Турбовальный двигатель ТВ3-117

ТВ3-117 — это семейство турбовальных авиационных двигателей, разработанных в СССР в 1960—1970-х годах в Запорожском машиностроительном конструкторском бюро «Прогресс» (ныне ГП «Ивченко-Прогресс», Украина). Двигатели предназначены для установки на вертолёты различного назначения, а также на некоторые самолёты и газотурбинные установки. ТВ3-117 стал одним из самых массовых и широко распространённых турбовальных двигателей в мире, выпускался серийно с 1974 года и послужил основой для создания множества модификаций и семейств, включая российские двигатели серии ВК-2500.

История создания

Разработка двигателя ТВ3-117 началась в 1965 году в ответ на потребность в новом, более мощном и экономичном двигателе для перспективных вертолётов, в первую очередь для Ми-24 и Ми-8МТ (модернизированного транспортного). Работы велись под руководством главного конструктора В. А. Лотарева. Первый запуск опытного образца состоялся в 1971 году, а в 1974 году двигатель был принят на вооружение и запущен в серийное производство на Запорожском моторостроительном заводе (ныне АО «Мотор Сич»).

Основными требованиями к двигателю были: высокая удельная мощность, надёжность в условиях эксплуатации с пылевыми загрузками (для армейской авиации), возможность работы на различных видах топлива (керосин, дизельное топливо) и простота обслуживания. ТВ3-117 стал первым советским двигателем, в котором была применена модульная конструкция, что значительно упростило ремонт и замену узлов в полевых условиях.

Конструкция и принцип работы

ТВ3-117 представляет собой двухвальный газотурбинный двигатель со свободной турбиной. Конструктивно он состоит из нескольких основных модулей.

Основные модули

1. Входное устройство: Обеспечивает подвод воздуха к компрессору. Включает в себя пылезащитное устройство (ПЗУ) для очистки воздуха от пыли и посторонних частиц, что критически важно для вертолётной эксплуатации.
2. Компрессор: Осевой, двенадцатиступенчатый. Состоит из двух каскадов: каскада низкого давления (КНД) и каскада высокого давления (КВД). Компрессор обеспечивает сжатие воздуха до давления около 10–12 атмосфер.
3. Камера сгорания: Кольцевого типа, с десятью форсунками. В ней происходит смешивание сжатого воздуха с топливом и его сгорание.
4. Турбина компрессора: Двухступенчатая, осевая. Приводит во вращение роторы компрессора. Работает на горячих газах, выходящих из камеры сгорания.
5. Свободная турбина: Двухступенчатая, осевая. Не связана механически с турбиной компрессора и вращается независимо. Её вращение передаётся на выходной вал, который через редуктор соединён с несущим винтом вертолёта.
6. Выходное устройство: Обеспечивает отвод отработанных газов в атмосферу. В некоторых модификациях может быть оборудовано системой подавления инфракрасного излучения (для снижения заметности вертолёта).

Принцип работы

Воздух через входное устройство поступает в компрессор, где сжимается. Сжатый воздух направляется в камеру сгорания, где смешивается с топливом и воспламеняется. Образовавшиеся горячие газы с высокой температурой (до 1200 °C) и давлением поступают сначала на турбину компрессора, раскручивая её, а затем на свободную турбину. Свободная турбина, вращаясь, передаёт крутящий момент на выходной вал, который через редуктор приводит в движение несущий винт вертолёта. Отработанные газы выбрасываются через выходное устройство.

Модификации и развитие

Семейство ТВ3-117 включает десятки модификаций, различающихся мощностью, конструкцией, системами управления и назначением. Наиболее известные из них:

• ТВ3-117В: Базовая версия для вертолёта Ми-24. Мощность на взлётном режиме — 2200 л. с.
• ТВ3-117МТ: Модификация для вертолёта Ми-8МТ. Отличается изменённой конструкцией редуктора и системы управления.
• ТВ3-117ВМ: Улучшенная версия для вертолётов Ми-8МТВ, Ми-14 и Ка-27. Мощность — 2200 л. с., повышенный ресурс.
• ТВ3-117ВМА: Модификация для вертолёта Ка-50 «Чёрная акула». Мощность — 2400 л. с.
• ТВ3-117ВК: Версия для самолёта Ан-140 (в составе силовой установки с воздушным винтом).
• ТВ3-117Л: Версия для лёгких вертолётов (например, Ка-226).
• ТВ3-117Т: Модификация для вертолёта Ми-28.

