пять фактов о новом российском двигателе

На прошлой неделе на иркутский авиазавод были доставлены первые турбореактивные двигатели ПД-14 производства ОДК. Они будут впервые установлены на новейший российский лайнер МС-21. Ожидается, что самолет с двигателями ПД-14 поднимется в небо уже в этом году.

Испытания МС-21 с двигателями ПД-14 – знаковое событие для отечественного авиастроения. В чем же их уникальность и почему ПД-14 считают одним из самых прорывных проектов в гражданской авиации за последние десятилетия?

1/ Первый постсоветский авиадвигатель

ПД-14 – первый турбовентиляторный двигатель, созданный в современной России. Последней аналогичной разработкой был авиадвигатель четвертого поколения ПС-90А, выпущенный в СССР в конце 1980-х.

Идея создания двигателя нового поколения появилась в начале 2000-х годов. Российской двигателестроительной отрасли требовался проект, который стимулировал бы ее развитие и помог устранить накопившееся технологическое отставание от стран-лидеров.

Конечно, подобный глобальный проект не мог быть реализован одним конструкторским бюро или заводом. Изначально закладывалось участие практически всех отечественных двигателестроительных предприятий и профильных НИИ. В 2006 году было подписано соглашение о создании двигателя, который получил название ПД-14 (перспективный двигатель тягой 14 т). Головным разработчиком стало пермское конструкторское бюро «ОДК-Авиадвигатель», а головным изготовителем «ОДК-Пермские моторы».

Первые наземные испытания ПД-14 прошли в 2012 году, первые летные – в 2015-м. В 2018 году Росавиация выдала двигателю сертификат типа, подтверждающий готовность изделия к серийному производству и эксплуатации.

 

2/ Новый двигатель для нового самолета

Первым самолетом, который ПД-14 поднимет в воздух, станет перспективный российский лайнер МС-21. Он относится к самому массовому сегменту пассажирских самолетов − ближне- и среднемагистральным узкофюзеляжным авиалайнерам. Как и новый двигатель, МС-21 является первым самолетом подобного типа, полностью разработанным и выпущенным в современной России.

МС-21 («Магистральный самолет XXI века») – самолет нового поколения, который объединяет в себе передовую аэродинамику, современную силовую установку и продвинутые системы управления, а также новые решения для комфорта пассажиров. МС-21 создавался для замены устаревшего Ту-154.

Работы над самолетом велись параллельно с разработкой двигателя. Недавно первые ПД-14 были переданы компании «Иркут» для установки на МС-21-300. На данный момент собрано четыре опытные машины. Пятый самолет, предназначенный для полетов с ПД-14, находится в сборке. Летные испытания двигателя в составе МС-21-300 должны пройти в 2020 году.

Вместе с такими перспективными моделями отечественного и совместного производства, как Ил-114, SSJ100 и CR929, самолет МС-21 обеспечит полноценное присутствие нашего авиапрома на мировом рынке гражданских лайнеров. По прогнозам экспертов, МС-21 может занять от 5 до 10% мирового рынка в своем сегменте.

 

3/ Один из немногих в мире

В мире существует всего четыре государства, способные по полному циклу создавать современные турбовентиляторные двигатели: Россия, США, Великобритания и Франция. И каждое из них строго охраняет результаты исследований и свои ноу-хау в двигателестроении. Например, Франция производит горячие части двигателей SaM‑146 только на своей территории.

Одним из показателей уровня двигателестроения в стране является собственное производство лопаток турбин для авиадвигателей. В нашей стране такое производство есть. А в декабре 2019 года на базе рыбинского предприятия «ОДК-Сатурн» открылся крупнейший в России центр по изготовлению лопаток турбин с годовой мощностью в 2 тыс. комплектов. 

