Двигатель GT50: готовность 50%

Двигатель GT50 состоит из четырёх ключевых модулей. Сегодня два из них — стартер-генератор и силовая установка — полностью работоспособны и проходят испытания.

Модуль 1: Стартер-генератор

Прототип стартер-генератора, являющийся центральным элементом электрической системы самолёта, работал во всём рабочем диапазоне оборотов. Важно отметить, что он продемонстрировал способность генерировать достаточный крутящий момент для запуска двигателя GT50.

Для достижения этой цели потребовалось преодолеть серьёзные трудности в проектировании высокоскоростных машин, прецизионном производстве и надёжной электронике. Одной из самых сложных задач была балансировка ротора с допуском менее одного микрона. Первоначальный производственный процесс, требовавший разборки после балансировки, делал это невозможным.

Мы разработали новый производственный процесс и оснастку, позволяющие перемагничивать ротор как единое целое, что решает эту важнейшую задачу и обеспечивает плавную работу без вибраций, необходимую для длительного срока службы.

Модуль 4: Трансмиссия двигателя

Этот модуль включает редуктор, приводные валы, систему смазки и опоры двигателя. Ключевые производственные достижения включают:

• Тонкостенные конструкционные корпуса: Мы успешно производим корпуса из алюминия аэрокосмического класса с толщиной стенок до 1,5 мм. Это включает в себя передовое литье, точную термообработку и контролируемые процессы обработки (разработанные с использованием аналогов, напечатанных на 3D-принтере из металла) для контроля деформаций и достижения наших критических весовых показателей.
• Шестерни аэрокосмического класса: Наш кропотливый 30-этапный процесс производства высококачественных шестерён для аэрокосмической промышленности увенчался успехом. Используя «сверхчистые» материалы тройной плавки, точную термообработку и тщательную дробеструйную обработку, мы создаём шестерни с бесконечной усталостной долговечностью. Первые шестерни, изготовленные Hill, уже работают на испытательном стенде.
• Высокоскоростные подшипники и валы: Сейчас мы производим подшипники аэрокосмического класса, соответствующие требованиям, прямо здесь, на заводе ПЦ1, достигая нашей целевой цены. Мы также разработали необходимые методы обработки и балансировки длинных, тонкостенных, концентрических приводных валов, которые, как известно, сложно поддерживать в прямом состоянии после термообработки.

Тестирование и валидация трансмиссии

Для валидации данного оборудования мы разработали специализированный испытательный стенд с замкнутым контуром, который обеспечивает работу двух трансмиссий антагонистически. Это позволяет нам точно контролировать крутящий момент и скорость в сложных условиях при минимальном потреблении энергии.

В настоящее время реализуется наша программа испытаний «строительных блоков»:

1. Система смазки: Первым этапом стала валидация системы смазки, визуальный осмотр всех масляных форсунок и калибровка насосов и теплообменника.
2. Функциональные испытания: После проверки системы смазки была собрана вся трансмиссия для проверки всех механических систем, датчиков и системы сбора данных.
3. Разработка контактных площадок: Сейчас мы оцениваем контактные площадки шестерни под нагрузкой, что является важным шагом для обеспечения долгосрочной эффективности и долговечности.
4. Тестирование на выносливость: Как только функциональное тестирование будет завершено, мы приступим к полномасштабным инженерным испытаниям на выносливость.

Производство основных компонентов двигателя

Прогресс в производстве всех остальных компонентов двигателя ускоряется по мере подготовки к первому полноценному запуску двигателя.

• Защита лопаток турбины: Безопасность превыше всего. Усовершенствованное моделирование разрыва лопаток при превышении допустимой скорости вращения подтвердило, что конструкция корпуса газогенератора способна предотвратить разрушение лопатки.
• Рабочее колесо компрессора: Новейшее высокоэффективное титановое рабочее колесо находится в производстве. Теперь на нашем новом станке MULTUS оно превращается из одной термообработанной заготовки в готовую деталь за одну операцию.
• Топливные форсунки: Чтобы достичь требуемого соотношения оборотов 10:1, мы разработали форсунку с двумя отверстиями. Для этого потребовалась полная экспериментальная программа исследований и разработок, включая создание специализированной испытательной установки с лазерной визуализацией для улучшения геометрии массового расхода, угла конуса и распыления топлива.
• Направляющий канал сопла (NGV) и турбинные лопатки: Наш собственный процесс литья по выплавляемым моделям позволяет производить турбинные лопатки из жаропрочного сплава на основе никеля неизменно высокого качества. Новая высокотемпературная печь находится на пути к устранению последнего незначительного дефекта «незаполнения» на тонкой задней кромке лопаток.
• Балансировка ротора: Чтобы достичь допусков балансировки в один микрон для окончательного ротора, мы усовершенствовали производство криволинейных муфт, которые фиксируют компоненты ротора. Эти осевые шестерни критически важны для обеспечения идеальной балансировки ротора каждый раз.

Путь к первому запуску двигателя

Следующим важным этапом является испытание газогенератора. Это будет захватывающее событие, поскольку при температуре 800°C из активной зоны будет выбрасываться воздух со скоростью 2,5 кг/с, что почти соответствует скорости звука. Для безопасного управления энергопотреблением требуется высокопроизводительная испытательная установка (которая позже будет расширена для всего двигателя). Тестирование будет проходить поэтапно: холодный запуск, зажигание, автономная работа и, наконец, полное тестирование на ускорение/замедление.

