Tập đoàn công nghệ nhà nước Nga Rostec vừa chính thức công bố quy trình chuyển đổi dòng động cơ phản lực hàng không huyền thoại D-30KU/KP từ thời Liên Xô sang các tổ máy tua-bin khí phục vụ công nghiệp.
Cụ thể, dựa trên nền tảng động cơ D-30KU từng lắp đặt cho dòng máy bay chở khách Tu-154M, các kỹ sư Nga đang chế tạo thành công hai mẫu động cơ mặt đất là GTD-6RM và GTD-8RM.
Để cỗ máy từng chinh phục bầu trời có thể vận hành bền bỉ không ngừng nghỉ dưới mặt đất, đội ngũ thiết kế buộc phải tinh chỉnh một phần kết cấu, cải tiến hệ thống nhiên liệu và tái cấu trúc cơ chế hoạt động của động cơ.
Loạt thử nghiệm thứ hai của D-30KP trên máy bay Il-76MD tại sân bay Krechevitsy ở Novgorod. Nguồn ảnh: Commons
Thực tế, họ hàng nhà động cơ D-30 vốn là cái tên quá đỗi quen thuộc trong lịch sử hàng không Xô Viết khi xuất hiện trên hàng loạt phi cơ danh tiếng như vận tải cơ Il-76 hay máy bay chở khách Tu-154M. Dù không hoàn toàn giống hệt nhau - khi Il-76 sử dụng biến thể D-30KP còn Tu-154M dùng bản D-30KU-154 - nhưng đây đều là những nền tảng cơ khí đáng tin cậy.
Khi bắt tay vào tạo ra phiên bản mặt đất, các kỹ sư đã tận dụng tối đa nguồn linh kiện sẵn có này.
Theo tiết lộ từ Rostec, có tới khoảng 70% chi tiết của động cơ hàng không được giữ nguyên vẹn để đưa vào tổ máy công nghiệp, 10% cụm chi tiết cần được tinh chỉnh và chỉ khoảng 20% còn lại là phải chế tạo mới hoàn toàn.
Động cơ D-30 thuộc dòng thứ ba. Nguồn ảnh: Commons.
Lý do của cuộc cải hoán này nằm ở sự khác biệt cốt lõi về môi trường làm việc. Trên bầu trời, động cơ máy bay phải liên tục thay đổi chế độ hoạt động qua từng giai đoạn cất cánh, lấy độ cao, bay hành trình cho đến hạ cánh.
Ngược lại, một tổ máy phát điện hay trạm nén khí công nghiệp lại đòi hỏi động cơ phải duy trì công suất ổn định trong thời gian rất dài dưới mức tải không đổi. Vì vậy, nhiều bộ phận bên trong đã được gia cố để thích nghi với nhịp độ vận hành liên tục ngày đêm.
Song song với kết cấu cơ khí, hệ thống "nuôi" động cơ cũng có sự thay đổi lớn. Thay vì sử dụng nhiên liệu phản lực chuyên dụng đắt đỏ, các biến thể mặt đất này có thể linh hoạt đốt cháy khí tự nhiên, khí đồng hành từ mỏ dầu hoặc thậm chí là dầu diesel, tùy thuộc vào điều kiện hạ tầng và nhu cầu thực tế của từng khách hàng.
Thành quả của quá trình lai tạo này là sự ra đời của hai mẫu động cơ GTD-6RM công suất 6 MW và GTD-8RM công suất 8 MW, hiện được sản xuất hàng loạt tại nhà máy ODK-Saturn ở thành phố Rybinsk. Việc đồng bộ hóa thiết kế với dòng D-30 giúp nhà sản xuất kế thừa trọn vẹn kinh nghiệm chế tạo và vận hành tích lũy suốt nhiều thập kỷ.
Về bản chất, các kỹ sư đã giữ lại bộ khung cốt lõi đã được thời gian kiểm chứng của ngành hàng không, nhưng thay đổi hoàn toàn sứ mệnh của nó.
Một trong những nâng cấp mang tính bước ngoặt chính là phương thức truyền tải công suất. Nếu như trên máy bay, lực đẩy được tạo ra nhờ luồng khí phụt tốc độ cao, thì ở mặt đất, động cơ phải làm nhiệm vụ dẫn động các thiết bị cơ khí bên ngoài.
Do đó, các nhà thiết kế đã bố trí cơ cấu trích công suất ngay từ phía máy nén, kết hợp cùng hệ thống hộp giảm tốc và bộ tăng tốc để đồng bộ vòng tua của động cơ với thiết bị kết nối, trong khi vẫn bảo toàn nguyên vẹn cụm máy tạo khí và tua-bin áp suất thấp nguyên bản.
Cuối cùng, việc chuyển sang sử dụng khí tự nhiên hoặc khí đồng hành cũng đòi hỏi buồng đốt và hệ thống cung cấp nhiên liệu phải được thiết kế lại. Theo chia sẻ từ các chuyên gia tại trung tâm ODK-Aviadvigatel, họ đã phải tinh chỉnh lại hệ thống vòi phun nhiên liệu trên các tổ máy GTD nhằm đảm bảo quá trình đốt cháy diễn ra ổn định, sạch sẽ và đạt hiệu suất cao nhất khi vận hành liên tục với loại nhiên liệu mới.
