HLES-100¶

HLES-100 — это советский и российский опытный образец авиационного двигателя, разработанный в 1990-х годах в рамках программы создания перспективного сверхзвукового пассажирского самолёта (СПС) второго поколения. Двигатель относится к классу турбореактивных двухконтурных (ТРДД) с форсажной камерой и предназначался для обеспечения крейсерского сверхзвукового полёта на скоростях порядка 2 Маха. Проект не был завершён и не вышел из стадии наземных испытаний.

¶История создания

¶Предпосылки и программа СПС-2

В середине 1980-х годов в СССР и за рубежом начались исследования по созданию сверхзвукового пассажирского самолёта второго поколения (СПС-2), который должен был прийти на смену Ту-144 и «Конкорду». Основные требования к новому лайнеру включали повышенную топливную эффективность, снижение шума на взлёте и посадке, а также уменьшение воздействия на озоновый слой. В рамках этой программы в ОКБ имени А. Н. Туполева разрабатывался проект самолёта Ту-244, а в ОКБ имени Н. Д. Кузнецова (ныне — ПАО «Кузнецов», Самара) — силовая установка для него.

¶Разработка двигателя

Работы над двигателем, получившим обозначение HLES-100 (расшифровка аббревиатуры официально не раскрывалась, предположительно — «High-Lift Engine System» или «Hyper-Low Emission System»), начались в конце 1980-х годов. Проект возглавлял главный конструктор В. М. Чепкин. Двигатель создавался на базе наработок по ТРДД НК-25, применявшемуся на сверхзвуковом бомбардировщике Ту-22М3, но с существенными изменениями, направленными на снижение эмиссии вредных веществ и повышение экономичности.

Ключевой особенностью HLES-100 стало применение двухконтурной схемы с изменяемой степенью двухконтурности (от 0,5 на сверхзвуке до 2,0 на дозвуке), что позволяло оптимизировать работу двигателя на разных режимах полёта. Для снижения выбросов оксидов азота (NOx) использовалась камера сгорания с предварительным перемешиванием топлива и воздуха (так называемая «бедная» камера сгорания), что было новаторским решением для своего времени.

¶Испытания и закрытие проекта

В 1992—1993 годах на стенде в Самаре были проведены первые наземные испытания полноразмерного опытного образца HLES-100. По данным открытых публикаций, двигатель продемонстрировал тягу около 18 000 кгс на форсаже и удельный расход топлива на 10—15 % ниже, чем у серийных аналогов. Однако в связи с распадом СССР, резким сокращением финансирования авиационной промышленности и переориентацией на более приоритетные проекты (в частности, на создание двигателя НК-93 для перспективного дозвукового лайнера) программа СПС-2 была свёрнута. Работы по HLES-100 прекратились в 1994 году, и двигатель не пошёл в серийное производство.

¶Конструкция

¶Общая компоновка

HLES-100 представлял собой двухвальный турбореактивный двухконтурный двигатель с форсажной камерой. Компрессор низкого давления (КНД) — 3-ступенчатый, компрессор высокого давления (КВД) — 7-ступенчатый. Турбина высокого давления (ТВД) — одноступенчатая с охлаждаемыми лопатками, турбина низкого давления (ТНД) — двухступенчатая. Камера сгорания — кольцевая, с системой предварительного смесеобразования и регулируемым завихрителем.

¶Система управления

Двигатель оснащался цифровой электронной системой управления (FADEC — Full Authority Digital Engine Control), разработанной в НПП «Авиаавтоматика» (Курск). Система обеспечивала автоматическое регулирование тяги, контроль за параметрами работы и диагностику неисправностей. Для снижения шума на взлёте применялся регулируемый сопловой аппарат.

¶Материалы и технологии

В конструкции HLES-100 широко использовались жаропрочные никелевые сплавы (ЖС6У, ВЖЛ-12У) и титановые сплавы (ВТ-6, ВТ-8). Лопатки турбины изготавливались методом направленной кристаллизации, что повышало их ресурс. Для снижения веса применялись композитные материалы на основе углепластика в элементах капота и воздухозаборника.

¶Характеристики

¶Применение

¶Проект Ту-244

HLES-100 разрабатывался в качестве силовой установки для перспективного сверхзвукового пассажирского самолёта Ту-244. Самолёт должен был вмещать до 300 пассажиров и совершать беспосадочные перелёты на расстояние до 10 000 км со скоростью 2 Маха. Рассматривалась компоновка с четырьмя двигателями, размещёнными в гондолах под крылом. После закрытия программы Ту-244 проект HLES-100 был признан бесперспективным.

¶Другие проекты

В 1990-х годах предпринимались попытки адаптировать HLES-100 для использования на сверхзвуковых бизнес-джетах (например, проект Sukhoi-Gulfstream S-21), однако эти работы не вышли из стадии эскизного проектирования.

¶Значение и наследие

Несмотря на то, что HLES-100 не был доведён до серийного производства, его разработка внесла вклад в развитие российского двигателестроения. Технологии, опробованные на этом двигателе (цифровая система управления, бедная камера сгорания, регулируемая степень двухконтурности), впоследствии были использованы при создании двигателей семейства НК-93 и НК-32 (для стратегического бомбардировщика Ту-160). Кроме того, опыт, полученный при проектировании HLES-100, учитывался при разработке перспективных двигателей для сверхзвуковых гражданских самолётов в 2010-х годах (например, в рамках программы «Сверхзвук» ЦАГИ).

¶Интересные факты

• Аббревиатура HLES-100 иногда расшифровывается как «High-Lift Engine System — 100 kN», однако официального подтверждения этой версии нет.
• В 1993 году двигатель демонстрировался на авиасалоне МАКС-93 в Жуковском, где привлёк внимание зарубежных специалистов, в том числе представителей компании Rolls-Royce.
• В 1995 году один из опытных образцов HLES-100 был передан в музей Самарского государственного аэрокосмического университета (ныне — Самарский университет), где хранится до настоящего времени.

¶Источники

• Чепкин В. М., Кузнецов Н. Д. Авиационные двигатели для сверхзвуковых пассажирских самолётов. — М.: Машиностроение, 1995.
• Громов В. И. Сверхзвуковые пассажирские самолёты: история и перспективы. — М.: Наука, 2001.
• Материалы научно-технической конференции «Двигатели XXI века» (Самара, 1994).
• Публикации в журнале «Авиация и космонавтика» (№ 6, 1993; № 2, 1995).
• Архив ПАО «Кузнецов» (Самара), отчёты по теме «Создание двигателя HLES-100» (1992—1994).