Новые российские двигатели

В России, по данным «Автостата», насчитывается чуть более 2,4 млн легковых автомобилей с дизельными двигателями — это примерно 5% от всего парка. Такие двигатели у отечественных автовладельцев не очень популярны в силу исторических причин и отсутствия в стране серийного производства малолитражных двигателей на дизтопливе. Зато там, где выявляются все преимущества таких моторов — а это в первую очередь экономичность и топливная эффективность, — дизельные двигатели используются широко.

Речь идет о грузовом автотранспорте, тяжелой промышленной технике, морских и речных судах, железнодорожных локомотивах. Кроме того, дизель-генераторы применяются в качестве источников резервного питания в том числе в дата-центрах и на атомных электростанциях, а также на небольших электростанциях в труднодоступных районах страны.

Такие силовые агрегаты производятся в России и сейчас. Так, в мае в АО «Пензадизельмаш», входящем в состав АО «Трансмашхолдинг» (ТМХ), выпустили сотый тяговый генератор постоянного тока для маневровых тепловозов.

Освоение выпуска дизель-генераторов в Пензе происходит в рамках реализации программы импортозамещения. Общий объем установочной партии — 560 генераторов. Это лишь малая часть проектов двигателестроения ТМХ последнего времени.

Что происходит на рынке

Разработка и производство двигателей, включая дизельные, были хорошо развиты в Советском Союзе. В 90-е годы ситуация в отрасли стала ухудшаться. Причин много: разрыв производственных цепочек, ставший следствием провозглашения независимости республиками, входившими в состав СССР, недофинансирование НИОКР, отсутствие инвестиций в средства производства, потеря квалифицированных кадров. Все это лишило Россию статуса ведущего разработчика дизельных двигателей.

При этом продукция отрасли оставалась востребованной. Традиционная сфера применения дизельных двигателей — железнодорожный транспорт, здесь наблюдается стабильный спрос. В прошлом году «Российские железные дороги» получили свыше 200 новых тепловозов российского производства, на которых установлены дизель-электрические силовые установки.

«Современные комбинированные двигатели внутреннего сгорания актуальны и для отдаленных территорий. У энергетической установки на базе поршневого комбинированного двигателя большая производительность. К примеру, электрический КПД самых современных тепловых электростанций достигает 65%, доля которых в настоящее время составляет лишь 8%, а у тех, что были построены раньше, — 92% всей генерируемой электроэнергии — 30-50%. К тому же, как правило, крупная газотурбинная электростанция может утилизировать не все тепло. А поршневой двигатель с учетом массовости стоит намного дешевле, но при этом даже недорогой двигатель может обеспечивать КПД 30-45%. И тепло, которое уходит в атмосферу с отработочными газами, мы можем использовать для обогрева инфраструктуры. Не КПД, но коэффициент использования тепла такого двигателя — более 65-85%», — подчеркивает директор Ассоциации развития поршневого двигателестроения России, профессор кафедры Э-2 МГТУ имени Баумана Дмитрий Онищенко.

Производство двигателей, и в особенности дизельных, требует больших и долгосрочных инвестиций, поскольку жизненный цикл таких агрегатов составляет в среднем 30-50 лет с последующей многократной модернизацией. А еще двигатели — это продукция с высокой добавленной стоимостью. И потому их намного выгоднее выпускать самим, чем закупать за рубежом, отмечает Дмитрий Онищенко.

Как восстанавливается отрасль

Для того чтобы представить себе масштаб инвестиций, необходимых для возрождения двигателестроения в России, можно рассмотреть такое направление, как создание и выпуск мощных силовых установок. Они используются как на железнодорожном транспорте, так и в дизель-генераторах для систем резервного питания. С 2015-го по 2020 год ТМХ вложил в развитие технологической базы двигателестроения почти 11 млрд рублей.

Есть первые результаты: на Коломенском заводе, входящем в ТМХ, построены и оснащены современным оборудованием линия сборки дизельных двигателей, цех по изготовлению высокоточной топливной аппаратуры, участки по обработке крупногабаритных деталей. Для того чтобы исключить зависимость от импортного чугунного литья, акционеры холдинга приобрели и модернизируют специализированное литейное предприятие «Петрозаводскмаш». Благодаря этим инвестициям предприятия холдинга не только практически полностью избавились от импортозависимости при производстве собственной продукции, но и освоили производство запчастей для иностранных дизель-генераторов.

В прошлом году двигателестроение как одно из наиболее важных направлений работы ТМХ было выделено в отдельный бизнес — «ТМХ Энергетические решения». В новую компанию перешли в том числе двигателестроительные предприятия холдинга — Коломенский завод и «Пензадизельмаш».

Помимо упомянутых ранее программ Коломенского завода, на «Пензадизельмаш» также поставили новое оборудование и реконструировали производственные площади.

ТМХ ЭР должен стать центром разработки и производства комплексных энергетических решений. Одно из основных направлений работы — создание высокооборотных модификаций дизельного двигателя.

«Для того чтобы создать современный двигатель, надо привлечь не только инженеров, но и ученых, которые являются специалистами в области механики сплошных сред, тепло- и массообмена, газовой динамики, материаловедения и многих других сфер», — отмечает Дмитрий Онищенко.

Для объединения лучших кадров и развития их потенциала в ТМХ на базе конструкторских подразделений компании создали Инжиниринговый центр двигателестроения. В нем трудятся 260 инженеров, которые проектируют и испытывают новые двигатели. Они разрабатывают в том числе двигатели, работающие на альтернативных видах топлива.

Работа по созданию двигателей нового поколения идет при поддержке правительства. «Ожидается, что именно эти двигатели станут основой отечественного двигателестроения в части среднеоборотных двигателей на ближайшие десятилетия. Часть новых двигателей будет работать на газе, что позволит уменьшить объем вредных выбросов и тем самым повысить экологичность транспорта. Например, инженеры ТМХ уже разработали газовый двигатель-генератор для маневровых локомотивов, которые используются на ж/д станциях и подъездных путях», — рассказал заместитель генерального директора «ТМХ Энергетические решения» Денис Тарло.

В Инжиниринговом центре продолжаются испытания нового газового мотор-генератора 9ГМГ для брянского маневрового газотепловоза ТЭМ29. На испытаниях двигатель подтвердил достижение всех заявленных параметров. Также в работе пилотный проект газовой электростанции на базе двигателя 8ГМГ для «Газпрома».

ТМХ ЭР занимается и созданием установок, работающих на водороде и других видах альтернативного топлива, и силовых агрегатов, в основе которых лежат не двигатели внутреннего сгорания, а электрохимические генераторы и системы накопления электроэнергии.

Зеленая энергетика — это современный тренд, но и традиционные дизельные установки, использующие в качестве топлива обычную солярку, еще долго будут оставаться актуальными, и списывать их в утиль еще рано, уверен учредитель компании «Болотин и партнеры «Индустриальный консалтинг», кандидат химических наук Михаил Болотин: «Двигатели новых семейств, в том числе на газовом топливе, имеют неплохую перспективу. Но у таких силовых установок есть и ряд технологических проблем, в первую очередь связанных со сложным криогенным оборудованием. Сейчас модно говорить о водородных двигателях, электрических аккумуляторах, но в ближайшие десять лет от дизельных двигателей мы никуда не уйдем».