Motory pro bombardér programu PAK-DA

PAK-DA je označení programu vývoje nového ruského strategického bombardéru, který by měl být zaveden do služby po roce 2025. Na projektu pracuje kancelář Tupolev, která je autorem všech poválečných sovětských a ruských těžkých bombardérů, včetně současných Tu-22M3, Tu-95 a Tu-160. Konstrukce, ani konkrétní specifikace nového letounu zatím není známa. Nejprve se očekávalo, že půjde o stroj založený na konstrukci nadzvukového Tu-160, nyní se s vysokou mírou jistoty předpokládá, že PAK-DA bude podzvukový letoun typu "létající křídlo" s maximální vzletovou hmotností do 200 tun.

V roce 2010 oznámila ruská vláda, že pro období až do roku 2020 alokuje 8 miliard rublů (v té době zhruba 5 miliard Kč) na vylepšení a obnovení výroby motorů NK-32 pro letouny Tu-160. První nové motory NK-32 Série 2 by měly být k dispozici v roce 2016. Od celého programu si vláda slibuje zvýšení efektivity a prodloužení životnosti bombardérů Tu-160.

V první polovině roku 2014 byla vývojem motoru pro PAK-DA pověřena United Engine Corporation (UEC), přesněji její část JSC Kuzněcov. Tato kancelář v minulosti vytvořila motoru pro většinu sovětských poválečných bombardérů a její výběr tedy není žádným překvapením.

V srpnu 2014 na výstavě Oboronexpo-2014 uvedli představitelé UEC, že motor pro PAK-DA bude založen na jádru motoru NK-32 Série 2. Tedy částečně jako "vedlejší produkt" modernizace motorů NK-32. Vývoj bude financován ze zmíněných 8 miliard rublů ze státní pokladny a z vlastních financí UEC. Oficiální kontrakt na vývoj motoru však v té době ještě nebyl podepsán, probíhaly teprve diskuze nad přesnější specifikací motoru a předběžné plánování vývojových prací. Dá se očekávat, že po podepsání kontaktu budou vyčleněny další finanční prostředky přímo pro tento projekt.

V listopadu 2014 v médiích proběhla zpráva o prvních pozemních testech prototypu motoru pro PAK-DA, doplněná o několik fotografií. Ve skutečnosti jde velmi pravděpodobně o 30 let zapomenutý motor NK-56, převzatý ze samarského muzea institutu "CIAD akademika N. D. Kuzněcova". NK-56 byl dvouproudový, tříhřídelový motor s vysokým obtokovým poměrem, plánovaný pro Il-96. Jádro motoru bylo blízké, ne-li totožné s jádrem z motoru NK-25. Motor byl vyvinut v roce 1979, v květnu 1983 byl ale program přerušen ve prospěch konkurenčního typu D-90 (později PS-90A). Nyní testovaný motor doznal oproti původnímu NK-56 několik změn. Při vnějším pohledu jde vidět alespoň jiné dmychadlo, nemající antivibrační opory. Testy motoru by měly probíhat zhruba rok.

Motor, jehož zkoušky začaly v listopadu 2014. Jde o upravený motor NK-56.

Kolik prvků bude mít budoucí motor pro PAK-DA společných s testovaným typem není známo. Dá se předpokládat, že na motoru může být testováno nově vyvíjené jádro NK-32 Série 2, protože to bude zřejmě konstrukčně a rozměrově kompatibilní z původním jádrem motoru. Přirozeně lze očekávat zvýšení parametrů nového jádra oproti 30 roků staré konstrukci. Tehdejší celkové stlačení za kompresorem (kompletního motoru) na úrovni 23 při vzletovém režimu a 25,5 za letu a teplota před turbínou necelých 1300°C jsou dnes již překonané hodnoty. U nového typu bude teplota před turbínou na vzletovém režimu nejméně 1480°C a celkové stlačení za kompresorem se může pohybovat kolem 30, i když současné moderní motory dopravních letounů již překračují hodnotu 40.

