Начало испытаний авиадвигателя ПД-14 стало событием года. Пд 14 двигатель

ПД-14 – двигатель прогресса - В берлоге у Лешего

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

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

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

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

Чудо техники

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

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

Технологии ТРД важнее атомных секретов

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

ПД-14 – первый отечественный авиадвигатель 5-го поколения

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

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

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

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

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

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

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

ПД-14 – двигатель для магистрального самолета XXI века

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

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

ПД-14 – базовый проект для семейства двигателей

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

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

ПД-14 – это 16 критических технологий

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

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

ПД-14 – это 20 новых материалов

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

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

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

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

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

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

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

Источник: vtbrussia.ru

alex-leshy.livejournal.com

14 - двигатель. Турбовентиляторный двигатель: новые разработки

Совсем недавно в рамках лаборатории ИЛ-76ЛЛ начались испытания, где тестировался ПД-14 — двигатель, который считают важнейшей разработкой в отечественной гражданской авиации за тридцать лет. Почему? Этому есть много причин.

пд 14 двигатель

Общее представление

ПД-14 — двигатель пятого поколения среди турбореактивных моторов. Он представляет собой сложную конструкцию, где реализованы инновационные инженерные решения. Взять хотя бы лопатку турбины, вращающуюся с частотой в двенадцать тысяч оборотов в минуту. При этом на нее действует центробежная сила в восемнадцать тонн. Таких лопаток в турбине насчитывается до семидесяти.

Как все начиналось

Идея создания двигателя появилась в начале двухтысячных в ОАО «Авиадвигатель». Длительный период изучались разработки лидеров мира по производству двигателей на тот момент, анализировались как авиаперевозки, так и используемые самолеты. В то время российский рынок заполонили иностранные производители всего и вся. Это сильно ударило и по отечественному двигателестроению. Поэтому перед разработчиками стояла непростая задача не только дойти до уровня мировых лидеров, но и превзойти имеющиеся технологии, а также сделать отечественную авиатехнику конкурентоспособной по экологическим, ценовым и экономичным показателям. Понятно, что реализовать такую задачу было совсем нелегко.

Поэтому было решено задействовать все преимущества отечественных предприятий и научно-исследовательских институтов по производству двигателей.

Главная идея проекта заключалась в создании современного газового генератора, обладающего такими параметрами, на основе которых можно было строить двигатели разных мощностей. Их предполагалось устанавливать на разных летательных аппаратах, а также устройствах наземного назначения — на электрических станциях и установках для перекачки газа. Газогенератор является самым непростым узлом мотора с высоким напряжением. Именно благодаря его унификации решалась задача в обеспечении серийного производства для различных агрегатов. В то же время существенно уменьшалась себестоимость каждой из будущих моделей. Все материалы и технологии при проектировании не импортировались (да и не могли, даже если бы такое желание возникло, так как данные являются тайными и не разглашаются), а производились в России.

О соблюдении конфиденциальности

пд 10

Здесь следует иметь в виду, что помимо российских компаний, технологии по созданию турбореактивных двигателей новых поколений имеются лишь у США, Франции и Великобритании. Получается, что ими владеет меньшее количество стран по сравнению с теми, которые обладают ядерным оружием или умеют запускать спутники в космическое пространство. Китай, например, уже много лет пытается преуспеть в этой области. Ему без труда удалось скопировать отечественный СУ-27, но вот двигатель АЛ-31Ф так и остался недоступным. Поэтому эта страна до сих пор вынуждена покупать в России уже совсем не современный мотор. Вот почему разработки в этой отрасли оберегаются государством.

Кооперация разработчиков и производителей

Все участники, которые планировали реализовывать проект, поддержали идею. В 2006 году ими был подписан протокол о совместной реализации, ставший впоследствии основой будущей кооперации.

Инициатива обрела и правительственную поддержку. Проект получил название «ПД-14». Двигатель стали разрабатывать в ОАО «Авиадвигатель», а производить в ОАО «УК ОДК». Помимо главных компаний, в реализации принимали участие ряд ведущих предприятий авиационного двигателестроения, отраслевые институты и институты РАН.

Синхронное производство

ПД-14 — двигатель двухконтурный, относящийся к турбореактивным, имеет тягу 14 тонн. Его предполагается устанавливать в самолеты МС-21 (они рассчитаны на число пассажиров от ста тридцати до ста восьмидесяти), которые будут введены в эксплуатацию с 2017 года. Поэтому двигатель самолета создают синхронно с самим МС-21.