Развитие в России: ВК-2500

В 2000-х годах, после разрыва кооперации с украинским заводом «Мотор Сич», в России была начата программа по локализации производства и модернизации двигателя ТВ3-117. Разработка велась на ОАО «Климов» (Санкт-Петербург). Результатом стало создание семейства двигателей ВК-2500 (также известного как ТВ3-117ВМА-СБМ1). ВК-2500 отличается от оригинального ТВ3-117:

• Увеличенной мощностью: на взлётном режиме до 2500 л. с., на чрезвычайном режиме до 2700 л. с.
• Повышенным ресурсом: до 6000 часов (против 3000–4000 у ТВ3-117).
• Применением цифровой системы управления (FADEC).
• Улучшенной надёжностью и ремонтопригодностью.

Двигатели ВК-2500 устанавливаются на российские вертолёты Ми-8МТВ-5, Ми-35М, Ми-28Н, Ка-52, Ми-26Т2 и другие. В настоящее время ВК-2500 является основным двигателем для средних и тяжёлых вертолётов российского производства.

Применение

Двигатели семейства ТВ3-117 и их российские модификации ВК-2500 устанавливаются на широкий спектр вертолётов:

• Военные:
• Ми-24 (все модификации)
• Ми-28 (все модификации)
• Ка-50, Ка-52
• Ми-8МТ, Ми-8МТВ, Ми-17 (экспортные версии)
• Ми-35 (экспортная версия Ми-24)
• Ка-27, Ка-29, Ка-31 (корабельные)
• Гражданские:
• Ми-8АМТ (Ми-171)
• Ми-8МТВ-1
• Ка-32 (пожарный, транспортный)
• Ансат-У (с двигателями ВК-2500)
• Самолёты:
• Ан-140 (в составе силовой установки)
• Бе-200 (в качестве вспомогательной силовой установки)
• Наземные установки:
• Газотурбинные электростанции (ГТЭС) на базе ТВ3-117.

Технические характеристики (базовый ТВ3-117В)

Интересные факты

• Двигатель ТВ3-117 стал первым советским авиационным двигателем, получившим сертификат типа по американским нормам лётной годности FAR-33 (в 1993 году).
• На базе ТВ3-117 был создан двигатель для газотурбинной установки ГТД-1000Т, используемой на танках Т-80 и Т-84.
• Двигатели семейства ТВ3-117/ВК-2500 эксплуатируются в более чем 60 странах мира.
• В 2014 году, после введения санкций, поставки двигателей ТВ3-117 с Украины в Россию были прекращены, что ускорило программу импортозамещения и локализации производства ВК-2500.

Критика и недостатки

Несмотря на высокую надёжность и распространённость, двигатели семейства ТВ3-117 имеют ряд недостатков, выявленных в ходе эксплуатации:

• Высокий расход топлива по сравнению с современными западными аналогами (например, Pratt & Whitney Canada PT6C-67C).
• Сложность обслуживания в полевых условиях из-за большого количества узлов и агрегатов.
• Чувствительность к качеству топлива и смазочных материалов.
• Повышенный уровень шума и вибраций.
• Недостаточная мощность для некоторых современных вертолётов (например, для Ми-28Н в жарких условиях).

Источники

1. Авиационные двигатели. ТВ3-117. Техническое описание. — М.: Машиностроение, 1980.
2. Климов, В. А. и др. Двигатели ТВ3-117 и ВК-2500. История создания и перспективы развития. — СПб.: Изд-во Политехнического университета, 2015.
3. Лотарев, В. А. Разработка и создание двигателей ТВ3-117. — Запорожье: Мотор Сич, 2000.
4. ОАО «Климов». Официальный сайт. Раздел «Продукция».
5. Jane's Aero Engines. 2018 Edition. — Jane's Information Group, 2018.