Технологии

Возвращение России в клуб высоких технологий. Полет МС-21 на серийных ПД-14

Возвращение России в клуб высоких технологий. Полет МС-21 на серийных ПД-14

Создавать собственные авиационные моторы могут себе позволить далеко не все развитые страны. В своё время Советский Союз был в этом почётном клубе, а Россия долгие десятилетия почивала на былых лаврах.

Возвращение России в клуб высоких технологий. Полет МС-21 на серийных ПД-14

ПД-14. Фото: Виталий Кузьмин, vitalykuzmin.net

Серийное производство двигателей для гражданской авиатехники – это настоящий хай-тек, наглядно показывающий истинный уровень развития технологий в стране. Ракетные двигатели и авиамоторы для боевой техники всё-таки стоят на ступеньку ниже гражданских агрегатов. Во-первых, для боевой машины не столь критичны экономичность и низкая конечная стоимость продукта, как для «мирной» техники. Во-вторых, ресурс современных турбореактивных гражданских двигателей вкупе с надёжностью выше, чем у аналогов военного назначения. Особенно если двигатель проходится сертифицировать под международные требования, к примеру, Европейского агентства по безопасности полётов.

Возвращение России в клуб высоких технологий. Полет МС-21 на серийных ПД-14

Серийный ПД-14 под крылом МС-21. Источник: корпорация «Иркут»

Подавляющее большинство современных двухконтурных турбореактивных двигателей в России уходят своими корнями в советское прошлое. Выпускаемый АО «ОДК – Пермские моторы» ПС-90 в различных модификациях разработан ещё в середине 80-х годов. Мотор Д-30КП-2 выпускается в Рыбинске с 1982 года, а его базовая версия вообще с 1972 года. Самым современным до недавнего времени был лёгкий SaM146, но это российско-французский проект, в котором отечественные инженеры отвечали за не самую критически важную «холодную» часть мотора. Ради справедливости стоит отметить, что газогенератор «горячей» части мотора у французов получился не самым лучшим образом в плане надёжности. При этом возникали сложности как с запчастями, так и с ремонтом. Только сейчас уровень локализации по ремонту газогенераторов в Рыбинске приближается к 55 %.

Возвращение России в клуб высоких технологий. Полет МС-21 на серийных ПД-14

МС-21 с российскими моторами впервые в воздухе. Источник: корпорация «Иркут»
Возвращение России в клуб высоких технологий. Полет МС-21 на серийных ПД-14
МС-21 с российскими моторами впервые в воздухе. Источник: корпорация «Иркут»
Возвращение России в клуб высоких технологий. Полет МС-21 на серийных ПД-14
МС-21 с российскими моторами впервые в воздухе. Источник: корпорация «Иркут»

Единственным турбореактивным двухконтурным авиадвигателем, разработанным для гражданского сектора в России с чистого листа, стал ПД-14. Техзадание на мотор пермские моторостроители получили в конце 2007 года, а спустя 11 лет Объединённая двигателестроительная компания заключила с корпорацией «Иркут» контракт на постройку пяти ПД-14 для лайнера МС-21.

За последние годы у россиян было много поводов гордиться научно-техническим потенциалом страны – это и платформа «Армата», и ударный гиперзвуковой комплекс «Авангард», и Су-57. Но именно постройка ПД-14 говорит о том, что Россия возвращается на мировой рынок высоких технологий.

Импортозамещённый

Первоначально среднемагистральный лайнер МС-21 строился с расчётом на установку двух моторов – американского Pratt & Whitney 1431 G-JM и российского ПД-14. Такое решение было принято не только из-за отсутствия в момент начала разработки отечественных аналогов. Всё дело в заказчиках. В стоимости любого авиалайнера доля двигателей может достигать 30 %, и это самые затратные в плане обслуживания агрегаты в конструкции. Немудрено, что потребители в праве выбирать себе силовые установки, к которым лучше приспособлена наземная инфраструктура. К примеру, при покупке снятого с производства A380 авиакомпании ранее могли выбирать между моторами Trent от Rolls-Royce и семейством GP7200 от консорциума Engine Alliance. Обратите внимание, что для разработки GP7200 объединились сразу четыре компании: американские General Electric, Pratt & Whitney, французская SNECMA и немецкая MTU. Всё потому, что создание современного двигателя для магистрального авиалайнера – это дорого и долго.

Возвращение России в клуб высоких технологий. Полет МС-21 на серийных ПД-14

ПД-14. Фото: Виталий Кузьмин

Импортный PW1431 в исполнении G-JM был создан на основе семейства PW1000, которые в различных модификациях монтируются на самолётах Airbus, Mitsubishi и Embraer. Для МС-21 предусмотрели самый крупный вариант тягой до 14 тонн и диаметром вентилятора 2,1 метра. Первые готовые моторы из США прибыли на Иркутский авиазавод в 2015 году, через 7 лет после старта разработки. Одновременно с подписанием контракта с Pratt & Whitney в России приступили к созданию собственного мотора ПД-14. За последние 30 лет – это самый масштабный проект в отечественном авиационном моторостроении. Трудно сказать, что произошло бы с целой отраслью, если быисторияс ПД-14 не случилась.

