
Был ли выбор обоснован или вмешались иные факторы? Правы были военные или ошибались – вопрос открытый. Выбор в пользу АЛ-41Ф был сделан ещё в 80-х годах, но «Изделие 30» для истребителя Су-57, основанное на наработках по АЛ-41Ф, до сих пор так и не доведено до стадии готовности.
Какой из этого можно сделать вывод?
Двигатель – это основа любой боевой машины – самолёта, корабля, танка. Именно характеристики двигателя определяют, какую боевая машина будет иметь дальность и скорость, боевую нагрузку, бронезащиту и т.д.
При создании сложной техники всегда существует риск, что разработчик зайдёт в тупик – пойдёт по неправильному пути, в результате чего может произойти задержка на годы, а то и на десятилетия. Учитывая важность боевой авиации вообще, и истребительной авиации в частности, «складывать яйца в одну корзину» абсолютно недопустимо. Государство вполне могло позволить себе поручить разработку авиадвигателей пятого поколения двум конструкторским бюро. Кроме того, как мы уже говорили выше, здоровая конкуренция весьма положительно влияет на качество и стоимость конечного продукта.
Впрочем, ещё не поздно, ситуация с ТРД ещё может быть исправлена. В АМНТК «Союз» сохранили технические компетенции и в инициативном порядке разрабатывают двигатели для самолётов пятого поколения. Например, на форуме «Армия-2020» был представлен перспективный ТРД Р579-300, заявленные характеристики которого вполне соответствуют требованиям к авиадвигателям для самолётов пятого поколения.
Характеристики Р579-300 в сравнении с ТРД АЛ-41Ф1 и американскими авиадвигателями пятого поколения
Параметры Р579-300 с сайта АМНТК «Союз»
ТРД Р579-300, представленный на форуме «Армия-2020»
Далеко не факт, что ТРД Р579-300 или иной авиадвигатель на его основе получится интегрировать в планер Су-57 из-за несоответствия размеров, хотя и это не точно, возможно, АМНТК «Союз» может адаптировать ТРД Р579-300 и для Су-57.
Но даже если для Су-57 ТРД Р579-300 не подойдёт, то на нём может быть построен лёгкий многофункциональный истребитель, в том числе в варианте СВВП, перспективный авиационный комплекс дальнего перехвата, или иной летательный аппарат для нужд российских ВВС или поставок на экспорт.
Например, в новостях на сайте АМНТК «Союз» говорится о возможности создания на базе ТРД Р579-300 перспективного двигателя для БПЛА стратегического назначения со скоростью полёта более 3-4 М, который может использоваться в том числе и для запуска малых космических аппаратов.
Больше двигателей, хороших и разных – это должно стать девизом нашей промышленности. Ресурсы государства вполне позволяют финансировать несколько разработок параллельно, для уменьшения технических и временных рисков создания перспективных изделий.
Информация