ВНИМАНИЕ! Если Вам ПО ТЕЛЕФОНУ предложили перевести деньги на КИВИ-КОШЕЛЁК, то это означает, что к нашим номерам подключились мошенники!!! Будьте внимательны!

Пд 14 авиационный двигатель


Авиадвигатель ПД-14. Инновационная система управления

по материалам politexpert.net

24 апреля 2019, 03:24

В производстве российских авиадвигателей ПД-14 была использована инновационная система управления. Главный упор в работе  двигателя, которым будет оснащаться самолет МС-21, был сделан на автоматизации работы всех основных систем. 

Вся ответственность системы управления лежит на электронном блоке, который автоматически выбирает наиболее эффективные режимы работы. Данный проект был успешно реализован в разработке истребителя пятого поколения Су-57. Однако не во всех системах военные, в отличие от гражданских авиапроизводителей, готовы полагаться на автоматизированный процесс.

К примеру, во многих самолетах действует топливно-регулирующая автоматика, построенная на основе гидромеханических систем управления.

Другими словами, все процессы работы протекают по физическим принципам, законам теплофизики и механики. В производстве ПД-14 инженеры решили пойти дальше. Для этого перед специалистами была поставлена цель в виде автоматизации электронной части систем по принципу выгодного распределения. Все вычислительные системы, обработчики сигналов и прочие программы для управления соединяются с датчиками, что позволяет автоматике самой вычислять процессы работы.

ПД-14 - двигатель со сверхвысокой степенью двухконтурности (1:8,3). Это заметно уже по внушительному вентилятору диаметром 1,9 м. Силовая установка будет расходовать топливо очень экономно.

Таким образом, создается общая распределительная сеть, которая в нужный момент сама решает, каким образом должна быть построена работа двигателя для достижения эффективности всех механизмов. Это инновационный подход, который даст положительные результаты.

Двигатель ПД-14 пятого поколения разработан пермским ОАО «Авиадвигатель». В основе его лежит унифицированный газогенератор: 8-ступенчатый компрессор, малоэмиссионная камера сгорания, турбина высокого давления. Этот газогенератор будет также использован в других двигателях семейства ПД с более низкой или более высокой тягой. ПД-14 дает тягу 14 т, а работу второго контура в нем обеспечивают вентилятор с полыми широкохордными лопатками и турбина низкого давления. Степень двухконтурности двигателя есть отношение расхода воздуха через наружный контур к расходу воздуха через внутренний контур, и для двигателя ПД-14 она равна 8,3.

Высокая степень двухконтурности дает значительное уменьшение расхода топлива. Согласно заявлению разработчика ПД-14, снижение удельного расхода потребления топлива по сравнению с современными аналогами составит 10−15%. Заявленный уровень шума на 15−20 дБ ниже норм, установленных 4-м стандартом ИКАО, а уровень эмиссии вредных веществ NOx будет на 30% ниже относительно норм ИКАО 2008 года. Это соответствует современным экологическим нормам.

Гондола была разработана ОАО «Авиадвигатель» - то есть самим производителем ПД-14. В ней воплощено немало интересных решений, в частности уникальная конструкция реверса.

Двигатель ПД-14 уникален еще и тем, что впервые в практике отечественного двигателестроения производитель разработал не только сам двигатель, но и гондолу к нему (обычно мотогондолу изготавливает под конкретный двигатель фирма, создающая самолет). 

Двигатель ПД-14 разработан специально для лайнера МС-21−300, предназначенного для перевозок на средние расстояния. Изготовление силовой установки предполагает использование комплектующих только отечественного производства. Материалы – самые современные, в том числе и композитные, произведенные по новейшим технологиям. Двигатель является первой российской турбовениляторной установкой, которая была создана именно для самолетов гражданской авиации.

Перспективный российский двигатель ПД-14 без гондолы. 

ПД-14 – это не просто современный двигатель пятого поколения. На базе его газогенератора будет создан ПД-8 взамен SaM146, ПД-12 – для вертолётов, ПД-35 – для транспортного и пассажирского авиалайнеров. А сама разработка ПД-14 проходила по новой, цифровой технологии, благодаря чему уже седьмой экземпляр двигателя был собран в Перми по технологии серийного производства, в то время как раньше опытная партия изготовлялась в количестве до 35 экземпляров.

Однако силовая установка до сих пор находится в разработке, а серийные перспективные двигатели мы увидим не раньше 2023-го года. 

Источник

Нашли опечатку? Выделите фрагмент и нажмите Ctrl+Enter.

Теги: Технологии двигатель МС-21 ПД-14 технологии

naukatehnika.com

Двигатель ПД 14- Характеристики

Создание авиамоторов собственного производства позволит отечественной авиапромышленности выйти на новый качественный уровень. Современный авиационный газотурбинный двигатель ПД 14 является лучшей разработкой, в сравнении с предыдущими аналогами, выпущенными в последние годы. В конструкцию силового агрегата турбовентиляторного типа входит вентилятор большого диаметра. Это необходимо для подачи в двигатель воздуха в больших количествах. Воздушная струя создает условия для создания необходимого тягового усилия.

Устройство и принцип действия двигателя ПД 14

Внутреннее строение авиамоторов напоминает по конструкции ракетные модели. При этом вместо последних ступеней здесь установлен привод вентилятора. Авиационный двигатель ПД 14, как и все существующие механизмы, обладает определенными преимуществами и недостатками.

Основные достоинства ПД 14:

  1. Повышенная экономичность (расход топлива уменьшен на 12-16%).
  2. Возможность широкого применения в самолетах, работающих на маршрутах различной дальности.
  3. Совместимость с различными моделями самолетов, выпущенных ранее.
  4. Оснащение системой шумопоглощения, обладающей высокой эффективностью.

К имеющимся недостаткам относятся следующие факторы:

Это создает большое сопротивление набегающим воздушным потокам при полетах.

В сравнении с классическими авиадвигателями отечественного производства, выпущенными ранее, ПД-14 обладает многочисленными конструктивными отличиями и улучшенными техническими характеристиками.

Чаще всего его сравнивают с мотором ПС-90А, который установлен на самолетах ИЛ-76, ТУ-14.  В сравнении с предыдущей моделью, новый силовой агрегат более технологичен, имеет больше возможностей, увеличены основные рабочие показатели:

  • степень двухконтурности – вдвое;
  • температура газа у входа в турбину – на 100°К;
  • степень сжатия топлива – на 20-50%.

Двигатель ПД 14 технические характеристики

Название модели ПД-14
Тип мотора турбовентилятор
Диаметр вентилятора двигателя 1900 мм
Общий вес 2870 кг
Тяга на взлете 12,5 т.с.
Схема работы 1+3+8-2+6
Степень двухконтурности 8,6
Давление в компрессоре 38
Читайте также...  1G FE. Двигатель Тойота

Представленные характеристики двигателя ПД 14 позволяют понять, насколько данная модель опережает своих предшественников по техническим параметрам и эксплуатационным возможностям. Это позволило существенно увеличить длительность эксплуатационного срока силового агрегата. На примере военно-транспортного самолета ИЛ 76 с установленным ПД-14, видно, насколько улучшены характеристики данного воздушного судна:

  1. Увеличена дальность полета до 4,8 тыс. км с нагрузкой, равной 6 000 кг; до 10,9 тыс. км – без нагрузки, соответственно.
  2. Снижено потребление топлива на 13% из расчета на 1 км пути.
  3. Увеличение максимальной скорости до 800 км/час.

Новости о перспективных разработках двигателя ПД 14

С целью снижения общего веса, при проектировании применена новая технология, предусматривающая создание турбинных лопастей в виде пустотелых конструкций. Для их изготовления используются специальные титановые сплавы повышенной прочности. Применение данных технологий привело к уменьшению массы лопастей на 30%, а всего авиамотора – на 10% соответственно.

