АЛ-31Ф

Материал из Википедии — свободной энциклопедии
Перейти к: навигация, поиск
АЛ-31Ф
AL-31FN.jpg
Двигатель АЛ-31ФН
Тип: ТРДДФ
Страна: РоссияFlag of Russia.svg Россия
Использование:
Годы эксплуатации: с 1984 года
Применение: Су-27 и его модификации
Развитие: АЛ-41Ф1
Производство:
Конструктор: А. М. Люлька, В. М. Чепкин
Год создания: c начала 1970-х до 1985 года
Производитель: ФГУП "НПЦ газотурбостроения "Салют", ОАО «УМПО»
Годы производства: с 1981 года
Варианты: АЛ-31Ф
АЛ-31ФП
АЛ-31Ф серии 3
АЛ-31ФН
АЛ-31Ф М1
АЛ-31Ф М2
Р-32
АЛ-31СТ
Массогабаритные
характеристики
Сухая масса: 1530 кг
Длина: 4950 мм
Диаметр: 1180 мм
Рабочие характеристики
Тяга: 7670 кгс
Тяга на форсаже: 12500 кгс
Ресурс: 1000 ч
Температура турбины: 1427 °C
Степень повышения давления: 23
Управление: электромеханическое
Расход воздуха: до 112 кг/сек
Расход топлива: 3,96 кг/с кг/ч
Удельный расход топлива: 0,75 [1] кг/кгс·ч
Степень двухконтурности: 0,571


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 УМПО.

Ориентировочная стоимость одного двигателя АЛ-31Ф (по состоянию на 2008 год) составляет 96,4 млн рублей[2].

С 2013 года двигатель собирается в рамках дивизиона ОДК «двигатели боевой авиации», за горячую часть отвечает «Салют», за холодную и сборку УМПО, ОМО.[источник не указан 130 дней]

Особенности конструкции[править | править вики-текст]

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-ступенчатого, с регулируемым входным направляющим аппаратом (ВНА), компрессора высокого давления, осевого 9-ступенчатого, с регулируемым ВНА и направляющими аппаратами первых двух ступеней, турбины высокого и низкого давления — осевые одноступенчатые; лопатки турбин и сопловых аппаратов охлаждаемые(пленочное охлаждение). 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 газы подаются из диска в лопатку и проходят через отверстия по кромкам (пленочное воздушное охлаждение), для крепления лопатки к диску используется хвостовик ёлочного типа. Роторы крепятся к валу с использованием роликовых подшипников. После турбины установлен 11-лепестковый смеситель. Для обеспечения стабильной работы ФК, установлен затурбинный кок, плавно переводящий поток, из кольцевого в круглое сечение, с антивибрационными отверстиями, а также в форсажной камере установлены антивибрационные продольные экраны. Двигатель создавался с трудом. Долгое время не удавалось выйти на проектный ресурс[источник не указан 38 дней]. Причина заключалась в тепловом пакете лопатки турбины.

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 (статические лопатки) 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 3-5 с, на средней 5 с, на большой высоте 8 с. Максимальная частота вращения 13 300 об./мин.

Модификации[править | править вики-текст]

На базе АЛ-31Ф разработано большое количество модификаций.

АЛ-31Ф[править | править вики-текст]

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. Двигатели АЛ-31 производит предприятие УМПО.

Характеристики:

  • Длина 4945 мм
  • Масса 1488 кг
  • Стендовая тяга на форсаже 12 500 кгс
  • Тяга на режиме максимал 7770 кгс
  • Удельный расход
    • крейсерский режим 0,67 кг*кгс/час
    • в режиме максимал 0,75 кг*кгс/час
    • на режиме полный форсаж 1,92 кг*кгс/час

АЛ-31ФП[править | править вики-текст]

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.

  • Длина 4942 мм
  • Входной диаметр 905 мм
  • Наружный диаметр 1277 мм
  • Масса 1520 кг

Р-32[править | править вики-текст]

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[править | править вики-текст]

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[править | править вики-текст]

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. КНР закупила в общей сложности 399 АЛ-31ФН, 123 на сумму 500 млн долларов в 2013.[3]

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[править | править вики-текст]

Модернизированный двигатель АЛ-31Ф ММПП Салют с четырехступенчатым компрессором низкого давления КНД-924-4 с увеличенным с 905 до 924 мм диаметром, обеспечивающим на 6 % больший расход воздуха, а также более совершенной цифровой системой автоматического управления(степень сжатия 3,6). 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[4],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[4]. Принят на вооружение ВВС РФ в 2007 году[5].Имеет повышенную силу тяги (13 300 кгс), межремонтный ресурс 1000 часов[6], 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.[6]

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

АЛ-31Ф М2[править | править вики-текст]

Двигатель АЛ-31ФМ2 — турбореактивный двухконтурный двигатель на базе АЛ-31Ф. Лопатки турбины 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 14 500 кгс[7], на режиме полный форсаж 14 100 кгс[8]. 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 впервые показан на 2-ом Международном форуме "Технологии в машиностроении-2012 (ТВМ-2012)[9]. СЛИ запланированы с 2013 года.