Проект ПД-14, помимо создания самого двигателя, включает в себя важнейший элемент – обеспечение послепродажного обслуживания. Планируется большой объем работы по этому направлению: создание центра поддержки с круглосуточной работой 365 дней в году, открытие сети полевых представительств, станций обслуживания двигателей, обеспечение замены модулей в эксплуатации. Ожидается, что это все в совокупности должно увеличить зарубежные перспективы нового российского двигателя.

 

4/ Новые технологии и материалы

Разработка современного турбореактивного двигателя – более длительный процесс, чем разработка самого самолета. ПД-14 разрабатывался на основе проверенных временем конструкторских решений с применением современных технологий. При этом ставилось условие использовать только отечественные материалы. Конструкторами было разработано и внедрено 16 ключевых технологий, например, лопатки турбины из легчайшего интерметаллида титана или продвинутая система охлаждения, позволяющая турбине работать при температуре до 2000 °К.

При создании двигателя применяются новые российские сплавы титана и никеля. Конструкция мотогондолы на 65% состоит из отечественных полимерных композитов, благодаря чему достигается необходимый уровень шумоизоляции и снижается масса двигателя. Всего в двигателе задействовано около 20 новых российских материалов, при этом все они прошли сертификацию по международным нормам.  

Внедренные инновации позволили снизить расход топлива, сделав ПД-14 более экологичным и экономичным. Предполагается, что эксплуатационные расходы ПД-14 будут ниже на 14-17%, чем у существующих аналогичных двигателей, а стоимость жизненного цикла ниже на 15-20%.   

 

5/ Не один двигатель, а целое семейство

Перед конструкторами стояла задача разработать унифицированный газогенератор, ключевой элемент двигателя, на базе которого можно было бы производить установки различных мощностей для использования в авиации и на земле.

ПД-14 – это первый двигатель в будущем семействе, разработанный для авиалайнера МС-21-300. Среди его ближайших «родственников», планируемых к выпуску − модификации ПД-14А для самолета МС-21-200 и ПД-14М для самолета МС-21-400. Двигатель ПД-8 сможет устанавливаться на самолеты Ан-148, Sukhoi Superjet 100, Sukhoi Superjet 75, Ту-334, Бе-200. Для Ил-96 и Ту-204 можно будет использовать ПД-18 тягой 18-20 тонн.

Сфера применения двигателей семейства ПД не ограничится летательными аппаратами. Турбореактивные двигатели на базе единого газогенератора можно будет использовать в промышленных целях в составе электрогенераторных и газоперекачивающих установок. 

Двигатель ПД-14 и семейство перспективных двигателей

Главная / Двигатель ПД-14 и семейство перспективных двигателей

Двигатели ПД на базе унифицированного газогенератора — семейство отечественных турбореактивных двухконтурных двухвальных двигателей, предназначенных для ближне-, среднемагистральных самолетов и промышленных ГТУ.

Основная особенность семейства двигателей ПД – применение унифицированного компактного газогенератора.

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.

• Преимущества
• Модификации
• Конкурентные преимущества
• Состояние работ

Основные преимущества двигателей ПД

Модификации двигателей, разрабатываемые в настоящее время

• 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;

• ПД-10 — вариант с уменьшенной тягой до 10. ..11 тс для самолета SSJ‑NG.

Так же на основании технологий, разработанных в рамках Проекта ПД-14, планируется создание промышленных ГТУ для производства ГПА и ГТЭС в классах мощности 8, 16 МВт.

Конкурентные преимущества по показателям экономической эффективности эксплуатации

обеспечиваются следующими основными параметрическими и конструктивными особенностями по сравнению с аналогами-конкурентами:

• Меньшие температуры на выходе из камеры сгорания являются важнейшим фактором уменьшения стоимости, снижения рисков в достижении заявленных показателей долговечности и надёжности двигателей самолетов с коротким полетным циклом.

• Меньший диаметр вентилятора ПД-14 позволяет иметь объективное снижение массы двигателя и лобового сопротивления мотогондолы.

