Новый двигатель пд 14 преимущества.

Макет двигателя ПД-14 / Фото: avid.ru

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.

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.

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.

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.

Схема двигателя ПД-14 / Изображение: vtbrussia.ru

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.

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. 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.

Одна лопатка авиационной турбины развивает мощность, равную мощности двигателя автомобиля «Формулы-1»

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.

ПД-14 разрабатывался для российского среднемагистрального самолета МС-21 / Фото: ПАО «ОАК»

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». 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).

Государств, производящих современные авиационные ТРД, меньше, чем стран, обладающих ядерным оружием

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.

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.

30 октября 2015 года начались испытания новейшего российского авиационного двигателя ПД-14 на летающей лаборатории Ил-76ЛЛ / Фото: ОАО «Авиадвигатель»

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.

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, 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 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.

Разработка современного двигателя занимает в 1,5-2 раза больше времени, чем разработка самолета

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.

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, 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.

Широкохордные пустотелые титановые лопатки вентилятора - одна из критических технологий ПД-14 / Фото: Рамиль Ситдиков

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.

При написании материала использовались данные сайтов ПАО «ОАК», ОАО «Авиадвигатель», РИА Новости.

4-03-2016, 10:59

Разговоры о технической отсталости российской промышленности звучат привычным назойливым фоном, а все, что из этого фона выбивается, почему-то не вызывает такого же взрывного интереса, как политические скандалы или личная жизнь медиаперсон. Так и проходят мимо события поистине выдающегося масштаба. В подмосковном Жуковском начались летные испытания первого полностью российского авиадвигателя для гражданских самолетов. И этот двигатель готов к конкуренции с продукцией мировых грандов.

Как известно, российский гражданский авиапром оказался в последние десятилетия в сложном положении. Нет, самолеты, которые летают, у нас делать не разучились. Но на мировом рынке авиаперевозок требуется техника, отвечающая высоким эксплуатационным требованиям, особенно в части экономичности, уровня шума и экологической чистоты. Большинству из этих требований спроектированные в советское время пассажирские самолеты не соответствовали или, во всяком случае, проигрывали по этим показателям конкурентам из Airbus, Boeing, Bombardier, Embraer.

Своего не было

Первую в новой России попытку создать конкурентоспособный продукт предприняла компания «Гражданские самолеты Сухого» со своим Superjet 100. Создателей этого регионального лайнера часто упрекали в том, что, дескать, машину назвать российской можно лишь условно - слишком много в ней импортных комплектующих. Взять, например, двигатели, составляющие порядка трети цены самолета. На Superjet 100 установлены SaM-146 совместного производства французской компании Snecma и российского НПО «Сатурн». Однако самая сложная и дорогая часть турбовентиляторного двигателя - газогенератор (компрессоры, камера сгорания, турбина высокого давления) - решение от французского партнера. И лишь «холодную» часть - вентилятор и вращающую его турбину низкого давления - разрабатывали в Рыбинске на НПО «Сатурн».

Иными словами, на момент проектирования Superjet российской промышленности почти нечего было предложить авиастроителям. Своего конкурентоспособного двигателя для регионального самолета у России не было. Как и многого другого.

Однако сегодня ситуация изменилась. Новый среднемагистральный лайнер МС-21 (вероятное название в серии Як-242) уже в значительно меньшей степени будет зависеть от кооперации с иностранными поставщиками. И хотя, как это принято, заказчик самолета получит право выбора и сможет отдать предпочтение силовой установке иностранного производства, российские двигатели для МС-21 будут. Точнее, они уже есть.

Параметры мирового уровня

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. Это современный показатель как для отечественных турбовентиляторных двигателей, так и для зарубежных. 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.

«Чужак» под крылом

Пока первый летный образец МС-21 только строится, ПД-14 поднимается в небо. Он подвешен к пилону летающей лаборатории Ил-76 ЛЛ вместо одного из четырех штатных двигателей. Тесты проводят летчики-испытатели и инженеры входящего в Объединенную авиастроительную корпорацию знаменитого Летно-испытательного института (ЛИИ им. М.М. Громова), а также представители производителя - ОАО «Авиадвигатель». Экспериментальный двигатель со штатными «иловскими» перепутать трудно, так как его размеры превышают размеры штатного Д-30КП-2. Достаточно сказать, что только диаметр входа в вентилятор равен 1,9 м.