Коллектив Пермского моторного завода приступил к производству рабочих лопаток для турбин с использованием монокристаллов. Благодаря данному подходу, рабочая температура газов возрастает до 2000°К. В планы разработчиков новых авиационных моторов входит использование большого количества композитных полимеров. Это позволит не только снизить вес двигателя, но и улучшить его прочностные характеристики при работе в условиях значительных перегрузок.

На основе новых авиационных реактивных двигателей создаются современные модели самолетов. Самая известная разработка – магистральный лайнер МС-21.

Благодаря созданию двигателя ПД 14, будет выпущена линейка новейших самолетов, которые будут выполнять рейсы различной степени дальности: от пролетов на внутренних линиях до дальних рейсов. В зависимости от назначения использования, конструкция 14-го двигателя позволяет устанавливать его как на пассажирских, так и на транспортных моделях.

Сила тяги мотора равна 14 тонн. Это дает возможность оснащать двигателем модели ПД 14 такие модели самолетов, как:

  • МС-21-200;
  • МС-21-300;
  • МС21-400;
  • ИЛ-214;
  • ИЛ-76.
Читайте также...  Загорелся чек двигателя - Возможные причины

По последним данным, на базе двигателя ПД 14 создается более мощный ПД-18, агрегат данной модификации развивает силу тяги, равную 18 тонн. Новый усиленный мотор предположительно предназначен для самолетов ИЛ-96, ТУ-214. На данный момент они комплектуются устаревшей моделью ПС-90А.

В перспективе будет создан авиационный мотор облегченной версии, рассчитанный на тягу в 10 тонн для установки в самолетах типа «Суперджет» вместо французских двигателей.

Для знаменитых транспортных вертушек МИ-26 создается мотор особой конструкции, выполненный в вертолетном варианте.

Судя по отзывам осведомленных специалистов, вопреки некоторым ожиданиям, выпуск ТУ 334 с двигателем ПД 14 не предусмотрен.

Подготовка к серийному производству двигателей ПД 14

Данные самолетные моторы относятся к двигателям пятого поколения. Главный серийный производитель – объединенная двигательная корпорация «ОДК – Пермские моторы». Здесь подходит к завершению подготовка производства новой продукции. Благодаря постоянному взаимодействия с проверенными надежными поставщиками, механические цеха моторного завода наладили производство более трехсот наименований рабочих элементов для двигателей ПД 14.

Заказчиком современных самолетных авиамоторов является научная корпорация под названием «Иркут».

Каждый двигатель ПД-14 имеет порядковый номер, после сборки он подвергается индивидуальным проверкам конкретных параметров. Для этого создаются специальные стенды с условиями, имитирующими полетный цикл.

Например, после успешного стендового тестирования двигатель №7 устанавливался на летающую лабораторию «ИЛ-76ЛЛ» для последующих летных испытаний. По окончании первого этапа двигатель был демонтирован с самолета. Затем его отправили на завод-изготовитель, где он был разобран на отдельные узлы, с целью проведения дальнейших исследований. После повторной сборки мотор №7 снова проверялся на стендах для последующей установки на Ил-76ЛЛ и проведения новых воздушных испытаний.

Для двигателя ПД-14, выпущенного под №8, предусмотрена другая программа инженерных испытаний. Здесь тестирование проходило на специальном стенде открытого типа «Сатурн». Двигатель устойчиво работал при боковом обдуве. Параллельно проводились испытания реверса и акустических параметров силового агрегата.

Читайте также...  Двигатель 3S- Технические характеристики и модификации

Также заводом-изготовителем предусмотрена программа техобслуживания выпускаемой продукции после реализации.

Помимо сборки, на базе завода-изготовителя осуществляется переборка ПД-14, а также модернизация производственных мощностей с целью подготовки их к выпуску авиамоторов в больших количествах. Производственные цеха переоснащаются специализированным оборудованием. Большие надежды возлагаются на приобретение обрабатывающих центров универсального типа, при помощи которых возможно изготовление корпусных узлов и деталей сверхсложной конфигурации.

Программой сборки супермощных авиационных двигателей ПД-14 предусмотрено создание производственной поточной линии, способной обеспечить выпуск до 50 комплектов сборочных узлов в течение одного года.

Испытательные стенды для проверки работоспособности современных авиамоторов предполагается полностью модернизировать.

В соответствии с разработанной программой, планируется создать на основе двигателя ПД-14 целое семейство новых моделей авиационных моторов, обладающих тягой в диапазоне 12,5 – 18 тонн. Эти мощные двигатели будут устанавливаться на самолетах как пассажирского, так и транспортного назначений. В перспективе предполагается выпуск суперлайнера МС 21 с авиадвигателем ПД 14, который находится в плановой разработке корпорации Иркут.

motoran.ru

Двигатель ПД-14 и семейство перспективных двигателей

Высокая надежность

Наработка на неустранимое в полете выключение двигателя

> 200 000 ч

Надежность вылета ВС, связанная с готовностью двигателя

> 99,96 %

Низкий расход топлива

Снижение удельного расхода топлива относительно современных двигателей

> 10...15 %

Соответствие перспективным экологическим нормам

Снижение шума относительно требований главы 4 стандарта ИКАО

> 15...20 EpNдБ

Снижение уровня эмиссии по NOx относительно норм ИКАО 2008 года

> 30 %

Соответствие современным требованиям по сертификации

АП-33, FAR-33, CS-E, ETOPS

  • Семейство перспективных ТРДД для БСМС состоит из двигателей ПД-14, ПД-14А, ПД-14М, ПД-10;

  • ПД-14 - базовый ТРДД для самолета МС-21-300;

  • ПД-14А - дросселированный вариант ТРДД для самолета МС-21-200;

  • ПД-14М - форсированный вариант ТРДД для самолета МС-21-400;

  • ПД-10 - вариант с уменьшенной тягой до 10...11 тс для самолета SSJ‑NG.

Основные параметры двигателей (все параметры даны без учета потерь в воздухозаборнике и без отборов воздуха и мощности на самолетные нужды)

ПД-14А

ПД-14

ПД-14М

ПД-10

Тяга на взлетном режиме (Н = 0; М = 0), тс

12,5

14,0

15,6

10,9

Удельный расход топлива на крейсерском режиме, кг/кгс·ч

-(10-15) % от уровня современных двигателей аналогичного класса тяги и назначения

Диаметр вентилятора, мм

1900

1900

1900

1677

Сухая масса двигателя, кг

2870

2870

2970

2350

Схема двигателя

1+3+8-2+6

1+3+8-2+6

1+4+8-2+6

1+1+8-2+5

Так же на основании технологий, разработанных в рамках Проекта ПД-14, планируется создание промышленных ГТУ для производства ГПА и ГТЭС в классах мощности 8, 16 МВт.

Конкурентные преимущества по показателям экономической эффективности эксплуатации обеспечиваются следующими основными параметрическими и конструктивными особенностями по сравнению с аналогами-конкурентами:

  • Меньшие температуры на выходе из камеры сгорания являются важнейшим фактором уменьшения стоимости, снижения рисков в достижении заявленных показателей долговечности и надёжности двигателей самолетов с коротким полетным циклом.

  • Меньший диаметр вентилятора ПД-14 позволяет иметь объективное снижение массы двигателя и лобового сопротивления мотогондолы.

  • Оптимальные размеры внутреннего контура (газогенератора) облегчают решение проблемы относительно больших отборов воздуха из компрессора на различные нужды и снижают установочные потери тяги.

  • Достаточно высокая расчетная степень сжатия вентилятора (вследствие применения несколько меньшей степени двухконтурности) исключает необходимость применения регулируемого сопла наружного контура с неизбежным увеличением массы и сопротивления двигательной установки и снижает установочные потери тяги.

  • Проверенная в эксплуатации классическая безредукторная схема двигателя ПД-14 позволяет достичь требуемых показателей массы, ресурса, надежности и стоимости обслуживания.

