Первым массовым конвертированным ГТД стал ТРД «Avon» фирмы Rolls-Royce, устанавливавшийся на самолетах «Каравелла». С 1964 г. «Avon» используется как газогенератор для стационарной СТ производства фирмы «Cooper Bessemer». По аналогичной схеме впоследствии был конвертирован двухвальный газогенератор ТРДД RB211-24G. Мощность ГТУ, получивших обозначение Coberra 2000 и Coberra 6000, составила 14,5 и 27 МВт соответственно.

ÂÑÑÑÐ â 1970-е годы был разработан наземный ГТД НК-12СТ на базе одновального авиационного ТВД НК-12, который эксплуатировался на самолетах ТУ-95, ТУ-114 и АН-22. Конвертированный двигатель НК-12СТ мощностью 6,3 МВт был выполнен со свободной СТ и работает в составе многих ГПА и по сей день.

Âнастоящее время конвертированные авиационные ГТД различных производителей широко используются в энергетике, промышленности,

âморских условиях и на транспорте. Мощностной ряд – от нескольких сотен киловатт до 50 МВт.

Данный тип ГТД характеризуется наиболее высоким эффективным к.п.д. при работе в простом цикле, что обусловлено высокими параметрами и эффективностью узлов базовых авиадвигателей. ГТД LM6000PC фирмы General Electric

и TRENT фирмы Rolls-Royce имеют эффективный

ê.ï.ä. íà âàëó ÑÒ ηå = 42,8 %. ГТД TRENT к настоящему времени является наиболее мощным двигателем данного типа Ne = 52,6 ÌÂò.

1.3.2.3 - Микротурбины

В 1990-е годы за рубежом начали интенсивно разрабатываться энергетические ГТД сверхмалой мощности (от 30 до 200 кВт), названные микротурбинами. (Примечание: необходимо иметь в виду, что в зарубежной практике терминами «турбина», «газовая турбина», обозначается как отдельный узел турбины, так и ГТД в целом).

Особенности микротурбин обусловлены их исключительно малой размерностью и областью применения. Микротурбины используются в малой энергетике в составе компактных когенерационных установок (ГТУ-ТЭЦ) как автономные источники электрической и тепловой энергии. Микротурбины имеют максимально простую конструкцию - одновальная схема и минимальное количество деталей (см. Рис. 1.3.2.3_1). Используются одноступенчатый центробежный компрессор и одноступенчатая центростремительная турбина, выполненные в виде моноколес. Частота вращения ротора из-за малой размерности достигает

40000…120000 об/мин, поэтому применяются керамические и газостатические подшипники. Камера сгорания выполняется многотопливной и может работать на газообразном и жидком топливе. Конструктивно ГТД максимально интегрируется в энергетическую установку - ротор ГТД объединяется на одном валу с ротором высокочастотного электрического генератора.

К.п.д. микротурбин в простом цикле составляет 14…18%. Для повышения эффективности ча- сто используются регенераторы тепла выхлопных газов. К.п.д. микротурбины в регенеративном цикле достигает 28…32%.

Относительно низкая экономичность микротурбин объясняется малой размерностью

èневысокими параметрами цикла, которые применяются в данном типе ГТД для упрощения

èудешевления установок. Поскольку микротурбины работают в составе когенерационных установок (ГТУ-ТЭЦ), то низкая экономичность ГТД компенсируется повышенной тепловой мощностью, вырабатываемой мини «ГТУ-ТЭЦ» за счет тепла выхлопных газов. Коэффициент использования тепла топлива в этих установках достигает 80%.

1.4 - Основные мировые производители ГТД

В данном разделе дается краткий обзор крупнейших зарубежных и российских разработчиков, производителей авиационных, наземных и морских ГТД. Указываются марки наиболее массовых моделей ГТД и перспективные проекты, многие из которых приводятся в качестве примеров в этом пособии.