АЛ-31Ф М3[править | править вики-текст]

3-й этап модернизации АЛ-31Ф ММПП Салют, дополнительно устанавливается новый трёхступенчатый КНД с широкохордными лопатками пространственного профилирования и увеличенной степенью повышения давления до 4.2 (КНД-924-3), что позволяет увеличить тягу до 15 300 кгс (получено на статических испытаниях). Лопатки и диск 3-х ступенчатого КНД представляют собой единое целое (блиск), вместо 9 ступеней КВД планируется уменьшить число до 6.[10] С 2002 года двигатель находился на стендовых испытаниях.

АЛ-41Ф1 (Изделие 117)[править | править вики-текст]

АЛ-41Ф1С (Изделие 117С) — модификация АЛ-41Ф1 для Су-35С

Двигатель «первого этапа» для перспективного авиационного комплекса пятого поколения с тягой 14 000 кгс[11][12]. 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[13]. От предшественников его отличает повышенная тяга (14000[14] кгс против 12500 у АЛ-31Ф), полностью цифровая система управления, плазменная система зажигания, новый компрессор большего диаметра, значительно повышенный ресурс (4000 часов против 1000 у АЛ-31Ф) и улучшенные расходные характеристики[13]. Коробка агрегатов расположена сверху двигателя. Стоимость разработки составила 3 млрд руб.[15]

Прирост тяги получен за счет увеличения диаметра компрессора с 905 до 932 мм[16]. Длина двигателя увеличена до 4990 мм. Тяга на чрезвычайном режиме 14 500, на максимале 8800 кгс[17]

НПО Сатурн в 2008 году провел 200 часовые испытания, в том числе 16 часов- «горячие»[18]

АЛ-31СТ[править | править вики-текст]

«Наземная» стационарная модификация АЛ-31Ф мощностью 16 МВт[19] для применения в качестве привода газоперекачивающих станций.

Ссылки[править | править вики-текст]

Примечания[править | править вики-текст]

  1. F119 - двигатель истребителя F-22
  2. Официальный сайт Российской Федерации для размещения информации о размещении заказов
  3. More Russian Engines for China’s J-10 Fighter | Aviation International News
  4. 1 2 Ю.Елисеев Кто будет отвечать за создание двигателя в целом не должно решаться голосованием
  5. ФГУП "НПЦ газотурбостроения «САЛЮТ» | Продукция | АВИАЦИОННЫЕ ДВИГАТЕЛИ | АЛ-31Ф серии 42 (М1)
  6. 1 2 Пресс-конференция руководителя ММПП «Салют» Ю.Елисеева // АвиаПорт. Новости
  7. ФГУП «НПЦ газотурбостроения «САЛЮТ» | Новости | ПУБЛИКАЦИИ | АЛ-31Ф М2 дебютирует в Жуковском. Проверено 3 февраля 2013. Архивировано из первоисточника 11 февраля 2013.
  8. Премьера двигателя АЛ-31Ф М2
  9. Двигатель АЛ-31Ф М2 готовится к летным испытаниям — Жуковские ВЕСТИ
  10. ФГУП «НПЦ газотурбостроения «САЛЮТ» | Новости | ПУБЛИКАЦИИ | «Возможности модернизации двигателя АЛ-31Ф ещё не исчерпаны». Проверено 3 февраля 2013. Архивировано из первоисточника 11 февраля 2013.
  11. http://www.redstar.ru/2010/03/24_03/2_03.html Интервью с А. Давиденко
  12. http://archive.russia-today.ru/2009/no_12/12_from_backlog_01.htm Интервью с первым заместителем генерального директора ОАО «НПО Сатурн» по НИОКР и ОКР, — генеральным конструктором Виктором Чепкиным
  13. 1 2 Двухконтурная интеграция — Aviaport.ru
  14. Научно-производственное объединение САТУРН > 117С. Проверено 7 февраля 2013. Архивировано из первоисточника 11 февраля 2013.
  15. Как погибает оборонка — Двигатель 5-го поколения для истребителя 5-го поколения появится только лет через 10-15
  16. http://www.salut.ru/rus/section_1/chapter_80/topic_278/documents/57.pdf
  17. ОДК — Высокотемпературный двухконтурный турбореактивный двигатель «Изделие 117С»
  18. «НПО Сатурн» успешно завершил испытания двигателя 117С. — ОРУЖИЕ РОССИИ, Информационное агентство
  19. «Двигатель» № 6 (42) 2005 г. Потенциал для движения вперёд


Турбореактивные авиационные двигатели марки «АЛ» и самолёты, на которых они устанавливались
Прототипы ТР-1  · ТР-3  · ТР-2 Су-11, Ил-22, И-211
АЛ-5 Ил-46
АЛ-7 АЛ-7Ф · АЛ-7Ф-1 · АЛ-7Ф-2 · АЛ-7П · АЛ-7ПБ Ил-54, Ла-250, Су-7Б, Су-9, Су-11, Ту-28, Бе-10, Ту-110
АЛ-21Ф АЛ-21Ф-3 Су-24, Су-17, МиГ-23Б
АЛ-31Ф АЛ-31ФП · Р-32 · АЛ-31Ф сер.3 · АЛ-31Ф-М1 · АЛ-31ФН · АЛ-31СТ Су-27, П-42, Су-30, Су-33, Су-34, Су-35, Су-37
АЛ-41Ф АЛ-41Ф1 (117)  · АЛ-41Ф1С (117С) Су-35С (АЛ-41Ф1С), ПАК ФА (АЛ-41Ф1)