Новый авиадвигатель ПД-14

Двигатель ПД-14 (Перспективный Двигатель тягой 14 тонн)  является первым гражданским турбореактивным двигателем, созданным в России в постсоветский период, если не считать SaM-146, созданный совместно с французами.

Цель проекта — завоевание более 10 % рынка турбовентиляторных двигателей в классе тяги 7—18 тонн.

Источник: zavodfoto

Теперь и я могу ответственно сказать, что новый двигатель ПД-14 есть! Сам видел-трогал. Между прочим, по масштабам и сложности технических, технологических, экономических, маркетинговых проблем создание двигателя ПД-14 стало грандиозным проектом нашей страны. Сегодня мы в гостях у головного разработчика семейства двигателей пятого поколения для ближне-среднемагистральных самолетов типа «МС-21» и промышленных ГТУ — АО — «ОДК-Авиадвигатель».

Управляющий директор-генеральный конструктор АО «ОДК-Авиадвигатель», Иноземцев Александр Александрович:

ПД-14 — это целое семейство перспективных гражданских турбовентиляторных двигателей с тягой на взлёте от 9 до 18 тонн.

Над решением амбициозной задачи работали в рамках широкой кооперации все ведущие двигателестроительные предприятия страны. Вот только неполный список — АО «ОДК-Пермские моторы», ПАО «ОДК-Сатурн», ПАО «ОДК-УМПО», ПК «Салют» АО «ОДК», АО «Металлист-Самара», АО «ОДК-СТАР», АО «ПЗ «Машиностроитель», ПАО «ВАСО», АО «ОНПП «Технология» им. А.Г. Ромашина» и др.

В рамках проекта были освоены 16 ключевых технологий. Например, на Уфимском моторостроительном производственном объединении (ПАО «ОДК-УМПО») разработана и освоена технология изготовления пустотелой широкохордной рабочей лопатки вентилятора из титанового сплава. До этого опыт изготовления таких лопаток в нашей стране отсутствовал. Пермяки тоже не подкачали. Так внедрение на АО ОДК-Пермские моторы (АО «ОДК-ПМ») технологий нанесения керамических теплозащитных покрытий лопаток ТВД и элементов камеры сгорания, а также электроэрозийной обработки при перфорировании лопаток ТВД обеспечило высокие, соответствующие лучшим образцам современных двигателей параметры рабочего цикла ПД-14.

Наше знакомство с предприятием мы начали с конструкторских бюро. А вот те самые люди, которые и отвечают за будущее нашего двигателестроения.

История предприятия неразрывно связана с историей пермского завода авиационных двигателей, в настоящее время АО «ОДК-Пермские моторы». Завод был построен в начале 1930-х годов. Первой продукцией завода был лицензионный мотор «Циклон» американской фирмы «Кертис-райт» (на наш лад М-25). В 1934 году технический директор и главный конструктор завода Аркадий Дмитриевич Швецов организовал в составе завода своё конструкторское бюро, которое 11 декабря 1939 года постановлением правительства выделено в самостоятельное предприятие: «ОКБ-19», позднее «Моторостроительное конструкторское бюро», а в настоящее время — АО «ОДК-Авиадвигатель».

В те годы, наряду с работой по созданию технической документации, обеспечивающей производство, сборку и испытания лицензионного мотора М-25, в ОКБ развернулись работы по созданию отечественных авиационных двигателей, главным образом, для истребительной авиации. К началу Великой Отечественной войны ими было создано целое семейство авиационных двигателей. С 1943 года началось серийное производство форсированных моторов АШ-82Ф, а затем АШ-82ФН. Последний был в то время самым мощным мотором в мире в своём классе. Он устанавливался на истребителях Ла-5 и Ла-7, которые сыграли большую роль в разгроме немецких войск. Кстати, за создание двигателей, обеспечивших военное превосходство истребительной авиации СССР над силами противника, ОКБ-19 21 июня 1943 года отмечено правительственной наградой — орденом Ленина.

После Великой Отечественной войны практически все задачи военной и гражданской авиации по поршневой технике сконцентрировались в ОКБ. В эти годы создан ряд конструктивно новых моторов для тяжёлых самолётов, в том числе пассажирских, моторы и редукторы для вертолётов. С начала 50-х в истории КБ начинается новый этап — период газотурбинной техники.

В 1955 году новый главный конструктор ОКБ Павел Александрович Соловьев (ученик и заместитель А. Д. Швецова), при разработке первого реактивного двигателя ОКБ — Д-20 для дальнего бомбардировщика выбрал схему двухконтурного двухкаскадного двигателя, которая явилась в дальнейшем основой для создания семейства турбореактивных двигателей. В 1971 году собран и испытан первый в СССР турбореактивный двухконтурный двигатель с форсажной камерой: ТРДДФ Д-30Ф6, разрабатывавшийся для истребителя-перехватчика МиГ-31.