Zajímavé je srovnání s přístupem zvoleným Američany u svého "létajícího křídla" B-2. Ti vzali motor F101 z nadzvukového bombardéru B-1B, použili novou nízkotlakou část a odstranili přídavné spalování. Zde by šla vidět jistá analogie s ruským přístupem a motory NK-32 z Tu-160. S novou nízkotlakou částí měl však nový americký motor F118 nižší odtokový poměr, než jeho předchůdce F101. U ruského protějšku to naopak zatím vypadá, že nový motor bude mít výrazně vyšší obtokový poměr. Proč Američané vybrali motor s nízkým obtokovým poměrem, když má při podzvukovém letu vyšší specifickou spotřebu paliva? Důvod bylo patrně zachování charakteristik stealth. Motor s nižším obtokovým poměrem má menší průměr, je celkově kompaktnější, vyžaduje menší vstupní vzduchový kanál a především lze jeho přední část snadněji odstínit před radarovými vlnami - například prohnutím vstupního kanálu do tvaru písmene "S". Celá pohonná jednotka se tak vejde do trupu B-2. V případě PAK-DA a volby motoru s vyšším obtokovým poměrem se zdá téměř jisté, že motory budou umístěny vně trupu.

Lze odhadnout parametry letounu ze známých parametrů motoru NK-56?

Dovolím si pár spekulativních výpočtů. Předně vycházím z předpokladu, že PAK-DA bude létající křídlo - možná podobné B-2, nebo německému Hortenu, americkému prototypu X-48, nebo staršímu ruskému projektu Tu-404. Tak jak tak bude rozpětí výrazně převyšovat délku letounu. Dále v úvaze předpokládám, že parametry nového motoru budu odpovídat typu NK-56. Ve skutečnosti se však nejspíše budou poněkud lišit.

Pokud začneme u poměru tahu k maximální hmotnosti, pak pro B-2 platí hodnota 0,202:1. NK-56 má oproti motorům F118 z B-2 výrazně vyšší obtokový poměr. To znamená, že průměrná výtoková rychlost plynů je nižší a tedy pokles tahu při vyšší letové rychlosti bude větší, než u F118. Pokles výkonu při vysoké rychlosti lze vykompenzovat vyšším poměrem vzletového tahu k maximální hmotnosti - pro další úvahy volím poměr 0,25:1.

Odhadnuté maximální vzletové hmotnosti pro dvou-, tří- a čtyřmotorovou konfiguraci letounu jsou v tabulce níže. Dvoumotorová varianta by byl kompaktnější letoun s omezenou nosností, ale díky úsporným motorům s dostatečně dlouhým doletem. Jsou však dva motory dostatečné z hlediska bezpečnosti při dalekých letech? Třímotorová varianta by byla odpovídající náhrada za Tu-95, s obdobným doletem a vyšší nosností. Čtyřmotorová varianta by pravděpodobně byl nejtěžší sériově vyráběný bombardér historie, pro dnešní dobu neopodstatněně velký.

Vše ale může být nakonec jinak. Motory mohou mít menší obtokový poměr, nemusí se klást velký ohled na radarovou nezachytitelnost, od základu se změní schéma letounu apod. Pravdu se dozvíme patrně až při rolloutu nového letounu, podobně jako v případě PAK-FA před několika lety. Optimistické odhady plánují první let na rok 2019.

Přibližné srovnání popisovaných variant PAK-DA s B-2. Opět upozorňuji, že se jedná o pouhou spekulaci.

Srovnání zmíněných motorů

Některé zdroje použitých informací a obrázků:

• [1] http://www.ruaviation.com/news/2014/8/19/2551/
• [2] http://www.strategycenter.net/research/pubID.339/pub_detail.asp
• http://militaryrussia.ru/forum/viewtopic.php?f=292&t=270&start=100
• http://www.kuznetsov-motors.ru/press-center/news/oao-%C2%ABkuznetsov%C2%BB-usilivaet-konstruktorskii-potentsial-v-oblasti-sozdaniya-aviatsion
• http://www.tupolev.ru/%D0%BD%D0%B0%D1%87%D0%B0%D1%82%D1%8B_%D0%B8%D1%81%D0%BF%D1%8B%D1%82%D0%B0%D0%BD%D0%B8%D1%8F_%D0%B4%D0%B2%D0%B8%D0%B3%D0%B0%D1%82%D0%B5%D0%BB%D1%8F
• http://www.vninform.ru/327518/article/dvigateli-kuznecova--budushee-aerokosmicheskoj-otrasli.html
• [aed] http://www.aircraftenginedesign.com/TableB2.html

Poslední aktualizace: duben 2014