Motory pro Ruské stíhací letectvo

O tom, že ruské stihačky Suchoj s turbo motorem AL-31F tvoří údernou sílu ruského stíhacího letectva není pochyb. Méně se ale hovoří o tom, že pro obchodníky s vojenskou technikou jsou také výhodným obchodním artiklem nejen pro svoji výzbroj, ale i díky tahové síle jejich motorů.

Chtěl bych v následujících řádcích informovat nejen o současné modernizaci AL-31F, ale i o změnách, které již nastaly nebo se ještě očekávají.

Dosud prováděné i připravované modifikace motoru jsou orientovány především: na

• zvýšení tahové síly;
• prodloužení mezioperačních cyklů oprav;
• snížení spotřeby paliva.

To jsou zároveň prvky, které nejen výrazně posilují bojeschopnost stihaček Suchoj, ale stávají se také výrazným konkurenčním prvkem při udržení a stabilizaci obchodu. Rusové jejich dodávky do Číny, Indie a jihovýchodní Asie řadí nejen k obchodním, ale i k politickým prioritám. V současné době dochází k výrazné změně. Do těchto teritorií začínají vstupovat nejen američtí, ale i evropští výrobci obdobných stihaček, a to výrazně narušuje dosavadní poklidný průběh ruských obchodů v této oblasti. Pravděpodobně to vyvolává nervozitu u ruských obchodníků, protože motory nově nabízených strojů mají výraznou konkurenční převahu v délce cyklu mezi opravami. Tu nervozitu zřejmě také posiluje i situace v obchodě s náhradními díly na dosud dodané stroje, který nepatří k těm silnějším stránkám ruských obchodních aktivit s vojenským materiálem v těchto oblastech.

Když se vrátím k programu modernizace motorů AL-31F, tak ten je poměrně výrazně prezentován již od začátku 90. let. V podstatě vychází ze záměru vojenských plánovačů, kteří chtěli mít k dispozici rovnocenné protivníky amerických stihaček F-15. V technické realizaci to znamenalo najít především řešení pro zvýšení hodnoty maximální tahové síly motoru. I když pro takový úkol mělo Rusko k dispozici technicky zdatné konstrukční kanceláře, nebyly k dispozici odpovídající legované materiály a vhodné slitiny tepelně odolných materiálů, které by dlouhodoběji vydržely zátěž v požadovaných provozních teplotách. To byla základní komplikace, se kterou se asi nejlépe vypořádal konstrukční tým Archipa Ljulkina, když předložil technické řešení turbo motoru AL-31F s dosahovanou maximální tahovou silou 12500 kp. Tento konstrukčně dobře provedený motor měl bohužel v době své prvotní realizace takový materiálový handicap, který vyvolával značné provozní opotřebení, a musel být kompenzován zvýšenou četností cyklu oprav, který se ustálil někde na hranici 300 hodin.

Myslím si, že právě nedostatek vhodných konstrukčních materiálů pro výchozí provozní teploty vedl k tomu, že v odborných diskuzích uspěl návrh postupné modifikace stávajícího modelu AL-31F proti současně diskutovanému návrhu na vývoj nového leteckého turbomotoru. Přispěl k tomu také odhad nákladů na jeho vývoj a výzkum, který se pohyboval okolo 1 až 1,5 miliardy dolarů.

Zdá se také, že uvažované tři etapy modernizace motoru AL-31F vycházely z odhadů a možností Výzkumného ústavu leteckého materiálu, který zejména v předchozím desetiletí dosáhl výrazných úspěchů při vývoji legovaných materiálů, slitin a keramických prvků.

Uvažuji také o tom, že druhou významnou skutečnosti, která výrazně posunula současný vývoj leteckých motorů v Rusku, se stalo americké embargo na dodávku motorů Pratt&Whitney pro vybavení čínských stíhaček J-10.

To přinutilo čínské techniky hledat vlastní řešení, které po nepřekonatelných potížích při vývoji a výrobě vlastních turbomotorů skončilo u ruské úpravy motorů AL-31F. Pokud je mně známo, tak v současné době nákup motorů AL-31F, upravených pro čínské podmínky, za poslední tři roky přesáhl 500 kusů.

Přes veškerou snahu čínských techniků tahle závislost na ruské výrobě není zatím u konce. Čínští technici nepublikují to, co se jim nedaří při výrobě vlastních turbo motorů zvládnout. Z posledních návštěv čínských vývojových pracovníků v ruských ústavech a jejich zájmu o problematiku vibrací lze usuzovat, že tato technická partie jim asi činí značné potíže. Pravděpodobně procházejí stejným obdobím jako procházel ruský vývoj a čeká je problém zvládnout vhodné materiálové prvky pro jejich výrobu.

Zdá se také, že nezvládnuté technické potíže v jejich výrobě znovu odsunují možnost osazení vlastních turbo motorů. To také potvrzuje nedávná návštěva čínské delegace v Rusku, jejíž jediný zájem byl soustředěn na sondáž možností uzavřít dohodu na dodávku motorů AL-31F M2 pro Čínské stihačky J-20.

