Турбовентиляторный двигатель ПД-14: характеристики, сравнение, испытания, применение

В настоящее время отечественная авиастроительная промышленность находится в как бы «подвешенном» состоянии: с одной стороны, она есть, а с другой – ни одного современного самолета чисто отечественной разработки за последние годы мы так и не увидели. И «Супер-Джет» не в счет, так как в нем из российского – исключительно «отверточная сборка». Надеждой на воскрешение авиапрома является двигатель ПД-14, характеристики (сравнение с аналогами) которого позволяют назвать его одним из лучших за последние годы.

Разработчики надеются, что создание нового мотора самым благоприятным образом скажется на состоянии всей отечественной авиационной промышленности, а также будет способствовать созданию множества новых рабочих мест.

Новый проект

Для чего вообще создавался новый двигатель ПД-14? Характеристики (сравнение с зарубежными образцами) современных российских моторов были таковы, что срочно требовалось разработка чего-то кардинально нового. Конструкторы руководствовались идеей создания силовой установки, которая позволит в дальнейшем разрабатывать и строить собственные самолеты с вместимостью от 130 до 180 мест. Единственная пассажирская машина аналогичного класса и полностью российского происхождения - самолет Ту-214. Его производство небольшими партиями продолжается и сегодня.

Но этих самолетов экстренно не хватает, нужна техника для обновления всего самолетного парка нашей страны. Но сделать это без совершенно новых двигателей – решительно невозможно. По техническим характеристикам и возможностям они не в чем не должны были уступать своим аналогам от ведущих мировых производителей.

Вообще, в связи с недавними украинскими событиями и полным разрывом связей в промышленной сфере двух стран, громадное значение двигатель ПД-14 (характеристики, сравнение – в этой статье) имеет еще и в аспекте полного возрождения разработки и изготовления газотурбинных двигателей в нашей стране. Помимо этого, в ходе его создания планируется решить сразу несколько важнейших задач:

• Полная реструктуризация гражданского авиастроения путем перераспределения ролей и вовлечения в этот проект новых игроков.
• Наконец-то планируется поделить зоны ответственности и заново создать разделение труда в сфере выпуска авиационной продукции, которое было полностью разрушено в момент развала Советского Союза.
• Также создатели проекта рассчитывают на создание новых полимерных и композитных материалов, которые крайне нужны современной авиакосмической отрасли.

Как все начиналось?

Идея о том, что стране срочно требуется новый авиационный двигатель, родилась в недрах ОАО «Авиадвигатель», когда на дворе стояло начало 2000 годов. Время тогда было крайне непростым, а потому в реальность данного проекта мало кто верил.

Но специалисты организации в это время тщательно и целенаправленно изучали мировой опыт в производстве движков, а также анализировали рынок отечественных перевозок, пытаясь спрогнозировать, какой именно тип мотора в гражданском авиастроении будет пользоваться повышенным спросом. Чем конкретно должен был выделяться двигатель ПД-14? Характеристики (сравнение и сопоставление) его с зарубежными образцами просто обязаны были выявить его заметное превосходство.

Почему? Все просто. В те времена продукция зарубежных авиапроизводителей «проталкивалась» на наши рынки крайне агрессивными методами. Увы, но в немалой степени этому способствовали и некоторые руководители. Сегодня, в связи с санкциями, этот вопрос уже не столь актуален. Более того, государство само «вдруг» заинтересовалось возможностью производства отечественных моторов. Так что предприятие ОАО «Авиадвигатель» тогда быстро оказалось в центре внимания как отечественных, так и зарубежных СМИ.

Основные задачи проекта

Основной задачей в то время было обеспечение приемлемой стоимости, по которой бы этот продукт и в самом деле начали бы интенсивно закупать. Именно тогда же родилась идея создания унифицированного и универсального газогенератора. Если она удастся, то в нашей стране появится возможность создания огромного перечня собственного промышленного оборудования, что не может не радовать.

Что такое турбовентиляторный мотор, принципы работы

Как лучше понять те преимущества, который предоставляет новый турбовентиляторный двигатель? Принцип работы всех аналогичных движков схож, а потому этот вопрос следует рассмотреть подробнее, так как иначе вряд ли будут понятны преимущества новых технологий.

Турбовентиляторным в специальной литературе называют моторы с высокой степенью двухконтурности. Отличительной их особенностью является наличие вентилятора большого диаметра, за счет которого через двигатель всегда проходит очень большой объем воздуха. Из-за больших габаритов этой детали внешнее сопло движка зачастую становится излишне «монументальным», а потому его укорачивают. Чтобы при этом не возникало опасных завихрений воздуха, в конструкцию включают неподвижные лопатки, которые поворачивают поток воздушной смеси в нужном направлении.