1.4.1 - Основные зарубежные производители ГТД

General Electric, ÑØÀ. Компания General Electric (GE) – крупнейший мировой производитель авиационных, наземных и морских ГТД. Отделение компании General Electric Aircraft Engines (GE AE) в настоящее время занимается разработкой и производством авиационных ГТД различных типов - ТРДД, ТРДДФ, ТВД и вертолетных ГТД. Диапазон тяг и мощностей этих двигателей очень широк: ТРДД от 40 до 512 кН, ТРДДФ от 80 до 190 кН, ТВД и вертолетные ГТД от 900 до 3500 кВт. GE AE участвует в совместных программах. Так, с французской компанией Snecma разрабатывается и производится семейство ТРДД CFM56, с фирмой Pratt & Whitney действует программа ТРДД

GP7000, с компанией Honeywell - программа ТРДД CFЕ738.

К наиболее массовым серийным авиационным двигателям и перспективным проектам можно отнести:

- ÒÐÄ – J85, J79;

- стационарные ГТД - PGT5, PGT10, PGT25, MS5000, MS6000, MS7000, MS9000.

Pratt & Whitney, ÑØÀ. Фирма Pratt & Whitney (PW) входит в состав компании United Technologies Corporations (UTC). В настоящее время PW занимается разработкой и производством авиационных

GE90, CF34, CFM56 (совместно с Snecma);

-ТРДДФ – F101, F110, F404, F414, F120 (двигатель 5 поколения с элементами ДИЦ).

Отделение компании General Electric Energy разрабатывает и производит авиапроизводные стационарные ГТД для энергетического, механического и морского привода в диапазоне мощности от 2 до 300 МВт. Также это отделение осуществляет маркетинг и поставки всех типов наземных и морских ГТД фирмы GE.

Промышленные и морские ГТД представлены следующим рядом моделей:

-ГТД, конвертированные из авиадвигателей - LM500, LM1600, LM2000, LM2500, LM2500+, LM5000, LM6000;

тяги 100…170 кН. PW участвует в международной программе ТРДД V2500, совместно с GE в программе ТРДД GP7000.

Наиболее массовые серийные авиационные двигатели и перспективные проекты:

-ÒÐÄ(Ô) – J57, J75, J58;

-ТРДД – J52, JT3D, JT8D, JT9D, PW2000, PW4000, PW6000 (опытный), PW8000 (проект ТРДД c редуктором и сверхвысокой степенью двухконтурности),ADP(опытный ТВВД с закапотированным ВВ);

-ТРДДФ – TF30, F100, F119, PW7000 (перспективный проект на базе программы IHPTET), подъемно-маршевый ТРДДФ F135.

Отделение фирмы Pratt & Whitney Power Systems производит конвертированные наземные

èморские ГТД на базе авиадвигателей PW и PWC мощностью от 0,4 до 28 МВт.

Наземные и морские ГТД представлены следующим рядом моделей: ST5, ST6L, ST18A, ST30, ST40, FT8.

Pratt & Whitney Canada, (Канада). Фирма Pratt & Whitney Canada (PWC) также входит в состав компании UTC в группу PW. PWC занимается разработкой и производством малоразмерных ТРДД, ТВД и вертолетных ГТД. Большинство ТРДД находятся в классе тяги 10…33 кН. Проект новейшего ТРДД PW800 рассчитан на класс тяги 44…84 кН. Разработаны и разрабатываются ТВД

èвертолетные ГТД мощностью от 400 до 3800 кВт. Наиболее массовые серийные авиационные

двигатели и перспективные проекты:

-ТРДД – JT15D, PW300, PW500, PW800 (проект ТРДД с редукторным приводом вентилятора);

-ТВД и вертолетные ГТД – PT6A, PW100, PW200. Ряд конвертированных из базовых ТВД и вер-

толетных ГТД промышленных двигателей мощностью 400…4000 кВт.