О технологиях подготовки и проведения испытаний перспективного российского двигателя «Популярной механике» рассказал Анатолий Дмитриевич Кулаков, заместитель генерального директора ЛИИ им. М.М. Громова по испытаниям силовых установок. Как удалось узнать из нашего разговора, прежде чем двигатель смог отправиться в свой первый полет, специалистам института пришлось решать множество сложнейших инженерных задач. Первой из них стал выбор летающей лаборатории (ЛЛ). В распоряжении ЛИИ есть несколько ЛЛ, созданных на базе самолета Ил-76, но не на каждой можно проводить испытания именно ПД-14. Многое зависит от массы силовой установки (выдержит ли вес крыло?) и тяги, создаваемой ПД-14. Выбор пал на Ил-76 ЛЛ с усиленным крылом, на котором можно разместить силовую установку весом до 9 т и тягой двигателя до 25 000 кгс. Однако этот самолет последний раз привлекался к испытаниям в 1996 году. Тогда к нему подвешивали уникальный винто-вентиляторный двигатель Д-27, предназначавшийся к использованию на украинско-российском самолете Ан-70. После почти двух десятилетий простоя необходимо было восстановить летную годность Ил-76 ЛЛ, для чего составили специальную программу при активном участии ОАО «АКБ им. С.В. Ильюшина». На самолете-ветеране заменили значительную часть оборудования, в том числе пилотажного и навигационного, и получили все необходимые заключения о том, что ЛЛ может отправляться в полет. Что дальше? Подвесить двигатель и начинать испытания? Нет! Все не так просто.

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). Таким образом, у двигателя уже есть крепление, рассчитанное на пилон МС-21, и к крылу Ил-76ЛЛ оно не подходит. Специалистам ЛИИ пришлось конструировать специальную силовую проставку - переходник между креплениями пилона МС-21 и крыла Ил-76ЛЛ.

Куда девать энергию?

Самая же главная инженерная проблема в том, что новый двигатель не может испытываться под управлением штатных систем ЛЛ. В лаборатории необходимо воссоздать все системы управления экспериментальной силовой установкой, схожие с теми, что будут использованы на МС-21, а также достоверно воспроизвести все нагрузки, под которыми будет работать двигатель. С этой целью перед испытаниями необходимо было сконструировать и встроить в летающую лабораторию все соответствующее оборудование.

Двигатель не только создает реактивную тягу, он - энергетическое сердце самолета. С помощью вала и редуктора вал турбины высокого давления связан с КПСА (коробкой приводов самолетных агрегатов). В КПСА передаваемый туда крутящий момент «разбирается» электрогенератором и гидравлическими насосами. Сейчас от двигателей требуется как можно больше электрической мощности, особенно ввиду тенденции к замене ряда гидравлических приводов электрическими. На Ил-76ЛЛ установлена система отбора электрической мощности. Отбираемая от генератора мощность реализуется в специальных тепловых электрозагружателях (ТЭН), которые установлены в обтекателях, обдуваемых в полете наружным воздухом.

Кроме крутящего момента от двигателя отбирается сжатый воздух, который поступает в системы самолета МС-21. Отбор воздуха для разных целей производится в нескольких точках газогенератора. Например, после третьей ступени компрессора отводится воздух для нужд кондиционирования пассажирского салона МС-21. На летающей лаборатории нет системы отбора воздуха с параметрами системы кондиционирования, аналогичной той, что будет в МС-21, так как отбор сжатого воздуха - это отбор мощности от двигателя, а значит, во время испытаний эта нагрузка также должна быть реализована. ЛЛ также насыщена контрольно-измерительным оборудованием. При эксплуатации серийного двигателя бортовой параметрический самописец регистрирует 30−40 параметров работы установки. В ходе испытаний с экспериментального двигателя, оборудованного множеством датчиков, снимается 1066 параметров. Данные поступают на центральный сервер, на пульт ведущего инженера в грузовой кабине Ил-76ЛЛ, на дисплей в кабине пилотов, по радиоканалу в наземный контрольный пункт и непосредственно специалистам в Пермь, в ОАО «Авиадвигатель».

Соло на одном моторе

Когда наступает время поднять ЛЛ в воздух, в кресла летного экипажа садятся опытнейшие летчики-испытатели ЛИИ им. М.М. Громова. В грузовой кабине места у пультов занимают инженеры-испытатели. В распоряжении пилотов все обычные системы управления самолетом Ил-76ЛЛ и его двигателями. И только экспериментальным двигателем управляет ведущий инженер-испытатель из ЛИИ. Рядом с ним за центральным пультом еще один представитель ЛИИ и инженер от предприятия-разработчика ПД-14. «Взлетаем мы на трех двигателях по специальной методике, чтобы из-за несимметричной тяги самолет не слетел с полосы, - рассказывает Александр Крутов, заслуженный летчик-испытатель, Герой России, начальник Школы летчиков-испытателей ЛИИ. - На данной стадии испытаний на взлете опытный двигатель работает только на малом газе. Сначала прогреваем три штатных двигателя. Потом второй двигатель, симметричный опытному, убираем на малый газ и потихоньку начинаем разбег. Выводим на взлетный режим 1-й и 4-й штатные двигатели. Затем в процессе разбега плавно выводим 3-й штатный двигатель на взлетный режим. Отрываемся на трех, набираем высоту. Так удается на взлете избежать опасных разворачивающих моментов».

