В настоящее время отечественная авиастроительная промышленность находится в как бы «подвешенном» состоянии: с одной стороны, она есть, а с другой - ни одного современного самолета чисто отечественной разработки за последние годы мы так и не увидели. И «Супер-Джет» не в счет, так как в нем из российского - исключительно «отверточная сборка». Надеждой на воскрешение авиапрома является двигатель ПД-14, характеристики (сравнение с аналогами) которого позволяют назвать его одним из лучших за последние годы.
Разработчики надеются, что создание нового мотора самым благоприятным образом скажется на состоянии всей отечественной авиационной промышленности, а также будет способствовать созданию множества новых рабочих мест.
Новый проект
Для чего вообще создавался новый двигатель ПД-14? Характеристики (сравнение с зарубежными образцами) современных российских моторов были таковы, что срочно требовалось разработка чего-то кардинально нового. Конструкторы руководствовались идеей создания силовой установки, которая позволит в дальнейшем разрабатывать и строить собственные самолеты с вместимостью от 130 до 180 мест. Единственная пассажирская машина аналогичного класса и полностью российского происхождения - самолет Ту-214. Его производство небольшими партиями продолжается и сегодня.
Но этих самолетов экстренно не хватает, нужна техника для обновления всего самолетного парка нашей страны. Но сделать это без совершенно новых двигателей - решительно невозможно. По техническим характеристикам и возможностям они не в чем не должны были уступать своим аналогам от ведущих мировых производителей.
Вообще, в связи с недавними украинскими событиями и полным разрывом связей в промышленной сфере двух стран, громадное значение двигатель ПД-14 (характеристики, сравнение - в этой статье) имеет еще и в аспекте полного возрождения разработки и изготовления в нашей стране. Помимо этого, в ходе его создания планируется решить сразу несколько важнейших задач:
- Полная реструктуризация гражданского авиастроения путем перераспределения ролей и вовлечения в этот проект новых игроков.
- Наконец-то планируется поделить зоны ответственности и заново создать разделение труда в сфере выпуска авиационной продукции, которое было полностью разрушено в момент развала Советского Союза.
- Также создатели проекта рассчитывают на создание новых полимерных и композитных материалов, которые крайне нужны современной авиакосмической отрасли.
Как все начиналось?
Идея о том, что стране срочно требуется новый авиационный двигатель, родилась в недрах ОАО «Авиадвигатель», когда на дворе стояло начало 2000 годов. Время тогда было крайне непростым, а потому в реальность данного проекта мало кто верил.
Но специалисты организации в это время тщательно и целенаправленно изучали мировой опыт в производстве движков, а также анализировали рынок отечественных перевозок, пытаясь спрогнозировать, какой именно тип мотора в гражданском авиастроении будет пользоваться повышенным спросом. Чем конкретно должен был выделяться двигатель ПД-14? Характеристики (сравнение и сопоставление) его с зарубежными образцами просто обязаны были выявить его заметное превосходство.
Почему? Все просто. В те времена продукция зарубежных авиапроизводителей «проталкивалась» на наши рынки крайне агрессивными методами. Увы, но в немалой степени этому способствовали и некоторые руководители. Сегодня, в связи с санкциями, этот вопрос уже не столь актуален. Более того, государство само «вдруг» заинтересовалось возможностью производства отечественных моторов. Так что предприятие ОАО «Авиадвигатель» тогда быстро оказалось в центре внимания как отечественных, так и зарубежных СМИ.
Основные задачи проекта
Основной задачей в то время было обеспечение приемлемой стоимости, по которой бы этот продукт и в самом деле начали бы интенсивно закупать. Именно тогда же родилась идея создания унифицированного и универсального газогенератора. Если она удастся, то в нашей стране появится возможность создания огромного перечня собственного промышленного оборудования, что не может не радовать.
Что такое турбовентиляторный мотор, принципы работы
Как лучше понять те преимущества, который предоставляет новый турбовентиляторный двигатель? Принцип работы всех аналогичных движков схож, а потому этот вопрос следует рассмотреть подробнее, так как иначе вряд ли будут понятны преимущества новых технологий.
Турбовентиляторным в специальной литературе называют моторы с высокой степенью двухконтурности. Отличительной их особенностью является наличие вентилятора большого диаметра, за счет которого через двигатель всегда проходит очень большой объем воздуха. Из-за больших габаритов этой детали внешнее сопло движка зачастую становится излишне «монументальным», а потому его укорачивают. Чтобы при этом не возникало опасных завихрений воздуха, в конструкцию включают неподвижные лопатки, которые поворачивают поток воздушной смеси в нужном направлении.
Соответственно, по принципу своего действия такие движки сильно напоминают ракетные, но смешения потоков в них практически не наблюдается. Преимущество турбовентиляторных моторов в том, что струя, выходящая у ракет «в трубу», в этом случае раскручивает дополнительный вентилятор, являющийся мощным источником тяги. Именно он производит не менее 70-80% всего тягового усилия. Таким образом, авиационный двигатель ПД-14 является чрезвычайно экономичным. Внутренний контур этих движков практически полностью повторяет конструкцию ракетных моделей, но их последние ступени «по совместительству» являются приводом вентилятора.
Преимущества и недостатки
Как и все его «сородичи», авиационный двигатель ПД-14 имеет как положительные, так и отрицательные стороны. К числу сильных его сторон относится высокая экономичность, которая позволяет широко применять эти силовые установки даже на дальних маршрутах.
Какие у него имеются недостатки? Наиболее значимый - очень большие габариты и приличный вес. Несмотря на все усилия инженеров и ученых, турбовентиляторные моторы создают значительное сопротивление набегающему воздушному потоку в полете. Предполагается, что эта проблема будет решена, когда найдутся способы снижения их общих габаритов.