Rolls-Royce (Великобритания). Компания Rolls-Royce (RR) в настоящее время разрабатывает и производит широкий спектр ГТД авиационного, наземного и морского применения - гражданские ТРДД в диапазоне тяг от 60 до 420 кН, ТВД и вертолетные ГТД мощностью от 600 до 4500 кВт, а также подъемно-маршевые двигатели семейства Pegasus в классе тяги 95…106 кН.

RR принимает долевое участие во многих европейских и международных программах:

-в разработке и производстве военных ТРДДФ RB199, EJ200, подъемного вентилятора для СУ истребителя JSF;

-ТВД и вертолетных ГТД семейства RTM 322

âклассе мощности 1500…2200 кВт совместно с фирмой Turbomeca.

Ранее RR совместно с компанией Snecma разрабатывала и производила ТРДФ «Олимп» тягой 140…170 кН для сверхзвукового пассажирского самолета «Конкорд».

Наиболее массовые серийные авиационные двигатели и перспективные проекты:

-ÒÐÄ – Derwent, Nene, Avon, Viper;

-ТВД и вертолетные ГТД – Dart, Gazelle, Gem, Gnome, Tyne;

-ÒÐÄÄ – Conway, Spey, RB211-24/524/535, Tay, Trent 500/700/800/900;

-ТРДДФ – Adour, RB199, EJ200 (совместно с европейскими фирмами);

-подъемно-маршевый ТРДД – Pegasus. Широким спектром моделей для механическо-

го, энергетического и морского привода представлены ГТД наземного применения. Эти двигатели

мощностью от 4 до 58 МВт - 501, 601,Avon, Coberra, Trent 50 - созданы конвертацией авиационных прототипов.

Honeywell (ÑØÀ). Компания Honeywell занимается разработкой и производством авиационных ГТД - ТРДД и ТРДДФ в малом классе тяги 15…40 кН, ТВД и вертолетных ГТД в классе мощности 450…2100 кВт.

Наиболее массовые авиационные двигатели:

-ТВД и вертолетные ГТД – T53, T55, LTS101, LTP101, TPE331, T800;

-ÒÐÄÄ –ALF502,AS900,ATF3, LF507, TFE731;

-ТРДДФ – TPE1042.

Snecma (Франция). Компания Snecma занимается разработкой и производством авиационных ГТД - военных ТРДДФ в классе тяги 75…90 кН и гражданских ТРДД совместно с компанией GE (семейства ТРДД CFM56 и GE90). Совместно с фирмой Turbomeca участвует в программе ТРДД Larzac в классе тяги 14 кН. Совместно с фирмой Rolls-Royce разрабатывала и производила ТРДФ «Олимп».

Наиболее массовые серийные авиационные двигатели и перспективные проекты:

-ÒÐÄÔ – Atar;

-ÒÐÄÄ – CFM56-2/3/5/7 и GE90 (совместно c GE AE), Larzac (совместно с фирмой Turbomeca), перспективный ТРДД в рамках программы Tech56;

-ТРДДФ – M53, M88.

Turbomeca (Франция). Фирма Turbomeca в основном разрабатывает и выпускает ТВД и вертолетные ГТД малой и средней мощности от 400 до 1600 кВт. Совместно с компанией RR участвует в программе ГТД RTM322 в классе мощности 1500…2200 кВт.

Наиболее массовые серийные авиационные двигатели и перспективные проекты:

-ТВД и вертолетные ГТД – Arriel, Arrius, Artouste, Astazou, Bastan, Makila, TM 333.

Siemens (ÔÐÃ). Профилем этой крупной фирмы являются стационарные наземные ГТД для энергетического и механического привода и морского применения в широком диапазоне мощности от 4 до 300 МВт.

Основные марки разрабатываемых и выпускаемых ГТД:

-Typhoon, Tornado, Tempest, Cyclone, GT35, GT10B/C, GTX100, V64.3A, V94.2, V94.2A, V94.3A, W501D5A, W501F, W501G.