Оптимальное сочетание умеренно высоких параметров цикла и проверенной схемы двигателя с прямым приводом вентилятора позволяет обеспечить снижение цены двигателя, затрат на обслуживание и ремонт, массы и лобового сопротивления двигательной установки и обеспечить преимущество двигателя ПД-14 по показателям экономической эффективности эксплуатации и стоимости жизненного цикла.

  • Завершен этап технического проекта. Получены положительные заключения.

  • Развернута работ с ОАО «Корпорация «Иркут» по интеграции двигателя и самолета.

  • Выполнен большой объём испытаний экспериментальных узлов и систем двигателя на специальных установках.

  • Спроектирован демонстрационный двигатель проекта базового двигателя для подтверждения работоспособности узлов ПД-14.

  • Завершен первый этап доводочных испытаний газогенератора.

  • Изготовлением и испытаниями двигателя-демонстратора технологий подтверждена готовность критических технологий.

  • Проведены испытания узлов МГ из ПКМ на двигателе прототипе.

  • Выпущена рабочая конструкторская документация на двигатели ПД-14 и мотогондолы опытной парти.

  • Сформирована производственная кооперация изготовления опытной партии двигателей и мотогондол начато изготовление опытной парти двигателей и мотогондол.

  • Завершена программа испытаний двигателей демонстраторов 100-03 и 100-04, подтверждена необходимость внедрения выбранных конструкторских решений.

  • Подана заявка в АР МАК на получение сертификата типа двигателя.

  • Разработан Сертификацонный базис ПД-14, охватывающий требования АР МАК, EASA, FAA.

  • Проведена макетная комиссия по двигателю ПД-14 и утвержден протокол МК АР МАК.

  • Проведена макетная комиссия по самолету МС-21 с двигательной установкой ПД-14 и утвержден протокол МК АР МАК.

  • Выполнена подготовка производства и обеспечивается VI уровень технологической готовности при изготовлении опытной партии двигателей ПД-14.

  • Проводятся летные испытания двигателя ПД-14 в составе летающей лаборатории Ил-76ЛЛ в ЛИИ им. Громова.

  • «ОДК-Авиадвигатель» получил сертификат типа на новейший авиационный двигатель ПД-14

www.avid.ru

Авиационный двигатель ПД-14: последние новости

Принимая во внимание последние новости о двигателе ПД-14, можно прийти к выводу, что создание совершенно нового российского турбовентиляторного двигателя вышло на финишную прямую. По мнению экспертов, именно этот проект поможет отечественным авиаконструкторам выйти на мировой рынок самолетостроения.

Содержание

  • Подробнее о проекте
  • Универсальный авиадвигатель
  • ТХ нового агрегата

Подробнее о проекте

В настоящее время разработчиками в лице «Пермского моторного завода» удалось завершить первый летный этап испытаний и подвести к окончанию второй испытательный тур. Данное событие можно рассматривать как весьма весомое, ведь вполне возможно, что в ближайшие годы российское тяжелое производство выйдет на новый уровень. И именно этому авиационному двигателю стоит уделить отдельное внимание.

Начав массово изготавливать авиационные силовые агрегаты, отечественные авиапроизводители смогут немало сэкономить денежных средств. Ведь в настоящее время авиационный двигатель в различной комплектации приобретается у зарубежных партнеров, чтобы российские конструкторы смогли оснастить такой установкой как пассажирские, так и грузовые воздушные суда. Учитывая данные статистики, для оснащения 45 единиц воздушной техники 40 приходится покупать за рубежом, и только 5 производят отечественные фирмы-производители.

Для проведения второго летного испытания двигателя ПД-14 агрегат был установлен на самолет МС-21. Испытательный тур был успешно завершен, эксперты однозначно отметили отличные технические характеристики двигателя ПД-14.

Второй уровень эксперимента должен был помочь получить ответ на вопрос относительно работы агрегата на значительной высоте и максимальном скоростном режиме, чтобы эксперты смогли произвести сравнение с зарубежными аналогами. Силовая установка, созданная российскими конструкторами, на «отлично» справилась со своей задачей.

Эксперты отметили не только качественную и надежную сборку агрегата, но и новейшие технологии, используемые при создании турбореактивного двухконтурного двигателя ПД-14. Особых сложностей сборка российского силового агрегата, который в дальнейшем будет использован для оснащения пассажирских и грузовых судов, не вызвала, так как в непосредственном процессе создания принимали участие высокопрофессиональные специалисты из нескольких двигателестроительных объединенных корпораций России.

Читайте также:   Что считается опасным сближением двух самолетов

Универсальный авиадвигатель

По мнению экспертов, производство ПД-14 в несколько раз ускорит развитие отечественного самолетостроения, причем как относительно создания дальнемагистральных, так и среднемагистральных лайнеров. Ведь если ранее для оснащения отечественных самолетов использовались силовые агрегаты, изготовленные иностранными производителями, то теперь можно будет для этих целей использовать российских двигатель, ТХ которого ничем не уступают зарубежным аналогам.

Авиационный двигатель ПД-14 выполнен в унифицированной форме, что позволит оснащать установкой практически все модели пассажирских и транспортных воздушных судов, изготовленных российскими производителями. В планах оснастить данным двигателем с мощностью тяги 14 тонн следующие модели летательных аппаратов:

  • пассажирские лайнеры моделей МС-21-200, 300 и 400;
  • военные суда Ил-214 и Ил-76;
  • двигатель ПД-18, предусматривающие более мощную тягу, до 18 тонн, специалисты рекомендуют использовать для оснащения пассажирского лайнера Ту-124.

В планах конструкторов создать новый агрегат, который можно будет установить на тяжелую модель транспортного вертолета Ми-26 вместо агрегата Д-136, изготовляемого украинскими авиапроизводителями.

Учитывая, что предположительное применение двигателей ПД довольно обширное, массовое производство данных агрегатов, по мнению аналитиков, поможет без проблем окупить серьезные затраты, выделенные на проект под названием «ПД-14». По предварительным подсчетам, примерный объем денежных вложений составляет около 70 миллиардов рублей.

ТХ нового агрегата

До недавнего времени российские конструкторы занимались изготовлением авиадвигателя под названием ПС-90А.

Технические характеристики двигателя ПД-14 во многом превосходят своего предшественника, а это, в свою очередь, поможет в несколько раз увеличить срок эксплуатации воздушного средства, на которое и будет установлена новейшая силовая установка. Рассмотрим, как улучшаться ТХ военно-транспортного судна Ил-76 после оснащения новым двигателем:

  1. Дальность полета самолета с нагрузкой примерно в 60 тонн увеличится до 4.8 тысяч километров, вместо прежних 4 тыс.
  2. Без дополнительной нагрузки дальность полета увеличится с 9.6 тысяч км до 10.9 тысяч км.
  3. Топливный расход на 1 расчетный км снизится примерно на 13%.

Учитывая вышеперечисленные улучшения, общую стоимость расценки транспортировки груза можно будет сократить примерно на 9—10%.

Установка ПД-14 обеспечит авиалайнер следующим:

  • максимальная скорость увеличится до 800 км/ч;
  • дальность полета составит 2 тыс. км при максимальной загрузке;
  • при перегоночном авиаперелете дальность полета составит около 7 тыс. км.
Читайте также:   Первый пассажирский самолет в мире

Подводя итог, можно прийти к следующему выводу: в последние годы российская сфера самолетостроения начала новый этап своего роста и развития. А создание нового двигателя ПД-14, несомненно, поможет сделать уверенный рывок.

samoleting.ru

Национальная оборона / Оборонно-промышленный комплекс / ПД-14 – состоявшийся двигатель

ПД-14 – состоявшийся двигатель

В Перми готовят к серии российский мотор для МС-21 и приступают к созданию двигателя большой тяги ПД-35

Илья КЕДРОВ

ПЕРМЬ – МОСКВА

Как известно, первый полет МС-21-300 совершил с американскими двигателями Pratt & Whitney PW1000G, с ними же начнутся и поставки лайнеров заказчикам. Однако разработка российского варианта силовой установки с двумя моторами ПД-14 в настоящее время подходит к своей финальной стадии. Как заявил управляющий директор компании «ОДК-Пермские моторы» Сергей Попов, в 2019 г. программа испытаний новейшего авиационного двигателя ПД-14 продолжится на самолете МС-21.