При реализации проекта используются так называемые Gate-технологии. В конце каждого этапа проводится соответствующая экспертиза, в которой принимают участие специалисты - представители всех организаций. Благодаря такому режиму при необходимости удается вовремя вносить коррективы и исключить возможные ошибки.

Что нового будет в двигателе

Основа закладывалась на классических решениях, которые доказали свою надежность при разработке ПД-14. Двигатель в то же время содержит и современные конструкторские технологии. Используются, например, никелевые и титановые суперсплавы, которые обеспечивают достижение нужных параметров. Таким образом, российскими разработчиками был сделан качественный рывок на новый уровень, где двигатель самолета улучшился по всем основным показателям.

двигатель самолета

Так, расход горючего снизился на двенадцать-шестнадцать процентов. Внедрение полимерных композиционных материалов улучшило шумоглушение и уменьшило массу двигателя. Новых наименований материалов насчитывается порядка двадцати.

Высокое качество изготовления достигается за счет шестнадцати главных используемых технологий. Раньше в двигателестроении их не применяли. Поэтому сейчас идет их активное освоение и внедрение в производство.

В 2012 году с целью демонстрации двигателя с заявленными технологическими и конструктивными решениями, успешно прошел стендовые испытания двигатель-демонстратор технологий. Отличные результаты были достигнуты по акустике, эмиссии и термодинамике.

Чтобы двигатель ПД-14 характеристики и годность к полетам свою доказал, используется специальная квалификация применяемых материалов. В банке данных, куда заносятся материалы, содержится вся информация об уровне конструктивной прочности, который они имеют. Все материалы испытываются в специальных современных лабораториях.

турбовентиляторный двигатель

Цели проекта

Разработка двигателей сопровождается следующими целями:

снижение себестоимости производства;
сокращение затрат на техобслуживание и ремонт;
гарантированная стабильная работа механизма;
снижение расхода топлива;
уменьшение массы;
сокращение шума, эмиссии вредных веществ.

Вместе с работой над двигателем, создается удобная система обслуживания агрегатов после продажи. Она включает в себя, помимо оптимального ремонтно-технического обслуживания, логистические схемы, гарантии и сервис. Это особенно важно в связи с тем, что эта система почти отсутствует, так как самолетов отечественного производства эксплуатируется немного.

Гарантия успеха

В 2013 году была подана заявка на получение сертификата для ПД-14, а в конце 2015 года уже были проведены испытания.

Благодаря тому, что проект реализуется целым рядом предприятий и научно-исследовательских институтов, обеспечивается эффективное использование средств бюджета. Вложения как в разработку, так и в реальное внедрение проекта, позволяет преодолеть то отставание, которое наблюдалось в отечественной авиационной промышленности и заложить фундамент для его последующего развития.

Освоение новых технологий теперь становится особенно эффективным, так как собственная практика поможет предупреждать всевозможные ошибки. Все разработки внедряются в заведомо успешный проект. Все участники проекта продолжают получать прибыль за счет других заказов, что сводит на нет риск потерь.

двигатель пд 14 характеристики

Единственным отечественным двигателем, которым оснащаются авиалайнеры в России сегодня, является ПС-90А. Все остальные летательные аппараты имеют иностранные агрегаты.

Разработчики проекта планируют перевести в перспективе все российские самолеты на отечественные новые моторы.

ПС-90А — это турбовентиляторный двигатель. Турбореактивный вид ПД-14 решил проблемы, имевшиеся ранее в реактивных двигателях, что мешало их использовать в гражданской авиации. Основные проблемы заключались в огромном расходе топлива и сильном шуме. В новом проекте эти и другие препятствия были преодолены, благодаря чему двигатели теперь будут применяться для гражданских самолетов.

разработка двигателей

В семейство двигателей ПД-14 входят и агрегаты ПД-7, имеющие тягу до 7900 килограмм, и ПД-10 с тягой до 9900 килограмм. Самая мощная модификация ПД-14М способна увеличить дальность полета как с максимальной нагрузкой, так и без нее. И это будет реализовано со сниженным расходом топлива от десяти до четырнадцати процентов по сравнению с тем, который потребляет в настоящее время турбовентиляторный двигатель.

Спрос на внутреннем и внешнем рынке

Разработчики полностью уверены в перспективе насыщения двигателями ПД-14 внутреннего рынка. Среди пяти конкурирующих авиалайнеров, функционирующих на отечественном рынке, МС-21 имеет существенное преимущество в количестве пассажиров. Он способен перевозить двести двенадцать человек. Сравним: Боинг-737 перевозит лишь 189 пассажиров, а Бомбардир-CS300 – всего 135. Помимо этого, увеличатся объемы для багажа, проход и кресла. Это облегчит и ускорит процедуру загрузки и выгрузки пассажиров.