Alstom (Франция, Великобритания). Компания Alstom разрабатывает и производит стационарные одновальные энергетические ГТД в диапазоне мощности 50…270 МВт.

Основные марки ГТД - GT8C2, GT11N2, GT13E2, GT24, GT26.

Solar (ÑØÀ). Фирма Solar входит в состав компании Caterpillar и занимается разработкой и производством стационарных ГТД малой мощности от 1 до 15 МВт для энергетического и механического привода и морского применения.

Основные марки ГТД - Saturn 20, Centaur 40/ 50, Taurus 60/70, Mars 90/100, Titan 130.

ГП «ЗМКБ «Прогресс» им. А.Г. Ивченко» (Украина, г. Запорожье). Государственное предприятие «Запорожское машиностроительное конструкторское бюро «Прогресс» имени академика А.Г. Ивченко» специализируется на разработке, изготовлении опытных образцов и сертификации авиационных ГТД - ТРДД в диапазоне тяги 17…230 кН, самолетные ТВД и вертолетные ГТД мощностью 1000…10000 кВт, а также промышленные наземные ГТД мощностью от 2,5 до 10000 кВт. Двигатели разработки «ЗМКБ «Прогресс» серийно выпускаются в ОАО «Мотор Сич» (Украина, г. Запорожье).

Наиболее массовые серийные авиационные двигатели и перспективные проекты:

-ТВД и вертолетные ГТД – АИ-20, АИ-24, Д-27 (ТВВД с открытым ВВ);

-ÒÐÄÄ – ÀÈ-25, ÄÂ-2, Ä-36, Ä-18Ò, Ä-436Ò1/ Ò2/ÒÏ.

Наземные ГТД:

-Ä-336-1/2, Ä-336-2-8, Ä-336-1/2-10.

НПП «Машпроект» (Украина, г. Николаев).

Научно-производственное предприятие «ЗоряМашпроект» (Украина, г. Николаев) разрабатывает и производит ГТД для морских СУ, а также наземные ГТД для энергетического и механического привода. Наземные двигатели являются модификациями моделей морского применения. Класс мощности ГТД: 2…30 МВт. С 1990 г.г. НПП «ЗоряМашпроект» разрабатывает также стационарный одновальный энергетический двигатель UGT-110 мощностью 110 МВт .

Основные модели ГТД:

- UGT-2500, UGT-3000, UGT-6000, UGT-10000, UGT-15000, UGT-160000, UGT-250000, UGT-110 (совместно с НПО «Сатурн», Россия).

1.4.2 - Основные российские производители ГТД

Ниже приведены основные российские пред- приятия-разработчики ГТД, расположенные в алфавитном порядке.

ОАО «Авиадвигатель» (г.Пермь). Разрабатывает, изготавливает и сертифицирует авиационные ГТД - гражданские ТРДД в классе тяги 52…200 кН для магистральных самолетов, военные ТРДДФ в классе тяги 152…194 кН, вертолетные ГТД, а так-

же авиапроизводные наземные промышленные ГТД для механического и энергетического привода в классе мощности 2,5…30 МВт. Серийное производство ТРДД разработки ОАО «Авиадвигатель» осуществляет ОАО «Пермский моторный завод» (ОАО ПМЗ, г.Пермь) и ОАО«НПО Сатурн» (г. Рыбинск). Промышленные ГТД серийно выпускаются на ОАО ПМЗ.

ОАО «Авиадвигатель» и ОАО ПМЗ составляют ядро созданного в конце 2003 г. «Пермского центра авиадвигателестроения» во главе с управляющей компанией «Пермский моторостроительный комплекс».

Наиболее массовые серийные авиационные двигатели и перспективные проекты:

-ÒÐÄÄ – Д-20П, Д-30, Д-30КУ/КП, Д-30КУ- 154, Д-30-В10, ПС-90А, ПС-90А2, ПС-90А12 (проект), ПС-12 (проект ТРДД 5 поколения);

-ТРДДФ – Ä-30Ô6;

-вертолетные ГТД – Ä-25Â.

