il76

7 фактов истории создания семейства двигателей ПД-14

В конце прошлого года  подробней: начались испытания новейшего российского авиационного двигателя ПД-14 на летающей лаборатории Ил-76ЛЛ, которые специалисты назвали «событием исключительной важности». В чем же уникальность этого двигателя и почему его считают одним из самых прорывных проектов в гражданской авиации за последние 30 лет? Внести ясность помогут семь фактов о ПД-14.



Почему двигатель стал одним из самых прорывных проектов в гражданской авиации за последние 30 лет?

ПД-14– двигатель пятого поколения, он соединяет в себе лучшие отечественные традиции с новыми авиационными стандартами XXI века. Турбореактивный двигатель – сложнейшее инженерное устройство, требующее очень непростых конструкторских решений. Например, одна лопатка турбины, а их в ступенях насчитывается около 70, вращается с частотой 12 тыс. оборотов в минуту, и на нее действует центробежная сила, равная 18 т. Для сравнения: это нагрузка на подвеску двухэтажного лондонского автобуса.

  1. Первый авиадвигатель, созданный в России после распада СССР

Проект ПД-14 – новая страница в истории турбовентиляторных двухконтурных двигателей и первая отечественная разработка в области гражданского двигателестроения за последние 29 лет: первый полет Ил-76ЛЛ по программе испытаний ПС-90А состоялся 26 декабря 1986 года.

ПД-14 создан на базе специально разработанного уникального газогенератора, который включает три элемента:

  • высокоэффективный компрессор,
  • турбину высокого давления,
  • и малоэмиссионную камеру сгорания.

Унифицированный газогенератор ПД-14 позволяет создавать двигатели тягой от 8 до 18 т.

  1. Базовый проект для семейства двигателей

Семейство двигателей на базе ПД-14 позволит оснастить современными силовыми установками практически все российские самолеты:

  • От ПД-7 для ближнемагистрального «Сухого Суперджет 100» до ПД-18, который можно установить на дальнемагистральный Ил-96.
  • На базе газогенератора ПД-14 планируется разработать вертолетный двигатель ПД-10В для замены Д-136 на самом большом в мире вертолете Ми-26.
  • Этот же двигатель можно использовать и на российско-китайском тяжелом вертолете, разработка которого уже началась.
  • На базе газогенератора ПД-14 могут быть созданы газоперекачивающие установки или даже газотурбинные электростанции мощностью от 8 до 16 МВт.

  1. Для ПД-14 разработано 16 новых технологий

Для ПД-14, при ведущей роли Центрального института авиационного моторостроения (ЦИАМ), головного НИИ отрасли, и ОКБ «Авиадвигатель», было разработано 16 критических технологий:

  • монокристаллические лопатки турбины высокого давления с перспективной системой охлаждения, работоспособные при температуре газа до 2000 °К;
  • пустотелая широкохордная лопатка вентилятора из титанового сплава, благодаря которой удалось повысить КПД вентиляторной ступени на 5% в сравнении с ПС-90;
  • малоэмиссионная камера сгорания из интерметаллидного сплава;
  • звукопоглощающие конструкции из композиционных материалов;
  • керамические покрытия на деталях горячей части;
  • полые лопатки турбины низкого давления и др.

  1. Для проекта создано 20 новых материалов

При участии Всероссийского института авиационных материалов (ВИАМ) для ПД-14 было разработано порядка 20 новых материалов. Использование композитных материалов в конструкции двигателя и мотогондолы, полые широкохордные титановые лопатки вентилятора существенно снизили вес двигателя. ПД-14 выигрывает благодаря бесспорным преимуществам:

  • уменьшению удельного расхода топлива на 10–15%,
  • сокращению стоимости жизненного цикла на 15-20%,
  • эксплуатация двигателя обойдется на 14–17% дешевле действующих аналогов.

Но создать материал — полдела: для его использования в гражданском авиадвигателе необходима сертификация по международным нормам. Иначе двигатель, как бы он ни был хорош, не допустят к полетам за пределами России. Правила тут очень строги, поскольку речь идет о безопасности людей. То же самое относится и к процессу изготовления двигателя:

  • предприятиям отрасли требуется сертификация по нормам Европейского агентства авиационной безопасности (ЕASA).

Все это заставит повысить культуру производства. Сама разработка ПД-14 проходила по новой, цифровой технологии, благодаря чему уже 7-й экземпляр двигателя был собран в Перми по технологии серийного производства, в то время как раньше опытная партия изготовлялась в количестве до 35 экземпляров. В целом же проект ПД-14 сохранит для России более 10 тыс. высококвалифицированных рабочих мест.

