Турбина высокого давления ал 31ф. Фнпц "ммпп "салют". ниоктр. разработки для авиации. Управляющим директором умпо назначен евгений семивеличенко

* - по другим данным 1.18 м
** - по другим данным 1520 кг

Описание Турбореактивный двухконтурный двигатель с форсажной камерой (ТРДДФ) АЛ-31Ф, созданный в НПО «Сатурн» им. А.М.Люльки - первый в нашей стране двухконтурный двигатель, соответствующий по параметрам в своём классе высшим мировым достижениям. Это мощный и экономичный ТРДДФ модульной конструкции, состоит из 14 блоков. Отношение тяги к массе более 8. Двигатель состоит из 4-ступенчатого компрессора низкого давления с регулируемым входным направляющим аппаратом, промежуточного корпуса с центральной коробкой приводов, 9-ступенчатого компрессора высокого давления с регулируемой первой группой ступеней, наружного контура, кольцевой камеры сгорания, одноступенчатой охлаждаемой турбины высокого давления, одноступенчатой охлаждаемой турбины низкого давления с активным управлением радиальными зазорами, компактной кольцевой камеры сгорания, форсажной камеры и сверхзвукового регулируемого сужающегося-расширяющегося реактивного сопла. АЛ-31Ф оснащен гидроэлектронной системой автоматического управления и топливопитания с электронным регулятором-ограничителем.

Основная особенность АЛ-31Ф - уникальные по механическим и эксплуатационным характеристикам лопатки турбины, изготовленные из жаропрочного сплава с монокристаллической структурой и имеющие эффективную систему охлаждения. Напряжённая термодинамика двигателя, высокие степень повышения давления и температура газов перед турбиной (1600-1700 К), компактная конструкция позволили получить высокую тягу при малой массе (двигатель дал выигрыш в массе самолёта на целых 2 т) и небольших габаритах и обеспечить высокую тяговооружённость самолёта. Масса 1533 кг, диаметр входа 0.91 м, максимальный диаметр 1.22 м, длина 4.95 м.

Базовый вариант двигателя развивает стендовую тягу 12500 кгс (122.6 кН) на режиме "полный форсаж" и 7600 кгс (74.6 кН) - на "максимале". Удельный расход топлива на максимальном режиме работы составляет 0.75 кг/(кгс·ч) (0.08 кг/(Н·ч)), на форсаже - до 1.92 кг/(кгс·ч) (0.20 кг/(Н·ч)), а минимальный крейсерский расход составляет 0.67 кг/(кгс·ч) (0.07 кг/(Н·ч)). Высоконапорный двухкаскадный компрессор обеспечивает 23-кратное сжатие поступающего воздуха при расходе его 112 кг/с и степени двухконтурности около 0.6.

АЛ-31Ф эксплуатируется в широком диапазоне высот и скоростей полёта, устойчиво работает на режимах глубокого помпажа воздухозаборника на числах M=2 в условиях плоского, прямого и перевёрнутого штопора. Системы ликвидации помпажа, автоматического запуска в полёте, встречного запуска основной и форсажной камер обеспечивают надёжность силовой установки при применении бортового оружия.
Двигатель имеет большой ресурс. При ремонте двигателя в эксплуатационных условиях можно поменять шесть, а на аварийных заводах - все 14 блоков. Ресурс двигателя поднят до ресурса самолёта.

АЛ-31Ф эксплуатируется на самолётах семейства Су-27.

Источники

• Ильин и Левин. .
• Polygon. «Су-27».

Статьи

• Шедевр двадцатого века АЛ-31Ф является сегодня первым и единственным известным в мире турбореактивным двигателем, надежно и устойчиво работающим при углах кабрирования самолета, намного превышающих недоступный и предельный для всех известных самолетов зарубежных фирм угол 60°. Двигатель обеспечивает также исполнение полета в условиях полностью "обращенного" (по направлению) движения самолета на скоростях, превышающих 200 км/ч, что позволяет выполнять самолетами Су-27 новые, уникальные боевые фигуры сверхманеврирования.