Соответственно, по принципу своего действия такие движки сильно напоминают ракетные, но смешения потоков в них практически не наблюдается. Преимущество турбовентиляторных моторов в том, что струя, выходящая у ракет «в трубу», в этом случае раскручивает дополнительный вентилятор, являющийся мощным источником тяги. Именно он производит не менее 70-80% всего тягового усилия. Таким образом, авиационный двигатель ПД-14 является чрезвычайно экономичным. Внутренний контур этих движков практически полностью повторяет конструкцию ракетных моделей, но их последние ступени «по совместительству» являются приводом вентилятора.

Преимущества и недостатки

Как и все его «сородичи», авиационный двигатель ПД-14 имеет как положительные, так и отрицательные стороны. К числу сильных его сторон относится высокая экономичность, которая позволяет широко применять эти силовые установки даже на дальних маршрутах.

Какие у него имеются недостатки? Наиболее значимый – очень большие габариты и приличный вес. Несмотря на все усилия инженеров и ученых, турбовентиляторные моторы создают значительное сопротивление набегающему воздушному потоку в полете. Предполагается, что эта проблема будет решена, когда найдутся способы снижения их общих габаритов.

Сравнительные отличия

Новый турбовентиляторный двигатель, принцип работы которого аналогичен «классическим» отечественным моделям, все же сильно отличается от своих предшественников. Конечно, отличия «на глаз» заметны исключительно инженерам. Если сравнивать его с моделью ПС-90А (Ил-96, самолет Ту-214, Ил-76), то сразу заметен, не побоимся этого слова, качественный рывок в технологическом процессе и возможностях.

Степень двухконтурности выросла ровно в два раза, температура газа перед входом в турбину возросла сразу на 100 К, степень общего сжатия (в различных условиях) выросла на 20-50%. В сравнении с вышеперечисленными разновидностями отечественных моторов, новый авиационный двигатель ПД-14 позволяет сэкономить минимум на 12-16% больше топлива.

Экономия массы

Впервые в отечественном гражданском авиастроении в конструкции движка использована технология производства пустотелых лопастей турбины из высокопрочных титановых сплавов.

Это дает экономию массы в 30% , суммарно новый авиационный двигатель ПД-14 облегчается примерно на 10%. Также на Пермском моторном заводе сегодня осваивается технология производства монокристаллических рабочих лопаток турбины. Сообщается, что такой подход позволит поднять рабочую температуру газов сразу до 2000 К.

Кроме того, впервые отечественные производители при проектировании и изготовлении движков собираются использовать такое количество полимерных композитных материалов. При таком подходе не только заметно понизится масса двигателя, но и повысится его прочность и устойчивость к перегрузкам.

Значение создания нового мотора

Как мы и говорили в самом начале статьи, невозможно создать ни один новый самолет, не разработав предварительно новые движки. С последними все начинает постепенно налаживаться: испытание двигателя ПД-14 в виде Государственной проверки скоро стартует&hellip- Но какие машины будут ими оснащаться?

Предполагается, что специально для этих моторов будет создан самолет МС-21 (магистральный, 21-го века). Если это действительно будет реализовано, то можно будет говорить о настоящем прорыве, впервые со времен СССР в нашей стране действительно будет создано что-то новое. Что еще важнее, российский двигатель ПД-14 позволит создать целую линейку новых самолетов, предназначенных для выполнения как дальних рейсов, так и маршрутов по внутренним линиям. Еще недавно все говорили, что отечественные самолеты придется оснащать исключительно импортными движками. Сегодня выяснилось, что это, к счастью, не так.

Какие машины им собираются оснащать?

Уже сегодня очевидно, что унифицированная конструкция нового мотора позволит с успехом использовать его не только на пассажирских, но и на транспортных самолетах. Так как его тяга составляет целых 14 тонн, данную модель можно устанавливать на МС-21-200/300/400. Наверняка ими допустимо будет комплектовать Ил-76 и Ил-214. Имеются сведения о начале создания еще более мощной модификации с тягой в 18 тонн, то есть ПД-18. Его предполагается использоваться на самолетах Ту-214 и Ил-96. Напомним, что сегодня все эти машины комплектуются «старичком» ПС-90А.

Также разработчики сообщают, что уже было принято решение и о создании облегченной версии этого движка с тягой десять тонн. Можно предположить, что он будет использоваться для производства многострадальных «Суперджетов», закупать для которых двигатели у Франции ныне никто не хочет. Наконец, будет также создан особый, вертолетный вариант этого мотора, которым будет комплектоваться знаменитая транспортная «корова», она же вертолет Ми-26.

До сего дня при производстве этих машин использовались украинские движки Д-136. Даже предварительные расчеты показывают, что имеющейся потребности в этих моторах с лихвой хватит, чтобы покрыть все издержки, которые были получены в ходе разработки новой техники. Всего планируется привлечь не менее 70 миллиардов рублей инвестиций, причем половина из них – средства из федерального бюджета. Последнее обстоятельство показывает, насколько этот проект нужен стране.