Другим существенным преимуществом является невысокая стоимость самолета. Если отечественный самолет, имеющий внутри лучший двигатель, стоит семьдесят восемь миллионов долларов, то Боинг-737, например, обходится для компаний почти в сто семь миллионов, а Бомбардир-CS300 — в восемьдесят миллионов.

новые двигатели

Что касается перспектив выхода МС-21 на международный рынок, то здесь пока будущее представляется туманным. Единственным реальным зарубежным покупателем является малайзийская компания, уже заказавшая двадцать пять самолетов.

Среди отечественных компаний самолет заказали:

«Аэрофлот» - пятьдесят штук;
«ВЭБ-лизинг» — тридцать;
«Ильюшин Финанс» - двадцать восемь;
«Сбербанк Лизинг» — двадцать;
«ИрАэро» — десять.

То, что компании и наши, и иностранные пока не стремятся приобретать МС-21 может быть связано еще с неоконченными испытаниями. Помимо этого, существует проблема отсутствия развитой системы обслуживания после продажи авиалайнеров.

Тем не менее, президент РФ Владимир Владимирович Путин на своей пресс-конференции в конце 2015 года назвал завершение проекта ПД-14 самым важным событием в российском двигателестроении с восьмидесятых годов двадцатого столетия и выразил уверенность, что наши новые двигатели превзойдут зарубежные аналоги.

Поэтому есть все основания предсказывать успех отечественному двигателе- и авиастроению.

fb.ru

ПД-14 – двигатель прогресса - Константин Шуров

Чудо техники

Технологии ТРД важнее атомных секретов

ПД-14 – первый отечественный авиадвигатель 5-го поколения

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

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

ПД-14 – двигатель для магистрального самолета XXI века

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

ПД-14 – базовый проект для семейства двигателей

ПД-14 – это 16 критических технологий

ПД-14 – это 20 новых материалов

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

10.

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

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

kvshurov.livejournal.com

Двигатель ПД-14 – будущее российского авиапрома » Военное обозрение

Разработка базового двигателя стимулирует развитие отечественной промышленности и науки

Цель проекта «Двигатель ПД-14 для самолета МС-21» – создать семейство коммерческих двигателей для ближне- и среднемагистральных самолетов пассажировместимостью от 130 до 180 мест. Двигатели перспективного семейства по техническим характеристикам и экономической эффективности должны конкурировать с зарубежными аналогами.

Сверхзадача проекта – в кратчайший период устранить технологическое отставание России в газотурбинном двигателестроении. Кроме того, в ходе его реализации решаются задачи:

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.

Такое распределение рисков между частным бизнесом и государством является оптимальным для достижения целей обеих сторон. Изменение сложившейся структуры реализации проекта неизбежно увеличит риски государства в очередной раз безрезультатно потерять уже вложенные в проект миллиардные средства.

Уверен, что реализация проекта создания ПД-14 станет примером успешного развития высокотехнологичного производства, основанного на отечественных конструкторских разработках и изобретениях.

Создание семейства перспективных двигателей на базе унифицированного газогенератора – блестящая возможность для России вернуть отечественное двигателестроение на мировой уровень, а для Объединенной двигателестроительной корпорации – шанс закрепиться в числе крупнейших мировых производителей газотурбинной техники.

topwar.ru

Чем хорош двигатель ПД-14 — Старый Русский Топ

ПД-14 (Перспективный Двигатель тягой 14 тонн) — это условное название семейства перспективных гражданских турбовентиляторных двигателей с тягой на взлёте от 9 до 18 тонн, разрабатываемого предприятиями Объединенной Двигательной Корпорации (разработчик — ОАО «Авиадвигатель», головной изготовитель — ОАО «ПМЗ», оба г. Пермь).

Семейство двигателей ПД предназначено прежде всего для установки на самолёты МС-21-200/300/400, однако более мощные модификации на базе газогенератора этого двигателя, но с редукторным вентилятором (так называемые ПД-18Р) могут быть применены на Ту-214, Ил-96-300 и Ил-96-400Т, а вариант двигателя меньшей мощности (ПД-10) — на самолетах Сухой Суперджет вместо моторов SaM-146. Также исследуется возможность создания промышленных газотурбинных установок на базе этого двигателя, и даже турбовального двигателя для тяжелых вертолетов Ми-26. Ну в конце статьи вы можете посмотреть картинку — сколько разных модификаций мотора планируется и под какие самолеты.