Технические характеристики:

Длина, мм 4945

Максимальный диаметр, мм 910

Высота, мм 1240

Масса, кг 1530

Удельный расход топлива, кг/Н ч:

на форсажном режиме 1,96

на максимальном режиме 0,75

на крейсерском режиме 0,66

Расход воздуха через компрессор, кг/с 112

Степень повышения давления в компрессоре 12,7

Температура газа перед турбиной, °C 1387

Тяга, кгс:

максимальная бесфорсажная 7850

на форсаже 12500

Двигатель АЛ-31Ф предназначен для установки на самолетах Су-27 и его модификациях (Су-27СК, Су-30МК, Су-32МФ).

Модификации:

АЛ-31К — двигатель для палубного самолёта Су-33. Тяга на форсаже увеличена до 13300 кгс. Отличается дополнительной антикоррозионной защитой.

АЛ-31СТ — двигатель для газоперекачивающих станций.

АЛ-31Ф — базовый. Устанавливается на Су-27, Су-27УБ, Су-30, Су-34, Су-35.

АЛ-31ФM1 — модернизированный. Тяга на форсаже увеличена до 13500 кгс.

АЛ-31ФM2 — форсированный до 14000 кгс. Отличается трёхступенчатым компрессором низкого давления.

АЛ-31ФM3 — форсированный.

АЛ-31ФН — с нижним расположение коробки приводов. Разработан по заказу Китая.

АЛ-31ФП (АЛ-31ФУ) — с поворотным соплом. Разработан в 1988-1994 годах. Масса увеличена на 110 кг, длина — на 0,4 м. Устанавливался на Су-33УБ, Су-37.

Серийно производился с 1981 года на заводе № 165 в Москве (Московское МПП «Салют») и на УМПО (г. Уфа)

Разрабатывался с первой половины 1970-х годов в ОКБ им. А.М. Люльки. В настоящее время ОКБ им. Люльки является частью НПО «Сатурн».

История создания и особенности конструкции:

Турбореактивный двигатель АЛ-31Ф («изделие 99») разработан в 70-х годах на Московском машиностроительном производственном предприятии "Салют" под руководством генерального конструктора В.М.Чепкина для самолёта Су-27 и его модификаций. (После смерти А. М. Люльки в 1984 году работы по двигателю и его модификациям возглавил генеральный конструктор В. М. Чепкин).Серийное производство организовано в 1981 году на Уфимском машиностроительном производственном объединении и ММПП «Салют».

АЛ-31Ф представляет собой двухвальный двухконтурный турбореактивный двигатель со смещением потоков за турбиной. Двигатель имеет модульную конструкцию. Он состоит из 4-ступенчатого компрессора низкого давления с регулируемым входным направляющим аппаратом, промежуточного корпуса с центральной коробкой приводов, 10-ступенчатого компрессора высокого давления с регулируемой первой группой ступеней, наружного контура, кольцевой камеры сгорания, одноступенчатой охлаждаемой турбины высокого давления, одноступенчатой охлаждаемой турбины низкого давления, форсажной камеры и сверхзвукового реактивного сопла. Двигатель имеет верхнее расположение агрегатов. Маслосистема замкнутая. Запуск осуществляется от воздушного стартера. Двигатель работает на авиационном керосине марок Т-1, ТС-1, РТ.

Поставлялся на экспорт в Индию и Китай. Капитальный ремонт осуществляется на авиаремонтном заводе №121 в Кубинке.

На базе ФГУП «НПЦ газотурбостроения «Салют » состоялся научно-технический совет, посвященный результатам опытно-конструкторских работ по модернизации двигателя АЛ-31Ф второго этапа (АЛ-31Ф М2). «ОКБ «Сухого» заинтересовано в изделии для дальнейшей ремоторизации самолетов Су-27СМ и Су-34, стоящих на вооружении ВВС РФ.