Чем плох старый ПС90-А?

Новейший двигатель для МС-21, ПД-14 – это новое поколение турбовинтовых моторов. Кроме того, он прекрасно совместим с относительно старыми модификациями самолетов. Так, заслуженные «ветераны» Ил-76, модернизация которых интенсивно ведется с прошлого года, при установке на них нового движка могут отлетать еще несколько десятков тысяч часов. Кроме того, удастся повысить дальность полета с четырех до пяти тысяч километров, без нагрузки дистанция также вырастет на тысячу километров, а расход топлива сократится примерно на 14%. Последнее обстоятельство особенно важно, так как благодаря ему удастся снизить стоимость перевозки тонны груза сразу на 10%.

Таким образом, старый мотор, верно отслуживший свое время эксплуатации и разработанный еще в СССР, пока что справляется со своими обязанностями, но современным требованиям он уже не соответствует. Основная проблема – высокое потребление топлива и повышенная шумность. В принципе, об этом было известно уже очень давно, но конкретные шаги к исправлению ситуации и созданию нового мотора были сделаны только сейчас. Справедливости ради стоит сказать, что только сегодня появились все необходимые для этой работы средства.

Официальные сведения о ходе работ

Официально движок находится в разработке с 2008 года, но по факту его конструированием талантливый коллектив конструкторов начал заниматься еще в 1999 году.

В 2012-м впервые была произведена сборка полноценного демонстрационного варианта. Тогда же шла интенсивная доводка систем газогенератора, который и доставлял конструкторам основные проблемы. На сегодняшний день все недостатки были успешно устранены. Впервые этот пермский двигатель был запущен в середине 2012 года. Тогда же конструкторы выяснили, что высокие проектные показатели вполне соответствуют практическому положению дел, что еще более укрепило их убежденность в необходимости срочного налаживания производства новых моторов.

Стендовые испытания изначально планировалось завершить еще три года назад, но из-за некоторых проблем есть сведения, что частично они продолжаются и по сей день. Предполагается, что в этом году начнется серийное производство, причем за год пермяки должны собирать не менее двух-трех десятков новых моторов. И это – очень мало, так как отечественные авиатора считают, что при сохранении нынешних темпов перелетов к 2019 году, самолетные двигатели должны производиться в титаническом темпе – 200 штук за 12 месяцев. Хотелось бы надеяться, что отечественная промышленность сможет «потянуть» этот проект.

А как же МС-21?

Впервые сведения о начале работ по производству нового самолета начали поступать еще в начале прошлого года. На сегодняшний момент точно известно, что на Иркутском авиастроительном заводе уже вовсю собирают первый фюзеляж нового отечественного лайнера, который в своей среде более известен под «неофициальным» названием Як-242.

Крыло из уникальных композитных материалов собирают в Ульяновске. Скорее всего, оно уже поступило в Иркутск. Отечественные СМИ, имеющие своих представителей на этом предприятии, твердо обещали, что первый борт сможет подняться в воздух уже летом этого года. Сообщается, что у производителя уже есть целый 175 твердых контрактов на постройку и поставку МС-21. Заказчиками выступили многие крупные организации, к числу которых относится даже Сбербанк, реализующий поставки новых самолетов в лизинг.

Есть также сведения, что дополнительно могут быть заказаны еще 100 воздушных судов этого типа, причем в роли заказчиков будут выступать не только отечественные, но и зарубежные переводчики. Это сообщение действительно уникально, так как последний раз кто-то проявлял интерес к нашим пассажирским самолетам только во времена СССР.

Важность проекта МС-21 в том, что это – первый и пока единственный отечественный самолет, созданный самостоятельно и без использования старых разработок времен Союза, в котором не используются иностранные комплектующие. На полетные трассы первые самолеты этой марки выйдут только после окончательного завершения всех типов летных и стендовых испытаний, которые продолжаются и по сей день.

Выводы

Таким образом, новый перспективный двигатель – реальный прорыв всей отечественной промышленности и, в особенности, гражданского самолетостроения. Что касается необходимости в этих моторах, то она колоссальна. Уже очень давно отечественные перевозчики говорят, что не слишком горят желанием покупать списанные импортные самолеты, ресурс которых почти исчерпан. Но в то время отечественная промышленность не могла предложить им ничего подходящего.

Сегодня есть и двигатель, и самолет. Так как против нашего государства введены санкции, возможностей покупать что-то за рубежом нет, да и взлетевший до небес курс валют не добавляет этому решению привлекательности. Так что у отечественного проекта есть грандиозные перспективы. Хочется надеяться, что промышленность не подведет и сможет обеспечить производителей всеми необходимыми комплектующими.