Михаил Гордин: «Научно-техническую мысль невозможно остановить»
Современный авиадвигатель — самое сложное механическое устройство из созданных когда-либо человеком по количеству инноваций на кубический сантиметр или на грамм изделия. Россия подтвердила свое присутствие в элитном клубе стран, умеющих их создавать
Уходящий год был отмечен заметными успехами российского авиастроения. В ближайшее время ожидается первый полет ближнемагистрального отечественного лайнера МС-21, построенного с использованием исключительно российских композитных материалов. В 2019 году из-за санкций США были остановлены поставки американских композитных материалов для изготовления крыла, в результате запуск МС-21 в серию пришлось перенести.
Но свой, отечественный двигатель к этой крылатой машине — ПД-14 — уже готов, он получил сертификат типа от Росавиации еще в 2018 году, а в прошлом году состоялся первый полет МС-21-310, версии лайнера с российскими движками. Уже в будущем году планируется сертифицировать его не только в России, но и у зарубежных авиационных регуляторов.
Нам показалось важным подробно осветить историю создания первого сделанного в нашей стране за последние тридцать лет двухконтурного турбореактивного двигателя нового поколения, что подтвердило нахождение России в элитном клубе авиадвигателестроительных держав.
Так совпало, что об интервью с экс-директором Центрального института авиационного моторостроения (ЦИАМ) имени П. И. Баранова (входит в НИЦ «Институт имени Н. Е. Жуковского») Михаилом Гординым мы договорились за день до его назначения исполняющим обязанности ректора своей альма-матер, МГТУ имени Н. Э. Баумана.
Послужной список Гордина, который именует себя весьма точно технологическим менеджером, весьма внушителен. После окончания Бауманки в 1993 году он успел поработать в нефтегазовых мейджорах (в 1997–2005 годах — в Conoco Philips, затем в ТНК-BP), а в 2008 году перешел в дирекцию синтетических каучуков флагмана нефтехимической отрасли «Сибура» и вскоре возглавил ее. Но классное инженерное образование и страсть к инновациям заставила Михаила Гордина поискать более высокотехнологичную сферу применения своих знаний и навыков. В 2015 году он стал заместителем гендиректора ЦИАМа по инновациям, а еще через год возглавил институт. Наш разговор происходил в высотке МГТУ на Лефортовской набережной, но был посвящен двигательным делам, стал своеобразным подведением итогов «пятилетки» Гордина в ЦИАМе.
Никогда не следовал рецептам диетологов, настаивающих на том, что следует вставать из-за стола слегка голодным. Для меня это сродни недоделанной либо неряшливо выполненной работе. Беседа с Михаилом Гординым все же оставляет ощущение недосказанности, легкого информационного голода. Впрочем, было бы наивно надеяться, что за полтора часа беседы мы успеем охватить все стороны этой сложнейшей и крайне интригующей области человеческой деятельности.
Приобщайтесь к сокровенному знанию.
— Михаил Валерьевич, расскажите, когда и как началась работа над двигателем ПД-14?
— Работа над этим изделием началась в ЦИАМе задолго до моего прихода в институт. В 1999 году началась разработка научно-технического задела по созданию двухконтурного турбореактивного двигателя (ТРДД) нового поколения. Инициировал проект генеральный директор института Владимир Алексеевич Скибин. В 1990-е самый массовый отечественный ближне-среднемагистральный самолет Ту-154 проигрывал конкуренцию на внутреннем рынке машинам Boeing 737 и Airbus 320. Становилась очевидной необходимость создания отечественного лайнера нового поколения, главным преимуществом которого является современный двигатель с высокой степенью двухконтурности.
— Я хотел бы акцентировать внимание читателей на контексте этого решения. Пик хозяйственной разрухи в стране, бюджет еще не оправился от дефолта 1998 года, на высокотехнологичные проекты у государства нет ни денег, ни воли, да и видения, чтобы просто поставить задачу.
— Мне кажется, сгущать краски здесь не стоит. Госфинансирование ЦИАМа, пусть не в таких объемах, как сейчас, было и в 1999 году, просто по другим проектам. Ну просто потому, что невозможно получить госфинансирование на отсутствующую задачу. Разруха разрухой, но научно-техническую мысль невозможно остановить, все равно специалисты не перестают думать, какие задачи должны решаться в изделии нового поколения. Тем более что была информация о том, что делают американские и европейские компании в этом направлении. Так что решение ЦИАМа в инициативном порядке разрабатывать научно-технический задел по созданию нового двигателя было абсолютно естественным, профессиональным. А госфинансирование появляется, когда уже есть какое-то техническое задание.
— Но позвольте, Сергею Королеву ТЗ ставили первоначально военные: нам нужна ракета с такими-то тактико-техническими характеристиками. И финансирование, кстати, под задачу открывали сразу же.
— Вы говорите о периоде с середины 1950-х годов. А в ГИРДе (созданные осенью 1931 года при Осоавиахиме Группы по изучению реактивного движения. — «Эксперт») Королеву никто никаких задач не ставил и денег не давал.
— То есть речь идет именно о начальном, пионерном этапе тестирования технологии?
— Ну конечно! И даже Королеву военные, грубо говоря, ставили задачу на опытно-конструкторские работы. Вряд ли на научно-исследовательские работы. Чтобы поставить задачу на НИР, нужно иметь подписанное техзадание. Разработать ТЗ все равно кто-то должен заранее и без денег. А для сложной техники это большой труд, самостоятельная работа.
Королев и его соратники по ГИРДу в первый год своих экспериментов с любительскими ракетами, пока не начали получать какие-то деньги от Группы управления военных изобретений маршала Тухачевского, в шутку расшифровывали название своего кружка как «группа инженеров, работающих даром».
