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:

реструктуризации одной из стратегических отраслей промышленности – авиационного двигателестроения путем вовлечения в проект всех ведущих предприятий, разделения зон ответственности с учетом их сильных сторон и перехода к программно-проектному управлению, соответствующему практике ведущих мировых производителей авиационной техники;
создания новейших отечественных материалов и технологий металлургии, а также полимерных композиционных материалов и технологий их производства.

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:

все ведущие отечественные предприятия авиадвигателестроения – ОАО «ПМЗ», ОАО «УМПО», ОАО «НПП «Мотор», ОАО «НПО «Сатурн», ФГУП «НПЦГ «Салют», ОАО «СТАР»;
отраслевые институты – ЦИАМ, ЦАГИ, ВИАМ, ВИЛС;
институты Российской академии наук – ИПСМ, ИМСС УрО РАН.

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.

30 октября 2015 года начались испытания новейшего российского авиационного двигателя ПД-14 на летающей лаборатории Ил-76ЛЛ. Это событие исключительной важности. Только четыре страны в мире: Россия, США, Англия и Франция владеют технологиями полного цикла создания современных турбореактивных двигателей.
Управляющий директор - генеральный конструктор АО «ОДК-Авиадвигатель» Александр Иноземцев 16 марта 2017 года рассказал о ходе лётных испытаний перспективного двигателя ПД-14, разработанного конструкторским бюро. Первый этап лётных испытаний был завершен в 2016 году, до конца марта мы отлетаем второй этап. Наконец, уже собирается двигатель, который будет летать в третьем этапе испытаний, уже сертификационном», - пояснил он.
По словам Александра Иноземцева, сроки сертификации двигателя ПД-14 остаются неизменными. «Пока мы держимся за апрель 2018 года, и валидацию в Европе в 2018 году», - заявляет генеральный конструктор.
ТРД – крайне сложное устройство.

В наиболее трудных условиях работает его турбина. Её 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 турбины порядка 12 тыс. оборотов в минуту на лопатку действует центробежная сила, равная 18 тоннам, что равняется нагрузке на подвеску двухэтажного лондонского автобуса.
Температура газа, с которым соприкасается лопатка, почти равна половине температуры на поверхности Солнца. Эта величина на 200 °С превышает температуру плавления интерметаллида (алюминида титана), 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.
Причём, при сохранении всех прочностных характеристик, лопатки из интерметаллида титана намного легче, чем аналогичные, выполненные по используемой ранее технологии литья из никелевых сплавов.
Неудивительно, что одна лопатка стоит в восемь раз дороже серебра. Для создания только этой небольшой детали, которая помещается в ладони, необходимо разработать более десятка сложнейших технологий. И каждая из этих технологий оберегается как важнейшая государственная тайна.
Технологии ТРД важнее атомных секретов
Кроме отечественных компаний, только фирмы США (Pratt & Whitney, General Electric, Honeywell), Англии (Rolls-Royce) и Франции (Snecma) владеют технологиями полного цикла создания современных ТРД. То есть государств, производящих современные авиационные ТРД, меньше, чем стран, обладающих ядерным оружием или запускающих в космос спутники. Многолетние усилия Китая, к примеру, до сих пор так и не привели к успеху в этой области. Китайцы быстро скопировали и оснастили собственными системами российский истребитель Су-27, выпуская его под индексом J-11. Однако скопировать его двигатель АЛ-31Ф им так и не удалось, поэтому Китай до сих пор вынужден закупать этот уже давно не самый современный ТРД в России.
ПД-14 – первый отечественный авиадвигатель 5-го поколения