В конце 1976 года собран первый серийный экземпляр. В 1982 году принято решение о создании унифицированного двигателя для самолётов Ил-96 и Ту-204. В конце года был объявлен конкурс. По итогам конкурса, объявленным 26.06.85, победил проект двигателя Д-90А МКБ. В 1987 году этот двигатель получил обозначение ПС-90А в честь его генерального конструктора (ПС — Павел Соловьев). Данный двигатель стали устанавливать на современные российские пассажирские самолёты Ил-96-300, Ил-96-400, Ту-204-100, Ту-204-300, Ту-214 и военный транспортник Ил-76МФ.

За 80 лет существования КБ разработано более 70 типов двигателей, из которых 41 тип производился серийно. В разное время моторостроительными заводами страны изготовлено свыше 85-ти тысяч двигателей разработки пермского КБ. Пермские двигатели поднимали на крыло лучшие самолеты Поликарпова, Лавочкина, Туполева, Ильюшина, Антонова, вертолеты Яковлева, Миля и сыграли решающую роль в «войне моторов». В настоящее время двигатели, созданные в Перми, установлены на все современные отечественные пассажирские и грузовые самолеты: Ту-204/214, Ил-96-300/400, Ил-76ТД/МД-90/А, Ил-78М-90А и др.

Сегодня АО "ОДК-Авиадвигатель — это конструкторское бюро по разработке газотурбинных двигателей для авиации, а также промышленных газотурбинных установок и электростанций на базе авиационных технологий.

Работы над новым флагманом ПД-14 начались в 2008 году. Тогда российское правительство выделило 15 млрд рублей на эти цели. Первый прототип газогенератора 100ГГ-01 совершил первые прокрутки на земле в 2010 году, в первый комплектный демонстратор двигателя впервые заработал 9 июня 2012 года.

Кстати, сейчас в Перми впервые в истории отечественного газотурбинного моторостроения разрабатывается двигатель ПД­35 тягой 35 тс. Это базовый двигатель нового семейства авиационных двигателей тягой 25–50 тс для перспективных российских широкофюзеляжных пассажирских и транспортных самолетов. Появление этого двигателя обеспечит России возврат на рынок дальнемагистральных перевозок.

Хоть они и КБ, свой свечной заводик у них тоже имеется. Вот, собственно, мы у них на Опытном заводе. По понятным причинам покажу не всё, конкуренты не дремлют. В целом тут всё на высоте. Чистота и порядок, автоматизация процессов в почёте, а где надо, то и люди на помощь роботам приходят.

Трубогибочный станок для автоматической гибки труб в трехмерном пространстве:

Роботизированный комплекс для производства образцов материалов. Он способен выпускать до 600 единиц различных образцов в месяц.

Курчев Игорь, заместитель главного инженера опытного завода:

Теперь-то мы, наконец, поняли, что технологиями с нами никто делиться не будет. Тем более в такой страгической отрасли, как авиастроение. Поэтому в новом проекте решили надеяться только на себя. Например, возьмём газогенератор (компрессоры, камера сгорания, турбина высокого давления). А это самый сложный, высоконагруженный и дорогой узел двигателя, определяющий его конкурентоспособность и стоимость. Поэтому материалы, технологии проектирования, испытаний, доводки и производства газогенератора не могли быть импортированы из-за рубежа, ибо являются «ноу-хау» каждой страны, располагающей такими технологиями. Понимая это, наши разработчики ещё на начальных этапах проектирования ПД-14 сделали ставку на отечественные материалы и технологии. В итоге в двигателе ПД-14 использовано около 20 наименований новых сплавов, разработанных ВИАМ.

Вместо японского углеродного материала для изготовления решеток реверсивных устройств уже подобран отечественный аналог производства фирмы UMATEX. В этом году планируется провести комплекс необходимых мероприятий для внедрения данного материала в производство, а уже в 2020 году будет запущено серийное производство решеток из отечественного углеродного волокна.

Установка для испытаний трансмиссий и систем смазки:

Это единственная в России установка, которая позволяет имитировать высотные условия, углы крена и тангажа при проверке работы компонентов трансмиссий и систем смазки двигателя.

С помощью этой Установки выявляются проблемы в работе компонентов системы смазки на начальном этапе создания двигателя, подтверждается его работоспособность в условиях масляного «голодания» или при работе на «грязном» масле.

Кстати, практически неограниченные возможности установки по сравнению с реальными двигателями для измерения параметров и визуализации рабочих процессов позволяют использовать её не только как средство для экспериментальных исследований, но и как эффективный инструмент для создания и верификации математических моделей компонентов трансмиссий и систем смазки ГТД.