Двигатель ПД-14 должен состоять из 8 ступеней компрессора и 2 ступеней турбины (5+ поколение), вентилятор выполнен с широкохордными пустотелыми лопатками, в компрессоре применены блиски. В целом двигатель является развитием другого пермского проекта ПС-12, над которым начали работу еще в конце 90-х годов.

Одним из ключевых достижений, позволивших поднять параметры двигателя, явилось освоение «Пермским моторным заводом» технологии нанесения теплозащитного покрытия на основе окиси циркония и иттрия толщиной 1 мм.

30 октября 2015 года начались испытания двигателя ПД-14 на крыле летающей лаборатории Ил-76ЛЛ:

Обратите внимание на размеры ПД-14 в сравнении со старым пермским мотором Д-30КП (штатный для Ил-76).

Кстати, на модернизированные транспортники типа Ил-76 предполагается штатно ставить модернизированную версию ПД-14М с увеличенной до 15,6 тонны тягой. Аналогичный параметр для базовой версии силовой установки Ил-76 (Д-30КП) составляет 12-13 тонн.

Замена двигателя Д-30КП новым ПС-90 (тягой 14 тонн) на самолете Ил-76МД-90А уже позволила повысить его эффективность на 12 процентов. Последующая ремоторизация Ил-76МД на ПД-14М даст еще 12 процентов прироста эффективности.

Ил-476 (для удобства сертификации проведенный как Ил-76МД-90А) способен развивать скорость до 850 километров в час и перевозить до 60 тонн грузов. Максимальная взлетная масса самолета составляет 210 тонн. С мотором ПД-14М эти параметры удастся еще несколько улучшить.

Но главное, конечно — это мотор для ожидаемой звезды российского авиапрома, среднемагистральника МС-21 — который должен заменить на линиях популярные боинги-737 и эйрбасы-320. Изначально предполагалось, что на эту машину будет ставиться импортный мотор Pratt & Whitney новейшего семейства PW1000G (конкретно вариант PW1400G) — однако Путин знал надежность американских «партнеров», поэтому параллельно рассматривались отечественные моторы, в качестве которых выступали ПД-14 и украинский (предполагалось выпускать его на российских заводах) АИ-436Т12.

Разумеется, украинский мотор — это обычный для руины древний, практически окаменелый кусок дерьма, выдаваемый за свежеслепленную конфету Рошен. Основой АИ-436 стал газогенератор древнего двигателя Д-36, эксплуатирующегося с 1979 г. на самолетах Як-42, Ан-72 и Ан-74. Навесив на газогенератор Д-36 новую турбину и вентилятор, получили мотор Д-436Т, который использовали на амфибии Бе-200 и дерьмосамолете Ан-148. Но тяга этого дрыгла — всего 7.5 тонн, чего для МС-21 явно мало. Тогда этот газогенератор форсировали по температуре, и навернули на него еще более безумную трехвальную (привет Роллс-Ройсам) систему турбин и огромный вентилятор с редуктором — и получили АИ-436Т12 тягой в 12 тонн.

Понятно, что форсаж разработанного для самолета Як-42 мотора, изначально рассчитанного на тягу не более 6.5 тонн даже в чрезвычайном режиме, практически вдвое — не мог добавить ему ресурса. А ведь этот ресурс и во времена СССР был не ахти какой — что объяснимо, трехвальные двигатели технически очень сложны.

К счастью для российских двигателистов — произошел евромайдан, и украинский гумномотор утонул в зловонии «революции гидности», а импортный Pratt & Whitney сожрали введенные Западом санкции. Поэтому выбор ПД-14 совершился сам собой, пермские моторостроители получили государственное финансирование и внимание Путина — и постройка моторов поскакала быстрее, чем хохлы скачут на майдане. Всё-таки как много хохлы принесли России хорошего своим майданом — и Крым, и газ задорого, и вот новый отечественный мотор. Между прочим, это первый мотор, полностью разработанный ПРИ ПУТИНЕ, в новой России.

Вот ПД-14 привинчивают на крыло летающей лаборатории (седьмой собранный двигатель, первый серийный), вид сзади:

Кликайте для увеличения. ПД-14 — это который «с зубами». Хорошо заметна разница со старым пермским мотором Д-30КП. «Зубы» — это так называемые «шевроны», они уменьшают шумность мотора за счет разбиения потока.

Кстати, вы наверняка заметили, какой ободранный вид имеет летающая лаборатория пермского завода. Этот Ил-76 бортовой номер 76529 не только облезлый стоял в углу аэродрома, он еще и разукомплектованный весь был, ведь крайний полет он совершил в лохматом 1997 году. Так что его полностью укомплектовали, поменяли все шланги, стекла, сделали ремонт стоек шасси и т.д. — машина почти что ремонт прошла. Теперь будет самым старым летающим 76-ым в России. Скоро его покрасят, и будет вообще красавец. Вот что госбабло и путинские пендали животворящие делают.

