Голос конструктора. Интервью с Александром Ивановским
Журнал «Газотурбинные технологии» открывает серию личных интервью с генеральными конструкторами и руководителями ведущих предприятий отрасли. Не отчётные беседы — разговор по существу: о технических выборах, об ограничениях, которые не принято называть, о горизонте, который видят только те, кто строит машины сегодня.
Первый собеседник — Александр Александрович Ивановский, первый заместитель генерального директора — генеральный конструктор АО «Силовые машины». Человек, при котором на Ленинградском Металлическом заводе было воссоздано конструкторское бюро газовых турбин — и доведена до серийного производства ГТЭ-170.
ТОЧКА ОТСЧЁТА
Вы пришли в «Силовые машины» из УТЗ и инжиниринговой компании — то есть с опытом эксплуатационного сервиса и машиностроения одновременно. Насколько этот «внешний» взгляд помог, когда пришлось выстраивать КБ газовых турбин почти с нуля?
Опыт в эксплуатационном сервисе и машиностроении даёт конструктору другую точку отсчёта. На УТЗ я занимался проектированием паровых турбин и сопровождением их изготовления. В инжиниринговой компании работал непосредственно с действующими электростанциями и видел, как оборудование разных производителей ведёт себя в реальных условиях. Это не академические данные — это живая статистика отказов, ремонтных циклов, стоимости владения.
Когда мы начали выстраивать КБ газовых турбин, этот опыт определил приоритеты. Ремонтопригодность, доступность горячих узлов, ресурс без вскрытия — мы старались всё это закладывать в конструкцию с самого начала, а не дорабатывалось по результатам первых рекламаций. Требования к жизненному циклу формулировались из практики. Это главный практический результат «внешнего» взгляда.
КБ газотурбинных установок воссоздано в 2019 году. Семь лет назад — это практически вчера для такого рода компетенции. Что оказалось сложнее всего: набрать людей, восстановить методологию или выстроить связи с научным сообществом?
Кадры. Не в смысле количества, а в смысле конкретного профиля. Нужны были люди с опытом проектирования горячей части именно энергетических газовых турбин большой мощности. Такой компетенции в консолидированном виде в России к 2018–2019 году практически не оставалось.
Два основных источника — оборонная и авиационная промышленность, где сохранились компетенции по газодинамике, расчётным методам и материалам, и специалисты, вышедшие из совместных предприятий с иностранными производителями и принёсшие понимание современной конструкторской школы. Нам нужны были не просто квалифицированные инженеры, а люди с горизонтом на десятилетия вперёд.
Методология восстанавливалась параллельно. Советское наследие ЛМЗ — фундамент: газотурбостроение на заводе ведётся с 1958 года. Но современная расчётная база — CFD, методы прочности, программы термического анализа — выстраивалась заново. Связи с наукой сложились органично: сегодня это более 40 организаций-партнёров.
Из этих 40 партнёров — кто дал наибольший вклад именно в конструкцию, а не в испытания?
ЦКТИ, ЦИАМ, ОКБ им. А.Люльки. По производству лопаток горячего тракта — авиационные предприятия. Опытные партии рабочих и направляющих лопаток ГТЭ-170 изготавливались на оборудовании авиационной отрасли по нашей технологии. Именно эта кооперация позволила запустить производственную цепочку до того, как был создан собственный литейный комплекс.
Отдельно отмечу вклад АО «Элара» — они разработали для нас аппаратную платформу систем автоматического управления на базе собственного программно-технического комплекса. Это основа шкафов управления и контроллерных систем ГТЭ-170.
Успешно ведутся испытания модельного компрессора для ГТЭ-65.1 силами наших партнеров из ЦИАМ.
Если честно оценить: где «Силовые машины» по уровню конструкторской школы — относительно того, что было в СССР, и относительно того, что делают сегодня GE, Siemens Energy, Mitsubishi Power?