Уровни технологической готовности по методологии ЦИАМ
Кто раньше: самолет или двигатель?
— Возвращаемся к самолетам. Еще один дилетантский вопрос. Что возникает раньше — идея, образ нового самолета или сначала концепция двигателя для него? Какая тут логика?
— Сложный вопрос. Авиаконструкторы всегда хотят от двигателистов большей тяги и большей экономичности. Как мы в институте шутили, самолетчики всегда хотят, чтобы двигатель, помимо тяги, еще бы керосин сам не ел, а вырабатывал. На самом деле речь идет об итеративном процессе совместной выработки образа перспективного самолета и двигателя для него.
Сложность заключается в том, что для того, чтобы сделать двигатель следующего поколения, времени нужно в полтора раза больше, чем для самолета следующего поколения. Это эмпирический факт, не раз подтвержденный. Условно говоря, новый самолет делается десять лет, а новый двигатель для него — пятнадцать. Соответственно, если ты задумываешь новый самолет, но у тебя к этому моменту нет серьезного задела по двигателю, ты уже с двигателем к нему автоматически опоздаешь. Поэтому чаще всего поступают следующим образом. Делается самолет, под него делается двигатель, условно говоря, примерно уже существующий, плюс-минус, и адаптируется в системе самолет—двигатель. На этом этапе конкретизируются требуемые параметры для настоящего двигателя и начинается его системная разработка. То есть когда мы с научно-техническим заделом выходим на шестой уровень готовности технологий, как это делается и в США, то уточняется ТЗ на деловой двигатель и можно приступать к ОКРу.
В общем, если совсем просто, сначала самолетчикам нужно немножко ждать, тормозить, пока будет готово ТЗ по двигателю, а потом более или менее одновременно создается уже сначала двигатель, потом самолет.
— Классическая последовательность понятна. А как было в случае конкретно с ПД-14 и «его» лайнером, МС-21?
— В этой паре все было проще, потому что МС-21 задуман был как наш аналог и конкурент в нише, которая была уже четко определена. Когда запустили проект Sukhoi Superjet, стало понятно, что дальше нужно идти в ближнемагистральный сегмент. По маркетингу был четкий и весьма масштабный запрос на ближний магистральный самолет. Соответственно, было понятно, какая нужна силовая установка для такого самолета.
— И к этому моменту работа над ПД-14 уже шла довольно долго, я правильно понимаю?
— Работа шла, но это был не конкретный ПД-14, а научно-технический задел и технологии, которые необходимы, чтобы создать двигатель с такими параметрами. К слову, первоначальный концепт исходил из тяги 12 тонн, а не 14 тонн, как вышло в итоге. Последним советским ТРДД был ПС-90А, разработка которого для лайнеров семейства Ил-96 была закончена во второй половине 1980-х, а сертифицирован он в 1992 году. Теперь нужно было создать новый двигатель, который обгонял бы ПС-90 по целому ряду параметров. Даже во вторую очередь по экономичности (у последней три составляющие — топливная экономичность, закупочная цена и стоимость техобслуживания), а в первую очередь — по шуму и по эмиссии вредных веществ.
Требования к изделию
— Вы не назвали ресурс двигателя. Разве это не параметр?
— Ресурс определенный — это стандарт, это не обсуждается, по умолчанию должен быть.
— Понятно. Но какой-то прогресс по ресурсу уже есть по поколениям двигателей или существует устоявшийся стандарт минимально приемлемого ресурса двигателей, используемых в гражданской авиации?
— Невозможно указать конкретную цифру ресурса — столько-то тысяч часов. Существуют разные стратегии управления ресурсом двигателя. Традиционно двигатели уходили в ремонт после выработки заранее фиксированного межремонтного ресурса. А более современные стратегии связаны с ресурсом не всего двигателя, а основных его деталей и узлов, и в этой схеме понятие ресурса работы двигателя как целого теряет свой смысл. Ведь, скажем, после 40 тысяч часов эксплуатации от первоначального изделия у двигателя только вал родной может остаться, остальное все обновленное, иногда и не раз.
Но два параметра экономичности двигателя четко отслеживаются, именно по ним идет основная конкуренция между изделиями. Это стоимость летного часа топлива и стоимость технического обслуживания в пересчете на летный час, связанная с регламентами, заменами, ремонтами.
— А продажная цена двигателя вторична? На сроке службы растворяется в текущих затратах?
— Да нет. Амортизация — это часть стоимости летного часа.
— И еще два критерия конкурентоспособности авиадвигателя вы упомянули — шумность и выбросы.
— Да, наднациональный отраслевой регулятор, Международная организация гражданской авиации (ICAO) постоянно ужесточает требования к этим двум параметрам.
— Я надеюсь, речь идет об ограничениях выбросов действительно вредных веществ? Модная химера безуглеродности в сферу авиадвигателестроения еще не проникла?
— Регулируются реально вредные выбросы. В настоящее время ICAO нормирует эмиссию несгоревших углеводородов (HC), оксида углерода (CO), оксидов азота (NOх) и дыма от турбореактивных и турбовентиляторных двигателей гражданских самолетов в зоне аэропортов, а также запрещает преднамеренный выброс топлива после останова двигателя. Однако сейчас обсуждается включение в состав регулируемых веществ и выбросы углекислого газа, как это уже произошло для автомобильных двигателей внутреннего сгорания: нормы «Евро-6», как вы, наверное, знаете, включают в себя потолок по выбросам CO2.
Ужесточение экологических требований к двигателям превращается в метод конкурентной борьбы между производителями. Если я умею делать двигатель более экономичный, с меньшими выбросами, с меньшим шумом, я лоббирую ужесточение стандартов и таким образом выдавливаю конкурента, который забыл или не сумел это сделать.