Что такое двигатель пятого поколения

Новый двигатель для истребителя пятого поколения

Похоже, что авиастроители окончательно определились со сроками начала серийного производства перспективного авиационного комплекса фронтовой авиации (ПАК ФА) или более известного как Т-50 и получившего индекс Су-57. Это произошло после успешных испытаний двигателя второго этапа (изделие-30) в воздухе, которые подтвердили все ранее заявленные технические характеристики.

Решения на грани фантастики

Новейший двигатель получился экономичным, эффективным, «умным», малозаметным. Кроме того, «пятому» добавили возможность крейсерского сверхзвукового движения. А теперь чуть подробней о параметрах.

Удельный вес — в авиации это отношение массы двигателя к полной тяге, в «Изделии 30» составляет менее 0,1. С таким показателем силовая установка выдает тяги в 10 раз больше собственного веса. По расходу топлива модель не уступает суперэкономичному двухконтурному АЛ-31Ф и превосходит его же по удельной тяге. Два этих показателя всегда оппонируют друг другу.

«Лучший расход топлива — на гражданских двухконтурных двигателях, но у них меньше всего удельная тяга за счет высокой степени двухконтурности. У одноконтурных двигателей — наоборот, удельная тяга высока, но и расход высокий. За счет применения новых конструкций и технологий в «Изделии 30″ удельный расход остался на прежнем уровне, но удельная тяга увеличилась».

Своего рода «примирение» этих показателей — шаг к улучшению боевых характеристик Су-57. Ведь удельный расход топлива в значительной степени влияет на боеспособность. Еще одним техническим решением стала плазменная система зажигания и управления вектором тяги в вертикальной плоскости позволила. По словам Марчукова, она встроена в сами топливные форсунки двигателя, благодаря чему зажигание плазменной дуги происходит одновременно с подачей керосина. Помимо всего, такое решение позволяет избегать факеления, выброса огненного столба из двигателя из-за переизбытка топлива в камере сгорания при запуске.

Двигатель является полностью новым, а не модернизацией. У него новые вентилятор, «горячая» часть, система управления. Чуть раньше представитель «ОДК» заявлял: внедрено «много новшеств, которые в некоторых случаях не имеют и близкого аналога в мире». Первый полет Су-57 с двигателем «Изделие 30» состоялся 5 декабря 2017 года. Фото: globallookpress.com.

«Пятый» получил уникальную электронно-цифровую систему управления, которая устанавливает произвольные законы регулирования двигателя и гибко адаптирует их чуть ли не под любые условия. На практике это значит, что двигатель быстро настраивается при сохранении надежности системы. В прежних версиях любое изменение становилось нетривиальной задачей, в «пятом» эта проблема решена. А значит, «рулить» Су-57 будет проще, летчик станет отдавать лишь управляющие указания. По сравнению с двигателями четвертого поколения в пятом добавилась возможность крейсерского сверхзвукового движения — «для этого двигатель должен обладать изменяемой степенью двухконтурности», говорит Марчуков. А специальная конструкция сопла и воздухозаборника делает двигатель малозаметным в инфракрасном и радиоволновом диапазоне. Кстати, именно об этой «ахиллесовой пяте» Су-57 говорили западные эксперты — в том числе свои «пять копеек» в обсуждение вставил Дэйв Маджумдар из The National Interest.

В завершение технического блока добавим: двигатель пятого поколения снижает стоимость жизненного цикла машины — расход на обслуживание меньше, а межремонтный ресурс больше. Все эти пункты действительно превращают «пятый» в «5+».

Снижение заметности Су-57 в радиодиапазоне обеспечивается как формой, поглощающими и отражающими радиоволны материалами в конструкции и покрытии планера самолёта, так и средствами РЭБ. Тем не менее в условиях секретности находятся критики, которые не верят в уникальность разработок. Пилоты доказывают обратное — как на Су-57, так и на других российских машинах. Фото: globallookpress.com.

Реконструкция или новый завод?

В 2013 году министр промышленности и торговли РФ Денис Мантуров по итогам совещания «О реализации проекта «Двигатель для МС-21» дал поручение разработать и представить в Минпромторг России два варианта проекта реформирования производственных мощностей ПМЗ с оценкой эффективности расходования бюджетных средств: при сохранении существующей основной площадки ОАО «ПМЗ» и при её переносе за пределы города.

Заключение разработчика технологической части проекта Жана Мейнара, руководителя Secteur Productique Consulting (Франция), о выборе варианта создания новых производственных мощностей ОАО «ПМЗ»: «Наилучшим из двух вариантов, если учитывать основные критерии оценки (площади, процессы, организацию, расходы и внедрение), будет строительство новых производственных мощностей на новой площадке».

