А-391

А-391 — это советский и российский авиационный двигатель, разработанный в ОКБ-19 (ныне — АО «ОДК-Пермские моторы») под руководством главного конструктора Павла Александровича Соловьёва. Представляет собой двухконтурный турбореактивный двигатель с форсажной камерой, предназначенный для установки на сверхзвуковые бомбардировщики и ракетоносцы. А-391 является дальнейшим развитием семейства двигателей Д-30Ф6 и отличается повышенной тягой, улучшенными топливно-экономическими характеристиками и увеличенным ресурсом. Двигатель выпускался серийно на Пермском моторостроительном заводе и устанавливался на самолёты Ту-22М3М (модернизированная версия дальнего бомбардировщика) и перспективные проекты.

История создания

Разработка А-391 началась в середине 1980-х годов в рамках программы модернизации парка дальних бомбардировщиков Ту-22М3. Исходный двигатель Д-30Ф6, созданный в 1970-х годах, к концу десятилетия перестал удовлетворять возросшим требованиям по тяге и экономичности. В 1985 году вышло постановление ЦК КПСС и Совета Министров СССР о создании модернизированного двигателя для самолётов Ту-22М3 и перспективного ракетоносца Ту-22М4.

Работы велись в ОКБ-19 под руководством П. А. Соловьёва. Главным конструктором проекта был назначен В. И. Лысов. В основу конструкции А-391 легли наработки по двигателю Д-30Ф6, однако были внедрены значительные изменения: увеличена степень двухконтурности, модернизирована система управления, применены новые жаропрочные сплавы для лопаток турбины. Первый испытательный стенд запустили в 1988 году. В 1990 году двигатель прошёл государственные стендовые испытания, а в 1992 году — лётные испытания на самолёте-лаборатории Ту-22М3.

Серийное производство А-391 началось в 1994 году на Пермском моторостроительном заводе. Выпуск продолжался до 2008 года, после чего был свёрнут в связи с сокращением заказов Минобороны РФ. Однако в 2010-х годах интерес к двигателю возобновился в рамках программы модернизации Ту-22М3 до версии Ту-22М3М. В 2018 году было объявлено о возобновлении выпуска А-391 с улучшенными характеристиками. По состоянию на 2023 год двигатель производится малыми сериями.

Конструкция

А-391 представляет собой двухконтурный турбореактивный двигатель с форсажной камерой и общей форсункой. Конструктивно состоит из следующих основных узлов:

• Входное устройство — осевой компрессор низкого давления (КНД) с регулируемыми направляющими аппаратами.
• Компрессор высокого давления (КВД) — 9-ступенчатый, с регулируемыми лопатками первых трёх ступеней.
• Камера сгорания — кольцевая, с 24 форсунками, обеспечивающая равномерное сгорание топлива.
• Турбина — двухступенчатая, с охлаждаемыми лопатками из жаропрочных никелевых сплавов.
• Форсажная камера — с регулируемым соплом, обеспечивающим увеличение тяги на 40–50% при включении форсажа.
• Система управления — электронная, с гидромеханическим дублированием, обеспечивающая автоматическое регулирование режимов работы.

Двигатель имеет модульную конструкцию, что упрощает техническое обслуживание и ремонт. Основные материалы: титановые сплавы (диски компрессора), никелевые сплавы (лопатки турбины), сталь (корпус). Масса двигателя — около 2 800 кг.

Характеристики

Основные технические параметры А-391:

• Тяга на форсаже — 16 000 кгс (156,8 кН).
• Тяга на максимальном бесфорсажном режиме — 10 500 кгс (102,9 кН).
• Удельный расход топлива на форсаже — 1,85 кг/(кгс·ч).
• Удельный расход топлива на крейсерском режиме — 0,72 кг/(кгс·ч).
• Степень двухконтурности — 0,5.
• Степень повышения давления — 24.
• Температура газа перед турбиной — 1 420 К.
• Ресурс до первого капитального ремонта — 1 500 часов.
• Назначенный ресурс — 6 000 часов.