У России есть еще две таких летающих лаборатории — бортовой номер 76454 (на нем испытывают сатурновские моторы, например SaM-146) и бортовой номер 76492 (ЛИИ Громова, в основном испытывает иностранные моторы и всякую экзотику вроде НК-93), они посвежее.

Двигатель ПД-14 довольно необычен для современного двигателестроения — он имеет относительно простую конструкцию, безредукторный привод вентилятора и сравнительно низкую степень двухконтурности (8,6 и менее). Лишь в версии ПД-18Р мотор получает вентилятор с редуктором и большую степень двухконтурности — в результате экономичность должна вырасти еще на 3-5%.

Вариант двигателя ПД-14М предполагается применить также на перспективном военно-транспортном самолете Ил-214 (это такой «удешевленный Ил-76» с двумя моторами).

Столь широкое использование унифицированной конструкции мотора для множества разных самолетов — единственный в условиях России разумный способ обеспечить необходимую тиражность (объем серийного производства) для окупаемости разработки нового мотора. Сами понимаете — сколь бы хорош не был российский двигатель, покупать его изготовители Эйрбасов и Боингов не будут, единственная ниша его существования — это отечественные самолеты, да еще, если очень повезет, бразильский Embraer и китайский ARJ.

Впрочем, если мотор будет хорошим — отечественные перевозчики могут потребовать ремоторизации старых Эйрбасов и Боингов на эти двигатели.

Материал: Proper специально для TOPRU.ORGИллюстрация: Сергей Савельев

topru.org

ПД14 - факты, технологии, испытания

22 Apr 2017 21:53

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.

ПД-14 – двигатель для магистрального самолёта XXI векаОдним 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 двигателейБуквы «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

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 аналогомРазработка 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.

Основные параметры двигателей, без учёта потерь в воздухозаборнике и без отборов воздуха и мощности на самолётные нужды	ПД-14А	ПД-14	ПД-14М	ПД-10
Тяга на взлетном режиме (Н = 0; М = 0), тс	12,5	14	15,6	10,9
Удельный расход топлива на крейсерском режиме, кг/кгс·ч	-(10-15) %	-(10-15) %	-(10-15) %	-(10-15) %
Диаметр вентилятора, мм	1900	1900	1900	1670
Сухая масса двигателя, кг	2870	2870	2970	2350
Схема двигателя	1+3+8-2+6	1+3+8-2+6	1+4+8-2+6	1+1+8-2+5

mc-21.wikidot.com

НЕВСКИЙ БАСТИОН, ВОЕННО-ТЕХНИЧЕСКИЙ СБОРНИК, ВООРУЖЕНИЯ, ВОЕННАЯ ТЕХНИКА, ВОЕННО-ТЕХНИЧЕСКИЙ СБОРНИК, СОВРЕМЕННОЕ СОСТОЯНИЕ, ИСТОРИЯ РАЗВИТИЯ ОПК, БАСТИОН ВТС, НЕВСКИЙ БАСТИОН, ЖУРНАЛ, СБОРНИК, ВПК, АРМИИ, ВЫСТАВКИ, САЛОНЫ, ВОЕННО-ТЕХНИЧЕСКИЕ, НОВОСТИ, ПОСЛЕДНИЕ НОВОСТИ, ВОЕННЫЕ НОВОСТИ, СОБЫТИЯ ФАКТЫ ВПК, НОВОСТИ ОПК, ОБОРОННАЯ ПРОМЫШЛЕННОСТЬ, МИНИСТРЕСТВО ОБОРОНЫ, СИЛОВЫХ СТРУКТУР, КРАСНАЯ АРМИЯ, СОВЕТСКАЯ АРМИЯ, РУССКАЯ АРМИЯ, ЗАРУБЕЖНЫЕ ВОЕННЫЕ НОВОСТИ, ВиВТ, ПВН