Уже после набора высоты ведущий инженер-испытатель, в распоряжении которого находится установленный на главном пульте рычаг управления опытного двигателя, приступает непосредственно к испытаниям.

Первая программа инженерных испытаний ПД-14 рассчитана всего на 12 часов полетов. По завершении каждого полета полученная информация анализируется специалистами ЛИИ, и представители ОАО «Авиадвигатель» внимательно осматривают узлы двигателя, оценивают его состояние, устраняют возможные недоработки. Конечно, первой серией испытательных полетов все не закончится. Двигатель ждут новые испытания с бóльшими нагрузками, в том числе в условиях высокогорья, сильной жары и лютого холода. Но уже сейчас, по утверждениям специалистов ЛИИ, участвующих в испытаниях, характеристики двигателя ПД-14 соответствуют расчетным данным на проверенных режимах.

Новости партнеров:

Испытания первого демонстрационного образца двигателя ПД-14, предназначенного для нового гражданского самолета МС-21, проходят без замечаний, сообщает пресс-служба ОАО «Уфимское моторостроительное производственное объединение» (УМПО).

«Замечаний по работе двигателя нет, все системы работают штатно. В процессе испытаний проверены все узлы и системы двигателя. На данный момент узлы, разработанные и изготовленные предприятиями по кооперации, включая «Уфимское моторостроительное производственное объединение», обеспечивают бесперебойное проведение испытаний», – приводятся в сообщении пресс-службы, слова главного инженера УМПО Ирика Манапова.

Демонстрационный образец ПД-14 успешно проходит испытания на пермском предприятии «Авиадвигатель». Наработка двигателя на рабочих режимах составила более 20 часов.

Согласно пресс-релизу, цели проходящих испытаний – демонстрация основных параметров базового двигателя ПД-14, отработка новейших конструктивных решений и критических технологий, оценка акустических и эмиссионных характеристик.

ПД-14 – первая за последние 20 лет собственная российская разработка в области гражданского моторостроения. МС-21 – проект ближне-среднемагистрального самолета, который, ориентировочно к 2020 году, должен придти на смену пассажирским авиалайнерам семейства «Ту». Основными преимуществами по сравнению с современными аналогами являются снижение удельного расхода топлива на 10-15%, сокращение стоимости жизненного цикла до 20%, снижения шума и уровня эмиссии.

Разработка двигателей пятого поколения и финансирование проекта «Двигатели для самолета МС-21» осуществляются в рамках ФЦП «Развитие гражданской авиационной техники России на 2002-2010 гг. и на период до 2015г.». Планируется, что общий объем инвестиций в создание ПД-14 составит 70 миллиардов рублей.

ОАО «Уфимское моторостроительное производственное объединение» – крупнейший производитель авиационных двигателей в РФ. Выручка от реализации в 2011 году составила более 21 млрд рублей. Основными видами деятельности являются производство, сервисное обслуживание и ремонт турбореактивных авиационных двигателей и газоперекачивающих агрегатов, производство и ремонт узлов вертолетной техники. ОАО «УМПО» входит в состав «Объединенной двигателестроительной корпорации» – 100% специализированной дочерней компании ОАО «ОПК «Оборонпром» по управлению двигателестроительными активами.

По сообщениям корреспондентов «ВПК», информагентств АРМС-ТАСС и Интерфакс-АВН

***

ПД-14 создается практически всеми авиадвигателестроителями России

По словам, генерального конструктора ОАО "Авиадвигатель" Александра Иноземцева, первый запуск на наземном испытательном стенде первого образца двигателя-демонстратора ПД-14 планируется на июнь текущего года. В начале апреля началась сборка двигателя-демонстратора. Сейчас в работе и доводке находятся также четыре газогенератора и несколько установок модуля модели вентилятора, полноразмерный компрессор, камера сгорания, две турбины, одна из которых уже прошла испытания в ЦИАМ (вторая проходит испытания сейчас). "Таким образом, разработчик может показать, что сделанные инвестиции, в том числе и государственные, привели к тому, что отечественные авиадвигателестроители способны создать самый современный двигатель, - заявил А.Иноземцев. - На сегодня одна из основных задач всей кооперации и ОДК - подготовить серийные заводы к серийному выпуску авиадвигателей ПД-14". Он уточнил, что по расчетам ОАО "Объединенная авиастроительная корпорация" (ОАК), примерно через 7-8 лет потребуется до 200 двигателей в год.