Факты и особенности семейства ПД-14

  1. Экологичный и бесшумный авиадвигатель

Оптимизация параметров термодинамического цикла, малоэмиссионная камера сгорания, низкий удельный расход топлива позволили минимизировать вредные выбросы в ПД-14. Достигнутые показатели эмиссии ниже установленных норм на 30–45%.

  • ПД-14 – это бесшумный двигатель.
  • 3D-аэродинамическое моделирование узлов, повышение степени двухконтурности для перехода в низкочастотную зону и применение эффективных систем шумоглушения последнего поколения позволили значительно снизить уровень шума.

Показатели шума с существенным запасом превосходят нормы Международной организации гражданской авиации.

  1. Первый российский авиадвигатель 5-го поколения

Прогресс в авиадвигателестроении характеризуется несколькими параметрами, но главным считается температура газа перед турбиной. Переход к каждому новому поколению турбореактивных двигателей, а всего их насчитывают пять, характеризовался ростом этой температуры на 100–200 градусов. Так:

  • у 1-го поколения двигателей конца 1940-х годов температура не превышала 877 °C,
  • у 2-го поколения (1950-е гг.) этот показатель вырос до 977 °С,
  • в 3-м поколении (1960-е гг.) этот параметр поднялся до 1176 °С,
  • у двигателей 4-го поколения (1970–1980 гг.) температура газа дошла до 1376 °С.
  • лопатки турбин двигателей 5-го поколения, первые образцы которых появились на Западе в середине 1990-х, работают при температуре 1626 °С.

В настоящее время в мире только 15% двигателей, находящихся в эксплуатации, относятся к 5-му поколению.

  1. Технологии ПД-14 – государственная тайна 

Кроме отечественных компаний, только фирмы США, Великобритании и Франции владеют технологиями полного цикла создания современных турбореактивных двигателей. То есть государств, производящих современные авиационные турбореактивные двигатели, меньше, чем стран, обладающих ядерным оружием или запускающих в космос спутники. К примеру, многолетние усилия Китая до сих пор так и не привели к успеху в этой области. Китайцы быстро скопировали российский истребитель Су-27, однако скопировать его двигатель АЛ-31Ф им так и не удалось. Китай до сих пор вынужден закупать этот уже давно не самый современный двигатель в России. Поэтому технологии разработки авиационных двигателей оберегаются как важнейшая государственная тайна.

Статус и новости

Информация о ходе сертификационных испытаний двигателя ПД-14

Заявка АО «ОДК-Авиадвигатель» на сертификацию двигателя ПД-14 была подана в Росавиацию в июле 2017 года.

В 2017-2018 годах проведён комплекс работ с участием:

  • Минпромторга России,
  • АО «ОДК»,
  • АО «ОДК-Авиадвигатель»,
  • Авиарегистра России и сертификационных центров.

Работы по сертификации двигателя ПД-14 находятся на особом контроле, технические совещания с участием АО «ОДК-Авиадвигатель», Авиарегистра России и сертификационных центров проводятся на еженедельной основе.

В 2018 году проводятся следующие работы:

  • испытания двигателя №100-10 по проверке флаттера в ТБК ЦИАМ;
    испытания двигателя №100-06 по забросу града на стенде ПАО «ОДК-Сатурн»;
  • подготовка двигателя №100-08 для проверки работоспособности в условиях обледенения в ТБК ЦИАМ;
  • проведены 150-часовые испытания двигателя №100-13;
  • с 17 августа 2018 г. начались эксплуатационные испытания двигателя на летающей лаборатории Ил-76ЛЛ (3 этап) в соответствии с требованиями сертификационного базиса.

В 2017 году выполнены работы:

  • на постоянной основе на специальных установках проводились испытания новых 20 материалов (с более 700 испытаний каждого материала) в целях определения их свойств и формирования современной базы данных этих материалов;
  • проведены полномасштабные работы по созданию и освоению новых критических технологий (всего предстоит освоить 16 критических технологий, на сегодняшний день, практически все они освоены, внедрено 13 технологий);
  • проведены испытания 1 этапа на летающей лаборатории.

Проведён ряд сложных испытаний на специальных установках и полноразмерных двигателях:

  • по проверке режима обрыва вала турбины низкого давления;
  • по проверке режима обрыва рабочей лопатки вентилятора;
  • по проверке работоспособности при попадании крупного града;
  • по проверке противопомпажной системы;
  • по проверке воздушного стартера (СТВ) при условиях отказа, а также системы защиты СТВ;
  • по термометрированию турбины низкого давления (ТНД) и турбины высокого давления (ТВД);
  • по проверке на птицестойкость.

Материалы по теме:

Третий этап летных испытаний двигателя ПД-14

Авиадвигатель ПД-14 готов к серии