Сравнительные отличия
Новый турбовентиляторный двигатель, принцип работы которого аналогичен «классическим» отечественным моделям, все же сильно отличается от своих предшественников. Конечно, отличия «на глаз» заметны исключительно инженерам. Если сравнивать его с моделью ПС-90А (Ил-96, самолет Ту-214, Ил-76), то сразу заметен, не побоимся этого слова, качественный рывок в технологическом процессе и возможностях.
Степень двухконтурности выросла ровно в два раза, температура газа перед входом в турбину возросла сразу на 100 К, степень общего сжатия (в различных условиях) выросла на 20-50%. В сравнении с вышеперечисленными разновидностями отечественных моторов, новый авиационный двигатель ПД-14 позволяет сэкономить минимум на 12-16% больше топлива.
Экономия массы
Впервые в отечественном гражданском авиастроении в конструкции движка использована технология производства пустотелых лопастей турбины из высокопрочных титановых сплавов.
Это дает экономию массы в 30%, суммарно новый авиационный двигатель ПД-14 облегчается примерно на 10%. Также на Пермском моторном заводе сегодня осваивается технология производства монокристаллических рабочих лопаток турбины. Сообщается, что такой подход позволит поднять рабочую температуру газов сразу до 2000 К.
Кроме того, впервые отечественные производители при проектировании и изготовлении движков собираются использовать такое количество полимерных композитных материалов. При таком подходе не только заметно понизится масса двигателя, но и повысится его прочность и устойчивость к перегрузкам.
Значение создания нового мотора
Как мы и говорили в самом начале статьи, невозможно создать ни один новый самолет, не разработав предварительно новые движки. С последними все начинает постепенно налаживаться: испытание двигателя ПД-14 в виде Государственной проверки скоро стартует… Но какие машины будут ими оснащаться?
Предполагается, что специально для этих моторов будет создан самолет МС-21 (магистральный, 21-го века). Если это действительно будет реализовано, то можно будет говорить о настоящем прорыве, впервые со времен СССР в нашей стране действительно будет создано что-то новое. Что еще важнее, российский двигатель ПД-14 позволит создать целую линейку новых самолетов, предназначенных для выполнения как дальних рейсов, так и маршрутов по внутренним линиям. Еще недавно все говорили, что отечественные самолеты придется оснащать исключительно импортными движками. Сегодня выяснилось, что это, к счастью, не так.
Какие машины им собираются оснащать?
Уже сегодня очевидно, что унифицированная конструкция нового мотора позволит с успехом использовать его не только на пассажирских, но и на транспортных самолетах. Так как его тяга составляет целых 14 тонн, данную модель можно устанавливать на МС-21-200/300/400. Наверняка ими допустимо будет комплектовать Ил-214. Имеются сведения о начале создания еще более мощной модификации с тягой в 18 тонн, то есть ПД-18. Его предполагается использоваться на самолетах Ту-214 и Ил-96. Напомним, что сегодня все эти машины комплектуются «старичком» ПС-90А.
Также разработчики сообщают, что уже было принято решение и о создании облегченной версии этого движка с тягой десять тонн. Можно предположить, что он будет использоваться для производства многострадальных «Суперджетов», закупать для которых двигатели у Франции ныне никто не хочет. Наконец, будет также создан особый, вертолетный вариант этого мотора, которым будет комплектоваться знаменитая транспортная «корова», она же вертолет Ми-26.
До сего дня при производстве этих машин использовались украинские движки Д-136. Даже предварительные расчеты показывают, что имеющейся потребности в этих моторах с лихвой хватит, чтобы покрыть все издержки, которые были получены в ходе разработки новой техники. Всего планируется привлечь не менее 70 миллиардов рублей инвестиций, причем половина из них - средства из федерального бюджета. Последнее обстоятельство показывает, насколько этот проект нужен стране.
Чем плох старый ПС90-А?
Новейший двигатель для МС-21, ПД-14 - это новое поколение Кроме того, он прекрасно совместим с относительно старыми модификациями самолетов. Так, заслуженные «ветераны» Ил-76, модернизация которых интенсивно ведется с прошлого года, при установке на них нового движка могут отлетать еще несколько десятков тысяч часов. Кроме того, удастся повысить дальность полета с четырех до пяти тысяч километров, без нагрузки дистанция также вырастет на тысячу километров, а расход топлива сократится примерно на 14%. Последнее обстоятельство особенно важно, так как благодаря ему удастся снизить стоимость перевозки тонны груза сразу на 10%.
Таким образом, старый мотор, верно отслуживший свое время эксплуатации и разработанный еще в СССР, пока что справляется со своими обязанностями, но современным требованиям он уже не соответствует. Основная проблема - высокое потребление топлива и повышенная шумность. В принципе, об этом было известно уже очень давно, но конкретные шаги к исправлению ситуации и созданию нового мотора были сделаны только сейчас. Справедливости ради стоит сказать, что только сегодня появились все необходимые для этой работы средства.
Официальные сведения о ходе работ
Официально движок находится в разработке с 2008 года, но по факту его конструированием талантливый коллектив конструкторов начал заниматься еще в 1999 году.
В 2012-м впервые была произведена сборка полноценного демонстрационного варианта. Тогда же шла интенсивная доводка систем газогенератора, который и доставлял конструкторам основные проблемы. На сегодняшний день все недостатки были успешно устранены. Впервые этот пермский двигатель был запущен в середине 2012 года. Тогда же конструкторы выяснили, что высокие проектные показатели вполне соответствуют практическому положению дел, что еще более укрепило их убежденность в необходимости срочного налаживания производства новых моторов.
