Derzeit laufen die Vorbereitungen für die Serienproduktion vielversprechender Su-57-Jäger. Wie bei den Prototypen wird die Serienausstattung mit Motoren von zwei Modellen ausgestattet. Die ersten Serienmuster erhalten die bestehenden AL-41F1-Motoren (sie sind auch "Erststufenmotoren") und werden dann durch neuere "Products 30" in der Serie ersetzt. Seit Ende 2017 werden vielversprechende Turbojet-Triebwerke "Product 30" in der Luft getestet, und es wird erwartet, dass sie in Zukunft ihre Produktion im Interesse der Serienproduktion von Flugzeugen beherrschen.
TRDDF-Typ "Product 30" oder "Second Stage Engine" ist eines der Hauptthemen im Rahmen des PAK FA / T-50 / Su-57 Projekts. Darüber hinaus ist dieses Thema eines der am meisten geschlossenen.
Inzwischen ist es dem von NPO Saturn vertretenen Entwickler sowie Beamten des Verteidigungsministeriums und anderer Strukturen jedoch gelungen, einen Teil der Daten offenzulegen und ein grobes Bild zu zeichnen. Es wird erwartet, dass auch in Zukunft neue Informationen fließen und die Branche neue Details zu einem interessanten Projekt preisgeben wird.
Motor der fünften Generation
Der Su-57-Jäger gehört zur bedingten fünften Generation, was auf das Vorhandensein einer Reihe charakteristischer Anforderungen hinweist. Eine der wichtigsten Anforderungen dieser Art besteht darin, die Überschallgeschwindigkeit zu gewährleisten, auch ohne den Einsatz von Nachbrennern. Bestehende Serienmotoren lassen solche Eigenschaften nicht zu, weshalb ein komplett neues Kraftwerk erforderlich ist. Ein vielversprechendes Triebwerk für die Su-57 wird wie das Flugzeug selbst der bedingten fünften Generation zugeschrieben – allerdings bereits im Bereich des Triebwerksbaus.
Su-57-Flugzeug mit Triebwerken der "ersten Stufe" - AL-41F1. Foto UAC / uacrussia.ru
Es wird angenommen, dass sich der Unterschied zwischen den Generationen von Turbojet-Triebwerken in der Änderung der grundlegenden Parameter manifestiert. Eine im neuen Projekt erreichte starke Steigerung des spezifischen Schubs bzw. eine Reduktion des spezifischen Treibstoffverbrauchs ermöglicht den Bezug auf die nächste Generation. Das neueste TRDDF "Produkt 30" nach diesen Indikatoren schneidet im Vergleich zu den bestehenden Systemen günstig ab, was es seinen Entwicklern ermöglicht, über die Entwicklung einer Engine der "5" oder "5+"-Generation zu sprechen.
Die hohe Leistung des neuen Motors wird vor allem durch den Einsatz modernster Technologien, Materialien und Lösungen erreicht. Dabei kommen auch bereits gemasterte Ideen zum Einsatz. Damit setzt "Produkt 30" die Reihe der Haushaltsmotoren mit einer Standarddüse mit Schubvektorsteuerung fort.
Einige moderne Lösungen mussten jedoch aufgegeben werden. 2013 zeigte NPO Saturn beispielsweise ein vielversprechendes Design einer Hochdruckverdichterschaufel aus Titanaluminid. Es gab Berichte über die mögliche Einführung eines solchen Materials in die Konstruktion der Turbine. Später wurde jedoch Titanaluminid in der Zusammensetzung von "Produkt 30" aufgegeben. Die Gewichtsersparnis erwies sich als vernachlässigbar und die Widerstandsfähigkeit gegen die für Militärmotoren typischen erhöhten mechanischen und thermischen Belastungen war nicht ausreichend.
Technische Details
"Produkt 30" ist nach bekannten Daten ein Bypass-Turbojet-Triebwerk mit Nachbrenner. In einigen Grundideen ähnelt es den älteren Motoren der AL-31- und AL-41-Familien, jedoch wurden alle seine Aggregate neu und unter Verwendung moderner Entwicklungen entwickelt. Das Ergebnis war eine spürbare Steigerung aller Hauptmerkmale, wodurch das „Produkt 30“der nächsten Generation von TRDDF zugeschrieben werden kann.