По его словам, в настоящее время на заводе «в производстве находятся три двигателя для летных испытаний для корпорации «Иркут» со сроком поставки – конец 2018 года. В мае будет закончена сборка первого из них, он пойдет на стендовые испытания».

Сергей Попов заявил: «На МС-21 мы должны увидеть ПД-14 во втором квартале 2019 года. В конце 2018 года – отгрузка, затем – проверка систем, проверка совместимости двигателя и самолета, отладка систем, затем – первый полет».

Три двигателя, которые будут собраны в течение 2018 г., предназначаются для проведения сертификации ПД-14. В текущем году ОДК планирует сертифицировать ПД-14 в России, в 2019-м – получить сертификат типа от Европейского агентства авиационной безопасности (EASA). Это позволит не только поставлять МС-21 с отечественными двигателями на внешний рынок, но и развивать более широкое партнерство – ОДК готова вести в кооперации с зарубежными компаниями разработку на базе ПД-14 двигателей для авиалайнеров и транспортных самолетов различного класса. В 2021 г. начнется серийное производство мотора с учетом тех замечаний, которые могут возникнуть в ходе сертификационных летных испытаний.

Напомним коротко, что из себя представляет двигатель ПД-14. Это базовый турбовентиляторный двигатель, который создается в рамках программы разработки семейства авиадвигателей тягой от 12,5 до 18 тонн для применения на пассажирских и транспортных самолетах различных типов, в первую очередь – для перспективного авиалайнера МС-21. Головной разработчик ПД-14 – АО «ОДК-Авиадвигатель», головной изготовитель – АО «ОДК-Пермские моторы». Это первая полностью российская силовая установка для пассажирских авиалайнеров, созданная в стране за постсоветское время. В ходе испытаний ПД-14 подтверждает заявленные при разработке параметры. Это, прежде всего, высокая топливная эффективность – снижение удельного расхода топлива на крейсерском режиме на 12-16% по сравнению с находящимися в эксплуатации двигателями; надежность вылета по расписанию, связанная с двигателем, – не менее 0,9996; сниженная на 15% по сравнению с аналогами стоимость летного часа; превосходство над находящимися в эксплуатации зарубежными аналогами по экологичности (выбросам вредных веществ, шумам и т.д., в частности, запас по эмиссии оксида азота относительно требований ICAO составляет 30-45%).

Сборка двигателя ПС-90А в цехе «ОДК-Пермские моторы».

В ходе реализации программы ПД-14 разработаны и внедрены 16 базовых критических технологий, которые позволили достичь параметров двигателя современного уровня. Это широкохордные полые титановые лопатки вентилятора; диски 6-8 ступеней компрессора высокого давления из никелевого гранульного сплава нового поколения; керамическое теплозащитное покрытие второго поколения в камере сгорания и турбине высокого давления; рабочие и сопловые лопатки турбины высокого давления из монокристаллических сплавов нового поколения; полые рабочие и сопловые лопатки 1-6 ступеней турбины низкого давления; реализация принципа активного управления зазорами в обеих турбинах. В конструкции мотогондолы применено реверсивное устройство решетчатого типа с электромеханическим приводом, а также широко использованы композитные материалы, которые составляют около 65% по массе – по сравнению с выпускающимся серийно двигателем ПС-90А уровень использования композитов в ПД-14 увеличился примерно в два раза. Из композитов сделаны все звукопоглощающие панели, элементы корпуса вентилятора и сопла.

ПД-14 оснащается цифровой системой автоматического управления (САУ-14) с полной ответственностью (типа FADEC). Разработана САУ-14 компанией «ОДК-СТАР». Это единственное в России предприятие, которое разрабатывает и производит комплексные системы автоматического управления газотурбинных двигателей как для самолетов, так и для морских судов и промышленных газотурбинных установок.

В состав САУ-14 входит электронный регулятор двигателя РЭД-14, обеспечивающий комплексное всережимное управление двигателем, ограничение предельных параметров, оперативную диагностику и защиту двигателя от предельных режимов, а также информационный обмен с системами самолета. Примененные в агрегате конструктивные и программные решения гарантируют обеспечение высоких показателей надежности и стойкость к внешним воздействующим факторам, в том числе защиту от электромагнитных помех и молнии. Как отметил управляющий директор «ОДК-СТАР» Сергей Остапенко, впервые в истории отечественного авиадвигателестроения САУ гражданского самолета не имеет гидромеханического резервирования. За все режимы работы двигателя отвечает только электроника. Это значит, что в САУ-14 конструктивно заложен огромнейший показатель надежности.

Проверка насоса-регулятора НР-3ВМ на стенде в «ОДК-СТАР».

Исполнительная часть САУ-14, состоящая из блока насосов БН-14М и дозатора топлива ДТ-14М, обеспечивает топливопитание двигателя и средств его механизации. В конструкции агрегатов используются износостойкие, высокопрочные и высокотемпературные материалы, что подтверждается успешно проведенными испытаниями на воздействие внешних факторов, в том числе испытаниями на огнестойкость.

САУ-14 в полной мере отвечает всем современным требованиям по ресурсам, срокам службы и показателям надежности: ресурс всех блоков до первого ремонта составляет 40 тысяч часов, у блока насосов БН-14М – 20 тыс. часов. В конструкции агрегатов САУ-14 применяются только современные российские компоненты и элементная база. В настоящее время завершаются сертификационные испытания САУ-14 в Росавиации, получение сертификата ожидается в 2018 г.

Модульная конструкция двигателя ПД-14 в совокупности с цифровой САУ, встроенной системой диагностики и организацией системы послепродажного обслуживания обеспечивают успешное применение концепции эксплуатации по техническому состоянию.

Объем производства двигателей ПД-14 в Перми к 2023-2024 гг. должен достичь 50 штук в год, по крайней мере все расчеты по модернизации производства, по словам Сергея Попова, строились исходя из этой цифры. А задачи по обновлению станочного парка перед предприятием стоят серьезные. В значительной степени модернизация уже проведена, однако предстоит сделать еще ряд важных шагов в этом направлении. При этом стоит отметить, что новое оборудование «ОДК-Пермские моторы» получает, в том числе, от предприятий отечественного станкостроения, в частности с Ульяновского станкостроительного завода.

Сборка газотурбинных установок ГТУ-2,5П, созданных на базе авиадвигателя Д-30.

Тот факт, что с технической точки зрения двигатель ПД-14 получился и что по своим характеристикам он превосходит зарубежные аналоги, сегодня уже ни у кого не вызывает сомнения. То, что предстоит усовершенствовать – это система послепродажного обслуживания. Как отметил Сергей Попов, ОДК в этой сфере неплохо себя зарекомендовала с двигателем SaM146. Теперь эту систему следует развить и применить принципы сервисного обслуживания SaM146 к двигателю ПД-14. Задача быстрого и эффективного сервисного обслуживания закладывалась и решалась изначально, при конструировании двигателя – перед конструкторами стояла задача максимально сократить время обслуживания двигателя на крыле. ПД-14 имеет конструкцию, предусматривающую возможность модульного ремонта двигателя во время эксплуатации без снятия его с самолета. Этот же фактор позволяет снизить продолжительность ремонта мотора в заводских условиях. Модульность снижает и трудоемкость сборки нового изделия на заводе – по этому показателю ПД-14 превосходит ПС-90А.

Как уже было отмечено, ПД-14 – базовый двигатель семейства, на основе его газогенератора могут быть разработаны моторы в диапазоне тяги от 9 до 18 тонн для разных образцов авиационной техники. В настоящее время в КБ «ОДК-Авиадвигатель» ведутся работы по созданию турбовального двигателя ПД-12В мощностью 11,5 тыс. л.с., который предполагается использовать вместо украинских Д-136 на вертолетах семейства Ми-26.