ГТД наземного применения представлены широким спектром моделей для механического

èэнергетического привода. Наземные двигатели, созданные конвертацией авиационных двигателей Д-30 и ПС-90А - ГТУ-2,5П, ГТУ-4П, ГТУ-6П, ГТУ10П, ГТУ-12П, ГТУ-16П, ГТУ-25П, ГТЭ-180 (проект совместно с ОАО ЛМЗ).

ГУНПП «Завод имени В.Я.Климова» (г.Санкт-Петербург). Государственное унитарное научно-производственное предприятие «Завод им.В.Я.Климова» в последние годы специализируется на разработке и производстве авиационных ГТД. Номенклатура разработок широка - военные ТРДДФ в классе тяги 81…98 кН, самолетные ТВД

èвертолетные ГТД в классе мощности 1200…2600 кВт; танковые ГТД в классе мощности 700…900 кВт, а также конвертированных промышленных ГТД на базе ТВД и вертолетных ГТД в классе мощности 0,8…2,5 МВт.

Наиболее массовые серийные авиационные

èназемные двигатели и перспективные проекты:

-ÒÐÄ(Ô) – ÂÊ-1, ÂÊ-1Ô;

-ТРДДФ – ÐÄ-33, ÐÄ-133;

-ТВД и вертолетные ГТД – ÃÒÄ-350, ÒÂ2-117, ÒÂ3-117, ÒÂ7-117, ÂÊ-3500;

-танковые ГТД – ÃÒÄ-1000Ò/ÒÔ, ÃÒÄ-1250;

-наземные энергетические ГТД: ÃÒÏ-0,8; ÃÒÏ-1,25; ÃÒÏ-1,6; ÃÒÏ-2,5.

ОАО «ЛМЗ» (г. Санкт-Петербург). ОАО «Ленинградский Металлический завод» разрабатывает и производит стационарные энергетические ГТД в классе мощности 100…180 МВт.

Основные марки ГТД - ГТЭ-100 (двигатель сложного цикла с промежуточным охлаждением

èпромежуточным подогревом), ÃÒÝ-150, ÃÒÝ-180

(проект совместно с ОАО «Авиадвигатель»).

ФГУП «Мотор» (г. Уфа). Федеральное государственное унитарное предприятие «Научно-про- изводственное предприятие «Мотор» занимается разработкой военных ТРД и ТРДФ для истребителей и штурмовиков.

Основные авиационные ГТД - Р13-300, Р25-300, Р95Ш, Р195.

В 1990-е годы на базе двигателя Р195 разработана энергетическая установка ГТЭ-10/95 мощностью 10 МВт.

«Омское МКБ» (г. Омск). АО «Омское моторостроительное конструкторское бюро» занимается разработкой малоразмерных ГТД и вспомогательных СУ.

Основные двигатели разработки «Омского МКБ»:

-вспомогательные ГТД - ÂÑÓ-10, ÂÃÒÄ-43;

-ÒÂÄ - ÒÂÄ-10, ÒÂÄ-20;

-вертолетные ГТД - ÃÒÄ-3, ÒÂ-0-100;

-ÒÐÄÄ - ТРДД-50 (проект).

ОАО «НПО «Сатурн» (г. Рыбинск). ÎÀÎ «Научно-производственное объединение «Сатурн» в последние годы разрабатывает и производит военные ТРДДФ в классе тяги 122…175 кН, ТВД и вертолетные ГТД мощностью 1000…1100 кВт, а также конвертированные наземные ГТД мощностью от 4 до 20 МВт. Совместно с НПО «Машпроект» (Украина) участвует в программе энергетического одновального ГТД мощностью 110 МВт. Совместно с компанией Snecma разрабатывает ТРДД для региональных самолетов в классе тяги 50…70 кН. Серийное производство военных ТРДДФ осуществляется на серийных заводах - в уфимском ОАО «УМПО» и московском ФНПЦ «Салют»

