Юрий Шмотин: Газотурбинный двигатель - сгусток инноваций, который только можно себе представить

- Инновации - это внедрение научно-технического задела в обеспечение  создания конкурентоспособной продукции на мировом рынке. При этом, когда мы говорим о создании конкурентоспособной продукции, мы подразумеваем не только разработку новых газотурбинных двигателей, хотя мы имеем серьезную программу в этом направлении, но мы так же говорим и о проведении мероприятий по совершенствованию той продукции, которая сегодня производится в НПО «Сатурн».

- НПО «Сатурн» является мощным портальным краном, который может и должен вытащить всю отечественную промышленность в части двигателестроения и возможно не только. Почему? Потому что газотурбинный двигатель – это самая сложная механическая система. Например, у самолета два крыла, а в газотурбинном двигателе, только в одной ступени, либо компрессора, либо турбины - примерно сто лопаток, каждая из которых работает при сверхвысоких газодинамических нагрузках. И лопатки каждой ступени должны быть спроектированы таким образом, чтобы исключить возможность развития самых сложных физических явлений которые только могут возникнуть. Это флаттер, это стойкость к попаданию посторонних предметов, в том числе, и  птицестойкость лопаток. Кроме этого, при создании лопаточных машин, для обеспечения конкурентоспособности двигателя, необходимо использовать современные материалы, а также перспективные технологические процессы.  Эти составляющие и есть  инновации. Поэтому газотурбинный двигатель – сгусток инноваций, который только можно себе представить. И о каждой можно говорить долго, подробно и очень детально.

- В первую очередь инновации «Сатурна» – это внедрение его инновационного продукта. Так, двигатель SaM146 позволяет серьезно повысить эффективность самолета SSJ100 как системы.  И сам двигатель SAM146 - это совокупность инновационных как технических, так и технологических ноу-хау. Широкохордные лопатки вентилятора с низким уровнем генерации шума, обладающие стойкостью к попаданию посторонних предметов и КПД более 92%, легкая турбина низкого давления с КПД около 90% обеспечивают конкурентоспособность двигателя.  Инновации используются также и в продвижении двигателя на рынке, и  при его обслуживании.

Другой продукт, который мы сегодня делаем, это двигатель для военного самолета  5 поколения и там инноваций ничуть не меньше. Только внедрение этих новшеств ориентировано на обеспечение других требований, других условий эксплуатации двигателя.  Если говорить о конструктивных особенностях двигателя, то необходимым условием является создание вентилятора с высокой степенью сжатия, а также высокотемпературных камеры сгорания и турбин высокого и низкого давления. Принципиально важным также является обеспечение требований по незаметности. Создание двигателя с такими узлами и требованиями невозможно без серьезных инноваций. Это и новые технологии проектирования, основанные на аналитическом подходе, это и внедрение новых материалов и технологий. Все это составляющие научно-технического задела, создаваемого конструкторскими службами предприятия. При формировании научно-технического задела, безусловно, мы базируемся на всем том опыте, который есть в двигателестроении, и не только российском опыте.  Формирование научно-технического задела ведется как по узлам и системам газотурбинного двигателя, так и по двигателю в целом. Например, одним из инновационных подходов является оптимизация узлов в системе двигателя, а двигателя самого как элемента в системе более высокого уровня – в системе самолета. 

Проектирование – это одна из ключевых компетенций «Сатурна». Мы считаем, что здесь нам есть, чем гордиться. Результат - двигатель SaM146, новое семейство двигателей промышленного и морского применения, другие изделия, спроектированные за последние годы.  Особенных результатов мы достигли в создании лопаточных машин нового качества. Мы внедрили самую современную систему пространственного аэромеханического проектирования. На предприятии введен в эксплуатацию самый мощный вычислительный комплекс, который позволил сократить время расчетов более чем в 60 раз и повысить точность моделирования процессов.  «Сатурн» не стоит на месте. Сегодня мы работаем также над исследованием новых материалов и их внедрением.  Так, для лопаток вентилятора газотурбинного двигателя одним из инновационных решений является применение облегченных лопаток. Таким решением может являться разработка и внедрение полых титановых лопаток. Однако такое решение мы оцениваем как не вполне инновационное. Наиболее инновационным является применение композиционных материалов. Мы создали лабораторию по исследованию и внедрению композиционных материалов. Обучаем персонал по данному направлению. Конечно, композиционные материалы имеют определенные ограничения в применении. Например, их применение ограничено для создания лопаток вентиляторов  малоразмерных двигателей. Там применять композиционные материалы нельзя.  Это связано с требованиями обеспечения птицестойкости.  Данные ограничения могут иметь место и при создании вентиляторов большей размерности, в том случае, если будут ужесточены требования по обеспечению безопасности полетов. Так, например, в результате расследования происшествия, которое произошло недавно в Америке, когда самолет был вынужден совершить посадку на воду, из-за попадания североамериканских гусей одновременно в оба двигателя, прорабатывается вопрос по ужесточению сертификационных требований к птицестойкости лопаток вентилятора.   В случае принятия такого решения необходимо будет обеспечить стойкость вентилятора к попаданию североамериканских гусей, а не чаек, как сейчас.  И при этом двигатель должен сохранить тягу не менее 25% в течение 20 минут, так чтобы самолет сумел совершить маневр и  посадку.  Вот, чтобы решать такие сложные технические проблемы, и требуются инновации.

