Анализ: чем газотурбинные двигатели "Сатурна" лучше ГТД "Зоря-Машпроект" - «Военные действия»

Во вторник, 25 апреля, президент РФ Владимир Путин сказал, что КПД и ресурс новых российских морских газотурбинных двигателей превзойдут зарубежные на 10-15%. Такое заявление он сделал на церемонии открытия нового комплекса НПО "Сатурн" по производству морских ГТД. Большинство таких двигателей рыбинского "Сатурна" имеют больший КПД, чем аналоги из Николаева – 36% против 32%. Однако при сравнении с украинской продукцией преимущество, которое озвучил президент, есть пока не у всех отечественных агрегатов. FlotProm сравнил характеристики ГТД.

Запуск на рыбинском НПО "Сатурн" с 2018 года серийного производства морских ГТД сделает ВМФ России независимым от импортных газотурбинных агрегатов. А поскольку разработки "Сатурна" современнее изделий николаевского "Зоря-Машпроекта" (Украина), у них несколько выше и КПД. По словам Владимира Путина, коэффициент полезного действия отечественных двигателей вырастет на 10-15%, ведь это "более современная техника по сравнению с той, что мы брали раньше". FlotProm проанализировал КПД силовых установок.


Линейка морских ГТД производства НПО "Сатурн"
В рамках импортозамещения НПО "Сатурн" с 2014 года ведет три опытно-конструкторские работы по двигателям М90ФР, "Агрегат-ДКВП" и М70ФРУ-Р, рассказали FlotProm в Объединенной двигателестроительной корпорации (ОДК). Новыми двигателями российского производства оснастят фрегаты проектов 22350 и 11356, малый десантный корабль на воздушной подушке "Зубр", а также другие корабли и суда ВМФ России.
25 апреля в Рыбинске продемонстрировали два корабельных газотурбинных двигателя – М70ФРУ и М70ФРУ-2. FlotProm приводит таблицу с характеристиками этих ГТД в сравнении с украинскими аналогами и двигателем М90ФР.


КПД российского газотурбинного двигателя для ДКВП "Зубр" выше украинского всего на 0,4%

Двигатель М70ФРУ-2 производства НПО "Сатурн" станет основой для силовой установки малого десантного корабля на воздушной подушке "Зубр" (проект 12322). Главной энергетической силовой установкой "Зубра" первоначально была ГТУ типа М35. Она включает в себя три тяговых газотурбинных агрегата (ГТА) М35-1 и два нагнетательных ГТА М35-2. В состав каждого из агрегатов входят ГТД еще советской разработки ДП71 (в украинской классификации – UGT6000) разработки и производства "Зоря-Машпроект". Двигатели ДП71 производятся в Николаеве с 1978 года.
Для замены украинских ГТД "Сатурн" в 2014 году начал работы по ОКР "Агрегат ДКВП". Цель опытно-конструкторской работы – создание газотурбинного двигателя М70ФРУ-2 и корабельных ГТА М35Р-1, М35Р-2 и М70Р мощностью 10 000 л.с. В характеристиках двигателя М70ФРУ-2, представленных 25 апреля НПО "Сатурн", указан КПД в 32,4%. Это всего на 0,4% лучше украинского ГТД.


ГТД М70ФРУ2 для ДКВП типа "Зубр"

Возможно, характеристики рыбинских ГТД (особенно М70ФРУ-2) в будущем улучшатся, так как завершение всех трех ОКР запланировано на декабрь 2017 года, и не все испытания еще окончены. В ОДК 25 апреля заявили, что "дальнейшее развитие морских ГТД может пойти по пути увеличения мощности, а также повышения КПД двигателей". Кроме того, "Сатурн" осваивает сплавы из кобальта.

По данным источника FlotProm в николаевском "Зоря-Машпроект", применение новых кобальтовых сплавов, используя аддитивные технологии, может "несколько улучшить характеристики газотурбинного двигателя, в том числе способствовать повышению его КПД". На украинском предприятии назвали использование кобальтовых сплавов и аддитивных технологий своим "ноу-хау", работа над которым ведется уже несколько лет.

Российские ГТД для фрегатов проекта 11356 и СКР проекта 11540 обогнали украинские по КПД

Рыбинские двигатели М70ФРУ и М90ФР созданы для замены ГТД украинского производства ДС71 и Д090 соответственно. Об этом FlotProm сообщил источник, знакомый с ситуацией. В главной энергоустановке М27, использующейся на СКР "Ярослав Мудрый" проекта 11540 "Ястреб", "девяностые" двигатели являются форсажными, а "семидесятые" – маршевыми. При этом российские двигатели имеют КПД в 36% против 32% у ГТД украинского производства.
ГЭУ фрегатов проекта 11356 – установка М7Н1, в которой маршевыми являются все те же двигатели ДС71 (в украинской классификации – UGT6000), а форсажными – ДТ59 (UGT16000). КПД последнего – всего 30%.


ГТД М70ФРУ

Производители и конструкторы газотурбинных двигателей: КПД таких установок ограничен 38-40%

По мнению главного конструктора "Коломенского завода" Валерия Рыжова, которое он высказал в интервью FlotProm в 2015 году, КПД газотурбинного двигателя "находится в пределах 36%, не более. Для повышения этого показателя надо увеличить температуру сгорания в камере. Это в свою очередь приводит к тому, что наступает предел длительной прочности материала рабочих лопаток при высокой температуре. В дизельном двигателе максимальная температура сгорания достигает 1700 градусов, в газотурбинном двигателе такую температуру создать нельзя – сгорят рабочие лопатки турбины".
По информации Объединенной двигателестроительной корпорации, КПД большинства их новых двигателей составляет 36%. Источник FlotProm на предприятии "Зоря-Машпроект" заявил, что КПД газотурбинных двигателей можно довести максимум до 38-40%.

Последние украинские разработки – например, двигатель UGT 25000, имеет заявленный производителем КПД от 36 до 37% (в разных модификациях). При этом британская компания Rolls-Royce в 2016 году заявила, что КПД ее двигателя MT-30 составляет свыше 40%.

Эффективность ГТД зависит от качества материалов и запчастей

Как рассказали FlotProm в группе компаний "Дизельзипсервис", которая занимается в том числе ремонтом газотурбинных двигателей, КПД, заявленный "Роллс-Ройсом", выглядит сомнительно, это скорее маркетинговый ход. Представитель компании добавил, что КПД газотурбинных силовых установок сильно зависит от особенностей эксплуатации двигателя, а также от качества материалов и запчастей. "Так, после модернизации системы топливоподачи у двигателя ДЖ59 и установки на него новых лопаток из современных сплавов, коэффициент полезного действия ГТД увеличился, а расход топлива – уменьшился", – сказал представитель ГК "Дизельзипсервис".
Он также отметил, что новшества вроде кобальтовых сплавов и аддитивных технологий могут еще улучшить этот показатель. "Например, двигатель ДВ71Л (UGT6000+) до капремонта был "усталым", его КПД уменьшился вполовину с 30%. Ремонт на "Кингисеппском машиностроительном заводе" с применением новых материалов позволил восстановить это значение почти до показателей нового двигателя. Но заводское качество изготовления ГТД принципиально важно", – резюмировали в "Дизельзипсервисе".