ТУРБОВЕНТИЛЯТОРНЫЙ ДВУХКОНТУРНЫЙ ДВИГАТЕЛЬ ПД-14

TURBOFAN BYPASS ENGINE PD-14

19.01.2018В Центральном институте авиационного моторостроения имени П.И. Баранова (ЦИАМ, входит в НИЦ «Институт имени Н.Е. Жуковского») на разгонном стенде проведены испытания по определению стойкости вентилятора двигателя ПД-14 (головной разработчик – АО «ОДК-Авиадвигатель») к попаданию крупной одиночной птицы.Экспериментальной работе предшествовала серьезная подготовка. Стенд прошел существенную модернизацию. Были изготовлены специальная пушка и стапель для ее крепления. В ходе подготовительных работ проведена серия калибровочных испытаний для подтверждения возможности заброса в вентилятор крупной птицы в критическое сечение лопатки и проверки удержания гильзы в пушке.Испытание c забросом птицы прошло успешно в регламентированных в соответствии с требованиями действующих норм летной годности условиях. В процессе испытания были проведены высокоскоростная видеосъемка процесса и измерение вибраций, которые важны для последующих расчетов.Проведение двух инженерных испытаний на разгонном стенде ЦИАМ (с забросом крупной птицы и с обрывом рабочей лопатки), а также сертификационного испытания на базе пермского КБ по обрыву рабочей лопатки вентилятора показало, что критичность обрыва лопатки вентилятора на двигателе выше, чем критичность попадания в двигатель крупной одиночной птицы. Таким образом, сертификационное испытание двигателя с забросом крупной птицы можно не проводить, что обеспечивает значительное сокращение затрат времени и средств при сертификации двигателя.Пресс-служба ЦИАМ

28.01.2018АО «ОДК-Пермские моторы» (входит в Объединенную двигателестроительную корпорацию Госкорпорации Ростех) подписало с ПАО «Корпорация «Иркут» (входит в Объединенную авиастроительную корпорацию) договор на поставку двигательных установок ПД-14 для летных испытаний самолета МС-21.ПД-14 — базовый турбовентиляторный двигатель, который создается в широкой кооперации предприятий ОДК для авиалайнера МС-21 с применением новейших технологий и материалов, в том числе, композитных.Поставки начнутся в конце 2018 г. К этому времени двигатель ПД-14 должен получить сертификат типа Федерального агентства воздушного транспорта (Росавиация). Начало летных испытаний самолета МС-21 с двигательными установками ПД-14 запланировано на 2019 г. Их завершение и получение сертификата типа воздушного судна МС-21 с двигателями ПД-14 планируется в 2021 г.«Подписание контракта с Корпорацией «Иркут» — это конкретный шаг к тому, что наши двигатели поднимут в небо новейший российский лайнер, — заявил управляющий директор АО «ОДК-Пермские моторы» Сергей Попов. — Завод готов обеспечить поставку ПД-14 в установленные сроки».В декабре 2017 г. ОДК начала в ЛИИ им. М.М. Громова (г. Жуковский, Московская обл.) третий этап летных испытаний двигателя ПД-14 в составе летающей лаборатории Ил-76ЛЛ. Он проводится с участием представителей сертифицирующих органов и должен официально подтвердить итоги первых двух этапов. Параллельно продолжаются различные специальные наземные испытания ПД-14.Объединенная двигателестроительная корпорация

28.01.2018Уфимское предприятие Объединенной двигателестроительной корпорации (входит в Госкорпорацию Ростех) ПАО «ОДК-УМПО» осваивает производство деталей и сборочных единиц (ДСЕ) новейшего российского гражданского авиационного двигателя пятого поколения ПД-14.ПД-14 — базовый турбовентиляторный двигатель, который создается в широкой кооперации предприятий ОДК для авиалайнера МС-21 с применением новейших технологий и материалов, в том числе, композитных. ОДК в настоящее время проводит в ЛИИ им. М.М. Громова (г. Жуковский, Московская обл.) третий этап летных испытаний двигателя ПД-14 в составе летающей лаборатории Ил-76ЛЛ. Параллельно продолжаются различные специальные наземные испытания ПД-14.За ОДК-УМПО закреплено изготовление более 30% ДСЕ двигателя ПД-14. В зону ответственности предприятия вошло изготовление полых рабочих лопаток вентилятора, разделительного корпуса, ротора компрессора высокого давления, отливок для корпуса приводных агрегатов, центрального привода и валопровода, а также разработка конструкторской документации и изготовление модуля турбины низкого давления с задней опорой.«Освоение двигателя находится на финишной прямой, следующей задачей станет выход на серию, — говорит управляющий директор ПАО «ОДК-УМПО» Евгений Семивеличенко. — Уверен, что приобретенный в нашем объединении опыт изготовления деталей и узлов двигателя для ПД-14 имеет важнейшее значение и перспективы для участия в проекте ПД-35».ПД-14 обладает проверенной современной конструкцией турбовентиляторного двигателя: компактная двухвальная схема, прямой привод вентилятора, оптимальная степень двухконтурности, эффективный газогенератор, цифровая САУ с полной ответственностью (типа FADEC). Модульная конструкция двигателя в совокупности с цифровой САУ, встроенной системой диагностики и предлагаемой эффективной системой послепродажного обслуживания обеспечивают успешное применение концепции эксплуатации двигателя по техническому состоянию.Головной исполнитель по программе ПД-14 — АО «ОДК», головной разработчик — АО «ОДК-Авиадвигатель», головной изготовитель — АО «ОДК-Пермские моторы» (оба предприятия входят в ОДК). Это первая полностью российская силовая установка для пассажирских авиалайнеров, созданная в России за последние десятилетия.Объединенная двигателестроительная корпорация