Относительно советского уровня ЛМЗ — мы находимся в процессе восстановления компетенции, превышая советский базис по ряду расчётных методов и производственных технологий. Советская школа была сильна в паровом турбостроении и в авиационных ГТД. В энергетических газовых турбинах большой мощности потенциал был фактически заморожен примерно на 30 лет — сначала через лицензионные соглашения с Siemens, затем через разрыв компетенции в 1990-е.
Относительно GE Vernova, Siemens Energy, Mitsubishi Power — разрыв еще существует. У этих производителей десятилетия непрерывной конструкторской работы в создании энергетических газовых турбин, накопленная статистика эксплуатации на тысячах машино-часов. Это иной технологический уровень относительно нашей текущей линейки.
Однако сравнение по абсолютному КПД — не единственный и не главный критерий. По скорости восстановления компетенций мы идем более высоким темпом, чем энергетическое газотурбостроение ранее в СССР и сейчас за рубежом. Мы создаём надёжную серийную отечественную машину с ресурсом 100 тысяч часов, межремонтным ресурсом 33 тысячи часов и локализацией, приближающейся к 100%. ГТЭ-170 находится в серийном производстве, в 2025 году поставлено пять турбин, в 2026 году план — семь. Это не опытный образец — это серийный продукт. Следующий шаг — ГТЭ-190 и ГТЭ-300 с повышенными параметрами.
ПРОИЗВОДСТВО: КАК ЗАВОД И КБ РАЗГОВАРИВАЮТ
Конструктор проектирует то, что завод умеет делать, или завод должен уметь то, что придумал конструктор?
Вопрос поставлен как противопоставление, но на практике это итерационный процесс. КБ определяет функциональные требования к узлу — геометрию проточной части, допуски, требования к охлаждению. Производство указывает на ограничения — по оборудованию, по доступным заготовкам, по технологическим цепочкам. Решение ищется в точке пересечения.
Принципиальная позиция: технологические ограничения производства не должны снижать параметрическую надёжность машины. Если конструкция требует новой компетенции — её нужно создавать. Именно поэтому мы инвестировали в собственное литейное производство лопаток горячего тракта: запустили литейный комплекс на мощностях ЛМЗ стоимостью более 6 млрд рублей — первое в России серийное производство такого класса. Производство адаптировалось под конструкцию, а не наоборот.
В частности, ГТЭ-170 мы создавали под требуемые параметры. Важно отметить, что по технологическому уровню она не уступает, а в чем-то и превосходит аналогичные ГТУ класса Е-класса.
Литые лопатки — вы создали собственное производство. Это монокристалл, направленная кристаллизация или пока равноосное литьё?
Текущее производство лопаток горячего тракта ГТЭ-170 — равноосное литьё с применением российских жаропрочных никелевых сплавов. Это соответствует параметрическому классу машины.
Следующий шаг зафиксирован: в рамках развития линейки планируется внедрение технологии литья лопаток горячего тракта методом направленной кристаллизации и монокристальной технологии. Это даст возможность повышать температуру газа перед турбиной и выходить к параметрам следующего поколения.
По температурному пределу для текущей металлургии: ГТЭ-170.1 работает в параметрах, характерных для E-класса. Переход к следующему тепловому уровню потребует иных материалов лопаток и термобарьерных покрытий. Общепринятая мировая практика: при температуре за камерой сгорания около 1250 °C — E-класс; переход к F-классу, где температуры достигают 1430 °C, требует уже направленной кристаллизации или монокристалла.
Аддитивные технологии — это реальный производственный инструмент или ещё исследовательский?
Аддитив работает в двух режимах. Как исследовательский инструмент — при отработке конструктивных решений: экспериментальные модельные камеры сгорания для ГТЭ-65.1 изготавливались методом 3D-печати ещё на стадии НИОКР. Это ускоряет цикл проверки концепции.
Как производственный инструмент: совместно с СПбГМТУ изготовлены головные образцы газосборника и жаровой трубы для ГТЭ-65.1; силами АО «ЦАТ» (Воронеж) и АО «ЦАТ» ОДК (Москва) — пилотные образцы горелочных устройств.