До того как принять решение остановиться именно на строительстве нового завода, были тщательно проанализированы и просчитаны все «за» и «против» и другого варианта – реконструкции существующих производственных мощностей. Что такое реконструкция? Это длительная процедура сноса и постройки новых корпусов на месте снесенных, выстраивание новой технологической цепочки на месте устаревшей. Учитывая сложную внутризаводскую логистику и большой объем межцеховой кооперации, это дорого, долго и проблематично с точки зрения непрерывности производственного процесса. Кроме того, чтобы обеспечить необходимый рост объемов производства, предприятию нужна глубокая модернизация технологических линий и комплексов, то есть значительная реконструкция производственной базы, замена технологического оборудования – металлообрабатывающего, термического, гальванического, сварочного и другого – на более эффективное. Варианты технического переоснащения рассматривались руководством ПМЗ неоднократно. Но при этом приходилось сталкиваться с рядом трудностей и отвечать на постоянно возникающие вопросы. Как приобретаемое новое оборудование втолкнуть в тесные, морально и физически устаревшие корпуса? Как его разместить среди существующих участков в условиях непрерывного производственного процесса? Таким образом, невозможно расставить новое дорогостоящее оборудование оптимально с точки зрения энергоэффективности и снижения потерь.

Наряду с этим реконструкция не решит проблему затрат на содержание старых корпусов и изношенной инфраструктуры. Средний возраст производственных корпусов ПМЗ составляет около 60 лет, а самые большие корпуса № 1 и № 2 построены более 75 лет назад. На заводе используется очень разветвленная сеть технологических трубопроводов, водопроводных, канализационных, энергообеспечивающих систем и сетей, множество электроподстанций. На поддержание этого, в основном, далеко не молодого хозяйства предприятие тратит огромные, растущие из года в год средства, которые ложатся тяжелым грузом на себестоимость продукции. Таким образом, в условиях существующей площадки невозможно создать новое современное энергоэффективное производство, и, значит, предприятию трудно будет создавать конкурентоспособную по стоимости продукцию.

В то же время мотивы создания нового производства – это снижение затрат на содержание инфраструктуры завода за счет сокращения площадей и постройки новых корпусов в соответствии с использованием передовых технологий. Это уменьшение себестоимости производства за счет выстраивания правильных технологических цепочек в соответ- ствии с выполняемыми операциями, передачи непрофильных функций на аутсорсинг. Это, в конечном счете, необходимое увеличение объемов производства. По расчетам, производственные центры, организованные на новой площадке (Greenfield) по модульному принципу, обеспечат сокращение производственного цикла на 40%, а сокращение затрат на содержание составит 55%. И у предприятия будет потенциал для дальнейшего развития!

Поэтому новый завод необходим – с новой структурой, новой логистикой, максимально автоматизированными процессами.

Для чего нужна новая силовая установка

Проект машины пятого поколения начали разрабатывать ещё в 80-е годы, но после известных событий конца 80-х и начала 90-х годов из-за недостатка финансирования проектом долгие годы не занимались. Только лишь в начале 2000-х вернулись к его разработке и в 2010 году первый опытный образец поднялся в воздух.

Первый полёт летающей лаборатории Т-50-2 бортовой номер «052» с двигателем второго этапа «изделие 30″. На первых опытных машинах стояли двигатели АЛ-41Ф1С, которые были созданы для Су-35С и не обладали достаточной мощностью для самолётов пятого поколения. Как конкурент для F-22 и F-35 новый самолёт с таким мотором был очень слаб и разработчики сосредоточились над созданием более мощного варианта силовой установки (Изделия-30) и 6 декабря 2017 года новый двигатель был впервые испытан в полёте.

Изделие-30 – это совершенно новая разработка с большей тяговооруженностью, имеющая новейшие электронные схемы и обладающая высокой экономичностью. Машина получила возможность выполнять в течение долгого времени полёты на сверхзвуке без включения форсажных камер также инженеры сделали самолёт более маневренным, чем прежде.

Комплекс обороны

Главной задачей оборонного комплекса является предоставление полного контроля над ситуацией на ближнем и дальнем расстоянии от самолета. С его помощью возможно вывести из строя или повредить систему наведения противника, снизив до минимума шанс любой атаки.

Множество датчиков сигнализирует пилоту о пуске ракет, о лазерном или радиоэлектронном облучении. Система противодействия истребителя в автоматическом режиме запускает постановку помех при обнаружении какой-либо угрозы.