Прогресс в авиадвигателестроении характеризуется несколькими параметрами, но одним из главных считается температура газа перед турбиной. Переход к каждому новому поколению ТРД, а всего их насчитывают пять, характеризовался ростом этой температуры на 100–200 градусов. Так, температура газа у ТРД 1-го поколения, появившихся в конце 1940-х годов, не превышала 1150 °К, у 2-го поколения (1950-е гг.) этот показатель вырос до 1250 °К, в 3-м поколении (1960-е гг.) этот параметр поднялся до 1450 °К, у двигателей 4-го поколения (1970–1980 гг.) температура газа дошла до 1650 °К. Лопатки турбин двигателей 5-го поколения, первые образцы которых появились на Западе в середине 90-х, работают при температуре 1900 °К. В настоящее время в мире только 15% двигателей, находящихся в эксплуатации, относятся к 5-му поколению.
Увеличение температуры газа, а также новые конструктивные схемы, в первую очередь двухконтурность, позволили за 70 лет развития ТРД добиться впечатляющего прогресса. К примеру, отношение тяги двигателя к его массе увеличилось за это время в 5 раз и для современных моделей дошло до 10. Степень сжатия воздуха в компрессоре увеличилась в 10 раз: с 5 до 50, при этом число ступеней компрессора уменьшилось вдвое – в среднем с 20 до 10. Удельный расход топлива современных ТРД сократился вдвое по сравнению с двигателями 1-го поколения. Каждые 15 лет происходит удвоение объёма пассажирских перевозок в мире при почти неизменных совокупных затратах топлива мировым парком самолётов.
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 взлётная 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 полёте у ПД-14 упадёт, по предварительным оценкам, на 15% по сравнению с существующими двигателями: до 0,53–0,54 кг/(кгс·ч) против 0,595 кг/(кгс·ч) у ПС-90.ПД-14 – первый авиадвигатель, созданный в России после распада СССР

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

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

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

ПД-14 – двигатель для магистрального самолёта XXI века

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

Пришедший на смену Ту-154 среднемагистральный Ту-204 с двигателями 4-го поколения ПС-90 в условиях распада страны и свободного рынка не смог выдержать конкуренцию с зарубежными производителями даже в борьбе за отечественных авиаперевозчиков. Между тем сегмент среднемагистральных узкофюзеляжных самолётов, в котором господствуют Boeing-737 и Airbus 320 (только в 2015 году их было поставлено авиакомпаниям мира 986 шт.), – самый массовый, и присутствие на нём – необходимое условие сохранения отечественного гражданского самолётостроения. Таким образом, в начале 2000-х годов была выявлена острая необходимость создания конкурентоспособного ТРД нового поколения для среднемагистрального самолёта на 130–170 мест. Таким самолётом 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 самолёт в мире. Именно под МС-21 и разрабатывается ПД-14. Удача в этом проекте будет сродни экономическому чуду, но подобные начинания – единственный способ для российской экономики слезть с нефтяной иглы.

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

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

ПД-14 – это 16 критических технологий

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

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

ПД-14 – это 20 новых материалов

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

В 2015 году специалисты ВИАМ впервые в стране изготовили завихритель фронтового устройства камеры сгорания ПД-14 с применением отечественной металлопорошковой композиции.

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 полётам за пределами России. Правила тут очень строги, поскольку речь идёт о безопасности людей. То же самое относится и к процессу изготовления двигателя: предприятиям отрасли требуется сертификация по нормам Европейского агентства авиационной безопасности (ЕASA). Всё это заставит повысить культуру производства, а под новые технологии необходимо провести перевооружение отрасли. Сама разработка ПД-14 проходила по новой, цифровой технологии, благодаря чему уже 7-й экземпляр двигателя был собран в Перми по технологии серийного производства, в то время как раньше опытная партия изготовлялась в количестве до 35 экземпляров.
ПД-14 должен вытащить на новый уровень всю отрасль. Да что говорить, даже летающая лаборатория Ил-76ЛЛ после нескольких лет простоя нуждалась в дооснащении оборудованием. Нашлась работа и для уникальных стендов ЦИАМ, позволяющих на земле имитировать условия полёта. В целом же проект ПД-14 сохранит для России более 10 000 высококвалифицированных рабочих мест.

ПД-14 – первый отечественный двигатель, который напрямую конкурирует с западным аналогом
Разработка современного двигателя занимает в 1,5–2 раза больше времени, чем разработка самолёта. С ситуацией, когда двигатель не успевает к началу испытаний самолёта, для которого он предназначен, авиастроители сталкиваются, увы, регулярно. Вот и выкатка первого экземпляра МС-21 состоится в 2016 году, 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 уйдёт в первый полёт, 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 ещё 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 надёжности 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.

