CFM56: возможно, лучший реактивный двигатель гражданской авиации
Как говорят авиаконструкторы, хороший двигатель - половина успеха самолёта.
В сентябре этого года исполнится 50 лет одному из самых успешных совместных предприятий по производству авиадвигателей - CFM International. Его первый продукт, семейство CFM56, стал чемпионом среди реактивных двигателей в гражданской авиации: это самый многочисленный двигатель для средне- и дальнемагистральных авиалайнеров. А востребованным он стал благодаря экономичности и надёжности.
Кто на нём летает
Начиная с апреля 1982 года CFM56-2 сначала устанавливали на DC-8 и KC-135 (заправщик на основе Boeing 707) - это была ремоторизация; с 1984 на новые Boeing 737 Classic (CFM56-3) и затем на 737 Next-Generation (CFM56-7), а также на их конкурентов Airbus A320 (CFM56A, CFM-56-5B) и A340 (CFM56-5C).
Так выглядит CFM56 без гондолы. Фото: Safan
Последние самолеты, на которые их постановили, военные версии Boeing 737NG, были сданы заказчику в 2023 году. За сорок лет выпуска произведён 33 881 двигатель этого семейства.
Рекордная надёжность
В 2012 году CFM56 на Boeing 737 немецкой авиакомпании преодолел отметку в 50 тысяч часов без снятия с крыла. Средний налёт CFM56 до такого ремонта - около 30 тысяч часов.
В отрасли считается хорошим результатом 20 тысяч часов, а приемлемым - тысяч 10. Например, ПС-90А летает до 12 198 часов без снятия с крыла, а у Д-30 (на Ту-134) рекорд 57 тысяч часов! Правда, это двигатель выпускался с 1967 года, так что у КБ Павла Соловьёва было достаточно времени, чтобы его довести. У CFM тоже не всё получилось сразу: в 1989 случилось усталостное разрушение лопаток, и все 737 были на время остановлены; были и другие проблемы.
Рекорд для Rolls-Royce RB211 - 40 531 час. Это одноклассник и «старший товарищ»-конкурент для CFM56. RB211 должен был быть готов в 1967 году, но он получился очень сырым, за следующие пять лет его довели - правда, результатом сдвига сроков вправо и расходов на это, стало банкротство Rolls-Royce и его национализация, а также опоздание великолепного L-1011, что привело к его провалу и уходу Lockheed с гражданского авиарынка.
Налёт на отказ в полёте у CFM56-7B на 737NG достигает 500 тысяч часов, это один из самых высоких показателей. У Д-30 налёт на отказ в полёте 153 660 часов, в три раза меньше, хотя и это отличный результат.
В общем, CFM56 - образец для подражания и повод для зависти примерно всей двигателестроительной отрасли, без сомнения.
Но путь к успеху был непростым.
На высшем уровне
В июне 1971 года на авиасалоне в Лё-Бурже встретились глава подразделения авиационных двигателей General Electric Герхард Нойман и президент-генеральный директор SNECMA Рене Раво. Стоимость разработки новых двигателей уже тогда была очень высокой, и обе стороны были заинтересованы в сотрудничестве.
Через два года в мае 1973 года на встрече президентов США и Франции в Рейкьявике было объявлено о создании совместного предприятия GE и SNECMA с равными долями. Оно было зарегистрировано в сентябре 1974 года под названием CFM International.
Буквы в названии были взяты от обозначений двигателей участников СП: у GE аббревиатура CF означает Commercial Fan (можно перевести как «гражданский турбовентиляторный»), а у SNECMA просто Moteur («двигатель» по-французски).
Дружба - дружбой, а технологии врозь
Горячая часть стала вкладом GE - она разработала его на основе газогенератора двигателя F101, который производила с 1970 года для бомбардировщика B-1. Говорят, компрессор и турбину высокого давления, а также камеру сгорания доставляли SNECMA в уже собранном виде, и сотрудники GE тщательно следили за тем, чтобы французские инженеры не могли их разобрать - сотрудничество сотрудничеством, но конкуренцию в других направлениях никто не отменял. SNECMA изготавливала вентилятор, турбину низкого давления, и осуществляла окончательную сборку. Стендовые испытания первого образца начались уже в 1974 году.
В марте 1979 CFM International была в ужасном состоянии: за 4,5 года существования она не получила ни одного заказа! Производство авиалайнеров в семидесятые снизилось, а если нет самолетов - значит, и двигатели не нужны. Спасение пришло в виде заказа авиакомпании Delta на замену двигателей Pratt & Whitney JT3D на её DC-8-61 . Самолеты были относительно свежими (эту самую длинную версию DC-8 начали выпускать в 1967 году), но в семидесятые выросли цены на топливо, и вопрос экономии стал чрезвычайно важным.