Научно-технический совет, в котором приняли участие все заинтересованные стороны – представители «ОКБ «Сухого», «НТЦ им. Люльки», «Объединенной авиастроительной корпорации» и «Объединенной двигателестроительной корпорации», состоялся впервые за последние пять лет. С докладом о результатах работы, достигнутых в ходе модернизации двигателя АЛ-31ФМ2 второго этапа, выступил начальник отдела ведущих конструкторов Сергей Родюк.

Все работы, связанные со вторым этапом модернизации двигателя, проводятся в соответствии с заданными планами-графиками. К настоящему времени завершены специальные стендовые испытания двигателя второго этапа в термобарокамере ЦИАМ, которые подтвердили возможность достижения статической тяги 14 500 кгс и обеспечение заявленных характеристик в полете. По сравнению с АЛ-31ФМ первого этапа на 9% увеличена тяга на полетных режимах.

«Модернизация двигателя АЛ-31Ф ведется без изменения его габаритных размеров и направлена на сохранение возможности ремоторизации всего самолетного парка Су-27 без дополнительных изменений планера самолета или мотогондолы двигателя», - сказал исполняющий обязанности генерального конструктора «Салюта» Геннадий Скирдов.

До конца 2012 года планируется завершить программу специальных стендовых и ресурсных испытаний, а также приступить к выполнению программы специальных летных испытаний, предшествующих государственным специальным испытаниям.

По словам генерального директора ФГУП «НПЦ газотурбостроения «Салют» Владислава Масалова, серийные поставки модернизированного двигателя могут быть начаты уже с 2013 года. «Двигатель АЛ-31Ф М2 может рассматриваться как недорогой вариант для ремоторизации парка самолетов типа Су-27, Су-30 и Су-34 эксплуатируемых в МО РФ, а также для поставок инозаказчикам», - отметил генеральный директор «Салюта». Для удовлетворения требованиям технического задания и ТУ самолетами Су-27СМ и Су-34 необходимо применение двигателя с повышенной тягой и лучшими расходами. Применение двигателя АЛ-31Ф М2 на этих самолетах обеспечит выполнение предъявляемых требований. Его установка не потребует никаких доработок самолета и может быть проведена непосредственно в эксплуатации.

Краткая информация:

Двигатель АЛ-31ФМ2 – турбореактивный двухконтурный двигатель на базе АЛ-31Ф. Тяга двигателя на особом режиме 14 500 кгс. Назначенный ресурс модернизированного двигателя превышает 3 000 часов. Двигатель имеет минимальные отличия от серий 3, 20 и 23. Повышены тяговые характеристики при снижении удельных расходов топлива, в том числе и на бесфорсажных режимах. Не требует доработки борта самолета при постановке на самолеты типа Су-27, Су-30, Су-34 вместо двигателей других серий. Модернизация возможна при проведении ремонта двигателей ранних серий. ЛТХ и эксплуатационные характеристики ЛА улучшены за счет повышения параметров и исключения системы кислородной подпитки. Повышена точность регулирования и качество диагностики.

АЛ-31 - серия авиационных высокотемпературных турбореактивных двухконтурных двигателей с форсажными камерами , разработанная под руководством А. М. Люльки в НПО «Сатурн» . Название расшифровывается как Архип Люлька,"Ф"-форсажная камера, на заводе АЛ-31 имеет название Изделие 99. Проектирование двигателя началось в 1973 году,первые испытания прошли в 1977, а государственные испытания успешно завершились в 1985 году . С 1981 года двигатели АЛ-31 производятся на УМПО (г. Уфа) и «ММПП Салют » (г. Москва). После смерти А. М. Люльки в 1984 году работы по двигателю и его модификациям возглавил генеральный конструктор В. М. Чепкин. В настоящее время ОКБ им. Люльки является частью НПО «Сатурн» .

Ориентировочная стоимость одного двигателя АЛ-31Ф (по состоянию на 2008 год) составляет 96,4 млн рублей .