Запад нам не поможет

А.Иноземцев напомнил, что, когда разработчик и ОДК проанализировали ситуацию на мировом авиарынке, стало совершенно ясно, что российские авиадвигателестроители никогда не смогут получить доступ от западных коллег к современным материалам, которые на Западе тем или иным образом запатентованы, "загрифованы", залицензированы, и находятся под полным контролем западных компаний. Поэтому необходимы собственные отечественные материалы. ВИАМ создал материалы, которые используются в проекте ПД-14. Надо отметить, что отечественные технологии сертификации и квалификации свойств конструкционных материалов не соответствуют западным. В России за 3,5 года создали экспериментально-теоретическую базу на предприятиях ОДК и в ведущих отраслевых НИИ, которая позволит до 2015 года, то есть до получения сертификата, создать экспериметально-расчетную базу для сертификации отечественных материалов в Европе (EASA) и по американским требованиям и нормам FAA.

Сертификация ПД-14

Говоря о сертификации двигателя ПД-14 по нормам и требованиям European Aviation Safety Organization - Европейского агентства авиационной безопасности (EASA), А.Иноземцев сказал, что в техническом задании ОАО "НПК "Иркут", заказчика разработки ПД-14, установлены требования сертификации двигателя и его производства. На сегодня подписано соглашение с Авиационным регистром Межгосударственного авиационного комитета (АР МАК) о сертификации двигателя ПД-14. Разработчик ПД-14 будет сертифицировать двигатель в АР МАК, параллельно проводя "теневую" сертификацию со специалистами EASA, с последующей валидацией этого Сертификата в EASA. АР МАК имеет соответствующее соглашение об этом с EASA.

Сертификация производства начинается с сертификации материалов, и уже в апреле этого года планируется оформить с ВИАМ график сертификации производства материалов на металлургических заводах России и далее сертифицировать все производства на предприятиях, участвующих в кооперационных поставках по программе изготовления ПД-14. На таких предприятиях как ОАО "НПО "Сатурн", ОАО "Пермский моторный завод", уфимском моторном заводе, московском НПЦ газотурбостроения "Салют" и заводе "Стар", который производит агрегаты топливной автоматики, уже на сегодня существуют планы подготовки к сертификации производства EASA, дополнил А.Иноземцев.

Господдержка

По мнению генконструктора, за последние лет 40 правительство России не поддерживало финансово и иным способом создание и освоение технологий проектирования и производства, ремонта и послепродажного обслуживания авиадвигателей. Впервые по госконтракту с Министерством промышленности и торговли за 3,5 года правительство инвестировало в авиадвигателестроение примерно $500 млн, что вполне сопоставимо с тем, что вкладывают конкуренты на Западе. Такие инвестиции произведены для освоения предприятиями ОДК ключевых и важнейших технологий, которые позволят конкурировать с прямым конкурентом - фирмой Pratt & Whitney под крылом самолета МС-21.

Техническое вооружение предприятий под выпуск ПД-14

А.Иноземцев подчеркнул, что на сегодня Россия имеет доступ к самому современному оборудованию как на Западе, так и на Востоке, и примерно на $300 млн было закуплено самое современное оборудование, которое запущено в производство на предприятиях ОДК. "Но технологии производства ключевых деталей двигателя никто и никогда нам не продаст. Поэтому мы на новом оборудовании создали все самые ключевые технологии, без которых на рынке делать нечего", - подчеркнул он.

• В Уфе практически завершена постройка четвертого в мире завода по выпуску пустотелых лопаток вентилятора. Технология - отечественная и запатентованная, которой нет ни у кого в мире. Сегодня проходят испытания первые пустотелые лопатки, которые и будут поставлены на первый двигатель-демонстратор. КПД - 92%, коэффициент пустотелости - 0,5. Эта лопатка вполне конкурентоспособна.
• Компрессор высокого давления - ключевой узел любого двигателя, и любая фирма, его создавшая, держится за него 40 лет. "Примерно так же мы держались за КВД, созданного много лет назад, постоянно модернизируя его", - отметил А.Иноземцев. Новый КВД создан вместе с учеными ЦИАМ, которые шли к этим профилям лопаток четверть века. Сегодня КВД и газогенератор проходят полномасштабные испытания.
• В Перми построен завод, на котором освоена технология нанесения керамических покрытий на детали горячей части двигателя. Все сделано с нуля. Цена - примерно €15 млн.
• Идет техническое оснащение производства и подготовка производства по изготовлению интерметалидов для облегчения ТНД.
• Построено несколько лабораторий для отработки технологий изготовления изделий из композиционных материалов, закуплено оборудование, которое позволяет изготавливать мотогондолу для двигателя, на 70% состоящую из самого современного стеклопластика.
• На новом оборудовании и на новых технологиях проектирования, производства и испытаний, построены стенд ценой 5 млн евро для испытаний ГГ. По уровню оснащенности этот стенд - самый оснащенный в мире.