Изначально планировалось завершить еще три года назад, но из-за некоторых проблем есть сведения, что частично они продолжаются и по сей день. Предполагается, что в этом году начнется серийное производство, причем за год пермяки должны собирать не менее двух-трех десятков новых моторов. И это - очень мало, так как отечественные авиатора считают, что при сохранении нынешних темпов перелетов к 2019 году, самолетные двигатели должны производиться в титаническом темпе - 200 штук за 12 месяцев. Хотелось бы надеяться, что отечественная промышленность сможет «потянуть» этот проект.
А как же МС-21?
Впервые сведения о начале работ по производству нового самолета начали поступать еще в начале прошлого года. На сегодняшний момент точно известно, что на Иркутском авиастроительном заводе уже вовсю собирают первый фюзеляж нового отечественного лайнера, который в своей среде более известен под «неофициальным» названием Як-242.
Крыло из уникальных композитных материалов собирают в Ульяновске. Скорее всего, оно уже поступило в Иркутск. Отечественные СМИ, имеющие своих представителей на этом предприятии, твердо обещали, что первый борт сможет подняться в воздух уже летом этого года. Сообщается, что у производителя уже есть целый 175 твердых контрактов на постройку и поставку МС-21. Заказчиками выступили многие крупные организации, к числу которых относится даже Сбербанк, реализующий поставки новых самолетов в лизинг.
Есть также сведения, что дополнительно могут быть заказаны еще 100 воздушных судов этого типа, причем в роли заказчиков будут выступать не только отечественные, но и зарубежные переводчики. Это сообщение действительно уникально, так как последний раз кто-то проявлял интерес к нашим пассажирским самолетам только во времена СССР.
Важность проекта МС-21 в том, что это - первый и пока единственный отечественный самолет, созданный самостоятельно и без использования старых разработок времен Союза, в котором не используются иностранные комплектующие. На полетные трассы этой марки выйдут только после окончательного завершения всех типов летных и стендовых испытаний, которые продолжаются и по сей день.
Выводы
Таким образом, новый перспективный двигатель - реальный прорыв всей отечественной промышленности и, в особенности, гражданского самолетостроения. Что касается необходимости в этих моторах, то она колоссальна. Уже очень давно отечественные перевозчики говорят, что не слишком горят желанием покупать списанные импортные самолеты, ресурс которых почти исчерпан. Но в то время отечественная промышленность не могла предложить им ничего подходящего.
Сегодня есть и двигатель, и самолет. Так как против нашего государства введены санкции, возможностей покупать что-то за рубежом нет, да и взлетевший до небес курс валют не добавляет этому решению привлекательности. Так что у отечественного проекта есть грандиозные перспективы. Хочется надеяться, что промышленность не подведет и сможет обеспечить производителей всеми необходимыми комплектующими.
Разработка базового двигателя стимулирует развитие отечественной промышленности и науки
Цель проекта «Двигатель ПД-14 для самолета МС-21» – создать семейство коммерческих двигателей для ближне- и среднемагистральных самолетов пассажировместимостью от 130 до 180 мест. Двигатели перспективного семейства по техническим характеристикам и экономической эффективности должны конкурировать с зарубежными аналогами.
Сверхзадача проекта – в кратчайший период устранить технологическое отставание России в газотурбинном двигателестроении. Кроме того, в ходе его реализации решаются задачи:
Основа кооперации
Идея создания российского авиационного двигателя нового поколения родилась в недрах моторостроительного конструкторского бюро ОАО «Авиадвигатель» в начале 2000-х годов.
Долго и тщательно изучались тенденции развития и технический уровень мировых лидеров двигателестроения, анализировался рынок самолетов и авиаперевозок для правильного выбора диапазона тяги будущего двигателя. С учетом агрессивной экспансии на российский рынок авиатехники иностранного производства новый двигатель должен не только превосходить перспективные зарубежные аналоги по своим техническим характеристикам, но и обеспечивать конкурентоспособность новых российских лайнеров по экономичности, экологическим характеристикам, стоимости летного часа. А для серийного производителя – приемлемую себестоимость изготовления. Учитывая технологическое отставание авиапрома от мирового уровня первого десятилетия 2000-х годов, задача не из легких.
Приступая к разработке нового двигателя, мы понимали, что создать конкурентоспособный продукт силами одной конструкторской школы невозможно. Поэтому изначально проект задумывался как интеграция сильных сторон всех двигателестроительных предприятий и научно-исследовательских институтов Российской Федерации.
Основная бизнес-идея проекта – разработать отечественный современный эффективный газогенератор высокой степени технического совершенства с параметрами, позволяющими на его базе создать семейство двигателей различных мощностей, которые могут быть установлены на разных видах летательных аппаратов и использованы в наземных установках – газоперекачивающих агрегатах и электростанциях. Газогенератор – самый сложный и высоконапряженный узел двигателя, определяющий его конкурентоспособность и стоимость изготовления. Унификация данного узла позволяет обеспечить его массовое изготовление для производства двигателей разного применения и значительно сократить себестоимость каждой из будущих модификаций. Кроме того, материалы, технологии проектирования, испытаний, доводки и производства газогенератора не могут быть импортированы из-за рубежа, ибо всегда являются охраняемым ноу-хау страны, тайной за семью печатями, так как существенным образом определяют место государства в мировой табели о рангах (именно поэтому производство горячей части двигателя SAM146 сосредоточено во Франции).
Идея была поддержана всеми двигателестроительными предприятиями и авиационными научно-исследовательскими институтами. В 2006 году протокол о намерениях по совместной реализации проекта создания семейства авиационных двигателей нового поколения для гражданской авиации на базе унифицированного газогенератора подписали ОАО «Авиадвигатель», ОАО «ПМЗ», ЦИАМ, «Салют», НПО «Сатурн», УМПО, НПП «Мотор», ОАО «МПП им. Чернышева», ОАО «Климов». Руководители предприятий решили объединить усилия для разработки конкурентоспособного двигателя с целью обеспечить российскому авиапрому условия для возвращения России статуса авиационной державы. Этот документ заложил основы будущей кооперации.