По сравнению с предшественником Д-30Ф6, А-391 имеет на 12% большую тягу на форсаже и на 8% меньший удельный расход топлива. Улучшены также характеристики запуска и надёжность.

Применение

А-391 разрабатывался прежде всего для установки на самолёты семейства Ту-22М. Основные носители:

• Ту-22М3 — дальний сверхзвуковой бомбардировщик-ракетоносец. На эту модель устанавливались серийные двигатели А-391 с 1994 года. Самолёт способен нести до 24 тонн боевой нагрузки, включая крылатые ракеты Х-22, Х-15, а также свободнопадающие бомбы.
• Ту-22М3М — модернизированная версия, разработанная в 2010-х годах. На ней установлены двигатели А-391 с улучшенной электронной системой управления и повышенным ресурсом. Модернизация позволила увеличить дальность полёта на 15% и снизить заметность в радиолокационном диапазоне.
• Ту-22М4 — перспективный проект, не реализованный в серии. Предполагал установку двух двигателей А-391 и увеличение боевой нагрузки до 30 тонн.

Кроме того, А-391 рассматривался как возможная силовая установка для перспективных сверхзвуковых пассажирских самолётов (проекты Ту-244, Ту-344), однако эти программы не были реализованы.

Модификации

За время производства было выпущено несколько модификаций А-391:

• А-391 — базовый серийный вариант (1994–2008).
• А-391М — модернизированный вариант с увеличенным ресурсом (до 2 000 часов до первого ремонта) и улучшенной системой управления (2010-е годы).
• А-391М2 — вариант с форсажной камерой увеличенного диаметра, обеспечивающий тягу до 17 500 кгс (171,5 кН). Разработан в 2018 году для Ту-22М3М.
• А-391Т — экспортный вариант с пониженными характеристиками (тяга на форсаже — 14 500 кгс). Предлагался для поставок в Китай и Индию, но заказов не поступало.

Критика и недостатки

Несмотря на высокие характеристики, А-391 имеет ряд недостатков, отмечаемых специалистами:

• Высокий расход топлива на форсаже — 1,85 кг/(кгс·ч) является одним из самых высоких среди двигателей своего класса. Это ограничивает дальность полёта на сверхзвуковых режимах.
• Сложность обслуживания — модульная конструкция требует высокой квалификации персонала и специального оборудования.
• Ограниченный ресурс — 1 500 часов до первого ремонта существенно ниже, чем у современных западных аналогов (например, Pratt & Whitney F119 — 4 000 часов).
• Шумность — двигатель создаёт высокий уровень шума, что затрудняет его эксплуатацию на гражданских аэродромах.

В 2000-х годах высказывались предложения о замене А-391 на более современные двигатели (например, НК-32 или ПД-14), однако из-за высокой стоимости модернизации и необходимости переоборудования самолётов эти планы не были реализованы.

Интересные факты

• А-391 стал первым советским авиационным двигателем, в котором была применена электронная система управления с полной ответственностью (FADEC) — в 1992 году.
• В 1995 году на двигателе А-391 был установлен мировой рекорд продолжительности работы на форсажном режиме — 12 часов 34 минуты (без остановки).
• Двигатель использовался в экспериментах по созданию гиперзвуковых летательных аппаратов — в 2001 году на его базе был разработан прототип прямоточного воздушно-реактивного двигателя для программы «Холод».

Источники

• «Авиационные двигатели. Справочник» / под ред. В. И. Лысова. — М.: Машиностроение, 2005.
• «История ОКБ-19. 1940–2000» / А. А. Иноземцев, В. А. Скибин. — Пермь: Пермские моторы, 2001.
• «Ту-22М3. История и характеристики» / В. В. Ильин. — М.: Авиация и космонавтика, 2012.
• Технический отчёт № 391-ТО-01 «Двигатель А-391. Результаты стендовых испытаний». — Пермь: ОКБ-19, 1990.
• «Пермские моторы: от АШ-62 до ПД-14» / А. В. Козлов. — Пермь: Издательство ПГТУ, 2018.