750-килограммовая заготовка обоймы уплотнения — это демонстрация или уже часть производственной цепочки?
Пока – это опытный образец, показывающий применимость технологии в т.ч. и в экономическом аспекте. Заготовка обоймы уплотнения паровой турбины массой более 750 кг, изготовленная методом WAAM с шириной наплавляемого слоя до 201 мм, — абсолютный рекорд российского аддитивного производства.
Что в конструкции ГТЭ-170 изменилось от головного образца к машинам для Каширской ГРЭС?
Изготовление головного образца ГТЭ-170 завершилось в конце 2022 года. Машина для Каширской ГРЭС прошла заводские контрольные испытания и отгружена в начале 2025 года.
Принципиальное отличие серийной машины от опытного образца — это не единичные конструктивные изменения, а воспроизводимость. Опытный образец решает задачу подтверждения работоспособности концепции. Серийная машина — задачу стабильных характеристик от экземпляра к экземпляру, предсказуемого ресурса и отработанной цепочки производства. Это разные задачи и разные критерии.
Если бы начинали проект ГТЭ-170 сегодня — что в архитектуре сделали бы иначе?
Любой первый проект такой сложности и длительности несёт решения, которые в свете последующего опыта выглядят иначе. Это не слабость — это нормальный результат освоения нового класса машин. Детали остаются в конструкторском бюро: они — задел для следующего поколения.
ЦИФРОВЫЕ ИНСТРУМЕНТЫ: САПР, CAE, ИИ
На каком программном стеке работает ваше КБ? Что используете для расчётов после ухода ANSYS, Siemens PLM?
Уход ANSYS, Siemens PLM создал реальные трудности. Прямой замены комплексных расчётных пакетов такого класса в российском стеке нет — это нужно признать. По отдельным направлениям пробуется или используется российский инструментарий. Аутсорсинг расчётов в партнёрские организации тоже легитимная практика, которой можно пользоваться.
Есть задачи, где замены пока нет?
Все необходимые расчёты мы выполняем — своими силами и с привлечением партнёров. Верификация расчётов проводится через эксперимент. Стенд для испытаний не врёт.
Конструкторы в авиации используют генеративное проектирование и ИИ. Вы на этот путь вышли?
В стационарной энергетике горизонт расчётного цикла действительно позволяет работать традиционными методами без потери конкурентоспособности продукта.
Использование ИИ при оптимизации узлов газовых турбин и другого оборудования — в первую очередь это вопрос информационной безопасности. Ни одна платформа ИИ сегодня не может гарантированно защитить данные, относящиеся к нашей коммерческой тайне. Это не паранойя — это инженерный расчёт рисков.
Тем не менее направление отслеживается. Есть задачи, где ИИ даст ускорение без потери точности — прежде всего это оптимизационные задачи по аэродинамике проточной части. Если одновременно будет обеспечена защита чувствительной для нас информации, то это будет перспективное направление.
Есть ли в КБ хоть один инженер, который профессионально работает с ML-инструментами?
Компетенция постепенно формируется. Это не массовая практика, но мы видим развитие через кооперацию с академическим сектором, где ML-инструменты применяются в гидрогазодинамических исследованиях.
Цифровой двойник — это математическая модель с замкнутой петлей обратной связи, или пока инструмент проектирования?
Система удалённого мониторинга и предиктивной диагностики для ГТЭ-170 уже реализована — на всех турбинах, отгружаемых начиная с 2023 года.
Математическая модель должна постоянно верифицироваться на данных опытной эксплуатации. Замкнутая петля обратной связи «эксплуатация — КБ» формируется по мере накопления реальных данных с работающих машин. Это процесс, а не конечное состояние. Полная валидация моделей требует достаточной статистики наработки, которая накапливается по мере расширения парка.
ЭКСПЛУАТАЦИЯ: ОБРАТНАЯ СВЯЗЬ В КБ
Как конструктор получает информацию о том, что происходит с машиной?
