Новый двигатель пд 14 преимущества

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.

Оцените новость

Новости партнеров:

В пресс-службе «Объединенной двигателестроительной корпорации» отметили, что двигатель ПД-14, предназначенный для новейшего российского авиалайнера МС-21, в ходе испытаний подтверждает заявленные характеристики. Об этом сообщает RNS.

По словам представителей ОДК, сегодня можно уверенно сказать, что по ряду параметров двигатель ПД-14 опережает западные аналоги. Речь идет о выбросе в атмосферу загрязняющих веществ, уровне шума и т.д.

Испытания ПД-14 идут в соответствии с ранее составленным графиком проведения опытно-конструкторских работ. В настоящее время продолжаются стендовые испытания в термобарокамерах научно-исследовательского института ЦИАМ и испытания в составе летающей лаборатории.

Проект ПД-14 - это целое семейство авиационных силовых агрегатов с тягой от 9 до 18 тонн. Этот двигатель является основным для новейшего авиалайнера МС-21. Более мощные модификации можно будет устанавливать на тяжелые машины, в том числе Ил-96. На его базе планируется изготовить современный вертолетный двигатель. Также он найдет применение на газоперекачивающих станциях и других объектах.

Разработчиком ПД-14 является пермский завод «Авиадвигатель», а производителем - «ОДК-Пермские моторы». Работы над ним стартовали еще в 2008 году. За это время удалось создать по-настоящему передовой продукт.

Фото: irkut.com/Пресс-служба корпорации «Иркут»

Для этого проекта было создано 15 новых технологий и 20 уникальных композитных материалов. В разработке и испытаниях двигателя принимают участие все ведущие предприятия авиационного двигателестроения России.

Новый двигатель, как отметили и в пресс-службе ОДК, обладает уникальными характеристиками. В частности, у него на 10-15% меньше расход топлива по сравнению с зарубежными аналогами. Благодаря этому примерно на 15% удастся снизить эксплуатационные расходы и стоимость жизненного цикла. Также ПД-14 отличается высокой надежностью.

Одновременно с испытаниями проходит процесс сертификации. Речь идет не только о российских, но и западных стандартах. Серийный выпуск двигателя ПД-14 начнется в 2018 году. В год будет выпускаться по 20-30 единиц. Стоимость проекта оценивается в 70 миллиардов рублей.

Проект ПД-14 - большое событие для отечественного авиационного двигателестроения. Его реализация продемонстрирует серьезные возможности российской промышленности.

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.

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.

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