В ней установлены два больших цветных экрана, на которые выводится вся информация. Была реализована возможность размещения нужных сведений индивидуально для каждого летчика. Основная прицельная информация находится на широкоформатном индикаторе лобового стекла машины.

С развитием авиации и вычислительной техники улучшалась и система управления самолетом. В настоящее время боевые операции подразумевают, что пилот истребителя должен обладать полной информацией о воздушной и наземной обстановке. Сведения поступают как от собственной станции обнаружения, так и от наземных средств.

Система «электронного пилота» Т-50 проводит анализ и предлагает летчику лучший вариант, с которым он может согласиться или ввести иные вводные данные и получить другие рекомендации.

Содержание

[править] F-22

F-22A Raptor — расовый пиндосский истребитель пятого поколения. Замышлялся в начале 80-х как замена F-15, при этом обладая пониженной заметностью, сверхзвуковой крейсерской скоростью и прочими ништяками. На выходе получился самый дорогой в мире серийный истребитель — себестоимость производства одного самолета оценивается в 146,2 млн долларов, а полная цена с учетом всех косвенных затрат — 350 млн. Алсо, цена почти 20 т золота (вес F-22) в 2008 году составляла те же 350 млн. Всего планировалось закупить 384 штуки, но после охуевания даже пиндосского военного бюджета план был урезан вдвое, а позже и еще чуть-чуть, из-за чего закупочная цена (сюрприз!) выросла до 411,7 на конец марта 2011. Программу фактически прикрыли в пользу экономии и F-35, и теперь на вооружении стоит 181 «Раптор».

Проект-соперник «Раптора» — YF-23 Black Widow II, обладая более высокой скоростью и меньшей заметностью, был зафейлен под предлогом получения «Нортроп-Грумман» ещё более жирного контракта на постройку стратегических бомбардировщиков B-2. А «Локхид-Боинг» начали доработку своего изделия, потратив на это дело почти 65 млрд долларов, ВКЛЮЧАЯ стоимость выпущенных 195 самолётов и гравицаппы для них. PROFIT!

При этом никаких точных пруфов по части радиозаметности F-22 нет, так как самолёт впервые участвовал в боях только в 2014 году, нанося точечные удары по силам ИГ (чье ПВО, естественно, было на грани фантастики) на территории Сирии. В учебных боях с французскими «Рафа́лями» «Раптор» слил 4 к 1. Учебный бой шел на ближней дистанции и это немного не тот сценарий под который затачивали Раптор, но осадочек остался. Когда в 2011 была заварушка в Ливии, внезапно оказалось что имеющиеся в окрестностях Рапторы в ней поучаствовать не могут так как радары не той системы системы наведения не были готовы к поражению наземных целей.

По задумке Раптор это — специализированный самолёт завоевания превосходства в воздухе с задачей доминировать как любые истребители, так и системы ПВО. Общая задача Раптора — зачищать воздушное пространство и открывать небо для самолётов попроще, своего рода таран, взламывающий вражескую ПВО. Эту задачу предполагается выполнять через стелс, йоба-радар и крейсерский сверхзвук. Типичный сценарий применения следующий: Раптор первым засекает вражеские истребители, пускает ракеты и съёбывает до того как его обнаружат. В случае подавления наземного ПВО, идея такая же, за исключением того, что вместо ракет выпускает управляемая бомбуе. Как это всё может реализоваться на практике — сказать сложно. Во-первых, показатели радиолокационной заметности у Раптора засекречены и вполне может быть, что при определённой конфигурации радаров он вполне заметен с нужных расстояний. Во-вторых, есть такая вещь как длинно-волновые радары, которые чихать хотели на этот-ваш-стелс и отлично видят самолёт за сотни километров, правда не давая возможности навести ракету на цель так как точность обнаружения плюс-минус сотня метров.

Зафейленный конкурент (F-23)

[править] F-35

F-35 Lightning II ака «Пингвин» или «бочка» — менее расовый пиндосский истребитель (хотя скорее бомбардировщик с УРВВ) поколения 5. Разработка самолёта, способного заменить сразу F-16, A-10, F/A-18 и AV-8 Harrier II была начата в 90-е годы. Несмотря на сказочность (дешевый, малозаметный, с вертикальным взлетом — выбери любые два), а может благодаря ей, проект показался много­обеща­ю­щим в плане попила. К тому же, его можно было бы продвигать на внешнем рынке (F-22 низзя из-за ёбаной секретности). Было рассмотрено более чем дохуя вариантов, объединено более чем дохуя программ разработки всякого летающего хлама, и в 2001 году после совместных испытаний боинговского X-32 и локхидовского X-35 победил второй и получил финансирование от почти десятка стран.