• Оптимальные размеры внутреннего контура (газогенератора) облегчают решение проблемы относительно больших отборов воздуха из компрессора на различные нужды и снижают установочные потери тяги.

• Достаточно высокая расчетная степень сжатия вентилятора (вследствие применения несколько меньшей степени двухконтурности) исключает необходимость применения регулируемого сопла наружного контура с неизбежным увеличением массы и сопротивления двигательной установки и снижает установочные потери тяги.

• Проверенная в эксплуатации классическая безредукторная схема двигателя ПД-14 позволяет достичь требуемых показателей массы, ресурса, надежности и стоимости обслуживания.

Оптимальное сочетание умеренно высоких параметров цикла и проверенной схемы двигателя с прямым приводом вентилятора позволяет обеспечить снижение цены двигателя, затрат на обслуживание и ремонт, массы и лобового сопротивления двигательной установки и обеспечить преимущество двигателя ПД-14 по показателям экономической эффективности эксплуатации и стоимости жизненного цикла.

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.

• Проводятся летные испытания двигателя ПД-14 в составе летающей лаборатории Ил-76ЛЛ в ЛИИ им. Громова.

• «ОДК-Авиадвигатель» получил сертификат типа на новейший авиационный двигатель ПД-14

Зачем Россия создала двигатель ПД-14 для МС-21

Автор
Сумит Сингх

Опубликовано 30 июля 2021 г.

Три десятилетия в процессе создания

Авиадвигатель ПД-14 — первый турбовентиляторный реактивный двигатель, созданный в современной России. На этот продукт возлагаются большие надежды, поскольку в этом десятилетии он готовится подняться в небо вместе с «Иркут МС-21». Однако для чего был построен двигатель? Давайте взглянем.

Три десятилетия в процессе создания

МС-21-300 с двигателями Pratt & Whitney PW1400G уже проходят испытания по программе сертификации по российским и европейским стандартам. Однако самолет также начал испытываться с двигателями ПД-14, которые прошли тесты на выбросы, установленные Международной организацией гражданской авиации (ИКАО) ранее в этом году.

Принимая во внимание этот импульс, Ростех, ведущая российская авиастроительная компания, стремится подчеркнуть возможности собственного двигателя. Примечательно, что последним в своем роде проектом стал двигатель четвертого поколения ПС-90А, построенный в Советском Союзе в 1980-х годах.

Вдохновение для создания двигателя нового поколения появилось в 1990-х годах. Уже тогда Россия стремилась связать свою промышленность с отечественной продукцией.

После многолетних предварительных исследований, инициированных отечественными двигателестроительными группами, в 2008 году было подписано соглашение о создании ПД-14. Это название представляет собой русское слово перспективный двигатель и тягу 14 тонн. Таким образом, «ОДК-Авиадвигатель» и «ОДК-Пермский мотор» объединились, чтобы возглавить разработку и производство двигателя.

Первый запуск ПД-14 состоялся в 2014 году. Фото: Сумит Сингх | Простой полет

Наземные испытания

начались девять лет назад, прежде чем в 2015 году начались летные испытания. Затем в 2018 году произошел серьезный прорыв, когда Росавиация выдала ему сертификат типа. Вслед за этим ПД-14 прошел дополнительные испытания в отношении ограничений по задымлению и выбросу «нелетучих частиц».

Ожидается, что МС-21-300 будет развивать крейсерскую скорость полета 870 км/ч (540 миль/ч) и максимальную высоту полета 12 200 м (40 026 футов). Фото: Сумит Сингх | Простой полет

Возможности средней дальности

Вокруг двигателя много ажиотажа. Примечательно, что российская авиационная промышленность полностью доверяет ему, чтобы установить его на свои основные будущие узкофюзеляжные самолеты.

«Двигатель ПД-14 разработан для российского авиалайнера нового поколения МС-21-310, «магистрального самолета 21 века». Он относится к самому массовому сегменту пассажирских самолетов: ближне-среднемагистральным узкофюзеляжным авиалайнерам. МС-21 — самолет будущего поколения, сочетающий в себе передовую аэродинамику, современные материалы, высокоэффективную силовую установку и передовые системы управления, а также новые решения для комфорта пассажиров», Ростех констатирует.