Особенности разработки ПД-14

По оценке А.Иноземцева, проект ПД-14 является самым серьезным для всего отечественного авиационного двигателестроения. В реализации проекта авиадвигателя ПД-14 есть несколько особенностей. Одной из них является практическое участие в реализации проекта всех ведущих отраслевых НИИ и предприятий. Ранее каждый разработчик и один серийный завод, на котором разработчик планировал разместить производство двигателя своей разработки, "воевали" за свой проект, на что уходило 10-15 лет, включая НИОКР и освоение производством. На сегодня для реализации проекта ПД-14 объединились все предприятия ОДК, которые работают совместно по согласованным планам и графикам с самого начала разработки - начиная "с осевой линии". Создана кооперация всех ОКБ и серийных предприятий по всей цепочке НИОКР от проектирования и до изготовления в рамках ОКР, включая ОАО "НПО "Сатурн", НПЦ газотурбостроения "Салют", уфимский моторный завод, пермский моторный комплекс и др.

Другой особенностью реализации проекта ПД-14 является то, что на сегодня проект ПД-14 впервые участвует в конкуренции с ведущей американской фирмой Pratt & Whitney. Самолеты семейства МС-21 будут предлагаться на мировом авиарынке с двумя типами двигателей: либо с отечественными ПД-14, либо с двигателями фирмы Pratt & Whitney по выбору заказчика самолета. Лизинговые компании или авиакомпании сами будут принимать решения о типе двигателя для заказываемых ими самолетов. Такова мировая практика, но для российских авиадвигателестроителей это очень серьезное условие, считает генконструктор.

Он отметил, еще одну особенность проекта ПД-14 - впервые в отечественной практике двигатель проектируется под заданную производственную себестоимость, так как на рынок надо выходить не только с современным продуктом, пригодным для покупателя и эксплуатанта по ресурсу, надежности, топливной эффективности и пр., но и по конкурентной цене.

Участие ГП "Ивченко-Прогресс"

А.Иноземцев сообщил, что в создании ПД-14 участвуют и украинские авиадвигателестроители - запорожское госпредприятие "Ивченко-Прогресс". "Самый большой опыт в создании малоэмиссионных высокоресурсных камер сгорания имеют именно запорожцы. Поэтому наряду с пермской камерой сгорания, которая устанавливается на двигателе-демонстраторе ПД-14, примерно к концу лета (запорожцы немного не справляются со сроками) появится запорожская камера сгорания и на второй сборке двигателя-демонстратора она будет установлена. Если камера сгорания из Запорожья покажет лучшие показатели и характеристики, то пермская камера сгорания будет безжалостно выброшена и на всех двигателях будет стоять та камера сгорания, которая покажет наилучшие результаты на испытаниях", - отметил он.

Кроме того, разработчик ПД-14 привлекает на условиях конкурса и другие зарубежные фирмы и компании к реализации проекта ПД-14. Так, планируется, что в организации производства мотогондолы ПД-14 из композиционных материалов может принять участие и одна из итальянских компаний, также на условиях конкурса. Однако в этой работе выразили желание участвовать и отечественные компании ОНПП "Технология" из Обнинска, ЦНИИСМ из Хотькова, крупнейший ракетный завод в Реутово и, как уже говорилось, итальянская компания, отметил генконструктор.

ПД-14 - турбореактивный двухконтурный двухвальный двигатель, без смешения потоков наружного и внутреннего контуров, с реверсом и эффективной системой шумоглушения. Перспективный ТРДД создается на базе нового высокоэффективного газогенератора со структурной схемой "8+2" и параметрами поколения 5+.

Семейство перспективных ТРДД для БСМС состоит из двигателей:
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.

Николай Маркин, Олег Пантелеев

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.

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.

Авиадвигатель ПД-14

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.

Создание двигателя

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.

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 .

Таблица ТХ двигателей ПД

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.

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.

Вконтакте