Инициатива двигателистов была поддержана правительством РФ. В 2008 году после национализации двигателестроительных активов началось государственное финансирование проекта создания базового двигателя, который получил название ПД-14. Головным исполнителем проекта и получателем бюджетных средств стало ОАО «УК «ОДК», головным разработчиком – пермское конструкторское бюро ОАО «Авиадвигатель». В разработке двигателя участвуют:
Ключевые вехи
ПД-14 – турбореактивный двухконтурный двигатель тягой 14 тонн, предназначенный для использования на вводимых в эксплуатацию в 2017 году перспективных ближне- и среднемагистральных самолетах МС-21 на 130–180 пассажирских мест. Работы по созданию двигателя ПД-14 ведутся синхронно с работами по созданию самолета МС-21, разрабатываемого Объединенной авиастроительной корпорацией за счет средств бюджета РФ.
Реализация проекта «Двигатель ПД-14 для самолета МС-21» осуществляется с использованием Gate-технологии. После каждого этапа разработки ОАО «Авиадвигатель» организует проведение экспертизы достигнутых результатов со стороны двигателистов, ученых, самолетостроителей, государства, заказчиков – так называемые контрольные рубежи. В качестве экспертов привлекаются высококвалифицированные специалисты отраслевых ведомств, НИИ, ОАК, ОДК. Это дает возможность консолидировать и учесть мнения всех заинтересованных сторон, избежать ошибок, своевременно внести коррективы в конструкцию двигателя и организацию процесса разработки, тем самым минимизируя финансовые затраты и сокращая сроки. Решение задач проекта осуществляется в комплексе Business&Technical («Бизнес и техническая часть»).
Впервые разработка двигателя ведется «на заданную себестоимость» – стоимостные параметры учитываются при определении конструктивного облика двигателя, технологий его изготовления и обслуживания.
При разработке конструкции двигателя ставка сделана на проверенные временем классические конструктивные решения, которые в сочетании с использованием современных технологий проектирования и испытаний дают качественно новые характеристики готовому изделию. В двигателе широко используются новые российские титановые и никелевые суперсплавы, позволяющие обеспечить необходимые параметры. По сравнению с лучшими российскими ТРДД (SaM146, ПС-90А, ПС-90А2) и зарубежными аналогами (CFM56, V2500) сделан качественный скачок в повышении основных параметров, обеспечивающий снижение удельного расхода топлива двигателя ПД-14 на 12–16 процентов.
Использование полимерных композиционных материалов позволяет внедрить современные технологии шумоглушения и снизить массу двигателя. Доля композиционных материалов в конструкции мотогондолы достигает 60–70 процентов. Всего в двигателе используется порядка двадцати наименований новых материалов.
Выделены 16 ключевых технологий, которые обеспечивают качество изготовления и высокую эффективность производства двигателей. Данные технологии, к сожалению, отсутствовали в двигателестроении РФ. Сегодня предприятия, участвующие в реализации проекта, успешно осваивают и внедряют эти технологии, что само по себе является большим шагом вперед для инновационного развития страны и создания в России наукоемких рабочих мест.
В 2012 году двигатель-демонстратор технологий (ДДТ) прошел комплекс стендовых испытаний. Их основная цель – продемонстрировать готовность заложенных в двигатель конструктивных и технологических решений – успешно достигнута. ДДТ показал хорошие результаты по термодинамике, акустике и эмиссии – лучшие, чем у современных аналогов, продемонстрировал результативность использованных технологий.
Для подтверждения летной годности ПД-14 осуществляется специальная квалификация материалов (полуфабрикатов), применяемых в двигателе. Формируется банк данных характеристик материалов, подтверждающих то, что эти материалы имеют необходимый уровень конструкционной прочности. Испытания образцов материалов ведутся в новых, современных, аккредитованных АР МАК лабораториях ОАО «Авиадвигатель», ЦИАМ и ВИАМ. Для сокращения сроков испытаний материалов в «Авиадвигателе» построен не имеющий аналогов в мире роботизированный комплекс изготовления образцов.
При разработке двигателя ПД-14 и внедрении новых технологий учитываются интересы будущих заказчиков, тех, кто будет заниматься его эксплуатацией.
Целенаправленная работа по снижению себестоимости изготовления, затрат на техническое обслуживание и ремонт, обеспечению стабильности характеристик и высокой надежности двигателя, его топливной эффективности, снижению массы, шума и эмиссии вредных веществ гарантирует низкую стоимость жизненного цикла двигателя.
При реализации проекта параллельно с проектированием двигателя решаются вопросы создания современной и удобной для потребителей системы послепродажного обслуживания – максимально приближенной к клиенту ремонтно-технической базы, удобных логистических схем, предоставления наилучших гарантий и сервиса – всего того, что в связи с относительно малым количеством эксплуатирующихся самолетов отечественного производства полностью отсутствует и вызывает справедливые нарекания авиаперевозчиков.
Достигнутые на сегодня результаты дают нам уверенность, что ПД-14 будет конкурентоспособным не только по техническим характеристикам, но и по стоимости летного часа.
Весной 2013-го состоялось значимое событие для проекта – подана заявка в АР МАК на получение сертификата типа двигателя ПД-14, а в конце года проект выйдет на этап международной сертификации в EАSА.
В 2014 году будут начаты испытания двигателя ПД-14 на летающей лаборатории Ил-76 в ЛИИ имени Громова.