В рамках проекта ПД-14 в Перми была модернизирована загородная испытательная станция, в результате появился самый современный стенд для испытаний турбореактивных авиационных двигателей в России. Его отличительной особенностью является то, что он создан по адаптерной технологии: здесь можно испытывать и ПД-14, и ПС-90А.

У каждого двигателя свои схемы монтажа, узлы крепления, системы подсоединения. На универсальном стенде «ОДК-Пермские моторы» они стыкуются с оборудованием стенда через адаптер, что и делает стенд универсальным. К тому же значительно сокращается время испытаний, поскольку все подготовительные процедуры: подсоединение управляющих, топливных, воздушных, измерительных систем к адаптеру – а это трудоемкий процесс, занимающий до девяти часов, выполняются в отдельном зале подготовки. Затем адаптер с двигателем помещается на транспортировочную телегу и перемещается на стенд. В результате процесс замены двигателя на стенде занимает не более получаса.

До мая 2018 г. на стенде будет проводиться большой комплекс сертификационных работ для его аттестации. А летом здесь будет испытан первый серийный двигатель ПД-14.

Пока разворачивается производство ПД-14 основной составляющей серийного авиационного производства «ОДК-Пермские моторы» остается двигатель ПС-90А – осенью 2018 г. будет изготовлен пятисотый мотор этого типа. ПС-90А применяются на самолетах Ил-76МД-90А, Ил-96, Ту-204/2014, основной эксплуатант ПС-90А сегодня – Специальный летный отряд «Россия», основной потенциальный заказчик – Министерство обороны. Как сказал Сергей Попов, в рамках ОКР по созданию модернизированного Ил-96-400М завод в текущем году поставит ОАК комплект двигателей ПС-90А1. Пока планируется, что производство обновленной версии широкофюзеляжного лайнера начнется в 2020 г. ПС-90А – хорошо освоенный на заводе продукт, он будет серийно производиться еще как минимум 10-15 лет.

Помимо авиадвигателей «ОДК-Пермские моторы» производит газотурбинные установки для энергетики и газоперекачки. Это, например, ГТУ-2,5П, созданная на базе авиационного двигателя Д-30 третьей серии, устанавливавшегося на авиалайнеры Ту-134. На заводе продолжается производство и запчастей для этих моторов, а также для Д-30Ф6, «сердца» перехватчиков МиГ-31. Кстати, Сергей Попов отметил, что в том случае, если возникнет необходимость возобновления производства двигателей Д-30Ф6, то предприятие готово заняться этим проектом. «Ничего сложного в решении этой задачи я не вижу, – отметил управляющий директор «ОДК-Пермские моторы». – За последние 3-4 года мы полностью восстановили изготовление модулей горячей части этого двигателя, в ближайшие время будет восстановлено производство компрессора». На «ОДК-СТАР» восстановлено и производство цифрового электронного регулятора для Д-30Ф6, обновлена его конструкция с учетом более современных технологий.

Параллельно с завершением реализации проекта ПД-14 и перехода к его серийному производству «ОДК-Авиадвигатель» и «ОДК-Пермские моторы» приступили к реализации проекта создания ПД-35 – первого в России и одного из немногих в мире двигателя большой тяги. Эти моторы планируется устанавливать на перспективные широкофюзеляжные дальнемагистральные и тяжелые транспортные самолеты. По словам Сергея Попова, образец-демонстратор ПД-35 должен быть готов к 2023 г., а в серию ПД-35 может пойти в 2028 г. По аналогии с проектом ПД-14, ПД-35 определен базовым для семейства двигателей тягой от 25 до 50 тонн.

Двигатель ПС-90А на новом адаптерном испытательном стенде АО «ОДК-Пермские моторы».

В настоящее время создание ПД-35 находится на стадии научно-исследовательских работ. Определен конструктивный облик двигателя, сформирована кооперация предприятий отрасли, определены «прорывные» технические и технологические направления реализации проекта. Проведен комплекс расчетно-экспериментальных работ, подтвердивший достижимость заданных параметров и реализуемость проекта в целом.

В проекте ПД-35 планируется широкое использование новейших технологий: композитных полимерных материалов в деталях и узлах двигателя, аддитивных технологий для изготовления крупногабаритных и сложнофасонных корпусных деталей, интерметаллидов (это химические соединения двух или более металлов, имеющие более высокую температуру плавления, чем исходные металлы) и других.

Одна из важнейших прорывных технологий ПД-35 – создание во взаимодействии с ВИАМ первой в истории российской авиапромышленности композитной лопатки вентилятора. «Вероятно, на самый первый образец ПД-35 пойдет стальная лопатка, но мы точно знаем, что конструкторы закладывают в этот проект возможность производства с композитными лопатками», – отметил Сергей Попов.

Создание этого двигателя потребует большой модернизации производственных мощностей не только «ОДК-Пермские моторы», но и всей ОДК в целом. В Перми планируется строительство нового испытательного стенда специально под ПД-35, он должен быть готов в 2021-2022 гг. «Тогда же будет создан и первый опытный образец. Сначала будет испытано «сердце» двигателя – газогенератор. Убедившись в его характеристиках, мы перейдем к созданию двигателя-демонстратора», – сказал Сергей Попов.

Стоимость этого проекта – 180 млрд. рублей, 60 млрд. из которых – это инвестиционные затраты, а 120 млрд. потребуется на создание двигателя.

ПД-35 станет локомотивом не только для Объединенной двигателестроительной корпорации, он потянет за собой всю экономику страны. Индустриальные программы такого масштаба по значимости и эффективности значительно превосходят любые проекты развития топливно-энергетического комплекса, именно на них необходимо делать ставку в сегодняшних геополитических реалиях.

www.oborona.ru

Двигатель революции

Разработка нового отечественного турбовентиляторного двигателя выходит на финишную прямую. Проект способен стать основой для прорыва отечественного авиастроения на мировой рынок

Завершен первый этап летных испытаний нового двигателя для гражданской авиации ПД-14 (разработчик — пермский «Авиадвигатель», головной изготовитель — «Пермские моторные заводы»). Важность события чрезвычайна: в ближайшие годы в нашей стране может возродиться емкий сегмент машиностроения — гражданское авиа­двигателестроение.

В 2014 году российские предприятия выпустили 43 пассажирских и транспортных самолета, из которых только четыре были оснащены двигателями отечественного производства. В краткосрочной перспективе ситуация может измениться. Оценивать экспортные перспективы ПД-14 пока преждевременно, однако двигатель имеет все возможности для насыщения внут­реннего рынка.

Универсальный агрегат

На декабрьской пресс-конференции президент РФ Владимир Путин назвал завершение проекта ПД-14 (старт серийного производства намечен на 2017 год) важнейшим событием в отечественном двигателестроении с конца 80-х годов прошлого века:

— Новый двигатель, которым планируется оснащать перспективный отечественный самолет МС-21 («Магистральный самолет XXI века»), — это прорыв, огромное достижение. Российский авиапром должен ориентироваться на собственные разработки. Создание ПД-14 позволит развивать целую линейку среднемагистральных и дальнемагистральных самолетов. Ранее мы планировали оснащать отечественные авиалайнеры иностранными двигателями Pratt & Whitney или Rolls-Royce. Очевидно, что ПД-14 будет гораздо лучше иностранных аналогов.

Унифицированная конструкция авиа­двигателя позволит устанавливать мотор практически на все отечественные пассажирские и транспортные самолеты. Двигателем ПД-14 (с тягой 14 тонн) планируется оснащать МС-21-200/300/400 и военно-транспортные самолеты Ил-76 и Ил-214. Более мощную модификацию ПД-18 предполагается использовать на среднемагистральном узкофюзеляжном пассажирском лайнере Ту-214 и дальнемагистральном щирокофюзеляжном Ил-96. Облегченной версией ПД-10 можно оснащать ближнемагистральные самолеты Sukhoi Superjet-100 (вместо французского двигателя SaM-146). Отдельную модификацию двигателя планируется устанавливать на тяжелый транспортный вертолет Ми-26 (взамен украинского Д-136).

