Как родился двигатель для ВСМ Москва – Петербург
В России созданы первые образцы энергетической установки, которая буквально станет двигателем высокоскоростной железнодорожной магистрали от Москвы до Санкт-Петербурга. Речь идет о новом тяговом электродвигателе ТАД 650. Почему его производство прямо связано с российской нефтегазовой отраслью – и какие сложности пришлось преодолеть создателям агрегата?
В России активно продвигается создание высокоскоростной железнодорожной магистрали (ВСМ), по которой поезда будут доезжать от Москвы до Санкт-Петербурга за два с небольшим часа. Необходимые соглашения со стороны государственных структур уже подписаны, разработаны десятки новых ГОСТов. Министр транспорта Андрей Никитин сообщал, что уже в этом году стартуют масштабные строительные работы по маршруту ВСМ. Идут испытания сопутствующих систем – например, изготовленной из бронзы (а не меди, как обычно) контактной сети.
Однако одной магистрали мало – нужны скоростные поезда. Россия имеет острую необходимость в собственных технологиях локомотивов для ВСМ – на созданные немецким концерном Siemens «Сапсаны» по понятным причинам рассчитывать невозможно. Поэтому еще в августе 2024 года было подписано соглашение о поставке скоростных электропоездов российским производителем «Уральские локомотивы». Комплекс по постройке и испытаниям скоростных поездов уже строится в Верхней Пышме, однако дело не только в стенах – нужна агрегатная база, на которой эти поезда будут построены.
Важнейший вопрос в создании такого поезда – это тяговые электродвигатели для него. Они должны отличаться очень высокими мощностными параметрами при низком уровне шума, небольшой массе и размерах. Подобного Россия до недавних пор не создавала.
Компанией, благодаря которой у России такой двигатель появился, стала «Транснефть», главная задача которой – транспортировка нефти по трубопроводам внутри страны. Эта ситуация, однако, только на первый взгляд выглядит необычно. Нефтегазовые компании – изначально крупнейшие заказчики промышленного оборудования. Но с некоторых пор они стали все больше брать производство в свои руки. Например, дочерняя структура Газпрома не только владеет системой космической связи, но и разрабатывает собственные космические аппараты.
Что касается «Транснефти» – одним из ее основных поставщиков насосного оборудования с советских времен был завод «Энергомаш», находящийся сейчас в украинских Сумах. По понятным причинам с 2014 года получение оборудования оттуда становилось все более проблематичным. Но качество сумских агрегатов в любом случае не отвечало требованиям «Транснефти», и компания начала развитие собственного промышленного производства задолго до украинского кризиса.
В 2016 году на территории индустриального парка «Станкомаш» под Челябинском заработал завод «Транcнефть нефтяные насосы» (ТНН). Сейчас, в 2026 году, завод перекрывает потребности самой «Транснефти», обслуживает еще одного международного заказчика и поставляет насосы на Росатом. Для контроля изделий построен огромный испытательный комплекс. В год завод производит около 120 насосных агрегатов.
Насосы, однако, не могут работать сами по себе – им нужны двигатели. Электрические – и, что важно, как можно более эффективные. Россия тратит на перекачку добытой нефти 2% всего вырабатываемого в стране электричества, и отказаться от этих трат нельзя. Поэтому в 2018 году «Транснефть» открыла там же, в челябинском «Станкомаше», еще один завод – «Русский электрический двигатель» («РЭД»). Он разрабатывает и производит асинхронные и синхронные электродвигатели переменного тока.
По данным «Транснефти», компания тратит на работу своих насосов на 25,4% меньше электроэнергии, чем тратится на эти цели в среднем по миру. И эффективность двигателей РЭД здесь сыграла свою роль.
Оба завода теперь обслуживают не только «Транснефть», но и, по сути, всю российскую нефтяную отрасль – ремонтируя импортные энергетические установки, лишенные в результате санкций сервисной поддержки иностранных производителей.
Накопленные технические компетенции в итоге и стали заделом для того, чтобы «Транснефть» смогла развивать собственную линейку электродвигателей. Освоив электродвигатели для насосов, «РЭД» вышел в новый сегмент – тяговых двигателей для локомотивов. Всего за несколько лет завод создал три типа серийных двигателей для локомотивов, в том числе ТАД 330 для импортозамещенных поездов «Ласточка», достигающих максимальной скорости в 160 км/ч.