Планер и компоненты HX50

Прогресс не ограничивается двигателем. Основные компоненты планера HX50 в настоящее время переходят от проектирования к серийному производству и испытаниям.

Лопасти несущего винта из композитного материала

Высокопроизводительные лопасти несущего винта TBO, работающие 20 000 часов, в настоящее время находятся на стадии технологической обработки.

Мы только что завершили обработку первого прототипа лопасти несущего винта HX50. Этот сложный инструмент представляет собой одноразовую пресс-форму для углепластика, изготовленного вне автоклава. Он оснащен 15 электрическими картриджными нагревателями с управлением от ПЛК для равномерного отверждения и подпружиненной системой сброса давления для регулирования теплового расширения.

Системы шасси

Проектирование шасси, предназначенного для серийного производства, завершено.

• Колёсное (стандартное): Оснащено прочными масляно-пневматическими стойками и, что немаловажно, двойными резервными электрическими приводами. Полностью электрическая конструкция привода шасси устраняет необходимость в отдельной гидравлической системе для этой функции, тем самым устраняя потенциальные утечки, упрощая обслуживание и обеспечивая 6-секундное развертывание на скорости до 120 узлов.
• Лыжи (опционально): Более простая упругопластическая конструкция, обеспечивающая экономию 10 кг.

В настоящее время разрабатываются испытательные установки для испытаний на падение, вращение и приведение в действие.

Фюзеляж второго поколения и ударопрочные сиденья

Хвостовая балка станет первым элементом фюзеляжа второго поколения, который будет изготовлен. Она будет изготовлена ​​с использованием наших новых процессов изготовления моделей и инструментов, ЧПУ-резака и лазерной укладки слоёв для контроля качества.

Рядом, после тщательной разработки комфорта и отделки, была завершена разработка ударопрочного сиденья экипажа. Используя передовые цифровые модели краш-тестов на манекене, мы оптимизировали конструкцию, чтобы снизить нагрузку на позвоночник, исключить «подныривание» пассажира под ремень безопасности и соответствовать всем требованиям сертификации по стоимости и весу.

Ударопрочное лобовое стекло

Уникальная задача, связанная с улучшением аэродинамики HX50, заключается в обеспечении устойчивости к ударам птиц без использования внешних механических креплений. Мы разрабатываем надежную конструкцию стыкового соединения, способную выдержать значительную деформацию при ударе птицы. Тщательное моделирование и испытания материалов показывают, что это элегантное решение без использования крепежа будет успешным.

Авионика

Интеграция с электрической системой

Электрическая система HX50 успешно отрабатывается на нашем полномасштабном испытательном стенде. Высоковольтная система (стартер-генератор, блок управления питанием) уже работает. Сейчас наша команда авионики занимается интеграцией всей низковольтной системы — от жгутов проводов и разъёмов на переборке до автоматических выключателей и шин. Этот испытательный стенд позволяет нам устранить все системные проблемы до их установки на прототип.

Цифровая кабина Hill (HDC)

Цифровая кабина Hill, предназначенная для производства, теперь работает на целевом оборудовании и полностью интегрирована с периферийными системами.

Пользовательский интерфейс

Наш основной пилотажный дисплей (PFD) разработан для максимальной чёткости и низкой нагрузки:

• Основные приборы: Большой искусственный горизонт обрамлён чёткими и яркими шкалами воздушной скорости и положения самолёта в пространстве. Указатель горизонтального положения (HSI) объединяет компас, ветроуказатель и индикатор движения ADS-B.
• Инновационный высотомер: Мы заменили неудобный многострелочный высотомер однострелочным. Весь циферблат отображает 1000 футов (300 м), а цифровые метки динамически обновляются по мере набора или снижения, что делает показания исключительно удобными для чтения.
• Индикатор мощности первого предела: Этот индикатор отображает мощность двигателя в процентах с динамическими таймерами, которые автоматически появляются при входе в ограниченные по времени диапазоны (например, 5-минутный взлётный режим), гарантируя, что вы всегда будете в курсе ограничений двигателя.
• Интеллектуальные оповещения: Помимо резервной панели аппаратных оповещателей, система HDC обеспечивает мгновенные инструкции на понятном английском языке. При обнаружении пожара двигателя процедура POH отображается непосредственно на экране, минимизируя нагрузку на пилота в экстренной ситуации.
• Встроенная панель радио: Сенсорная панель радио позволяет легко управлять частотами и даже синхронизировать список избранных радиостанций из приложения Hill Planning на планшете.

Аппаратное обеспечение и резервирование

Настоящая инновационность системы заключается в её архитектуре безопасности. Кабина пилота работает на двух основных процессорах:

1. Основной процессор дисплея собирает данные со всех датчиков (ADAHRS, GPS, двигателя и т. д.).
2. Вторичный процессор дисплея отображает красивый пользовательский интерфейс, который вы видите.

Критичная для безопасности функция заключается в том, что основной процессор постоянно проверяет видеовыход вторичного процессора, пиксель за пикселем. При обнаружении какой-либо ошибки — сбоя, зависания или ложной информации — он мгновенно перехватывает сигнал и отображает пилоту простой, обновленный PFD. Это обеспечивает непревзойденный уровень резервирования.

Управление под рукой

Система управляется с помощью рукоятки управления, на которой расположены селектор режимов автопилота, кнопка PTT, кнопка переключения COM-порта, выключатель посадочных огней (с режимом «стробоскоп» для отпугивания птиц) и триггер принудительного сброса дифферента.