Или возьмем лопатку турбины высокого давления газотурбинного двигателя. Каким образом обеспечить новые характеристики двигателя при сохранении его массы, при условии требования заказчика по увеличению тяги? Один из способов – повышение температуры газа перед турбиной высокого давления. При этом заказчик никогда не откажется от ресурса, который ему нужен. Традиционно заказчик говорит: вы мне продайте двигатель, который будет размещаться в той же мотогондоле, но сделайте его легче, и увеличьте ресурс и продайте дешевле.  И нам приходится проектировать  лопатки  турбин высокого давления, работоспособные при температурах газа, приближающихся к двум тысячам градусов. Для примера, средняя температура газа в горле соплового аппарата двигателя ПС-90А (самолет ИЛ96-300, ТУ-204\214) - меньше чем 1700 градусов. Прибавка в 300 градусов – это целое поколение.  При этом ресурс современных двигателей гораздо больше, чем у двигателей предыдущего поколения. В первую очередь это достигается за счет грамотного понимания физики процессов. Понимание физики процессов заключается в знаниях структуры газового потока, особенностей тепломассопереноса, а также предсказании вибронапряжений и других явлений. Совокупность этих знаний, а также инструментариев для их исследований обеспечило создание в ОАО «НПО «Сатурн» новой технологии проектирования лопаток турбин. Плюс использование новых материалов. Это все позволяет  создать вот такую рабочую лопатку турбины, размером с сотовый телефон, которая, по своей инновационности, будет превосходить этот сотовый телефон в тысячу раз. Лопатка имеет сложный пространственный профиль, сложную структуру внутренней полости,  куда подается охлаждающий воздух и эта конструкция должна работать не менее 40 тысяч часов и обеспечивать еще один важный момент – безопасность полетов.

Главная проблема российского двигателестроения – мы отстаем в создании перспективных материалов. На гражданском двигателе SaM146 все материалы иностранного производства. На двигателе для  военных самолетов  - применять импортные материалы невозможно в силу понятных причин, все материалы и решения должны быть свои, российские. На уровне государства приняты стратегические программы по созданию национальной технологической базы. Но все это требует времени. Нам через 5 лет необходимо иметь материалы,  превосходящие по своим характеристикам существующие на 20%.  Мы будем эту работу вести и обязательно ее выполним.

- Средний возраст коллектива замечательный – 42 года. Наиболее дееспособный. При этом я хочу отметить, что большинство специалистов у нас в возрасте от 30 до 35 лет. Это большая заслуга руководства предприятия, которое сформировало серьезный задел в части привлечения молодых специалистов. Привлекались как выпускники Рыбинской академии, так и выпускники Самарского аэрокосмического университета, Пермского государственного технического университета.   Мы вели работу системно и продолжаем ее сейчас. Раньше мы брали по 30-50 человек  в год, сейчас подходим к этому процессу дифференцированно и начинаем готовить кадры со школы. Уже есть ряд  рыбинских выпускников, которые поехали учиться в Самару, закончили там обучение в вузе и вернулись работать на «Сатурн».

 

- Да, я согласен, что произошел упадок в части подготовки специалистов. Нашему предприятию приходится восполнять этот пробел. Ведь только сейчас мы заметили интерес государства к техническим специальностям. Для того, чтобы не дать молодым специалистам уходить из промышленности и искать свое место в другом виде бизнеса, мы принимаем по совместительству студентов 3-5 курсов. Учим людей без отрыва от их обучения и отбираем на ту или иную специальность. Но пробелы есть, во многом они связаны с отсутствием лидеров на кафедрах, которые организовывают учебный процесс. Может быть, это связано и с невысокими зарплатами. Со своей стороны мы пытаемся минимизировать такие риски, и ряд преподавателей Рыбинской академии являются нашими сотрудниками, мы за это им выплачиваем зарплату.

- Да, как специалист он не готов.

- Мы должны ставить более высокую планку, чем есть сегодня. Чтобы конкурировать с зарубежными компаниями, мы должны вкладывать больше ресурсов и эффективнее их использовать. Мы должны научиться управлять себестоимостью продукции и производительностью.  Хотя можно идти разными путями в развитии. Есть, например, корейский подход.  Надо заимствовать лучшее как в технике, обучении, так и в организации. Однако и при таком подходе нужно уметь принимать оригинальные решения, чтобы четко и достаточно быстро учитывать изменяющуюся ситуацию. Прибыль, на создание которой мы работаем, зависит от грамотно выбранного продуктового ряда, от методичной работы по созданию научно-технического задела, от внедряемых инициатив и, безусловно, квалификации персонала.  При этом мы должны научиться не делать то, что мы делать не должны. Это «мусорные» работы, которые не принесут никакого результата в перспективе.

Отрасль должна сохранить компетенции в проектировании, производстве газотурбинных двигателей и их продвижении на рынке. При этом должны быть четко сформулированы цели развития и определены пути их решения на долгосрочную перспективу.