Беспилотная перспектива: какими будут отечественные двигатели для БПЛА

Современная авиация базируется на газотурбинных двигателях. Однако некоторые ее сегменты устойчиво связаны с поршневыми моторами, традиционно устанавливаемыми на учебно-тренировочные, спортивно-пилотажные, сельскохозяйственные самолеты, а также беспилотные летательные аппараты.

О поршневых двигателях для отечественных БПЛА и перспективах российского двигателестроения в этом сегменте рассказывает руководитель отдела Центрального института авиационного моторостроения имени П.И. Баранова (ЦИАМ, входит в НИЦ «Институт имени Н.Е. Жуковского») Лев Аронович Финкельберг. 

Интервью было опубликовано в журнале «Беспилотная авиация» (спецвыпуск к Международному военно-техническому форуму «Армия-2020»).

— Лев Аронович, известно, что с поршневыми двигателями для беспилотных летательных аппаратов в нашей стране существуют определенные проблемы. Как это произошло? Можно ли преодолеть отставание?

— В 90-е годы на авиационные поршневые двигатели (АПД) упал спрос, началась своего рода «неопределенность» рынка. У инвестора не было понимания того, какую нишу могут занять двигатели такого типа, и, соответственно, не было потребности в них. Затормозился приток кадров в отрасль: профильные вузы перестали готовить специалистов-поршневиков. Все это, разумеется, сказалось на развитии всего направления.

Интерес начал возрождаться относительно недавно в связи с появлением различных типов беспилотных летательных аппаратов, которым стали необходимы отечественные поршневые моторы. Однако единственный в тот момент серийный АПД М-14П и его модификации в классе мощности 360-400 л.с. к этому времени уже не выпускались из-за отсутствия агрегатов и комплектующих (карбюраторы, магнето и т.д.) и ухода с рынка, как непрофильных, выпускающих такие двигатели предприятий.

Исправлению ситуации способствовало открытие Министерством обороны и Министерством промышленности и торговли Российской Федерации нескольких опытно-конструкторских работ по наиболее востребованным для применения на БПЛА поршневым авиадвигателям в классе мощности от 100 до 300 л.с. Отставание понемногу начало сокращаться, но на фоне того, что необходимо полностью восстанавливать целое направление отрасли, работа предстоит очень большая.

— Какова роль ЦИАМ в этом процессе?

— Роль ЦИАМ традиционна — формирование научно-технического задела, экспертиза разрабатываемых предприятиями двигателей, их испытания, в том числе в ожидаемых условиях эксплуатации. Специально созданные для испытаний таких двигателей термобарокамеры есть только в нашем институте. Практически все разрабатываемые и модернизируемые на базе иностранных аналогов двигатели проходят техническую оценку и испытания в ЦИАМ.

— Насколько техническое оснащение и кадровый состав института готовы к такого рода техническим вызовам?

— Не стал бы называть процесс восстановления выпуска отечественных поршневых моторов для авиации «техническим вызовом», хотя это, конечно, задача непростая. Сейчас идет планомерная работа по исправлению ситуации и выводу на рынок отечественных поршневых двигателей. По сути это требует создания новой инфраструктуры и нормативно-технической базы, в том числе позволяющей применять компоненты и комплектующие от наземной техники.

По нашим прогнозам, имеющегося научно-технического задела, созданного в том числе в ЦИАМ, хватит для того, чтобы через 3-4 года отечественные БПЛА все же смогли летать на «родных» поршневых моторах.

— Что можно сказать по ситуации в части двигателей внутреннего сгорания для легких БПЛА?

— На сегодняшний день практически все российские разработчики БПЛА применяют силовые установки, доработанные на основе импортных базовых двигателей. Однако основные жизненно важные системы (управления, взаимодействия с бортом) и датчики, соответствующие авиационным правилам, начинают разрабатываться и производиться отечественными предприятиями. Поэтому двигатели имеют другое название. Но самое главное здесь то, что появился российский производитель, который отвечает за дальнейшую эксплуатацию этого двигателя.

— Находящийся в том же классе более тяжелый тактический БПЛА «Форпост-Р» оснащается двигателем АПД-85. Пройдены ли госиспытания по этому двигателю? Каковы перспективы по АПД-80?

— Насколько известно, двигатель АПД-85 к испытаниям только готовится. Что же касается двигателя АПД-80, то его мощность в классе от 80 до 100 л.с. открывает сразу две ниши для его использования — беспилотная и сверхлегкая пилотируемая авиация. Скорее всего АПД-80 будет перспективен как для замещения двигателя на существующих летательных аппаратах, так и для создания самолетов новых схем.