Особенности конструкции

АЛ-31Ф - Базовый двухконтурный двухвальный турбореактивный двигатель со смешением потоков внутреннего и наружного контуров за турбиной, общей для обоих контуров форсажной камерой и регулируемым сверхзвуковым всережимным реактивным соплом. Двигатель модульный.

Состоит из компрессора низкого давления осевого 4-ступенчатый с регулируемым входным направляющим аппаратом (ВНА), компрессора высокого давления осевой 9-ступенчатый с регулируемым ВНА и направляющими аппаратами первых двух ступеней, турбины высокого и низкого давления - осевые одноступенчатые; лопатки турбин и сопловых аппаратов охлаждаемые. Основная камера сгорания кольцевая. В конструкции двигателя широко применяются титановые сплавы (до 35 % массы) и жаропрочные стали. Лопатки турбин имеют полости в виде лабиринтов для охлаждения изнутри, для крепления лопатки к диску используется хвостовик ёлочного типа. Роторы крепятся к валу с использованием роликовых подшипников.

Двигатель имеет электрическую систему зажигания. Пусковая система может запускать двигатель как на земле так и в полёте. Для запуска двигателя на земле используется пусковое устройство расположенное в выносной коробке двигателя. На обычных режимах работы двигателя для экономии топлива охлаждение турбин частично отключается.

Применение ВНА дало высокую устойчивость к помпажу, на практике это означало что двигатели сохранят работоспособность при попадании самолета в штопор. Двигатель в полёте может использоваться на всех режимах без ограничений. Время приемистости из режима малого газа до режима максимал на малой высоте 3-5с, на средней 5 с, на большой высоте 8с. Максимальная частота вращения 13 300 об./мин.

Модификации

На базе АЛ-31Ф разработано большое количество модификаций.

АЛ-31Ф

Базовый вариант двигателя используется на истребителях Су-27 и его модификациях. Температура газов перед турбиной 1665 К. Первоначально назначенный ресурс серийных АЛ-31Ф составлял всего 100 часов, при требовании ВВС в 300 часов, но затем со временем он был доведён до 1500 часов. Межремонтный ресурс на максимальных режимах работы составлял от 5 до 15 часов. Максимальное количество циклов запуска (TAC) 300.

АЛ-31ФП

Основное отличие от базового двигателя АЛ-31Ф - управляемый вектор тяги , значительно повышающий маневренные характеристики самолета. Изменение вектора возможно на угол до ±16° в вертикальной плоскости и до ±15 в любом направлении."ФП" означает форсажный поворотный. Двигатель разработан в НПО Сатурн, прозводится на УМПО.

Двигатели АЛ-31ФП устанавливаются на истребители поколения «4++»: некоторые модификации Су-30 и Су-37 .

Р-32

Форсированный двигатель АЛ-31Ф для рекордного самолета П-42 , созданного на базе Су-27 . Форсажная тяга двигателя была повышена до 13600 кгс.

АЛ-31Ф серии 3

Вариант двигателя АЛ-31Ф для палубного истребителя Су-33 . В отличие от базового АЛ-31Ф появился дополнительный режим (ОР) с тягой 12800 кгс, кратковременно используемый при взлёте самолёта с палубы с полной боевой нагрузкой или при экстренном уходе на второй круг.

АЛ-31ФН

Модификация АЛ-31Ф с нижним расположением коробки агрегатов для китайского истребителя Chengdu J-10 . Имеет повышенную на 200 кгс силу тяги по сравнению с базовым вариантом. Разработан в ММПП Салют, с 2009 по двум контрактам будет поставлено 300 двигателей.

Контракт на проведение НИОКР между Китаем и Россией был подписан в 1992 году, финансирование так же осуществлялось со стороны Китая. В 1994 году двигатель был окончательно спроектирован.