V minulých letech Američané asi přehodnotili dosavadní embargo a uvolnili prodej motorů Pratt&Whitney F100 s garancí 4000 až 6000 hodin mezi opravným cyklem. Výrazně tak ztížili pozici ruskému AL-31F zejména na jejich dosavadních trzích v jihovýchodní Asii, Indii, také v Číně a na Blízkém východě. Dosavadní ruské úpravy verze AL-31F, které nyní udávají jako srovnatelnou hodnotu 1000 až 2000 hodin mezi opravovým cyklem, výrazně pokulhávají za svým americkým konkurentem. S možností cyklu 4000 hodin u AL-31F počítají Rusové při realizaci posledního modifikačního programu pro tyto motory, s jehož realizací lze počítat po roce 2015. Výrazného pokroku dosahuje již modifikační modul M2, který je má cyklus 3000 hodin.

V Rusku se projevuje výrazná snaha udržet v oboru turboreaktivních motorů krok s americkými technologiemi. To také vedlo v roce 2008 k výrazné organizační změně, kdy došlo ke koncentraci vývojového a výrobního potenciálu pro jejich výrobu do holdingu, pojmenovaného Sdružení motorových společností. Toto sdružení dostalo do vínku vyrábět vybrané tryskové motory na bázi vlastního materiálového zajištění tak, aby svými parametry obstály v konkurenci současných světových výrobců. Toto nové sdružení se chce zařadit vybranými typy vedle GE, Pratt&Whitney, Rolls-Royce, MTU a SNECMA.

Holding má ve svém programu vývoj a výrobu následujících motorů:

• AL-31F/FP/FN pro Su 27/30/34;
• RD-33 ser.2/3 MK a PD-93 MA pro MiG 29/35;
• 117/117C pro Su 35C a T-50.

Pro vojenské letectvo jsou připravovány ještě následující modernizace motorů:

• NK-32 pro Tu160;
• PS-90A-76 pro Il-476;
• VK-2500 pro vrtulníky Mi-8/24/24H a Ka–27/29/31/32/52.

Pro civilní letectvo jsou zařazeny do vývoje a výroby následující dva motory:

• SaM146 pro SJJ100;
• PD-14 pr MS-21 200/300 a MTS.

Pozornost je věnována raketovým motorům:

• RD-107/108 kosmických lodí Sojuz a Progress.

Mimo program letectva je v programu holdingu rozvoj a výroba energetických bloků:

• 60 až 110 MW na bázi turbomotorů AL-31F.

Dosavadní modernizační úsilí orientované na zlepšení parametrů motoru AL-31F dokázalo zvýšit maximální tahovou sílu motoru z dosavadních 12500 kp na 13500 kp.

Tato modernizace, označovaná jako M1, zahrnovala:

• modernizaci kompresoru nízkého tlaku se zvýšeným průtočným množstvím vzduchu;
• nové materiály na lopatkách;
• zlepšené chlazení provedenou perforací lopatek;
• digitální regulaci motoru;
• turbostartér s vyšším výkonem;
• úpravu trysek a vektoru tahu.

Etapa modernizace M1 byla ukončena v roce 2006 a motory s provedenou úpravou jsou určeny především pro stroje Su-27 a jak jsem již uváděl, tak zájem je také u Číňanů, kteří chtějí těmito motory vybavit svoje stroje J-10.

Příznivým technickým doprovodem provedených úprav je i skutečnost, že se prodlužeje meziopravová doba motorů na 2000 hodin. Lze říci, že tato modernizace má poměrně dobrý start do seriové výroby.

V roce 2012 byly testovány dva vývojové typy motorů AL-31F, které jsou nositeli úprav zahrnutých v druhé etapě modernizace tohoto motoru a označované jako M2.

Z dosavadních měření lze konstatovat, že motor splňuje záměr na zvýšení tažné síly motoru na 14500 kp a posunuje cyklus oprav na 3000 hodin.

Testovaná modernizace zahrnuje:

• nový třístupňový kompresor nízkého tlaku;
• zdokonalenou automatickou regulaci typu FADEC;
• rekonstrukci spalovací komory a vysokotlaké turbiny.

Pro třetí etapu rekonstrukce AL-31F, označovanou jako M3, se připravuje:

• změna v profilování lopatek u vysokotlakového kompresoru a turbíny;
• snížení ztrát optimalizací spalování ve forsážní komoře;
• modernizace chlazení a další zvýšení teploty před turbínou;
• zlepšení ochrany tepelně namáhaných částí a ložisek.

Od provedených úprav se očekává zvýšení tahové síly na 15200 kp, prodloužení mezioperačních cyklů oprav na 4000 hodin a další snížení spotřeby paliva. Realizace této etapy má ambice nejen technicky srovnat krok, ale i především posílit jeho konkurenceschopnost.

Podívejte se na dva detaily prováděných úprav. První je fotka třístupňového kompresoru nízkého tlaku a druhá ukazuje odlitou lopatku z TiAl slitiny, která dostala ocenění na letošní moskevské výstavě materiálů.