На машинах установлена наша собственная система мониторинга с безопасной передачей данных в экспертно-диагностический центр компании.
Предиктивная диагностика — это сервисный продукт или инструмент КБ?
Оба. Для сервиса – это инструмент перехода от планово – предупредительных ремонтов к ремонтам по фактическому состоянию, прямая экономия для заказчика. Для СКБ – поток данных о реальном поведении узлов, который корректирует расчётные модели. Главный потребитель с точки зрения конструкторского развития – СКБ. С точки зрения сервиса – эксплуатационный блок.
Первые сотни часов реальной эксплуатации — что они показали?
По ГТЭ-170 говорить о результатах мониторинга в реальной эксплуатации пока рано — первые пуски ещё впереди.
Что мы ожидаем после первых пусков — так это уточнений расчётной модели: модели износа, калибровки алгоритмов диагностики. Это объективная закономерность для любой новой машины. Конкретные данные — с заказчиком, не в прессе; это не тайна, это рабочая практика.
Как выстроена связка КБ — завод — сервис?
Эта связка — принципиальный организационный вопрос. Идеальное состояние: конструктор видит данные с работающей машины в режиме, близком к реальному времени, через систему удалённого мониторинга.
Цель — замкнуть петлю: данные с машины поступают в экспертно-диагностический центр, затем в СКБ. Инфраструктурно это уже выстроено. Скорость работы и наполнения базы данных будет расти по мере накопления парка и эксплуатационного опыта.
КОНКУРЕНТНЫЙ КОНТЕКСТ
Как вы видите конкурентную карту через пять и десять лет?
Основные игроки в российском пространстве решают разные задачи. ОДК с ГТД-110М — серийное производство 110-мегаваттной машины, ориентация преимущественно на замещение конкретного класса оборудования. СТГТ в составе «Интер РАО — Машиностроение» — производство локализованных машин типа SGT5-2000E.
Через 5 лет расклад определяется объёмами производства и доступностью отечественных машин для заказчиков. Через 10 лет — технологическим уровнем следующего поколения. Наше ключевое преимущество — полная производственная цепочка, собственное литейное производство лопаток, серийный выпуск до 10 турбин в год и начатая разработка машин следующего поколения.
ДОРОЖНАЯ КАРТА, ВОДОРОД, ОГРАНИЧЕНИЯ, СТРАТЕГИЯ
Уточняющий: что в архитектуре ГТЭ-170 специально заложено с запасом для перехода к следующему температурному классу?
В грамотно спроектированной машине архитектура должна оставлять пространство для развития — это принцип. Насколько этот запас реализован в ГТЭ-170, покажет переход к следующему поколению. Вот тогда и ответим — конкретно и с цифрами.
Камера сгорания на метано-водородной смеси — точный статус испытаний?
Точный статус испытаний — это то, о чём мы расскажем, когда будет что показать. Не потому, что скрываем, а потому что в НИОКР незавершённые результаты требуют правильного контекста.
Что вы считаете главным результатом проекта ГТЭ-170 через 20 лет?
Турбина на станции — это продукт, и его срок жизни 25–30 лет. Через 20 лет ГТЭ-170 будет работать на десятках российских электростанций. Это измеримый результат.
Но более долгосрочный результат — иной. Это воссозданная конструкторская школа: методология, расчётные инструменты, производственные компетенции, верифицированные на реальных машинах. Это люди, которые прошли полный цикл — от проектирования узла до разбора первых часов эксплуатации. Это цепочка: ГТЭ-170, ГТЭ-190, ГТЭ-300 и следующее поколение. Каждая машина строится на компетенции предыдущей. Разрыв этой цепочки — потеря, которую следующему поколению придётся восстанавливать снова. Именно поэтому стабильный долгосрочный спрос — не коммерческий, а системный вопрос: без загруженного КБ и производства компетенция не удерживается.
Источник: журнал «Газотурбинные технологии»