Широкое применение двигателей семейства ПД должно обеспечить необходимый объем серийного производства и поможет окупить затраты на проект ПД-14. Общий объем инвестиций в него должен составить 70 млрд рублей, из них 35 млрд рублей — бюджетные средства.

ПД-14 против ПС-90

Сейчас единственным отечественным двигателем, которым оснащают современные российские авиалайнеры, является ПС-90А (головной производитель — «Пермские моторные заводы»). В 2014 году авиационные заводы выпустили и передали в эксплуатацию четыре новых самолета, оснащенных этими моторами: два Ту-214 ОН (заказчик — Минобороны РФ), Ту-214, Ил-96-300 (заказчик — управление делами президента РФ). Остальные авиалайнеры, произведенные в нашей стране, были укомплектованы иностранными двигателями: 34 самолета Sukhoi Superjet 100 — моторами SaM146 (производитель — французская компания PowerJet), три Ан-148 — моторами Д-436-148, два Ан-140 — моторами ТВ3-117 (все двигатели для Ан выпустил запорожский «Мотор Сич»).

По словам главного конструктора двигателей семейства ПД Игоря Максимова, практически все иностранные моторы на российских самолетах в перспективе будут заменены на отечественные аналоги.

— Летно-технические характеристики ПД-14 опережают показатели ПС-90А. В частности, установка новейшего мотора на современный российский военно-транспортный самолет Ил-76МД-90А (серийное производство стартовало в 2015 году с двигателем ПС-90) позволит значительно продлить жизненный цикла лайнера. Модификация самолета с двигателем ПД-14М увеличит практическую дальность полета с максимальной нагрузкой 60 тонн с 4 тыс. км до 4,78 тысячи, дальность полета без нагрузки вырастет с 9,7 тыс. км до 10,8 тысячи, расход топлива на тонно-километр снизится на 14%, стоимость перевозки тонны груза сократится на 10%, — рассказывает Игорь Максимов.

Генеральный конструктор «Авиадвигателя» Александр Иноземцев уверен, что ПД-14 будет успешно конкурировать с перспективными продуктами аналогичного назначения лидеров мирового авиадвигателестроения: двигателями PW1400G (самолет МС-21) и PW1100G (самолет А320Neo) компании Pratt & Whitney, а также двигателями Leap-1А (самолет А320Neo) и Leap-1В (самолет В737 Мах) консорциума CFMI (компании General Electric и Snecma).

— По заключению Центрального института авиационного моторостроения им. П.И. Баранова, двигатель ПД-14 не уступает иностранным конкурентам по сумме технико-экономических параметров. Этого удалось добиться за счет освоения уникальных технологий изготовления деталей и узлов. В частности, использование новых материалов на Уфимском моторостроительном производственном объединении позволило снизить массу пустотелой титановой рабочей лопатки вентилятора на 30%, что позволило уменьшить вес ПД-14 на 8 — 10% по сравнению с российскими двигателями старого поколения. Внедрение на Пермском моторном заводе технологии изготовления монокристаллических рабочих лопаток турбины из сплавов нового поколения с защитным керамическим покрытием дало возможность поднять температуру газа перед турбиной с 1900 до 2000 К. Также разработчикам удалось повысить степень сжатия в компрессоре на 20 — 50%, степень двухконтурности — в два раза, — заявил Александр Иноземцев.

Надежда на МС-21

Перспективы ПД-14 на международном рынке будут зависеть от объемов продаж ближнемагистральных (региональных) самолетов Sukhoi Superjet-100 (серийное производство ведется с 2008 года) и дальнемагистральных лайнеров МС-21 (выход в серию запланирован на 2017 год). Как следует из прогноза корпорации Boeing, с 2014 по 2033 годы в мире будет закуплено 39 260 самолетов, из них 36 770 единиц — магистральные (на общую сумму 5,2 трлн долларов), 2490 единиц (на 100 млрд долларов) — региональные.

Таким образом, проект МС-21 нацелен на самую емкую нишу мирового рынка авиастроения. После старта серийного производства ПД-14 покупателям предложат на выбор американский (Pratt & Whitney) или российский двигатель нового поколения.

Сейчас корпорация «Иркут» имеет 163 «твердых» заказа на МС-21. Единственный иностранный покупатель — малазийская компания Crecom Burj Berhad (25 самолетов). Наиболее крупный российский заказчик — «Аэрофлот» (50 самолетов). Также соглашения о приобретении МС-21 подписали ВЭБ-лизинг (30 машин), Ильюшин Финанс (28), Сбербанк Лизинг (20), ИрАэро (10). Практически все покупатели заказали МС-21 с американскими двигателями Pratt & Whitney. На данный момент только «Аэрофлот» заявил о приобретении 35 моторов ПД-14 для новых магистральных авиалайнеров.

Перспективы продаж МС-21 за границей вызывают большие вопросы. После распада СССР на рынке магистральных пассажирских лайнеров сложилась американо-европейская дуополия Boeing и Airbus (продажи остальных производителей носят штучный характер). Несколько лет назад свои проекты в этом сегменте анонсировали три новых игрока: Россия с проектом МС-21 корпорации «Иркут», Китай с самолетом С919 компании COMAC и канадская Bombardier с лайнером CSeries. Таким образом, к 2020 году число крупных производителей пассажирских самолетов может увеличиться с двух до пяти. При этом Boeing и Airbus уже в 2016 — 2017 годах выведут на рынок модели Boeing 737Max и А320Neo, оснащенные новыми высокоэкономичными двигателями.

Двигатель имеет все возможности для насыщения внутреннего рынка

Основные технические характеристики пяти конкурирующих авиалайнеров находятся на одном уровне. Главное преимущество МС-21 — вместительность: 212 пассажиров в версии МС-21-300. Для сравнения, у Airbus A320Neo показатель составляет 180 пассажиров, у Boeing 737 Max-8 — 189 пассажиров, у Bombardier CS300 — 135 пассажиров. Также российский самолет будет иметь увеличенный объем багажных полок, ширины кресел и прохода, что позволит быстрее проводить загрузку и выгрузку пассажиров, а также сократит период обслуживания машины в аэропорту. Новые модели Boeing и Airbus таких преимуществ не имеют: они не разрабатывались с нуля, поэтому унаследовали фюзеляжи предшественников.

Еще одно конкурентное преимущество МС-21 — невысокая стоимость: цена по каталогу составляет 78 млн долларов. Для сравнения, Airbus 320Neo обойдется покупателям в 102,8 млн долларов, Boeing 737 Max-8 — 106,9 млн долларов, Bombardier CS300 — 80 млн долларов.

Исполнительный директор агентства «Авиапорт» Олег Пантелеев считает, что перспективы продаж российских самолетов МС-21 будут зависеть от трех ключевых факторов: производственных возможностей сборочных площадок, устойчивости кооперации по поставкам комплектующих и возможностей продвижения на мировой рынок.

Пока многие российские и зарубежные компании не торопятся подписывать твердые контракты на поставку МС-21. В первую очередь это связано с тем, что самолеты еще не прошли необходимых предварительных испытаний, поэтому во многом существуют только на бумаге.

Другим серьезным препятствием продвижения проекта на мировом рынке МС-21 является отсутствие развитой системы послепродажного обслуживания. К примеру, покупатели любого самолета Boeing получают от производителя гарантию на три-четыре года на ремонт основных агрегатов машины. Также компания взяла на себя обязательство доставлять новые детали заказчикам в течение 12 часов в любую точку мира. Если самолет обслуживается покупателем самостоятельно, Boeing полностью компенсирует стоимость ремонта. Компания «Иркут» пока не сможет похвастать таким уровнем обслуживания. В ближайшие годы она планирует открыть сервисные центры МС-21 в ключевых городах России и СНГ. Для создания необходимой инфраструктуры с нуля потребуются серьезные капитальные вложения.