Немного о новинках, применённых в конструкции отечественного авиадвигателя. Всероссийский институт авиационных материалов только для ПД-14 разработал 20 новых материалов. Научными коллективами Пермского АО «ОДК-Авиадвигатель» с нуля созданы 16 новых критических технологий, которые в будущем станут основой новых авиамоторов. В частности, на турбинах высокого давления стоят монокристаллические лопатки, способные работать при температурах, превышающих 1700 градусов. В борьбе за топливную эффективность пустотелые лопатки вентилятора изготовлены из титана, что позволило поднять КПД узла на 5 %. Для снижения шума и вредных выбросов в атмосферу мотор оснащён звукопоглощающими элементами из композитов и малоэмиссионной интерметаллидной камерой сгорания. Важнейшим параметром пермского мотора является его полностью российское происхождение, что в наше время стало редкостью. Большая часть «прорывных» отечественных гражданских разработок – это компиляция из устаревших российских и современных зарубежных узлов. За примерами можно сходить в Набережные Челны. Новый электромобиль Кама-1 заимствует литий-никель-марганец-кобальт-оксидные аккумуляторы в Китае, а беспилотные грузовые КамАЗы проекта «Ермак» оснащены «автоматами» Allison и радарами Continental. ПД-14 с этой точки зрения полностью импортозамещённый.

Мотор ПД-14 разработан в качестве конкурента собственному PW1431G-JM, а также PW1100G/JM для самолёта A320NEO. В данной рыночной нише также моторы Leap-1A, Leap-1В, Leap-1С от консорциума CFMI (GE/Snecma) для машин A320NEO, В737МАХ и С919 соответственно. Учитывая курс доллара и полностью отечественное происхождение, цены на мировых рынках на ПД-14 будут вполне привлекательными.

Технический суверенитет

С самого начала инженеры справедливо запланировали на базе ПД-14 разработать целое семейство авиамоторов тягой от 9 до 18 тонн, о которых речь пойдёт чуть позже. Готовый газогенератор пермской новинки, то есть сердце мотора, был готов для стендовых испытаний в ноябре 2010 года. А готовый прототип или, как его ещё называют, демонстратор технологии, впервые завёлся на стенде в июне 2012 года. Поднялся мотор в воздух первый раз в октябре 2015 года, правда не под крылом МС-21, а вместе с летающей лабораторией Ил-76ЛЛ № 08-07.

Возвращение России в клуб высоких технологий. Полет МС-21 на серийных ПД-14

Впервые в статусе прототипа в воздух ПД-14 поднялся под крылом Ил-76ЛЛ. Источник: vk.com
Возвращение России в клуб высоких технологий. Полет МС-21 на серийных ПД-14
Впервые в статусе прототипа в воздух ПД-14 поднялся под крылом Ил-76ЛЛ. Источник: vk.com
Возвращение России в клуб высоких технологий. Полет МС-21 на серийных ПД-14
Впервые в статусе прототипа в воздух ПД-14 поднялся под крылом Ил-76ЛЛ. Источник: vk.com

Первые же исследования параметров мотора подтвердили его техническое преимущество перед импортными аналогами. Удельный расход топлива снижен на 10-15 %, а стоимость жизненного цикла сокращена на 20 %. Удалось разработчикам разобраться и с шумностью, из-за которой отечественные моторы не могли сертифицироваться на Западе. ПД-14 оказался на 15-20 дБ тише, чем того требуют стандарты Международной организации гражданской авиации (ICAO). Изначально топ-менеджеры Объединённой авиастроительной организации оптимистично планировали поднять МС-21 на отечественных моторах уже в начале 2018 года. Но, как видим, случилось это только в декабре 2020.

Возвращение России в клуб высоких технологий. Полет МС-21 на серийных ПД-14

Помимо упоминаемых в тексте вариантов на базе газогенератора ПД-14 в планах авиамоторы ПД-24 и ПД-28. Источник: vk.com

В январе текущего года три мотора, один из которых резервный, преодолели 4000 километров из Перми до Иркутска на автотрейлерах для того, чтобы оказаться под крылом МС-21 с номером 0012. Эти моторы в Перми были изготовлены ещё в 2018 году, но только сейчас оказались востребованы. В прошлом году были собраны ещё два мотора, на которых МС-21-310 будет проходить сертификацию для Росавиации. Также в 2021 году планируют получить аналогичный сертификат Европейского агентства по безопасности полётов EASA. И если всё пойдет по плану, то Пермский завод будет выпускать до 50 авиамоторов ПД-14 в год. В разработке форсированный вариант с тягой до 14,5 тонн ПД-14А, а также ещё более мощный ПД-14М, рассчитанный на максимальные 15,6 тонн тяги. Есть идея на базе газогенератора пермского двигателя разработать для SuperJet лёгкий вариант ПД-8.

Дальше начинается магия чисел. За счёт увеличения двухконтурности построят ПД-16 для тяжёлой версии самолёта МС-21-400 со взлётной тягой в 17 тонн. Если уменьшить диаметр вентилятора, можно собрать ПД-10 с тягой почти в 11 тонн. Вертолётный турбовальный вариант мощностью 11,5 тысяч л/с на базе пермского турбореактивного будет в перспективе иметь имя ПД-12В. В этом исполнении он уже найдёт своё применение в армейской авиации. И, наконец, для промышленности в разработке «сухопутные» газотурбинные энергоустановки ГТУ-12ПД и ГТУ-16ПД.

В 2021 году на стендовые испытания предполагают вывести ещё один авиамотор с именем ПД, только индекс будет 35. Ранее моторов такого класса в России и СССР вообще не производили: диапазон тяги от 25 до 50 тонн, диаметр вентилятора 3,1 метра, внешний диаметр 3,9 метра, а длина мотогондолы до 8 метров. Гигант планируется в серию в 2027 году. С появлением этого мотора у России появится надежда на возрождение легендарных «Русланов» или более совершенных аналогов.

По материалам

naukatehnika.com

Смотреть полностью

Похожее

Back to top button
Close
Close

Adblock Detected

Please consider supporting us by disabling your ad blocker