Семейство перспективных ТРДД для семейства магистральных самолётов состоит из двигателей ПД-14, ПД-14А, ПД-14М и ПД-10:

ПД-14 - базовый ТРДД для самолета МС-21-300;
ПД-14А - дросселированный вариант ТРДД для самолета МС-21-200;
ПД-14М - форсированный вариант ТРДД для самолета МС-21-400;
ПД-10 - вариант с уменьшенной тягой до 10…11 тс для самолета SSJ‑NG.

В целом прямые эксплуатационные расходы МС-21 с ПД-14 могут быть на 2,5% ниже, чем у версии с американским двигателем.

Хм.. ощутимо. Я так понимаю расходы эти достигаются меньшей стоимостью эксплуатации двигателя (ремонт и т.д.), хотя и чуть большим потреблением топлива. И 2.5% преимущества достигаются при теоретических 30 долларах за бочку нефти? А при 100 как дела обстоять будут?

Хотелось бы прояснить, а вот простои самолета из-за двигателя каковы стоит ожидать? На обслуживание и прочее.

Главная слабость Ту-154 – двигатели 3-го поколения Д-30КУ с высоким удельным расходом топлива (0,69 кг/кгс·ч).

Тому кто это писал… надо бы …… Как бы.. Д-30КУ жрет больше CFM56, эдак на 16%, что довольно важно, но не может являться единственно главным слабым для современных реалий местом.

По сравнению с конкурентом, ПД-14 несколько уступает в экономичности, но зато он легче

Я надеюсь что остальные преимущества ПД-14 не взяты с потолка, как это, про легче??

Масса сухого ПД-14 (каталожная): 2870кг

Масса сухого PW1100G (каталожная) 2858кг.

И кто легче???

я так понял это масса с мотогондолой и прочими приспособлениями. В общем почти одинаковая у них масса. 20кг с двигателя в общей топливной эффективности отразится в 0.07%

Базовый ПД-14 не использует редуктор в приводе вентилятора

Почему говоря о достоинствах в вопросах простоты конструкции, забывают и сложности? А? В ПД-14, вообще-то говоря, на 3 ступени больше турбин чем в PW1100G/PW1400G

Что дает редуктор?
1. нет необходимости в большом каскаде турбин, да и диаметр этих турбин немного поменьше. (за счет редуктора двигатель становится не только сложнее, но и проще).
2. лопатки вентилятора можно разворачивать под углом уменьшающим рычаг, что ведет к облегчению лопаток вентилятора.

Поэтому с точки зрения сложности конструкции, и её веса с редуктором не так, что уж совсем все однобоко. С одной стороны сложнее и он что-то весит, а с другой стороны проще с турбиной и проще с вентилятором.

заметно меньший диаметр (1,9 м против 2,1), а значит, и меньшее сопротивление

Да да да… конечно…..
У Pratt Witney стоит редуктор, а это значит, то вентилятор вращается медленней, а это значит что угол лопаток другой, а это значит что с учетом немного более редкого расположения лопаток воздуху через остановленные лопатки PW1100g проходит проще, чем через остановленные лопатки ПД14.

Поэтому по итогу сопротивление остановленного PW1100g наверное будет примерно вровень с ПД14.

У Боинг 737 особо хитрая компоновка шасси и аварийных выходов, как итог даже LEAP-X для их нужд пришлось ужимать до 176см диаметра. А при таком диаметре эффективная горячая часть (LEAP-X) дает больший эффект чем эффективная холодная часть (PW1000g).

Если нефть и далее будет стоить недорого, то более простая конструкция ПД-14 окажется эффективней более сложной (PW, LEAP). Вопрос в том, как будут организованы работы с этой констурукцией. Тоесть я лично сам, считаю верным выбором для ПД-14 несколько более простых решений, чем у конкурентов. Но есть некоторые опасения по организации производства и сервиса даже для немного более простой конструкции. Мне отчего-то кажется (могу с большой вероятностью ошибаться), что у ПС-90А с этим не так что прям всё гладко.

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

Первый запуск демонстратора

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

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.

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

2. Базовый проект для семейства двигателей

3. Для ПД-14 разработано 16 новых технологий

4. Для проекта создано 20 новых материалов

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

6. Первый российский авиадвигатель 5-го поколения

7. Технологии ПД-14 – государственная тайна