Das Triebwerk hat eine für seine Klasse typische Architektur mit mehrstufigen Hoch- und Niederdruckverdichtern, einer Brennkammer und mehrstufigen Turbinen. Hinter den Turbinen befinden sich der Nachbrenner und die Düse mit dem UHT. Notwendige Einheiten für den einen oder anderen Zweck werden auf der Außenfläche des Motors platziert. Die Entwickler von "Product 30" haben es nicht eilig, alle Details des Designs preiszugeben, einige Features des neuen Projekts sind jedoch bereits bekannt.
Der Kompressor sorgt für eine Kompression der einströmenden Luft mit einem Grad von 6, 7, wodurch ein Luftdurchsatz von bis zu 20-23 kg / s erreicht wird. Die Brennkammer ist mit einem direkt an den Injektoren installierten Plasmazündsystem ausgestattet. Diese sorgen dafür, dass der Kraftstoff sofort nach Eintritt in den Brennraum gezündet wird. Dadurch wird der optimale Verbrennungsmodus beibehalten und der sogenannte. Fackel - unsachgemäße Verbrennung des im Motor angesammelten Kraftstoffs. Die Temperatur der Gase vor der Turbine reicht von 1950 bis 2100 ° K. Zum Vergleich: Für einen serienmäßigen AL-31F-Motor überschreitet dieser Parameter 1700 ° K nicht.
Erfahrene Su-57 mit dem "Product 30"-Motor. Foto Nickolay Krasnov / russianplanes.net
Das Triebwerk "30" ist mit einer neuen Düse mit Schubvektorsteuerungsfunktionen ausgestattet. Dieses Gerät ist deutlich kleiner als die bisher verwendeten und hat andere Konturen. Insbesondere die durch die einzelnen Klappen gebildete Hinterkante der Düse wird uneben.
Ein wichtiges Konstruktionsmerkmal, das neue Möglichkeiten bietet, ist die Änderung des Bypass-Grades. Das Projekt berücksichtigte auch die Notwendigkeit, die Sichtbarkeit des Triebwerks und des Flugzeugs insgesamt für Radar- und Infrarotüberwachungssysteme zu reduzieren. Solche Probleme wurden durch die Schaffung optimaler Designs des Lufteinlasses und der Düse gelöst.
Für den neuen Motor wurde ein originales elektronisches digitales Kontrollsystem mit voller Verantwortung geschaffen. Es empfängt Daten von vielen verschiedenen Sensoren und überwacht den Betrieb aller Motorkomponenten. Das Steuersystem empfängt Befehle vom Piloten und führt diese unter Berücksichtigung der aktuellen Parameter und verschiedener Faktoren aus. Die automatische Motorsteuerung vereinfacht die Arbeit des Piloten und erleichtert auch die Abstimmung des Triebwerks auf die Arbeit unter bestimmten Bedingungen.
Alle neuen Ideen und Lösungen sollen die grundlegenden Eigenschaften des Motors verbessern. Nach offenen Daten erreicht der maximale Schub des "Product 30" -Triebwerks 11000 kgf, Nachbrenner - 18000 kgf. Zum Vergleich: Das Triebwerk der ersten Stufe AL-41F1 hat einen Schub von 9500 bzw. 15000 kgf. Somit wird die Su-57 selbst bei einem maximalen Startgewicht von mehr als 35 Tonnen ein Schub-Gewichts-Verhältnis von mehr als eins haben. Bei einem normalen Startgewicht erreicht dieser Parameter 1, 15-1, 2.
Die spezifischen Parameter des neuen Motors verbesserten sich entweder oder blieben auf dem Niveau der Vorgängerprodukte. So gibt das Management von NPO Saturn an, dass der spezifische Kraftstoffverbrauch des Produkts 30 auf dem Niveau des AL-31F-Motors blieb - etwa 0,67 kg • kgf / h. Gleichzeitig nahm der spezifische Schub zu, aber der genaue Wert dieses Parameters wird nicht genannt. Mit solchen Parametern unterscheidet sich der "30"-Motor in Bezug auf Abmessungen und Gewicht kaum von den serienmäßigen heimischen Turbojet-Triebwerken.
Die Optimierung der Hauptparameter führt zu einer Erhöhung der Flugleistungseigenschaften. Nach verschiedenen Schätzungen kann die Überschall-Reisegeschwindigkeit der Su-57 ohne Nachbrenner, die von zwei Triebwerken mit einem Schub von jeweils 11.000 kgf bereitgestellt wird, M = 1, 5 erreichen. Das Vorhandensein einer Düse mit UHT verbessert die Manövrierfähigkeit erheblich in allen Modi.