Первоначально двигатель разрабатывался совместно НПО Сатурн с ММПП Салют,но после 1998 года ММПП Салют разработал документацию и наладил серийное производство АЛ-31ФН самостоятельно.В 1999 г. при Министерстве юстиции было создано Федеральное агентство по защите результатов интеллектуальной деятельности (ФАПРИД). Стремясь делегитимизировать права разработчика, генеральный директор ММПП Салют Юрий Елисеев сумел подписать с ФАПРИД лицензионный договор (№ 1-01-99-00031), который стал самым первым договором такого рода, заключенным вновь созданным агентством. Ссылаясь на него, Салют рассматривает лицензионный договор 1998 г. с Сатурном как ничтожный

АЛ-31Ф-М1

Модернизированный двигатель АЛ-31Ф ММПП Салют с четырехступенчатым компрессором низкого давления КНД-924 с увеличенным с 905 до 924 мм диаметром, обеспечивающим на 6% больший расход воздуха, а также более совершенной цифровой системой автоматического управления. Температура газов перед турбиной у этого двигателя повышена на 25°С. Двигатель двухконтурный, первый контур проходит через "рубашку" для охлаждения, затем смешивается за турбиной с горячим вторым контуром двухвальный.

Первый полет 25 января 2002 года, серийно производится с 2006 года для истребителей семейства Су-27 ,устанавливается без доработок в любые истребители, в том числе ранних годов выпуска,установлены на 1 полку Су-27СМ/СМ2 и уже устанавливаются на производимые Су-34 . Принят на вооружение ВВС РФ в 2007 году .Имеет на 1000 кгс повышенную силу тяги(13 500 кгс), межремонтный ресурс 1000 часов , назначенный ресурс 2000 часов при сохранении габаритных размеров и веса. Удельный расход топлива был снижен. Имеет модификацию с управляемым вектором тяги, с ресурсом 800 часов.

• Длина 4,945 м
• Максимальный внешний диаметр 1,14 м
• Масса 1520 кг

АЛ-31Ф-М2

Двигатель АЛ-31ФМ2 - турбореактивный двухконтурный двигатель на базе АЛ-31Ф. Лопатки с перфорацией по кромкам, изготавливаются литьём, температура перед входом в турбину увеличена на 100°С в сравнении с Ал-31Ф. Тяга двигателя на особом режиме 14 300 кгс, на режиме полный форсаж 14 100 кгс . Назначенный ресурс модернизированного двигателя превышает 3 000 часов. Двигатель имеет минимальные отличия от серий 3, 20 и 23. Повышены тяговые характеристики при снижении удельных расходов топлива, в том числе и на бесфорсажных режимах. Не требует доработки борта самолета при постановке на самолеты типа Су-27, Су-30, Су-34, в отличие от двигателей других серий. В 2012 двигатель планируется вывести на летные испытания.

Файл:АЛ-31м2 АЛ-31Ф-М2 - производства ФГУП "НПЦ газотурбостроения "Салют" АЛ-31-M2

АЛ-31Ф-М3

3-й этап модернизации АЛ-31Ф ММПП Салют, дополнительно устанавливается новый трёхступенчатый КНД с широкохордными лопатками пространственного профилирования и повышенной степенью сжатия до pk= 4.2, что позволяет увеличить тягу до 15 300 кгс(получено на статических испытаниях). Лопатки и диск представляют собой единое целое. С 2002 года двигатель находился на стендовых испытаниях.

АЛ-41Ф1

Двигатель «первого этапа» для перспективного авиационного комплекса пятого поколения с тягой 15000 кгс . Создан на основе двигателей АЛ-31Ф, АЛ-31ФП и АЛ-41Ф . Несмотря на схожую с АЛ-31Ф схему, двигатель на 80% состоит из новых деталей . От предшественников его отличает повышенная тяга (15000 кгс против 12500 у АЛ-31Ф), полностью цифровая система управления, плазменная система зажигания, новая турбина большего диаметра, значительно повышенный ресурс (4000 часов против 1000 у АЛ-31Ф) и улучшенные расходные характеристики .Стоимость разработки составила 3 млрд руб.