DC-8-71: то же самое, что DC-8-61? но с двигателями CFM56-2C, что увеличило дальность на 600 км и полезную нагрузку на 5 тонн
Для такой замены нужно согласование с производителем самолётов, и GE начала переговоры с McDonnell Douglas уже в 1975 году, но тот сначала не давал согласия на ремоторизацию. Его сопротивление сломили авиакомпании: обновить DC-8 захотели также United Airlines и грузовая авиакомпания Flying Tigers. А там подтянулось и правительство США, которое разместило заказ на переоборудование военных версий Boeing 707. В апреле 1982 года первый DC-8-71 (индекс изменился после смены двигателей) с CFM56-2 вышел на регулярные рейсы.
Успех
В марте 1981 года CFM56 сделал первый шаг к успеху: было окончательно решено, что он станет единственной моделью двигателя для нового поколения среднемагистрального Boeing 737.
Семейство Boeing 737 Classic. В 1984 году впервые взлете 737-300, в 1988-м более длинный 737-400, и в 1989-м самый короткий 737-500. Судя по логике нумерации, "пятисотый" сначала делать не планировали
Поскольку двигатели на этом типе расположены очень низко, с CFM56 пришлось поработать, чтобы обеспечить необходимый просвет между полосой и двигателем. Для этого чуть уменьшили диаметр вентилятора (с 1620 до 1524 мм - нет, РЖД тут ни при чём)); вентилятор позаимствовали от GE CF-6-80) и перенесли вспомогательные узлы с нижней части на боковины. Так мотогондолы для 737 Classic обрели характерную «щекастую» форму.
CFM56-3 на каком-то из 737 Classic (737-300, 737-400 или 737-500)
Правда, под крыло он всё же не поместился, пришлось его выносить на пилоне вперёд, да ещё и наклонить продольную ось на 5 градусов - но получилось даже лучше, такое направление вектора тяги улучшало взлётные характеристики.
Airbus A318 авиакомпании "Эр Франс" с двигателями CFM56-5B8 с включённым реверсом
Разумеется, двигатель с европейскими корнями заинтересовал и консорциум Airbus, когда он в начале 80-х занялся собственным узкофюзеляжным лайнером. И для семейства А320 разные версии CFM56 стали основным типом двигателей - хотя и не единственным, как для 737 Classic и затем 737 Next-Generation. На Airbus ставили также V2500 от консорциума International Aero Engines (IAE; создан «Пратт энд Уитни», «Роллс-Ройсом», «Джапаниз Аэро Энджин Корпоррейшн» и германским МТУ), а самый маленький член семейства A318 решили оснащать PW6000, который собирали в Германии на MTU. Первый полёт прошёл успешно, но потом у двигателя Pratt & Whitney выявили проблемы, и для А318 адаптировали ещё и CFM56-5B.
Boeing 737-800 - самый популярный реактивный авиалайнер за всю историю: было сделано 4989 пассажирских лайнеров, а если добавить ИИО 2 и военные версии, то получится 5187. "Номер два", Airbus A320 (не смейство, а конкретный тип) сделали 4772, включая 20 штук ACJ
Основным потребителем CFM56 стало именно семейство Boeing 737 NG: 7 102 самолёта («Боинг» считает, что сделал 7 106 представителей семейства NG) получили 15 264 двигателя CFM56-7 (530 моторов, видимо, на замену); для 4 723 экземпляров A318/А319/А320/А321 поставлено 10 304 CFM56-5 (на 429 больше, чем надо для первичной комплектации), а 737 Classic, которых было выпущено 1989 штук, использовали 4496 двигателей CFM56-3.
Смена пришла
В 2005 году CFM International начал разрабатывать преемника. Двигатель получил название LEAP - на английском это означает «скачок» или «прыжок», но это ещё и аббревиатура: Leading Edge Aviation Propulsion можно перевести как «авиадвигатель на острие <науки и техники>».
Зубцы на корпусе внешнего контура, говорят, снижают шум
У него почти вдвое больше степень двухконтурности - до 11 вместо 6, и для этого надо было увеличить вентилятор. Результатом стало снижение расхода топлива и уменьшение выбросов оксидов азота.
Двигатель был создан в трёх версиях - LEAP-1A для Airbus A320neo, LEAP-1B для Boeing 737 MAX и LEAP-1C для китайского COMAC C919. Boeing снова решил ставить только один тип двигателей, по его пути пошёл и COMAC, а Airbus, как и раньше, даёт заказчикам выбор и ставит на A320neo ещё и двигатели от Pratt & Whitney PW11xxG (иксы заняли место цифр, указывающих конкретную версию).