Несмотря на туманные перспективы выхода на мировой рынок, проекты МС-21 и Пд-14 все-таки можно считать прорывом для отечественного авиастроения. Государство создает необходимую авиационную инфраструктуру, налаживает производственные связи между предприятиями, стимулирует внедрение новых уникальных технологий. В долгосрочной перспективе это позволит сделать серьезный шаг для входа на мировой рынок гражданской авиации.

http://expert.ru/ural/2016/03/dvigatel-revolyutsii/

pikabu.ru

ПД-14 – двигатель прогресса

Широкохордные пустотелые титановые лопатки вентилятора – одна из критических технологий ПД-14

30 октября 2015 года начались испытания новейшего российского авиационного двигателя ПД-14 на летающей лаборатории Ил-76ЛЛ. Это событие исключительной важности. По достоинству оценить его значение помогут 10 любопытных фактов о турбореактивных двигателях вообще и о ПД-14 в частности.

Достижение человечества

Турбореактивный двигатель (ТРД) – одно из главных технических достижений человечества, которое можно поставить в один ряд с изобретением колеса, паруса, паровой машины, двигателя внутреннего сгорания, ракетного двигателя и атомного реактора. Именно благодаря ТРД наша планета вдруг стала маленькой и уютной. Любой человек может за считанные часы комфортно и безопасно добраться до самого отдаленного ее уголка.

По статистике лишь один полет из 8 млн заканчивается аварией с гибелью людей. Даже если вы будете каждый день садиться на случайный рейс, вам понадобится 21 000 лет, чтобы погибнуть в авиакатастрофе. Согласно статистике, ходить пешком во много раз опаснее, чем летать. И все это во многом благодаря потрясающей надежности современных авиадвигателей.

Чудо техники

А ведь ТРД – крайне сложное устройство. В наиболее трудных условиях работает его турбина. Ее важнейший элемент – лопатка, с помощью которой кинетическая энергия газового потока преобразуется в механическую энергию вращения. Одна лопатка, а их в каждой ступени авиационной турбины насчитывается около 70, развивает мощность, равную мощности двигателя автомобиля «Формулы-1», а при частоте вращения порядка 12 тыс. оборотов в минуту на нее действует центробежная сила, равная 18 тоннам, что равняется нагрузке на подвеску двухэтажного лондонского автобуса.

Но и это еще не все. Температура газа, с которым соприкасается лопатка, почти равна половине температуры на поверхности Солнца. Эта величина на 200 °С превышает температуру плавления металла, из которого изготавливается лопатка. Представьте себе такую задачу: требуется не дать растаять кубику льда в печи, нагретой до 200 °С. Конструкторы умудряются решить проблему охлаждения лопатки с помощью внутренних воздушных каналов и специальных покрытий. Неудивительно, что одна лопатка стоит в восемь раз дороже серебра. Для создания только этой небольшой детали, которая помещается в ладони, необходимо разработать более десятка сложнейших технологий. И каждая из этих технологий оберегается как важнейшая государственная тайна.

Технологии ТРД важнее атомных секретов

Кроме отечественных компаний, только фирмы США (Pratt & Whitney, General Electric, Honeywell), Англии (Rolls-Royce) и Франции (Snecma) владеют технологиями полного цикла создания современных ТРД. То есть государств, производящих современные авиационные ТРД, меньше, чем стран, обладающих ядерным оружием или запускающих в космос спутники. Многолетние усилия Китая, к примеру, до сих пор так и не привели к успеху в этой области. Китайцы быстро скопировали и оснастили собственными системами российский истребитель Су-27, выпуская его под индексом J-11. Однако скопировать его двигатель АЛ-31Ф им так и не удалось, поэтому Китай до сих пор вынужден закупать этот уже давно не самый современный ТРД в России.

ПД-14 – первый отечественный авиадвигатель 5-го поколения

Прогресс в авиадвигателестроении характеризуется несколькими параметрами, но одним из главных считается температура газа перед турбиной. Переход к каждому новому поколению ТРД, а всего их насчитывают пять, характеризовался ростом этой температуры на 100–200 градусов. Так, температура газа у ТРД 1-го поколения, появившихся в конце 1940-х годов, не превышала 1150 °К, у 2-го поколения (1950-е гг.) этот показатель вырос до 1250 °К, в 3-м поколении (1960-е гг.) этот параметр поднялся до 1450 °К, у двигателей 4-го поколения (1970–1980 гг.) температура газа дошла до 1650 °К. Лопатки турбин двигателей 5-го поколения, первые образцы которых появились на Западе в середине 90-х, работают при температуре 1900 °К. В настоящее время в мире только 15% двигателей, находящихся в эксплуатации, относятся к 5-му поколению.

Увеличение температуры газа, а также новые конструктивные схемы, в первую очередь двухконтурность, позволили за 70 лет развития ТРД добиться впечатляющего прогресса. К примеру, отношение тяги двигателя к его массе увеличилось за это время в 5 раз и для современных моделей дошло до 10. Степень сжатия воздуха в компрессоре увеличилась в 10 раз: с 5 до 50, при этом число ступеней компрессора уменьшилось вдвое – в среднем с 20 до 10. Удельный расход топлива современных ТРД сократился вдвое по сравнению с двигателями 1-го поколения. Каждые 15 лет происходит удвоение объема пассажирских перевозок в мире при почти неизменных совокупных затратах топлива мировым парком самолетов.

В настоящее время в России производится единственный гражданский авиадвигатель 4-го поколения – ПС-90. Если сравнивать с ним ПД-14, то у двух двигателей схожие массы (2950 кг у базовой версии ПС-90А и 2870 кг у ПД-14), габариты (диаметр вентилятора у обоих 1,9 м), степень сжатия (35,5 и 41) и взлетная тяга (16 и 14 тс).

При этом компрессор высокого давления ПД-14 состоит из 8 ступеней, а ПС-90 – из 13 при меньшей суммарной степени сжатия. Степень двухконтурности у ПД-14 вдвое выше (4,5 у ПС-90 и 8,5 у ПД-14) при том же диаметре вентилятора. В итоге удельный расход топлива в крейсерском полете у ПД-14 упадет, по предварительным оценкам, на 15% по сравнению с существующими двигателями: до 0,53–0,54 кг/(кгс·ч) против 0,595 кг/(кгс·ч) у ПС-90.

ПД-14 – первый авиадвигатель, созданный в России после распада СССР

Когда Владимир Путин поздравлял российских специалистов с началом испытаний ПД-14, он сказал, что последний раз подобное событие в нашей стране произошло 29 лет назад. Скорее всего, имелось в виду 26 декабря 1986 года, когда состоялся первый полет Ил-76ЛЛ по программе испытаний ПС-90А.

Советский Союз был великой авиационной державой. В 1980-е годы в СССР работали восемь мощнейших авиадвигательных ОКБ. Зачастую фирмы конкурировали друг с другом, поскольку существовала практика давать одно и то же задание двум ОКБ. Увы, времена изменились. После развала 1990-х годов пришлось собирать все отраслевые силы, чтобы осуществить проект создания современного двигателя. Собственно, формирование в 2008 году ОДК (Объединенной двигателестроительной корпорации), со многими предприятиями которой активно сотрудничает банк ВТБ, и имело целью создание организации, способной не только сохранить компетенции страны в газотурбостроении, но и конкурировать с ведущими фирмами мира.

Головным исполнителем работ по проекту ПД-14 является ОКБ «Авиадвигатель» (Пермь), которое, кстати, разрабатывало и ПС-90. Серийное производство организуется на Пермском моторном заводе, но детали и комплектующие будут изготавливаться по всей стране. В кооперации участвуют Уфимское моторостроительное производственное объединение (УМПО), НПО «Сатурн» (Рыбинск), НПЦГ «Салют» (Москва), «Металлист-Самара» и многие другие.

ПД-14 – двигатель для магистрального самолета XXI века

Одним из самых удачных проектов в области гражданской авиации СССР был среднемагистральный самолет Ту-154. Выпущенный в количестве 1026 шт., он долгие годы составлял основу парка «Аэрофлота». Увы, время идет, и этот трудяга уже не отвечает современным требованиям ни по экономичности, ни по экологии (шум и вредные выбросы). Главная слабость Ту-154 – двигатели 3-го поколения Д-30КУ с высоким удельным расходом топлива (0,69 кг/(кгс·ч).

Пришедший на смену Ту-154 среднемагистральный Ту-204 с двигателями 4-го поколения ПС-90 в условиях распада страны и свободного рынка не смог выдержать конкуренцию с зарубежными производителями даже в борьбе за отечественных авиаперевозчиков. Между тем сегмент среднемагистральных узкофюзеляжных самолетов, в котором господствуют Boeing-737 и Airbus 320 (только в 2015 году их было поставлено авиакомпаниям мира 986 шт.), – самый массовый, и присутствие на нем – необходимое условие сохранения отечественного гражданского самолетостроения. Таким образом, в начале 2000-х годов была выявлена острая необходимость создания конкурентоспособного ТРД нового поколения для среднемагистрального самолета на 130–170 мест. Таким самолетом должен стать МС-21 (Магистральный самолет XXI века), разрабатываемый Объединенной авиастроительной корпорацией. Задача невероятно сложная, поскольку конкуренцию с Boeing и Airbus не выдержал не только Ту-204, но и ни один другой самолет в мире. Именно под МС-21 и разрабатывается ПД-14. Удача в этом проекте будет сродни экономическому чуду, но подобные начинания – единственный способ для российской экономики слезть с нефтяной иглы.

ПД-14 – базовый проект для семейства двигателей

Буквы «ПД» расшифровываются как перспективный двигатель, а число 14 – тяга в тонна-силах. ПД-14 – это базовый двигатель для семейства ТРД тягой от 8 до 18 тс. Бизнес-идея проекта состоит в том, что все эти двигатели создаются на основе унифицированного газогенератора высокой степени совершенства. Газогенератор – это сердце ТРД, которое состоит из компрессора высокого давления, камеры сгорания и турбины. Именно технологии изготовления этих узлов, прежде всего так называемой горячей части, являются критическими.

Семейство двигателей на базе ПД-14 позволит оснастить современными силовыми установками практически все российские самолеты: от ПД-7 для ближнемагистрального «Сухой Суперджет 100» до ПД-18, который можно установить на флагман российского самолетостроения – дальнемагистральный Ил-96. На базе газогенератора ПД-14 планируется разработать вертолетный двигатель ПД-10В для замены украинского Д-136 на самом большом в мире вертолете Ми-26. Этот же двигатель можно использовать и на российско-китайском тяжелом вертолете, разработка которого уже началась. На базе газогенератора ПД-14 могут быть созданы и так необходимые России газоперекачивающие установки и газотурбинные электростанции мощностью от 8 до 16 МВт.

ПД-14 – это 16 критических технологий

Для ПД-14, при ведущей роли Центрального института авиационного моторостроения (ЦИАМ), головного НИИ отрасли и ОКБ «Авиадвигатель», было разработано 16 критических технологий: монокристаллические лопатки турбины высокого давления с перспективной системой охлаждения, работоспособные при температуре газа до 2000 °К, пустотелая широкохордная лопатка вентилятора из титанового сплава, благодаря которой удалось повысить КПД вентиляторной ступени на 5% в сравнении с ПС-90, малоэмиссионная камера сгорания из интерметаллидного сплава, звукопоглощающие конструкции из композиционных материалов, керамические покрытия на деталях горячей части, полые лопатки турбины низкого давления и др.

ПД-14 и в дальнейшем будет совершенствоваться. На МАКС-2015 уже можно было увидеть созданный в ЦИАМ прототип широкохордной лопатки вентилятора из углепластика, масса которой составляет 65% от массы пустотелой титановой лопатки, применяемой сейчас. На стенде ЦИАМ можно было видеть и прототип редуктора, которым предполагается оснастить модификацию ПД-18Р. Редуктор позволит снизить обороты вентилятора, благодаря чему, не привязанный к оборотам турбины, он будет работать в более эффективном режиме. Предполагается поднять на 50 °К и температуру газа перед турбиной. Это позволит увеличить тягу ПД-18Р до 20 тс, а удельный расход топлива сократить еще на 5%.

ПД-14 – это 20 новых материалов

При создании ПД-14 разработчики с самого начала сделали ставку на отечественные материалы. Было ясно, что российским компаниям ни при каких условиях не предоставят доступ к новым материалам зарубежного производства. Здесь ведущую роль сыграл Всероссийский институт авиационных материалов (ВИАМ), при участии которого для ПД-14 разработано порядка 20 новых материалов.

Но создать материал – полдела. Иногда российские металлы превосходят по качеству зарубежные, но для их использования в гражданском авиадвигателе необходима сертификация по международным нормам. Иначе двигатель, как бы он ни был хорош, не допустят к полетам за пределами России. Правила тут очень строги, поскольку речь идет о безопасности людей. То же самое относится и к процессу изготовления двигателя: предприятиям отрасли требуется сертификация по нормам Европейского агентства авиационной безопасности (ЕASA). Все это заставит повысить культуру производства, а под новые технологии необходимо провести перевооружение отрасли. Сама разработка ПД-14 проходила по новой, цифровой технологии, благодаря чему уже 7-й экземпляр двигателя был собран в Перми по технологии серийного производства, в то время как раньше опытная партия изготовлялась в количестве до 35 экземпляров.

ПД-14 должен вытащить на новый уровень всю отрасль. Да что говорить, даже летающая лаборатория Ил-76ЛЛ после нескольких лет простоя нуждалась в дооснащении оборудованием. Нашлась работа и для уникальных стендов ЦИАМ, позволяющих на земле имитировать условия полета. В целом же проект ПД-14 сохранит для России более 10 000 высококвалифицированных рабочих мест.

ПД-14 – первый отечественный двигатель, который напрямую конкурирует с западным  аналогом.

Разработка современного двигателя занимает в 1,5–2 раза больше времени, чем разработка самолета. С ситуацией, когда двигатель не успевает к началу испытаний самолета, для которого он предназначен, авиастроители сталкиваются, увы, регулярно. Вот и выкатка первого экземпляра МС-21 состоится в начале 2016 года, а испытание ПД-14 только начались. Правда, в проекте с самого начала предусматривалась альтернатива: заказчики МС-21 могут выбирать между ПД-14 и PW1400G компании Pratt & Whitney. Именно с американским двигателем МС-21 и уйдет в первый полет, и именно с ним ПД-14 предстоит конкурировать за место под крылом.

По сравнению с конкурентом, ПД-14 несколько уступает в экономичности, но зато он легче, имеет заметно меньший диаметр (1,9 м против 2,1), а значит, и меньшее сопротивление. И еще одна особенность: российские специалисты сознательно пошли на некоторое упрощение конструкции. Базовый ПД-14 не использует редуктор в приводе вентилятора, а также не применяет регулируемое сопло внешнего контура, у него ниже температура газа перед турбиной, что упрощает достижение показателей надежности и ресурса. Поэтому двигатель ПД-14 дешевле и, по предварительным оценкам, потребует меньших затрат на техническое обслуживание и ремонт. Кстати, в условиях падения цен на нефть именно более низкие эксплуатационные расходы, а не экономичность становятся схемообразующим фактором и главным конкурентным преимуществом авиадвигателя. В целом прямые эксплуатационные расходы МС-21 с ПД-14 могут быть на 2,5% ниже, чем у версии с американским двигателем.

На сегодняшний день заказано 175 МС-21, из них 35 – с двигателем ПД-14

pikabu.ru


Смотрите также