АЛ-31СТ

«Наземная» стационарная модификация АЛ-31Ф мощностью 16 МВт для применения в качестве привода газоперекачивающих станций.

Общие сведения

Двухвальный ТРДДФ АЛ-31Ф с тягой на форсажном режиме 12500 кгс был создан в ОКБ А.М.Люльки в 1979 г. АЛ-31Ф стал первым двухконтурным двигателем, разработанным в ОКБ. Двигатель имел нижнее расположение агрегатов, ресурс 100 часов, ограничение по скорости и высоте. Он был установлен на первые прототипы самолёта Су-27 - Т-10-3/10-4 . Поскольку самолёт не обеспечивал ряд параметров ТЗ, был создан улучшенный вариант Т-10С , на котором был установлен доработанный двигатель. Двигатель отличался верхним расположением агрегатов.

АЛ-31Ф неоднократно дорабатывался с целью повышения надежности и ресурса. Ресурс постепенно повышался со 100 часов в начале 80-х годов до 500 часов в начале 90-х. Двигатель имеет хорошую газодинамическую устойчивость в большом диапазоне скоростей, в том числе и отприцательных. Он устойчиво работает и в условиях глубокого помпажа. Имеется система ликвидации помпажа и автоматического запуска в полёте, электронная САУ с дублирующей гидросистемой. В серийное производство двигатель запустили в 1982 г. АЛ-31Ф устанавливается на истребитель Су-27 и его модификации. С 1988 г. проводились работы по модернизации двигателя для установки сопла с управляемым вектором тяги.

Модификации

• АЛ-32Ф (Р-32). Форсированный АЛ-31Ф, создан в 1986 г. для рекордной модификации Су-27 - П-42 , тяга форсирована до 13860 кгс.
• АЛ-31Ф с плоским соплом УВТ, поворотным в вертикальной плоскости. На экспериментальном Су-27ЛЛ-ПС у одного двигателся сопло было заменено плоским с УВТ. В дальнейшем плоское сопло развития не получило.
• АЛ-31 для атмосферного аналога ВКС "Буран" БТС-002 . Самолёт имел четыре двигателя, прчем два двигателя были с форсажными камерами (АЛ-31Ф), а два - бесфорсажные. Благодаря установленным ТРД, БТС-002 мог производить самостоятельный взлёт.
• АЛ-33К, тяга на форсажном режиме 12796 кгс, предназначен для палубного истребителя.
• АЛ-31ФН, тяга на форсажном режиме 12500 кгс, создан в 1992 г., имеет нижнее расположение агрегатов. Вес двигателя 1538 кг, диаметр 1180 мм, длина 5000 мм.
• Ал-35Ф, тяга на форсажном режиме 13565 кгс, создан в 1992 г. для истребителя Су-27М (Су-35). Для него же созданы варианты двигателя АЛ-35ФМ и АЛ-35МЛ.
• АЛ-37ФУ, тяга на форсажном режиме 14000 кгс, создан в 1994 г. для опытного самолёта 711 (Су-37). На двигателе повышена температура газа перед турбиной, вес 1600 кг, сопло УВТ отклоняется в вертикальной плоскости.
• АЛ-31ФП. Тяга на форсажном режиме 12500 кгс, создан в 1998 г. на базе АЛ-37ФУ. Сопло УВТ отклоняется в одной, смещенной от вертикали плоскости. Устанавливается на истребители Су-30МК/МКИ .

Двигатели, выпускаемые на УМПО и ММЗ "Салют" имеют незначительную разницу в параметрах: вес 1570/1530, диаметр 1280/1249, длина 4990/4950 мм соответственно.

Устанавливается на самолёты

Характеристики

Литература

• Л.П.Берне, Д.А.Боев, Н.С.Ганшин. Отечественные авиадвигатели - ХХ век. -М.:Авико Пресс, 2003