Наиболее массовые серийные авиационные двигатели и перспективные проекты:

-ÒÐÄ(Ô) – ÀË-7Ô, ÀË-21Ô, ÂÄ-7, ÐÄ-36-41, ÐÄ-36-51;

-ТРДДФ – АЛ-31Ф, АЛ-41Ф (опытный двигатель 5 поколения);

-ТРДД – SM146 (совместный проект с компанией Snecma);

-ТВД и вертолетные ГТД – РД-600, ТВД-1500. Наземные ГТД - АЛ-31СТ, АЛ-31СТЭ, ГТД-4,

ГТД-6, ГТД-8, ГТД-6,3 (проект), ГТД-10 (проект), ГТД-110 (совместно с НПО «Машпроект»).

ОАО «СНТК им. Н.Д. Кузнецова». ОАО «Самарский научно-технический комплекс им. Н.Д.Кузнецова» разрабатывает и выпускает авиационные ГТД (ТВД, ТРДД, ТРДДФ) и наземные ГТД, конвертированные из авиадвигателей. Предприятие имеет самый большой опыт среди российских предприятий в разработке наземных ГТД для га-

зовой промышленности. Продукция этого предприятия серийно эксплуатируется с 1974 года. В последние годы ведется доводка ТВВД НК-93 с двухрядным закапотированным ВВ, а также разработка новых моделей наземных ГТД.

Основные авиационные ГТД разработанные ОАО «СНТК им. Н.Д. Кузнецова»:

-ÒÂÄ – ÍÊ-12ÌÂ, ÍÊ-4;

-ÒÐÄÄ – НК-8-4, НК-8-2/2У, НК-86, НК-88 (на криогенном топливе);

-ТРДДФ – ÍÊ-22, ÍÊ-25, ÍÊ-144, ÍÊ-32;

-ÒÂÂÄ – НК-93 (опытные двигатели). Наземные ГТД - НК-12СТ, НК-16СТ, НК-36СТ,

ÍÊ-38ÑÒ, ÍÊ-14ÑÒ (Ý).

АМНТК «Союз» (г. Москва). ОАО «Авиамоторный научно-технический комплекс «Союз» разрабатывает и изготавливает авиационные ГТД - ТРД, ТРДФ, подъемно-маршевые ТРДДФ.

Основные авиационные ГТД:

-ÒÐÄ – ÀÌ-3 (ÐÄ-3), ÀÌ-5;

-ÒÐÄÔ – ÐÄ-9, Ð11-300, Ð15-300, Ð27-300;

-ТРДДФ – Р79 (подъемно-маршевый двигатель для СВВП Як-141).

Тушинское МКБ «Союз» (г. Москва). Государственное предприятие «Тушинское машиностроительное конструкторское бюро «Союз» занимается доводкой и модернизацией военных ТРДФ - Ð27-300, Ð35-300, Ð29-300. Â 1992 ã. íà áàçå Ð29-300 разработана ГТУ 55ÑÒ-20 мощностью 20 МВт для привода электрогенераторов.

1.5- Англо-русский словарьминимум

[air] inlet – воздухозаборник

aeroderivative gas turbine – ГТД наземного применения, конвертированный из АД

augmentor – форсажная камера

auxillary power unit (APU) – вспомогательная силовая установка

booster – подпорные ступени combustor – камера сгорания compressor – компрессор engine – двигатель

air-breathing e. – воздушно-реактивный д. combustion e. – ГТД наземного применения gas-turbine e. – газотурбинный д.

lift e. – подъемный д. piston e. – поршневой д.

varied cycle e.– д. изменяемого цикла exit nozzle – реактивное сопло

fan – вентилятор

fan duct – канал наружного контура

frame (industrial) gas turbine – стационарный ГТД