F-35 выпускают в трех модификациях «А» — обычная, «В» — с укорочённым взлётом (ака вентилятором под брюхом для взлёта «по-вертолётному») и «С» — палубник. Однако, дают о себе знать относительно низкая тяговооруженность и скромный запас топлива (подвесные топливные баки не завезли ибо стелс), что особенно критично для палубника. Крейсерский сверхзвук кое-как есть. Cамолет обладает поворотным соплом, что весьма повышает тепловую заметность (в пользу маневременности). Впрочем, за это ругают и ПАК ФА. Итого, у пингвина есть стелс, он кое-как тянет безфорсажный сверхзвук, но маневренность и дальность на уровне довольно среднего четвёртого поколения при сравнительно доступной цене в районе 80-100 млн долларов.

Главной фишкой F-35 является продвинутая авионика, дающая пилоту невероятный уровень ситуационной осведомлённости и возможность работать и по наземным и по воздушным целям. Во-первых, радар. Б-жественная APG-81 пронзает пространство-время, может картографировать землю и постройки в довольно высоком разрешении, находить и распознавать танчики и прочие коробочки на довольно внушительном расстоянии. Во-вторых, висящая под носом ИК-камера охуенно высокого разрешения сканит поверхность, ищет цели, наводит управляемое оружие. В-третьих, сумрачная йоба-DAS, набор из шести ИК-камер со сферическим обзором вокруг самолёта. Их задача — засекать пуски ракет, вражеские литаки в зоне прямой видимости и при необходимости наводить на них бортовое вооружение. Самолётик так же укомплектован средствами РЭБ и т. н. «небесным интернетом» благодаря которому все самолёты, находящиеся в воздухе, делятся друг с другом инфой и распределяют цели. Всё это великолепие транслируется на шлем пилота, который позволяет натурально смотреть сквозь стены на все 360°, помечает маркерами союзные и вражеские юниты (да-да, как в этом вашем Баттлфилде). В совокупности со стелсом это позволяет «Пингвину» уметь в воздушный бой (первым обнаружил, первым выстрелил и съебался на форсаже до того, как обнаружат тебя) и уметь в бомбардировку наземных целей управляемым оружием, которые «Пингвин» может находить самостоятельно. В ближнем воздушном бою Пингвин может натурально стрелять жопой: ракеты после пуска разворачиваются хоть на 180° и наводятся на вражеский литак камерами сферического обзора, что нехило компенсирует весьма посредственные ЛТХ (да-да, поцреоты, в 21 веке воздушная акробатика хороша на парадах, а в бою решают системы наведения).

Единственный забавный момент во всем этом великолепии — что израильтяне, которые единственные из стран-«клиентов» покупают не просто «военную мощь», а на 146% знают что им на этом вот прям щаз летать воевать (и уже летают, кстати), выбили себе право… поставить свою собственную авионику. Впрочем, это, конечно, соооовсем не единственный случай, в котором в Цахале применяются, гм, оригинальные решения.

По количеству драмы и срачей Пингвин является абсолютным чемпионом Интернетов. Популярные дисциплины:

• попил и не взлетит
• летает как утюг, потешная дальность, ПТБ не завезли
• дорогонах
• одна машина не сможет заменить сразу штурмовик, лёгкий и тяжёлый истребитель
• Пингвин — королева ангара, берегут и боятся лишний раз поднимать в воздух
• не пятое поколение так как сверхманевренность не завезли
• Куча проблем и недостатков, которые уже заебались фиксить

Обозревая подобные срачи в российских интернетах нужно было постоянно иметь в виду, что их главная причина — жжение пониже спины у патриотически настроенной общественности, огорчённой тем фактом, что российское пятое поколение пребывало в затяжной стадии опытно-конструкторских работ добрые пару десятков лет. С официальным пуском в серию Су-57 жжение немного притухло, но количество российских птичек всё равно оставляет желать лучшего.

Факты же таковы, что в учебных боях Пингвин раскатывал Рафалей со счётом 18-0, Еврофайтеров со счётом 19-1, и выдал 16-1 против F-15E. Пока не было ни одного происшествия приведшего к потери пилота/машины (потрачено — в 2018 году в Южной Каролине таки немножко совсем наебнулся вдребезги F-35B морпехов) (при том что только на 2016 Пингвины налетали овер 50 000 часов). Партнёры по программе бодро заказывают новые партии машин (те же жиды со времен 2010 удвоили заказ). В 2016 было заявлено о базовой боеготовности Ф-35А. Готовность «В» и «С» версии обещают завезти в 2018. В настоящее время Ф-35 клепают как пирожки, овер 200 самолетов уже готовы и всё ещё продолжает расти.