ТУРБОВЕНТИЛЯТОРНЫЙ ДВУХКОНТУРНЫЙ ДВИГАТЕЛЬ ПД-14В рамках федеральной целевой программы «Развитие гражданской авиационной техники России на 2007 – 2010 гг. на период до 2015 года» предприятиями ОДК был разработан гражданский турбовентиляторный двухконтурный двигатель ПД-14 («Перспективный двигатель») с тягой от 9 до 18 тонн. Это российский вариант двигателя для самолётов МС-21 («Магистральный самолет 21 века»), финансируемый из бюджета государства. Более мощные модификации на базе газогенератора двигателя (ПД-18Р) могут быть применены на Ту-214, Ил-96-300 и Ил-96-400Т. Также исследуется возможность создания промышленных газотурбинных установок на базе нового двигателя.Двигатель нового поколения создается в большой кооперации предприятий, в которую входят ОАО «ПМЗ», ОАО «Авиадвигатель», ОАО «СТАР» (Пермь), ОАО «Уфимское моторостроительное производственное объединение» (УМПО), ОАО «НПО «Сатурн» (Рыбинск), ФГУП «НПЦГ «Салют» (Москва), ОАО «Металлист-Самара» и другие. Так, для газогенератора разделительный корпус из титанового сплава и ротор компрессора высокого давления прибыли из УМПО, центральный привод — из НПЦГ «Салют».

ОАО «УМПО» определено как центр компетенции по нескольким ключевым технологиям, в том числе:- технология изготовления пустотелой широкохордной лопатки (с применением сверхпластического деформирования и диффузионной сварки) для малошумного вентилятора с уровнем КПД не менее 92% для ПД-14;- технология создания и ремонта моноколес (блисков) вентилятора и осевого компрессора и сварных роторов компрессоров из титановых и никелевых сплавов на базе сварки трением, в том числе линейной, и электроннолучевой сварки;- технология импульсной электрохимической обработки пальчиковых уплотнений газовоздушного тракта ГТД;- технология изготовления высоконадежной малоступенчатой турбины низкого давления (ТНД) с лопатками из интерметаллидного титана.Доля объединения в серийном производстве составит – 47%.

Двигатели ПД на базе унифицированного газогенератора – семейство отечественных турбореактивных двухконтурных двухвальных двигателей с эффективной системой шумоглушения, предназначенных для ближне-, среднемагистральных самолетов и промышленных ГТУ.Основная особенность семейства двигателей ПД – применение унифицированного компактного газогенератора и относительно легкого бесполочного вентилятора.Основные ключевые технологии: полые широкохордные титановые лопатки, моноколеса (блиски) и сварная секция в роторе компрессора высокого давления, малоэмиссионная камера сгорания из интерметаллидного сплава, монокристаллические лопатки турбины высокого давления с перспективной системой охлаждения, керамические покрытия на деталях горячей части, полые лопатки турбины низкого давления, композитная мотогондола.Основные преимущества двигателей ПДВысокая надежностьНаработка на неустранимое в полете выключение двигателя > 200 000 чНадежность вылета ВС, связанная с готовностью двигателя > 99,96 %Низкий расход топливаСнижение удельного расхода топлива относительно современных двигателей > 10…15 %Соответствие перспективным экологическим нормамСнижение шума относительно требований главы 4 стандарта ИКАО > 15…20 EpNдБСнижение уровня эмиссии по NOx относительно норм ИКАО 2008 года > 30 %Соответствие современным требованиям по сертификации АП-33, FAR-33, CS-E, ETOPS