Реализация проекта «Двигатель ПД-14 для МС-21» на базе широкой кооперации двигателестроительных предприятий и НИИ позволяет обеспечить высокую эффективность использования бюджетных средств. Государственные деньги вкладываются не только в разработку конкретного наукоемкого современного продукта – двигателя ПД-14, но и в реальное внедрение современных технологий проектирования, испытаний и производства, позволяющих существенно преодолеть технологическое отставание отечественного авиапрома и создать базу для его дальнейшего развития. Во-первых, есть гарантия, что эти технологии будут реально использованы при производстве востребованного конкурентоспособного продукта – двигателя ПД-14. Во-вторых, бюджетные деньги вкладываются в сильные стороны предприятий. Это минимизирует их риски освоения новых компетенций – опираясь на свой практический опыт, они могут предупредить возможные ошибки и неудачи. В-третьих, поскольку участие в кооперации «отвлекает» только часть производственных мощностей предприятий, сохраняя их возможность получать доходы от реализации других продуктов, ни для одного кооперанта не возникает угрозы существенной потери прибыли на этапе первичных, всегда очень ограниченных по объему продаж двигателей и самолетов.
Такое распределение рисков между частным бизнесом и государством является оптимальным для достижения целей обеих сторон. Изменение сложившейся структуры реализации проекта неизбежно увеличит риски государства в очередной раз безрезультатно потерять уже вложенные в проект миллиардные средства.
Уверен, что реализация проекта создания ПД-14 станет примером успешного развития высокотехнологичного производства, основанного на отечественных конструкторских разработках и изобретениях.
Создание семейства перспективных двигателей на базе унифицированного газогенератора – блестящая возможность для России вернуть отечественное двигателестроение на мировой уровень, а для Объединенной двигателестроительной корпорации – шанс закрепиться в числе крупнейших мировых производителей газотурбинной техники.
В конце прошлого года начались испытания новейшего российского авиационного двигателя ПД-14 на летающей лаборатории Ил-76ЛЛ, которые специалисты назвали «событием исключительной важности». В чем же уникальность этого двигателя и почему его назвали самым значимым российским проектом в области гражданской авиации за последние 30 лет? Внести ясность помогут семь фактов о ПД-14.
ПД-14 – двигатель пятого поколения, он соединяет в себе лучшие отечественные традиции с новыми авиационными стандартами XXI века. Турбореактивный двигатель – сложнейшее инженерное устройство, требующее очень непростых конструкторских решений. Например, одна лопатка турбины, а их в ступенях насчитывается около 70, вращается с частотой 12 тыс. оборотов в минуту, и на нее действует центробежная сила, равная 18 т. Для сравнения: это нагрузка на подвеску двухэтажного лондонского автобуса.
1. Первый авиадвигатель, созданный в России после распада СССР
Проект ПД-14 – новая страница в истории турбовентиляторных двухконтурных двигателей и первая отечественная разработка в области гражданского двигателестроения за последние 29 лет: первый полет Ил-76ЛЛ по программе испытаний ПС-90А состоялся 26 декабря 1986 года.
ПД-14 создан на базе специально разработанного уникального газогенератора, который включает три элемента: высокоэффективный компрессор, турбину высокого давления и малоэмиссионную камеру сгорания. Унифицированный газогенератор ПД-14 позволяет создавать двигатели тягой от 8 до 18 т.
2. Базовый проект для семейства двигателей
Семейство двигателей на базе ПД-14 позволит оснастить современными силовыми установками практически все российские самолеты: от ПД-7 для ближнемагистрального «Сухого Суперджет 100» до ПД-18, который можно установить на дальнемагистральный Ил-96. На базе газогенератора ПД-14 планируется разработать вертолетный двигатель ПД-10В для замены 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 газоперекачивающие установки или даже газотурбинные электростанции мощностью от 8 до 16 МВт.
3. Для ПД-14 разработано 16 новых 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.
4. Для проекта создано 20 новых материалов
При участии Всероссийского института авиационных материалов (ВИАМ) для ПД-14 было разработано порядка 20 новых материалов. Использование композитных материалов в конструкции двигателя и мотогондолы, полые широкохордные титановые лопатки вентилятора существенно снизили вес двигателя. ПД-14 выигрывает благодаря бесспорным преимуществам: уменьшению удельного расхода топлива на 10–15%, сокращению стоимости жизненного цикла на 15-20%; эксплуатация двигателя обойдется на 14–17% дешевле действующих аналогов.
Но создать материал — полдела: для его 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. 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. В целом же проект ПД-14 сохранит для России более 10 тыс. высококвалифицированных рабочих мест.
5. Экологичный и бесшумный авиадвигатель
Оптимизация параметров термодинамического цикла, малоэмиссионная камера сгорания, низкий удельный расход топлива позволили минимизировать вредные выбросы в ПД-14. Достигнутые показатели эмиссии ниже установленных норм на 30–45%.
ПД-14 – это бесшумный двигатель. 3D-аэродинамическое моделирование узлов, повышение степени двухконтурности для перехода в низкочастотную зону и применение эффективных систем шумоглушения последнего поколения позволили значительно снизить уровень шума. Показатели шума с существенным запасом превосходят нормы Международной организации гражданской авиации.
6. Первый российский авиадвигатель 5-го поколения
Прогресс в авиадвигателестроении характеризуется несколькими параметрами, но главным считается температура газа перед турбиной. Переход к каждому новому поколению турбореактивных двигателей, а всего их насчитывают пять, характеризовался ростом этой температуры на 100–200 градусов.
Так, у 1-го поколения двигателей конца 1940-х годов температура не превышала 877 °C, у 2-го поколения (1950-е гг.) этот показатель вырос до 977 °С, в 3-м поколении (1960-е гг.) этот параметр поднялся до 1176 °С, у двигателей 4-го поколения (1970–1980 гг.) температура газа дошла до 1376 °С. Лопатки турбин двигателей 5-го поколения, первые образцы которых появились на Западе в середине 1990-х, работают при температуре 1626 °С. В настоящее время в мире только 15% двигателей, находящихся в эксплуатации, относятся к 5-му поколению.