В сравнении с Раптором — Ф-35 это куда более многофункциональный самолёт с большими возможностями работы по наземным целям, но ощутимо уступающий Раптору в воздушном бою. Причина — меньшая скорость. Если максималка у Пингвина 1930 км/ч, то у Раптора она 2400 км/ч. Тяговооруженность тоже не в пользу Пингвина, с его отношением тяги к массе 0,87 против 1,08 у Ф-22. При прочих равных (радар, стелс, вооружение) Ф-22 имеет существенное преимущество в воздушном бою и гипотетически должен доминировать Пингвина в случае чего. Вероятно, по этой причине США продают союзникам только Ф-35, а Ф-22 по-прежнему запрещён к экспорту.

На данный момент освоено свыше 1,5 трлн долларов. Программе даже грозила неиллюзорная возможность прикрытия, ибо цена на 2012 F-35A — $181 млн, F-35B — $254 млн, а F-35C — $279 млн.. Особым чувством юмора блеснула Нортроп, с целью доведения стоимости самолета до расчетных 75 млн подписавшая контракт на поставку самолета без двигателей (!), поставив оные отдельным контрактом. Программу спасло падение цены штуки до приемлемых 80-100 $млн. и большое количество стран-участников, которым было немного жалко бросать инвестиции с учетом того, что другого такого самолёта нет и в обозримой перспективе не будет.

К 2020 году выяснилось, что дорогущий F-35 не может даже толком летать на сверхзвуковой, ибо стелс-покрытие и датчики на корпусе повреждаются. Впрочем, Пентагон решил, что сей недостаток не недостаток и попросту удалил полёт на сверхзвуке из планов на исправление. Проблемка решена. Бабло можно осваивать дальше.

Самолет страдает и от кучи других недостатков — модификация с вертикальной посадкой прослужит раза в четыре меньше запланированного, например. Прочих проблем для всех типов эфки набралось до тысячи штук, а боевую готовность имеет не более половины птичек, несмотря на неоднократные попытки исправить это.

В заключение можно сказать, что уже к середине десятых покупка F-35 кем-либо у пиндосов стала скорей залогом союзничества и более-менее хороших отношений между США и страной-покупателем. Отнюдь не случайно та же Турция, разосравшаяся с США, была исключена из программы F-35. В реальных же боях хоть какую-то боевую эффективность сей невезучий пепелац может демонстрировать только против папуасов без ПВО и современных радаров, и только в лапах пиндосов, у которых есть всё необходимое для обеспечения и ремонта данной капризной птички. Всем остальным же странам, которые реально заморачиваются боевой эффективностью, а не попилом бабла и политикой, лучше обратить внимание на что-то более дешёвое и эффективное, вроде последних модификаций F-16.

Плюсы и минусы

Преимущества ГБО 5 лежат на поверхности:

• Возможность штатного старта на газовой смеси, то есть машина может вообще не иметь бензина в топливном баке (хотя езда с пустым баком – плохая идея).
• Отсутствие необходимости в редукторе-испарителе, требующего вмешательства в систему охлаждения и периодического техобслуживния.
• Увеличение мощности (если установлен ВУОЗ – вариатор угла опережения зажигания), также КПД двигателя при одновременном снижении расхода газа за счёт скоростных форсунок и точного дозирования.
• Повышенная безопасность благодаря использованию армированных топливных магистралей гидравлического типа, выдерживающих высокое давление, не теряющих своих свойств в процессе эксплуатации, что исключает утечки газа.
• Гибкость и точность настроек, благодаря применению жидкой фазы газа. Отсутствие необходимости дополнительной коррекции регулировок в процессе эксплуатации.

Любая инновация несёт в себе не только плюсы, но и минусы. Главный недостаток ГБО-5 – его цена, как следствие, длительный срок окупаемости (4-5 лет). К другим проблематичным моментам можно отнести:

• Повышенные требования к качеству пропано-бутановой смеси – не на всех газовых заправках она отвечает высоким стандартам. По этой причине бывают случаи выхода из строя газового насоса.
• Нераспространённость на российском рынке вызывает сомнения относительно возможности качественного монтажа, ремонта и техобслуживания.

На вопрос, что лучше: ГБО 4 или 5 поколения, не существует однозначного ответа. По крайней мере, на данном этапе развития газобаллонного оборудования. Все зависит от марки машины, материальных возможностей, а также пожеланий владельца транспортного средства.

Видео по эксплуатации и настройке газового оборудования пятого поколения: