Строительство двигателей для военных кораблей океанской и морской зоны является одной из ключевых технологий — любой современный военно-морской флот (ВМФ) немыслим без надежных, мощных и эффективных силовых установок. Серийное производство двигателей для корветов и фрегатов во многом определяет дальнейшие перспективы и направления модернизации ВМФ.
В период холодной войны Советский Союз делал акцент на развитие морского двигателестроения — страна производила собственные силовые установки для всех типов военных кораблей. Особое внимание данной сфере машиностроения уделяется и в России — после распада СССР было принято решение о создании российской морской базы газотурбостроения. Уже в 2006 и 2008 годах по заказу Министерства обороны РФ были успешно завершены опытно-конструкторские работы (ОКР) по созданию отечественных морских газотурбинных двигателей: в частности, были разработаны два морских газотурбинных двигателя — М75РУ мощностью 7000 л.с. и М70ФРУ мощностью 14 000 л.с.
В 2014 году был дан старт второму этапу программы по разработке и освоению изготовления морских газотурбинных двигателей (ГТД) и газотурбинных агрегатов. В частности, в конце 2017 года в ОДК были выполнены три ОКР:
• по разработке технологии серийного изготовления двигателя мощностью 27 500 л.с. для применения в составе газотурбинных агрегатов (ГТА) водоизмещающих кораблей;
• по разработке ГТА на базе двигателя М70ФРУ-2 для кораблей на воздушной подушке;
• по разработке реверсивного ГТД М70ФРУ-Р для водоизмещающих кораблей.
"В рамках имеющегося научно-технического задела и результатов ОКР по базовому ГТД М70ФРУ за три года были созданы новые модификации двигателей и агрегатов, которые позволяют полностью заменить украинские силовые установки для кораблей на воздушной подушке и реверсивные двигатели, находящиеся в эксплуатации", — рассказал ТАСС заместитель генерального директора — генеральный конструктор ОДК Юрий Шмотин. "Освоение в серийном производстве ГТД мощностью 27 500 л.с. позволяет обеспечить комплектование главных энергетических установок заказчика и дает возможность создавать агрегаты для перспективных кораблей", — добавил он.
За три года были выполнены не только три сложнейшие работы, но и проведены техническое перевооружение предприятия, технологическая подготовка производства, строительство стендовой базы для испытаний морских двигателей и агрегатов. В конце 2017 года конструкторские работы и строительство сборочно-испытательного комплекса были успешно завершены.
"На сегодня в ОДК создана линейка морских газотурбинных двигателей мощностью от 7000 до 27 500 л.с., которая в краткосрочной и среднесрочной перспективе закрывает потребности флота в газотурбинных двигателях для всех строящихся и перспективных кораблей различных классов", — сообщил заместитель генерального директора ОДК Виктор Поляков. Таким образом, ОДК обладает компетенциями в проектировании (разработке), серийном изготовлении, гарантийном, послепродажном сервисном обслуживании и ремонте ГТД морского исполнения и агрегатов на их основе.
На сегодня в ОДК создана линейка морских газотурбинных двигателей мощностью от 7000 до 27 500 л.с., которая в краткосрочной и среднесрочной перспективе закрывает потребности флота в газотурбинных двигателях для всех строящихся и перспективных кораблей различных классов
В настоящее время ОДК освоила производство морских двигателей для всех надводных кораблей ВМФ РФ с газотурбинными энергетическими установками. "В частности, корпорация готова предоставить ВМФ двигатели для применения в составе десантных кораблей на воздушной подушке проектов 12061 и 12322, корветов проекта 20386, фрегатов проектов 22350/22350М и 11356, а также кораблей, находящихся в эксплуатации при их модернизации", — отметили в ОДК.
Двигатели для фрегатов
Для новейших фрегатов проекта 22350 корпорация освоила в производстве ГТД М90ФР, который применяется в составе дизель-газотурбинного агрегата М55Р. "В 2020 году ОДК осуществила поставку "Северной верфи" двух первых агрегатов М55Р для фрегата "Адмирал Головко". На текущий момент успешно проведены испытания третьего агрегата для фрегата "Адмирал Исаков" и проводятся испытания четвертого агрегата для укомплектования этого корабля", — добавили в ОДК, отметив, что четвертый дизель-газотурбинный агрегат планируется к поставке после завершения стендовых испытаний в июле-августе 2021 года. Фрегаты проекта 22350 "Адмирал Головко" и "Адмирал Исаков" являются третьим и четвертым кораблями серии.
Предполагается, что М90ФР станет основой для перспективных морских двигателей. В частности, ОДК прорабатывает варианты создания двигателя мощностью 25 МВт на базе М90ФР. Шмотин рассказал, что результаты также будут являться научно-техническим заделом для разработки двигателей в мощностном диапазоне 25–35 МВт.
В корпорации подчеркнули, что корпорация может полностью поставить государственному заказчику ГТД и ГТА в необходимых объемах. "На сегодня планируемый объем поставок составляет порядка 20 ГТД М90ФР", — сообщили в ОДК.
Стоит отметить, что корабли с двигателями иностранного производства также могут быть оснащены М90ФР в ходе ремоторизации. "Однако, учитывая "возраст" кораблей и необходимость привлечения серьезных средств для модернизации главных энергетических установок и систем управления корабля, такого решения не принималось, — рассказывают в корпорации. — Выполняется ремонт существующих газотурбинных двигателей украинского производства, который также производится на предприятиях ОДК".
Корпорация также подготовилась к послепродажному обслуживанию двигателей М90ФР — с этой целью было создано отдельное дочернее предприятие. По оценкам экспертов, двигатель М90ФР не уступает иностранным аналогам и соответствует мировым тенденциям развития морских ГТД 4-го поколения.
Ведутся работы и по созданию новейших силовых установок. В частности, на стадии реализации находится проект по разработке газотурбинного агрегата для перспективного фрегата. В качестве маршевого двигателя будет применен М70ФРУ, а форсажного — М90ФР, разработанные ОДК.
Новым корветам — новые двигатели
Для применения в составе энергетической установки перспективных корветов проекта 20386 ОДК разработала модификацию двигателя М90ФР. "Два двигателя изготовлены, успешно испытаны и готовы к передаче заказчику", — добавили в пресс-службе.
Кроме того, корпорацией создан ряд унифицированных двигателей М70ФРУ мощностью 8000–10000 МВт для кораблей различного назначения — корветов, малых ракетных кораблей, малых артиллерийских кораблей, а также кораблей с динамическим поддержанием (десантных кораблей на воздушной подушке).
Базовая модификация М70ФРУ была разработана в 2008 году (по результатам МВИ документации на изделие присвоена литера "О1"). Первоначально этот двигатель предназначался для корветов проекта 20380, однако указанные корабли тогда были укомплектованы дизельными энергетическими установками (в том числе иностранного производства), поэтому заказы на поставку серийных двигателей М70ФРУ не поступали.
В рамках государственной программы импортозамещения в период с 2014 по 2017 год ОДК созданы две модификации данного двигателя — ГТД М70ФРУ-Р с реверсивной силовой турбиной (для надводных кораблей) и ГТД М70ФРУ-2 с передним отводом мощности (для десантных кораблей на воздушной подушке). В рамках этих работ на двигателе внедрены новые, более современные системы двигателя — локальная система автоматизированного управления, система вибродиагностики, агрегаты топливной системы и прочее. В ходе разработки М70ФРУ и его модификаций были применены технологии, соответствующие актуальным мировым тенденциям, — по оценкам экспертов, данная силовая установка относится к четвертому поколению и находится на уровне зарубежных аналогов.
По результатам выполненной работы подтверждена готовность серийного производства новых модификаций ГТД М70ФРУ, причем несколько опытно-поставочных двигателей М70ФРУ-2 уже изготовлены для последующего применения в составе десантных кораблей на воздушной подушке проектов 12061 "Мурена" и 12322 "Зубр". Кроме того, базовая модификация ГТД М70ФРУ с учетом указанной выше модернизации планируется к применению в составе главного газотурбинного агрегата перспективного фрегата.
Морские двигатели и диверсификация производства
На данный момент ОДК создана двухтопливная модификация двигателя М90ФР, которая может быть востребована в газодобывающей отрасли, например в составе буровых платформ.
На основе М70ФРУ также разработан морской двигатель гражданского назначения — Е70/8РД. "На базе Е70/8РД создан газотурбоэлектрогенератор СГТГ-8", — сообщил Шмотин. Как Е70/8РД, так и СГТГ-8 прошли весь необходимый комплекс испытаний и готовы к серийному производству.
ОДК готова к поставкам всех вышеупомянутых гражданских двигателей, добавили в корпорации.
Ростех последовательно реализует программы разработки современных двигателей всех типов. Создание морских газотурбинных силовых установок и агрегатов — наукоемкий высокотехнологичный процесс. Подобными компетенциями обладают всего несколько производителей в мире. Мы готовы обеспечить потребность российских судостроителей в новых силовых установках
Перспективы развития
ОДК уже формирует научно-технический задел для создания морского двигателя 5-го поколения. "В качестве задела имеются в виду результаты реализации аванпроекта по разработке морского двигателя мощностью 25 МВт с малоэмиссионной камерой сгорания морского исполнения и разработке новых высокотемпературных коррозионностойких сплавов", — проинформировал Шмотин, добавив, что корпорация также создает морскую силовую установку повышенной мощности — в частности, в рамках договора с Минпромторгом РФ реализуется аванпроект по разработке двигателя мощностью 34 000 л.с. (25 МВт). В качестве приоритетных направлений дальнейшего развития корабельных двигателей ОДК выделяет создание двигателей мощностью 25–35 и 13 МВт.
Наряду с созданием новых морских двигателей проводится и модернизация процессов их разработки и производства. С декабря 2020 года в рамках договора с Минпромторгом РФ реализуется научно-исследовательская работа по созданию цифрового двойника морского ГТД и редуктора. "Срок окончания работ — октябрь 2023 года. В процессе реализации данного проекта ОДК должна получить действующую технологию/платформу создания цифровых двойников, которая будет применяться во всех последующих разработках новых изделий", — сообщил Шмотин.
Все большее применение при проектировании двигателей находят аддитивные технологии — первый положительный опыт их применения в сфере морских двигателей был получен в ходе создания двигателя М70ФРУ-Р.
В настоящее время ОДК применяет уже отечественные материалы, созданные при помощи аддитивных технологий и не уступающие по своим характеристикам иностранным аналогам
Кроме того, выполняется разработка и применение новых материалов для создания термобарьерных покрытий лопаток горячей части двигателя, позволяющих повысить температуру газа перед турбиной и тем самым повысить мощность силовой установки. "В рамках договора с Минпромторгом РФ реализуется научно-исследовательская работа, направленная на разработку новых высокотемпературных коррозионностойких сплавов", — подытожил Шмотин.
Дмитрий Федюшко
ТАСС благодарит за помощь в подготовке материала пресс-службу ОДК