7. Технологии ПД-14 – государственная тайна
Кроме отечественных компаний, только фирмы США, Великобритании и Франции владеют технологиями полного цикла создания современных турбореактивных двигателей. То есть государств, производящих современные авиационные турбореактивные двигатели, меньше, чем стран, обладающих ядерным оружием или запускающих в космос спутники. К примеру, многолетние усилия Китая до сих пор так и не привели к успеху в этой области. Китайцы быстро скопировали российский истребитель Су-27, однако скопировать его двигатель АЛ-31Ф им так и не удалось. Китай до сих пор вынужден закупать этот уже давно не самый современный двигатель в России. Поэтому технологии разработки авиационных двигателей оберегаются как важнейшая государственная тайна.
ТУРБОВЕНТИЛЯТОРНЫЙ ДВУХКОНТУРНЫЙ ДВИГАТЕЛЬ ПД-14
TURBOFAN BYPASS ENGINE PD-14
19.01.2018
В Центральном институте авиационного моторостроения имени П.И. Баранова (ЦИАМ, входит в НИЦ «Институт имени Н.Е. Жуковского») на разгонном стенде проведены испытания по определению стойкости вентилятора двигателя ПД-14 (головной разработчик – АО «ОДК-Авиадвигатель») к попаданию крупной одиночной птицы.
Экспериментальной работе предшествовала серьезная подготовка. Стенд прошел существенную модернизацию. Были изготовлены специальная пушка и стапель для ее крепления. В ходе подготовительных работ проведена серия калибровочных испытаний для подтверждения возможности заброса в вентилятор крупной птицы в критическое сечение лопатки и проверки удержания гильзы в пушке.
Испытание c забросом птицы прошло успешно в регламентированных в соответствии с требованиями действующих норм летной годности условиях. В процессе испытания были проведены высокоскоростная видеосъемка процесса и измерение вибраций, которые важны для последующих расчетов.
Проведение двух инженерных испытаний на разгонном стенде ЦИАМ (с забросом крупной птицы и с обрывом рабочей лопатки), а также сертификационного испытания на базе пермского КБ по обрыву рабочей лопатки вентилятора показало, что критичность обрыва лопатки вентилятора на двигателе выше, чем критичность попадания в двигатель крупной одиночной птицы. Таким образом, сертификационное испытание двигателя с забросом крупной птицы можно не проводить, что обеспечивает значительное сокращение затрат времени и средств при сертификации двигателя.
Пресс-служба ЦИАМ
28.01.2018
АО «ОДК-Пермские моторы» (входит в Объединенную двигателестроительную корпорацию Госкорпорации Ростех) подписало с ПАО «Корпорация «Иркут» (входит в Объединенную авиастроительную корпорацию) договор на поставку двигательных установок ПД-14 для летных испытаний самолета МС-21.
ПД-14 - базовый турбовентиляторный двигатель, который создается в широкой кооперации предприятий ОДК для авиалайнера МС-21 с применением новейших технологий и материалов, в том числе, композитных.
Поставки начнутся в конце 2018 г. К этому времени двигатель ПД-14 должен получить сертификат типа Федерального агентства воздушного транспорта (Росавиация). Начало летных испытаний самолета МС-21 с двигательными установками ПД-14 запланировано на 2019 г. Их завершение и получение сертификата типа воздушного судна МС-21 с двигателями ПД-14 планируется в 2021 г.
«Подписание контракта с Корпорацией «Иркут» - это конкретный шаг к тому, что наши двигатели поднимут в небо новейший российский лайнер, - заявил управляющий директор АО «ОДК-Пермские моторы» Сергей Попов. - Завод готов обеспечить поставку ПД-14 в установленные сроки».
В декабре 2017 г. ОДК начала в ЛИИ им. М.М. Громова (г. Жуковский, Московская обл.) третий этап летных испытаний двигателя ПД-14 в составе летающей лаборатории Ил-76ЛЛ. Он проводится с участием представителей сертифицирующих органов и должен официально подтвердить итоги первых двух этапов. Параллельно продолжаются различные специальные наземные испытания ПД-14.
28.01.2018
Уфимское предприятие Объединенной двигателестроительной корпорации (входит в Госкорпорацию Ростех) ПАО «ОДК-УМПО» осваивает производство деталей и сборочных единиц (ДСЕ) новейшего российского гражданского авиационного двигателя пятого поколения ПД-14.
ПД-14 - базовый турбовентиляторный двигатель, который создается в широкой кооперации предприятий ОДК для авиалайнера МС-21 с применением новейших технологий и материалов, в том числе, композитных. ОДК в настоящее время проводит в ЛИИ им. М.М. Громова (г. Жуковский, Московская обл.) третий этап летных испытаний двигателя ПД-14 в составе летающей лаборатории Ил-76ЛЛ. Параллельно продолжаются различные специальные наземные испытания ПД-14.
За ОДК-УМПО закреплено изготовление более 30% ДСЕ двигателя ПД-14. В зону ответственности предприятия вошло изготовление полых рабочих лопаток вентилятора, разделительного корпуса, ротора компрессора высокого давления, отливок для корпуса приводных агрегатов, центрального привода и валопровода, а также разработка конструкторской документации и изготовление модуля турбины низкого давления с задней опорой.
«Освоение двигателя находится на финишной прямой, следующей задачей станет выход на серию, - говорит управляющий директор ПАО «ОДК-УМПО» Евгений Семивеличенко. - Уверен, что приобретенный в нашем объединении опыт изготовления деталей и узлов двигателя для ПД-14 имеет важнейшее значение и перспективы для участия в проекте ПД-35».
ПД-14 обладает проверенной современной конструкцией турбовентиляторного двигателя: компактная двухвальная схема, прямой привод вентилятора, оптимальная степень двухконтурности, эффективный газогенератор, цифровая САУ с полной ответственностью (типа FADEC). Модульная конструкция двигателя в совокупности с цифровой САУ, встроенной системой диагностики и предлагаемой эффективной системой послепродажного обслуживания обеспечивают успешное применение концепции эксплуатации двигателя по техническому состоянию.