Состояние проектных и доводочных работ Проекта ПД-14• Завершен этап технического проекта. Получены положительные заключения.• Развернута работ с ОАО «Корпорация «Иркут» по интеграции двигателя и самолета.• Выполнен большой объём испытаний экспериментальных узлов и систем двигателя на специальных установках.• Спроектирован демонстрационный двигатель проекта базового двигателя для подтверждения работоспособности узлов ПД-14.• Завершен первый этап доводочных испытаний газогенератора.• Изготовлением и испытаниями двигателя-демонстратора технологий подтверждена готовность критических технологий.• Проведены испытания узлов МГ из ПКМ на двигателе прототипе.• Выпущена рабочая конструкторская документация на двигатели ПД-14 и мотогондолы опытной парти.• Сформирована производственная кооперация изготовления опытной партии двигателей и мотогондол начато изготовление опытной парти двигателей и мотогондол.• Завершена программа испытаний двигателей демонстраторов 100-03 и 100-04, подтверждена необходимость внедрения выбранных конструкторских решений.• Подана заявка в АР МАК на получение сертификата типа двигателя.• Разработан Сертификацонный базис ПД-14, охватывающий требования АР МАК, EASA, FAA.• Проведена макетная комиссия по двигателю ПД-14 и утвержден протокол МК АР МАК.• Проведена макетная комиссия по самолету МС-21 с двигательной установкой ПД-14 и утвержден протокол МК АР МАК.• Выполнена подготовка производства и обеспечивается VI уровень технологической готовности при изготовлении опытной партии двигателей ПД-14.• Проводится подготовка летающей лаборатории к проведению летных испытаний двигателя ПД-14.ПД-14 конкурирует с перспективными продуктами аналогичного назначения лидеров мирового авиадвигателестроения: двигателями PW1400G (самолет МС-21) и PW1100G (самолет А320NEO) компании Pratt & Whitney, а также двигателями Leap-1А (самолет А320NEO) и Leap-1В (самолет В737 МАХ) консорциума CFMI (компании General Electric и Snecma).По заключению ГНЦ РФ ФГУП «ЦИАМ им. П.И. Баранова» двигатель ПД-14 не уступает конкурентам по сумме технико-экономических параметров. Комплексная оценка экономической эффективности двигателя ПД-14 в составе самолета МС-21, выполненная ОАО «НПК «Иркут», показала, что двигатель ПД-14 конкурентоспособен в сравнении с двигателем PW1400G.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.Летные испытания перспективного российского авиадвигателя ПД-14, предназначенного для оснащения новейшего самолета МС-21, запланированы на осень 2015 года. Они пройдут на борту летной лаборатории Ил-76ЛЛ, в составе которой один из двигателей будет заменен на ПД-14.

МОДИФИКАЦИИ• Семейство перспективных ТРДД для БСМС состоит из двигателей ПД-14, ПД-14А, ПД-14М, ПД-10;• ПД-14 – базовый ТРДД для самолета МС-21-300;• ПД-14А – дросселированный вариант ТРДД для самолета МС-21-200;• ПД-14М – форсированный вариант ТРДД для самолета МС-21-400, МТС;• ПД-10 – вариант с уменьшенной тягой до 10…11 тс для самолета SSJ NG.• ПД-12В – турбовальный для тяжелых вертолетов типа Ми-26Т2, Advanced Heavy Lift (AHL)

Основные параметры двигателей (все параметры даны без учета потерь в воздухозаборнике и без отборов воздуха и мощности на самолетные нужды)	ПД-14А	ПД-14	ПД-14М	ПД-10
Тяга на взлетном режиме (Н = 0; М = 0), тс	12,5	14,0	15,6	10,9
Удельный расход топлива на крейсерском режиме, кг/кгс·ч	-(10-15) % от уровня современных двигателей аналогичного класса тяги и назначения
Диаметр вентилятора, мм	1900	1900	1900	1677
Сухая масса двигателя, кг	2870	2870	2970	2350
Схема двигателя	1+3+8-2+6	1+3+8-2+6	1+4+8-2+6	1+1+8-2+5

Источники: www.avid.ru, www.umpo.ru, www.uk-odk.ru, sdelanounas.ru, vpk-news.ru и др.

ТУРБОВЕНТИЛЯТОРНЫЙ ДВУХКОНТУРНЫЙ ДВИГАТЕЛЬ ПД-14. НОВОСТИ 2015 – 2017 БЛИЖНЕ- СРЕДНЕМАГИСТРАЛЬНЫЙ ПАССАЖИРСКИЙ САМОЛЕТ МС-21 ТУРБОВЕНТИЛЯТОРНЫЙ ДВУХКОНТУРНЫЙ ДВИГАТЕЛЬ ПД-35 ТУРБОВАЛЬНЫЙ ДВИГАТЕЛЬ ПД-12В АВИАДВИГАТЕЛЬ ОАО

nevskii-bastion.ru