— Продолжая идти вверх по увеличению размерности БПЛА, перейдем к MALE-классу. Каким получился двигатель АПД-115Т для БПЛА «Орион»? Что по нему можно рассказать?

— Базой АПД-115Т для БПЛА «Орион» является импортный аналог, доработанный отечественными установками турбонаддува и системой управления двигателем.

Существенно модифицировать двигатель на базе готового серийного импортного образца не так просто, как кажется. Сложность связана с тем, что разработчик при проектировании мотора ориентируется на несколько другую сферу применения летательного аппарата, на крыле которого будет установлен двигатель. Соответственно, конструкцией заложен другой ресурс, срок службы, диагностики и ремонта. При разработке мотора в новом исполнении разработчику приходится решать в том числе и эти задачи, что накладывает на него определенную долю риска. При этом увеличивается и объем испытаний, необходимых для подтверждения параметров, а, следовательно, стоимость конечного изделия.

— Как Вы полагаете, насколько удачная практика основывать отечественные двигатели для БПЛА на зарубежных разработках. Какие плюсы и минусы это имеет? Что перевешивает?

— Практика такая уже есть, и рассуждать о том, плохая она или хорошая, если не предлагать альтернатив, — не совсем корректно. Основной выигрыш разработчиков БПЛА от модернизации двигателей на основе зарубежных аналогов заключаются в сокращении срока создания своей техники, поскольку понятна комплектация силовой установки. При параллельной разработке двигателя и БПЛА мы рискуем остаться без конечного продукта в оговоренные контрактами сроки. Все остальное, связанное с доработкой систем управления двигателя, подтверждением ресурса, обеспечения комплектующих для ремонта и планового обслуживания ведет к значительному удорожанию конечного изделия по сравнению с базовым.

— Имеет ли место дефицит в некоторых технологиях для создания двигателей для БПЛА? Каким образом и как скоро его можно восполнить?

— Дефицит есть, и больше всего он ощутим в агрегатике. В целом выпуск комплектующих может быть локализован в России, просто на это потребуется чуть больше времени. В настоящее время ведутся работы по импортозамещению, или локализации дефицитных комплектующих. Базовые детали уже осваиваются и изготавливаются на отечественных предприятиях — это элементы кривошипно-шатунного и газораспределительного механизмов, корпусные детали и т.д.

— Остаются ли какие-то возможности по взаимодействию с зарубежными компаниями-разработчиками и производителями двигателей для БПЛА на настоящий момент?

— Не только остаются, но и ряд предприятий очень заинтересован в расширении рынка сбыта своей продукции. С некоторыми компаниями и в настоящее время ведется сотрудничество.

— Насколько допустим подход к использованию двигателей, адаптированных из других областей применения, например, из авто- и мототехники? Какие имеются преимущества такого подхода.

— Такой подход не только допустим, он успешно опробован на практике и применяется в том числе и сейчас. В ЦИАМ открыта научно-исследовательская работа «Адаптация» по созданию на базе автомобильного двигателя авиационного варианта. В ноябре прошлого года двигатель-демонстратор АПД-500, разработанный ЦИАМ на базе самого мощного мотора автомобиля «Аурус» из проекта ФГУП «НАМИ» «Единая модульная платформа», прошел испытания на винтовом стенде ООО «ОКБМ» (г. Воронеж). Была подтверждена возможность адаптации современного автомобильного двигателя в авиационную версию.

Преимущества адаптации имеющегося отечественного автомобильного двигателя в авиационный вариант — сокращение сроков выпуска подобных моторов, их стоимости и полное освоение технологий в России. Естественно, у авиадвигателей свои особенности, требования и ограничения. Нужно решить ряд научно-технических проблем, чем мы сейчас и занимаемся. В будущем такой двигатель может быть установлен на учебно-тренировочные, сельхозсамолеты, самолеты местных воздушных линий.

— Какие работы на создание научно-технического задела на перспективу по тематике поршневых двигателей для БПЛА ведутся в ЦИАМ?

Специалисты ЦИАМ ведут работу по развитию технологий для российских авиационных поршневых двигателей. Эволюция связана с применением на АПД электронных систем управления рабочим процессом, обеспечением качественного смесеобразования за счет различных видов впрыска топлива в двигатель, использованием высокоэффективных агрегатов наддува, турбокомпаундных узлов. Улучшению параметров АПД будут способствовать появление в его конструкции деталей из новых материалов. Технологии их изготовления и возможность применения мы также прорабатываем. Кроме того, важной задачей становится подготовка нормативно-технической документации по авиационным поршневым двигателям, соответствующей сегодняшним требованиям.