Головной исполнитель по программе ПД-14 - АО «ОДК», головной разработчик - АО «ОДК-Авиадвигатель», головной изготовитель - АО «ОДК-Пермские моторы» (оба предприятия входят в ОДК). Это первая полностью российская силовая установка для пассажирских авиалайнеров, созданная в России за последние десятилетия.
Объединенная двигателестроительная корпорация
10.10.2018
Дочерние компании Госкорпорации Ростех – Объединенная двигателестроительная корпорация (ОДК) и Всероссийский институт легких сплавов (ВИЛС) – увеличат ресурс компонентов двигателя ПД-14 за счет использования в его конструкции нового жаропрочного гранулируемого сплава.
Новый сплав применен в дисках компрессора высокого давления и турбине двигателя ПД-14, создаваемого для первого российского ближне-среднемагистрального самолета МС-21. По текущим оценкам, его внедрение наряду с другими инновационными техническими решениями позволит повысить ресурс этих компонентов отечественных двигателей для гражданской авиации с 5 до 30 тыс. полетных циклов.
«ПД-14 является результатом работы широкой кооперации наших предприятий. Примененные в нем инновационные решения, в том числе новые сплавы, позволили создать действительно современный, мощный и высокоресурсный авиационный двигатель. Первый полет прототипа МС-21 с ПД-14 запланирован на второй квартал 2019 года. Поставки ПД-14 для МС-21 начнутся с 2021 года», – отметил индустриальный директор авиационного кластера Ростеха Анатолий Сердюков.
В 2019 году Всероссийский институт легких сплавов проведет в интересах ОДК еще ряд исследований, которые позволят расширить применение данной технологии в двигателях гражданской авиации. Они включают в себя разработку новых сплавов и изделий на их основе для семейства двигателей нового поколения ПД-35.
Ростех
19.10.2018
Росавиация выдала сертификат типа на новый российский двигатель ПД-14 для пассажирского самолета МС-21, сообщила пресс-служба Минпромторга РФ.
«Авиационный двигатель ПД-14 получил сертификат типа. Документ был подписан руководителем Федерального агентства воздушного транспорта (Росавиация) Александром Нерадько», - говорится в сообщении.
Разработкой и производством силовой установки занимается Объединенная двигателестроительная корпорация (ОДК). Ожидается, что до конца 2018 года будет произведено и поставлено корпорации «Иркут» (разработчик и производитель самолета МС-21) три серийных двигателя ПД-14.
«Фактически, получение сертификата типа подтверждает готовность ПД-14 к реализации и эксплуатации. Можно констатировать: успешно создан первый в современной России турбореактивный двигатель для гражданской авиации», – приводятся в релизе слова министра промышленности и торговли Дениса Мантурова. Следующим этапом реализации проекта станет валидация сертификата типа ПД-14 в Европейском агентстве по безопасности полетов (EASA), которая намечена на 2019 год.
РИА Новости
25.10.2018
Пермское АО «ОДК-СТАР» (входит в Объединенную двигателестроительную корпорацию Госкорпорации Ростех) успешно завершило квалификационные испытания системы автоматического управления (САУ) для российского гражданского двигателя нового поколения ПД-14. Система соответствует лучшим мировым аналогам и отвечает всем современным требованиям по ресурсам, срокам службы и показателям надежности.
ПД-14 – базовый двигатель, разработанный в широкой кооперации предприятий ОДК для авиалайнера МС-21-300 с применением новейших технологий и материалов, в том числе композитных. ПД-14 превосходит по экологичности находящиеся в эксплуатации зарубежные аналоги, параметры двигателя обеспечивают снижение удельного расхода топлива на крейсерском режиме на 10-15%. В октябре 2018 г. ПД-14 получил Сертификат типа Федерального агентства воздушного транспорта (Росавиация).
Росавиацией выдано свидетельство о годности комплектующего изделия категории А на входящий в состав комплексной электронно-гидромеханической системы управления двигателем ПД-14 с полной ответственностью (типа FADEC – Full Authority Digital Engine Control System) электронный регулятор двигателя РЭД-14. По другим агрегатам системы также завершены все квалификационные испытания, получено одобрение АО «ОДК-Авиадвигатель» на использование агрегатов в составе двигателя ПД-14.
«Создание и успешная сертификация сложнейшей системы управления двигателем ПД-14 – это качественный скачок вперед для всей отрасли агрегатостроения России и серьезный задел для перспективных разработок, – отметил управляющий директор АО «ОДК-СТАР» Сергей Остапенко. – В настоящий момент мы готовимся к серийному производству САУ ПД-14″.
Система управления двигателем ПД-14 обладает огромными показателями надежности – она способна работать без гидромеханического резерва (когда электроника отвечает за все режимы работы двигателя – от запуска до остановки). В конструкции агрегатов САУ ПД-14 применяются только современные российские компоненты и элементная база.
«Для Росавиации – большая ответственность и одновременно большая честь принимать участие в работах, имеющих отношение к самым передовым и наукоемким разработкам в области отечественного двигателестроения, – отметил Руководитель Федерального агентства воздушного транспорта Александр Нерадько. – Успешно пройденная АО «ОДК-СТАР» сертификация системы управления двигателем ПД-14 дает перспективный «зеленый свет» российскому двигателю ПД-14 не только в России, но и за ее пределами».