Pläne für die Zukunft
Bisher befindet sich das vielversprechende Turbojet-Triebwerk des Produkts 30 im Stadium der Flugtests und wird an Prototypen von T-50 / Su-57-Flugzeugen getestet. Bis heute wurden etwa zwei Dutzend Versuchsmotoren für die Erprobung am Boden und in der Luft hergestellt. Flugtests der Triebwerke laufen seit über einem Jahr und werden noch länger dauern. So wurde Anfang letzten Jahres berichtet, dass der gesamte Flugtestzyklus drei Jahre dauern könnte.
Motor "30" in der Montagehalle (vermutlich). Foto Militaryrussia.ru
Nach aktuellen Planungen werden die russischen Luft- und Raumfahrtstreitkräfte in den kommenden Jahren mehrere der ersten Serien-Su-57-Jäger erhalten. Die ersten Fahrzeuge dieser Art werden mit dem sog. Motoren der ersten Stufe - TRDDF AL-41F1. Im Jahr 2020 soll ein zweiter Vertrag zur Lieferung von Seriengeräten erscheinen. Diesmal sprechen wir über die Einführung neuer Motoren. Ein Teil der Kämpfer der zweiten Serie wird mit „Products 30“ausgestattet. Die Serienfertigung solcher Motoren wird vom UEC-Ufa Motorenbau-Fertigungsverband gemeistert. Später, etwa Mitte der zwanziger Jahre, wird der neue Motor zum Standard für alle Serien-Su-57.
Parallel zur Erprobung und Feinabstimmung von „Produkt 30“in der bestehenden Version wird an neuen Aggregaten für einen solchen Motor gearbeitet. Die Entwicklung einer Flachdüse, die die Signatur des Flugzeugs in verschiedenen Spektren reduzieren kann, ist im Gange. Statt der Standarddüse ist hinter dem Triebwerk ein gebogener Kanal geplant, an dem zwei bewegliche Flachklappen angebracht werden sollen.
Der S-förmige Kanal schirmt die Turbinenschaufeln vor Radarstrahlung ab und der rechteckige Querschnitt der Düse reduziert Infrarotstrahlung von reaktiven Gasen. Gleichzeitig erzeugen solche Einheiten einen zusätzlichen Widerstand gegen die Bewegung von Gasen, was zu einer leichten Verringerung der technischen Eigenschaften des Motors führt. Die neue Düse befindet sich noch in einem frühen Stadium, und es ist noch nicht bekannt, ob sie in zukünftigen Upgrades der Su-57 implementiert wird. Mit Hilfe eines solchen Projekts sammeln russische Motorenbauer jedoch wichtige Erfahrungen.
Es wird auch über die Ausarbeitung der Probleme bei der Erstellung des Motors der "sechsten Generation" berichtet. Um die grundlegenden und spezifischen Eigenschaften weiter zu verbessern, wird vorgeschlagen, zusätzlich zu den beiden bestehenden einen dritten Kreislauf hinzuzufügen. Solche Ideen befinden sich jedoch noch in den Stadien der frühesten Forschung und können daher kaum im Kontext der weiteren Verfeinerung der Su-57-Jäger berücksichtigt werden.
Bisher besteht die Hauptaufgabe der Triebwerksbauer innerhalb des PAK FA-Programms darin, das "Produkt 30" mit dem anschließenden Produktionsstart und der Einführung in die Serienproduktion von Su-57-Jägern zu verfeinern. Offenbar wird der Motor in seiner jetzigen Konfiguration in Serie gehen – mit einer Reihe technischer Sonderlösungen, die die Gesamtleistung steigern. Gleichzeitig sind grundsätzliche Überholungen, wie der Einbau einer neuen Düse, noch nicht geplant.
Das Hauptergebnis des Projekts unter der Arbeitsbezeichnung "30" ist die Schaffung eines Hochleistungs-Turbojet-Triebwerks für das neueste russische Jagdflugzeug. Vergessen Sie dabei nicht andere wichtige Punkte. Nach Abschluss der Arbeiten am „Produkt 30“und dessen Inbetriebnahme beim Militär wird der russische Motorenbau einmal mehr sein Potenzial zeigen und seine führende Position untermauern.