 

Nově vzniklé vývojové a průmyslové uskupení rovněž usiluje o efektivnější uspořádání technologie výroby. První kroky v tomto směru směřují k rozvoji nových kapacit, zejména v Ufimském strojírenském závodě. Zde je značná pozornost věnována výstavbě nového provozu lití lopatek pro většinu vyráběných typů. Vývoj technologie odlévání lopatek dokončil Ústav pro vývoj leteckých materiálů a má nahradit jejich dosavadní výrobu lisováním. Rovněž je budován provoz pro obrábění velkorozměrových lopatek a disků.

Je také zajímavé všimnout si skutečnosti, že nově vzniklý holding již stačil uzavřít smlouvu s kanadským Pratt&Whitney, kde se tato firma stává oficiálním testovacím střediskem pro závod v Ufě, který se zároveň stává dodavatelem několika dílů pro motory kanadské Pratt&Whitney.

Organizace usilovně hledá řešení pro aplikaci odlehčených konstrukcí, difusního svařování a povrchových plastických úprav. Při vývoji povrchových plastických úprav navázal Výzkumný ústav leteckých materiálů spolupráci s další americkou firmou.

Všechny uváděné aktivity ukazují, že nový ruský holding leteckých motorů to se vstupem do klubu světových výrobců myslí vážně. Tato snaha také dostává výraznou finanční podporu především proto, že je považována za akt ke zvýšení státní a komerční prestiže Ruska v již uváděných zájmových oblastech.

Poněkud jiná situace a budoucí osud je u motoru RD-33, který je výrazně spjat se stíhačkami MiG. Ukončená modifikace, která zvyšuje tahovou sílu motoru byla aplikována pro stroje, které jsou na palubě letadlové lodi vyrobené v Rusku pro Indické námořní síly.

MiG potkalo v minulých letech několik komerčních nepříjemností. Vedle odřeknutí nasmlouvané dodávky do Alžíru, je to zejména jejich neúspěch v Indickém tendru. Zejména po něm dochází k výraznější kritice a analýze možností dalšího využití MiGů.

Indické letectvo řadu let používalo těchto strojů a jejich celkový počet v indickém letectvu se pohyboval okolo 800 strojů. Proč takový zásadní odklon k francouzkým stíhačkám? Je dobré se podívat na některá hodnocení v indických médiích, která udávají, že při havariích MiGů zemřelo v v Indii během 40 let přibližně 210 osob. Jiné statistiky uvádějí 269 havarovaných strojů MiG v Indii za 20 let. Přezdívka strojů „létající rakev“ nebo „výrobce vdov“ výstižně charakterizují indický neoficiální názor na tyto stroje. Oficiálních důvodů, proč se indická vláda rozhodla dosluhující MiGy nahradit Francouzkými stíhačkami, je také několik.

Motoru RD-33 se dotýká výrazný rozdíl v cyklech oprav. Zde Francouzi udávají 6000 hodin a modifikovaný RD-33 3500 hodin. Pravděpodobně k tomu přispělo i to, že Indická strana byla značně nespokojená nejen s technickým stavem dodávaných motorů RD-33, ale i s radiolokačním systémem na stávajících strojích MiG. Zdá se, že tuhle hořkou chvilku si připravili Rusové v Indii sami. Pravděpodobně k tomu také přispěla skutečnost, že Rusové při svých komerčních aktivitách podcenili technickou náročnost úprav motoru a nebyli schopni takto upravený motor RD-33 do prováděného tendru indickému letectvu předvést. Tenhle koktejl ruských nedostatků s největší pravděpodobností nalomenou indickou důvěru zcela dorazil.

Druhou nepříjemnou skutečností je fakt, že v roce 2008 a 2009 mělo Ruské letectvo na svém území několik vážných havarií stíhaček MiG v krátké době za sebou. To vyvolalo jejich kompletní revizi a závěr ukázal, že 80% strojů tohoto typu je zasaženo korozí. Tahle skutečnost byla natolik vážná nejen proto, že ohrožovala na životě cca 200 posádek, ale představovala oslabení bojeschopnosti cca 1/3 ruského stíhacího letectva. Myslím si, že tak rozsáhlé poškození a ohrožení na životech mohlo mít vliv také na utváření podmínek, směřujících nejen k dílčím úpravám, ale především k zlepšení technické úrovně stíhacího letectva.

Existuje ještě jedna skutečnost, která zatím není příliš veřejně diskutovaná, ale jistě se o ní v odborných kruzích uvažuje. Je to skutečnost, jestli pro Ruskou federaci je únosné udržovat vývoj a výrobu dvou značek stíhacích letounů, které se svými výkonnými a bojovými parametry značně přibližují. Zdá se (některé komentáře to i naznačují), že útlum výroby jednoho z typů by mohl přicházet v úvahu. Zejména nyní často diskutované komerční neúspěchy MiGů naznačují, že by to slovo mohlo padnout právě na ně a oni by musely z kola ven. Zároveň si myslím, že tato značka, která má za sebou více jak 70ti letou tradici a výrobu více jak 45 tisíc strojů, by si takový konec nezasloužila.

J. Andreovský, 21.11.2013

Poslední aktualizace: prosinec 2013