Пресс-служба ОДК
24.12.2018
ОДК ВРУЧЕН СЕРТИФИКАТ ТИПА НА ГРАЖДАНСКИЙ АВИАЦИОННЫЙ ДВИГАТЕЛЬ НОВОГО ПОКОЛЕНИЯ ПД-14
Объединенной двигателестроительной корпорации (входит в Госкорпорацию Ростех) вручен Сертификат типа Росавиации на гражданский авиационный двигатель нового поколения ПД-14, созданный ОДК для российского авиалайнера МС-21.
Торжественная церемония состоялась 21 декабря в Москве в Минпромторге России. В присутствии министра промышленности и торговли Российской Федерации Дениса Мантурова и генерального директора АО «ОДК» Александра Артюхова Сертификат типа на двигатель ПД-14 был вручен руководителем Росавиации Александром Нерадько управляющему директору – генеральному конструктору АО «ОДК-Авиадвигатель» Александру Иноземцеву.
Двигатель ПД-14 разработан в широкой кооперации предприятий ОДК для узкофюзеляжного среднемагистрального самолета МС-21-300 с применением новейших технологий и материалов, в том числе композитных. Это первый с 1980-х гг. полностью российский турбовентиляторный двигатель для гражданской авиации и первый отечественный двигатель, изначально разработанный в соответствии с международными нормами и требованиями.
«Этот, безусловно, уникальный по сложности и перспективам проект открывает новую страницу в истории российской конструкторской мысли. ПД-14 превосходит по экологичности находящиеся в эксплуатации зарубежные аналоги, параметры двигателя обеспечивают снижение удельного расхода топлива на крейсерском режиме на 10-15%. Хотя впереди еще испытания двигателя на МС-21, уже сейчас можно сказать, что благодаря проделанной вами работе наша страна восстанавливает свои компетенции в двигателестроении», – заявил министр промышленности и торговли Российской Федерации Денис Мантуров.
«Получение Сертификата типа на двигатель ПД-14 - это значительный успех российского авиационного двигателестроения и связанных с ним отраслей», - сказал генеральный директор АО «Объединенная двигателестроительная корпорация» Александр Артюхов, отметив, что речь идет о коллективном труде.
По его словам, свою эффективность доказал новый формат организации работ.
Денис Мантуров за большой личный вклад в разработку и сертификацию двигателя ПД-14 вручил награды Минпромторга России сотрудникам ОДК – начальнику отделения динамики и прочности АО «ОДК-Авиадвигатель» Игорю Андрейченко, старшему мастеру производственного участка цеха АО «ОДК-Пермские моторы» Василию Аликину, заместителю начальника цеха ПАО «ОДК-УМПО» Евгению Кудрявцеву, заместителю начальника цеха по производству АО «НПЦ газотурбостроения «Салют» Виктору Воронову, заместителю начальника механического цеха компрессорных и турбинных лопаток по лопаточному производству АО «ОДК-Авидвигатель» Виктору Злобину, начальнику конструкторского отдела термодинамических расчетов АО «ОДК-Авиадвигатель» Марату Идиятуллину, начальнику цеха ПАО «ОДК-Сатурн» Александру Павлову.
Разработка двигателя ПД-14 осуществлялась в рамках государственной программы Российской Федерации «Развитие авиационной промышленности на 2013-2025 годы». Проект инициирован ОДК в целях обеспечения альтернативных поставок авиационных двигателей для перспективных российских среднемагистральных самолетов.
ПД-14 обладает проверенной современной конструкцией турбовентиляторного двигателя: компактная двухвальная схема, прямой привод вентилятора с полыми рабочими лопатками, оптимальная степень двухконтурности, эффективный газогенератор, цифровая САУ с полной ответственностью (типа FADEC). Все это позволяет добиться высокой надежности и технологичности и снизить расходы. Модульная конструкция двигателя в совокупности с цифровой САУ, встроенной системой диагностики и организацией системы ППО обеспечивают успешное применение концепции эксплуатации двигателя по техническому состоянию. В ходе реализации программы были разработаны и внедрены 16 новых технологий, которые позволили достичь высоких параметров двигателя.
Головной исполнитель по программе ПД-14 - АО «ОДК», головной разработчик - пермское АО «ОДК-Авиадвигатель», головной изготовитель - АО «ОДК-Пермские моторы» (оба предприятия входят в ОДК).
Пресс-служба ОДК
02.03.2019
АО УНПП «Молния» холдинга «Технодинамика» Госкорпорации «Ростех» завершило ОКР по разработке системы зажигания для двигателя ПД-14 российского ближне-среднемагистрального узкофюзеляжного пассажирского самолёта МС-21 в составе агрегата зажигания ПВФ-22-20-10МД, свечей зажигания СП-14МС и высоковольтных проводов зажигания ПЗВ-14Д1кл.М, ПЗВ-14Д2кл.М.
Холдинг «Технодинамика»
Осенью 2015 года начались испытания новейшего российского авиационного двигателя ПД-14 на летающей лаборатории Ил-76ЛЛ. Это событие особой важности. По достоинству оценить его значение помогут 10 фактов о турбореактивных двигателях вообще и о ПД-14 в частности.
1. 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.
Магистральный самолет 21 века - первая выкатка >>
По статистике лишь один полет из 8 миллионов 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.
2. 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 °C превышает температуру плавления металла, из которого изготавливается лопатка. Представьте себе такую задачу: требуется не дать растаять кубику льда в печи, нагретой до 200 °C. 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.
3. 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.
Конкурент МС-21 - китайский авиалайнер C919 впервые поднялся в небо >>
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.
4. 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.
Статус программы самолета МС-21 >>
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.
5. 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.
6. 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». Время идет, и этот трудяга уже не отвечает современным требованиям ни по экономичности, ни по экологии (шум и вредные выбросы). Главный недостаток 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 Боинг-737 и Аэрбас 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 Боинг и Аэрбас 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.
7. 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-10 В 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.
8. 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%.
9. 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 , 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 поднять 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.
10. 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 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 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.
Текст: Леонид Ситник