«Проектирование самолета велось параллельно с разработкой двигателя. Как и другие перспективные модели отечественного и совместного производства, такие как Ил-114, SSJ100 и CR929, самолеты МС-21 могут обеспечить российскому авиапрому всестороннее присутствие на мировом рынке гражданской авиации. По прогнозам экспертов, МС-21 может занять от 5 до 10% мирового рынка в своем сегменте».

Все новые самолеты будут отечественного производства. Фото: Сумит Сингх | Простой полет

Будьте в курсе: Подпишитесь на наши ежедневные и еженедельные дайджесты авиационных новостей.

Предложение баланса

В целом, MC-21 стремится составить конкуренцию семействам Airbus A320 и Boeing 737 на ближне- и среднемагистральных рейсах. Выпуская его с двумя вариантами двигателей, Ростех может диверсифицировать свои рынки.

Что вы думаете о двигателе ПД-14? Как, по вашему мнению, он отличается от своих конкурентов по всему миру? Дайте нам знать, что вы думаете о продукте и его перспективах в разделе комментариев.

Двигатель ПД-14 и семейство перспективных двигателей

Английская версия / Двигатель ПД-14 и семейство перспективных двигателей

Двигатели ПД на базе общей газогенераторной установки составляют семейство российских двухконтурных двухвальных ТРД с эффективная система шумоподавления, предназначенная для ближне- и среднемагистральных самолетов и IGT.

Основной особенностью двигателей семейства ПД является использование компактного общего сердечника и относительно легкого бескорпусного вентилятора.

Ключевые технологии : полые широкохордные титановые лопатки, блиски и приварная секция в роторе компрессора ВД, камера сгорания с низким уровнем выбросов из интерметаллического сплава, монокристаллические лопатки турбины ВД с усовершенствованной системой охлаждения, керамическое покрытие на горячей части детали, полые лопатки турбины низкого давления, гондола из композиционных материалов.

• Преимущества
• Модификации
• Конкурентные преимущества
• Статус

Основные преимущества двигателей ПД

Разрабатываемые модификации двигателей

• Семейство перспективных ТРДД для ближне- и среднемагистральных самолетов включает следующие двигатели: ПД-14, ПД-14А, ПД-14М, ПД-10;
• ПД-14 – базовый двигатель для самолета МС-21-300;
• ПД-14А — дефорсированная модификация двигателя для самолета МС-21-200;
• ПД-14М – форсированная модификация двигателя для самолета МС-21-400;
• ПД-10 – дефорсированная модификация двигателя (10. ..11 тс) для самолетов SSJ‑NG.

Кроме того, технологии, разработанные в рамках программы двигателей ПД-14, планируется использовать для изготовления ВГТ для компрессорно-генераторных агрегатов ГТ мощностью 8 и 16 МВт.

Конкурентные преимущества за счет операционной эффективности затрат
достигаются за счет следующих особенностей, связанных с производительностью и конструкцией, по сравнению с конкурентами:

• более низкая температура на выходе из камеры сгорания является очень важным фактором, способствующим снижению затрат и рисков при достижении целевого срока службы и надежности короткоцикловой А /C двигателей.
• Меньший диаметр вентилятора двигателя ПД-14 способствует уменьшению реальной массы двигателя и сопротивления мотогондолы.
• Оптимальные размеры основного канала помогают решить проблему относительно больших отборов воздуха компрессоров различного назначения и снизить потери тяги установки.
• Достаточно высокая расчетная степень сжатия вентилятора (за счет несколько меньшей степени двухконтурности) исключает необходимость в соплах с регулируемым воздушным потоком, что неизбежно увеличивает массу и лобовое сопротивление двигателя, а также снижает потери тяги при установке.