И вот в начале февраля 2026 года завод показал итог своей двухлетней работы, новый двигатель – ТАД 650. Именно он должен обеспечивать движение высокоскоростных поездов на ВСМ Москва – Петербург. Уже изготовлено несколько испытательных образцов, которые прошли приемочные испытания. ТАД 650 имеет, как следует из названия, мощность 650 КВт, что больше сименсовского двигателя для «Сапсана» (510 КВт).
Сложность в создании тяговых двигателей для высокоскоростных поездов в том, что нужно с небольшого по размеру мотора снять максимальную мощность. При этом так, чтобы он не перегревался, хотя бы и с принудительным охлаждением.
Но главное требование к электродвигателю – обеспечить надежность, максимальную безотказность. Потому что от этого зависит и безопасность пассажиров, и экономическая эффективность ВСМ.
На первый взгляд, в асинхронном двигателе переменного тока нет ничего особенно сложного. Ротор – деталь вращения с замкнутой «клеткой» из изолированной медной проволоки особой формы. Сталь, медь, для электроизоляции – специальная тканевая лента и застывающий на деталях состав-компаунд. Статор – наборная деталь из стальных пластин, на которой та же медная проволока в изоляции, только запитанная от электросети. Корпус, два подшипника, немного кабеля.
Сделать из этого какой-то «просто двигатель» несложно. А вот сделать из этого эффективный, мощный и легкий двигатель с подходящим температурным режимом могут лишь несколько компаний в мире. Баланс между параметрами «мощность», «размер» и «надежность» достигается очень большими усилиями. Можно набрать мощность, но не справиться с перегревом, или обеспечить надежность, но не добрать киловатты мощности, и так далее.
Простой пример – чтобы обеспечить на высоконагруженном и «горячем» двигателе надежную электроизоляцию, нужен сложный технологический процесс по пропитке статора электроизолирующим компаундом – вакуумно-нагнетательная пропитка. И нужно было его разработать, проверить правильность давлений и температур в автоклавах и печах, подобрать компаунд, которым пропитывается уже собранный узел.
И то же самое можно сказать про все этапы создания двигателя. Про выбор сечений медного провода, про движение воздушных потоков внутри корпуса, охлаждающих двигатель в работе.
Ошибка в толщине сечения провода, чуть неверный подбор материала – и двигатель оказывается непригодным для задачи, под которую создается.
Все это нельзя сделать наугад, без глубокого понимания физики процессов в каждой детали двигателя и двигателе в целом, без современного оборудования для производства и доведенной до совершенства технологии. Это смог Siemens в свое время, это смогли сделать несколько европейских, японских и китайских компаний. Американцы, например, не смогли.
Сложность задачи, кстати, выходит за рамки создания собственно двигателя – даже идеальный двигатель может не вписаться в общую конструкцию поезда. В частности, те же «Ласточки» (выпущенные на линии под именем «Финист») испытывали трудности в эксплуатации, в том числе из-за проблем с двигателями. Поэтому для них сертифицировали альтернативный силовой агрегат. Этот пример показывает сложность технологической задачи создания электродвигателя для скоростного локомотива. Именно поэтому такие двигатели в мире делает лишь небольшое количество компаний.
И «РЭД» справился с этой задачей, причем за очень короткий срок – на испытаниях двигатели показали соответствие требуемым характеристикам. Более того, как сказал Андрей Климов, директор по производству завода, изготовлено дополнительное количество двигателей, для испытаний «по требованиям, превышающим нормы ГОСТ». Хотя окончательно результаты будут видны только на испытаниях самих вагонов и поездов.
С новым двигателем поезда для ВСМ смогут развивать скорость до 400 км/ч. И хотя регулярно они будут двигаться чуть медленнее – 360 км/ч, это в любом случае мировой уровень, и даже несколько выше.
Для сравнения – составы французской ВСМ движутся с крейсерской скоростью в 320 км/ч, аналогичные скорости и у японских поездов «Синкансэн».
Следующий шаг – сборка опытных образцов уже самих локомотивов. Производство вагонов должно стартовать уже в текущем году, а испытания первых поездов намечены на 2027 год. Всего к 2045 году в стране планируется создать сеть высокоскоростных магистралей протяженностью 4,5 тыс. километров.
Александр Тимохин