А это уже Центр акустических исследований. В этом уникальном для России Центре акустических исследований, созданном пермским КБ совместно с Пермским национальным исследовательским политехническим университетом, проводятся исследования акустических характеристик звукопоглощающих конструкций газотурбинных двигателей широкого назначения.

Установка «интерферометр с потоком» может:

• создавать акустические сигналы любого типа и последовательности;
• моделировать условия в воздухозаборнике и каналах двигателя — по распространению звука против и по потоку;
• получать важнейшие акустические характеристики ЗПК — комплексного акустического сопротивления (импеданса), что позволяет провести все необходимые акустические расчеты по совместной работе разных ЗПК в каналах двигателя и т.д.

Далее у нас Испытательная лаборатория прочности материалов и деталей авиационных двигателей.

Ну что, друзья, ПД-14 реально существует, вот, например, красавец за номером 12 висит, на очередных испытаниях. Как никак уже больше 1 500 циклов трудяга намотал. Один цикл — это взлёт и посадка, плюс 2 часа лёта. Всего эксперементальных двигателей было выпущено 13 штук. Перед нами их Открытый испытательный стенд.

Открытый стенд для испытаний полноразмерных двигателей позволяет проводить все виды испытаний современных и перспективных газотурбинных двигателей, в том числе сертификационные, исследовательские, контрольные, а также испытания реверсивных устройств, акустические испытания с измерением уровня и структуры шума.

Он полностью соответствует всем требованиям, как нашим, так и забугорным.

Стенд оснащен противотурбулентным входным устройством (ПВУ), представляющим собой усеченный сферический купол диаметром 6,9 метра. ПВУ позволяет проводить эквивалентную акустическую сертификацию самолетов с пермскими двигателями, имитируя акустические характеристики двигателя в полете.

ПД-14 — это совершенно новая разработка «ОДК-Авиадвигатель». В ходе реализации этого проекта многое делалось впервые в истории отечественного двигателестроения. Например, впервые в нашей истории пермским КБ была создана двигательная установка, которая включила в себя и двигатель ПД-14, и мотогондолу. Для ее создания были использованы полимерные композитные материалы, что позволило внедрить современные технологии шумоглушения и существенно снизить массу двигателя.

ПД-14 является двухконтурным двигателем со степенью двухконтурности 8,5. Горячая часть двигателя состоит из восьмиступенчатого компрессора и степенью сжатия 17, камеры сгорания и двухступенчатой турбины. Холодная часть состоит из вентилятора, трехступенчатого компрессора низкого давления и шестиступенчатой турбины низкого давления. Гондола двигателя на 65% состоит из композитов.

ПД-14 — это двигатель уже пятого поколения. Так для справки, в настоящее время в мире только 15% двигателей, находящихся в эксплуатации, относятся к 5-му поколению. Кроме отечественных компаний, только фирмы США, Великобритании и Франции владеют технологиями полного цикла создания современных турбореактивных двигателей. Да, ещё Китай сильно пытается, но пока...Поэтому тоже смотрит в сторону ПД-14 с любовью.

Кстати, 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.

Важно отметить, что первый полностью отечественный двигатель ПД-14, с которым связывают будущее гражданской авиации России, напрямую конкурирует с двигателем американской компании Pratt&Whitney (PW1100G, PW1400G компании P&W для самолетов A-320NEO и МС-21 соответственно). Всё дело в том, что в нашем случае, обязалок ни для кого нет, всё по-честному. Авиакомпании будут сами выбирать, чьи двигатели они будут устанавливать на своих самолётах. Сильные стороны у нас, конечно, есть, и это не только цена, например, мы — лучше по выбросам в атмосферу, шумам и так далее.

Отсюда происходит управление Испытательным стендом:

3 ноября 2015 года состоялся первый полет двигателя ПД-14 на крыле летающей лаборатории Ил-76ЛЛ. Полет продолжался 40 минут и прошел в точном соответствии с летной программой. Телеметрическая система позволила находящимся в Перми инженерам-испытателям в режиме реального времени следить за параметрами работы двигателя на крыле. В 2016 году успешно завершен второй этап летных испытаний, в процессе которого двигатель подтвердил заявленные характеристики, работоспособность и надежность во всех ожидаемых условиях эксплуатации.

Летающая лаборатории Ил-76ЛЛ:

15 октября 2018 года Федеральное агентство воздушного транспорта выдало «ОДК-Авиадвигатель» Сертификат типа на двигатель ПД-14. А это в свою очередь подтверждает соответствие ПД-14 нормам летной годности и охраны окружающей среды Российской Федерации и свидетельствует о готовности к установке двигателя на самолет. А что дальше? В настоящее время идёт работа по валидации данного Сертификата Европейским агентством авиационной безопасности (EASA). Параллельно готовятся к летным испытаниям на крыле самолета МС-21, а также создания системы поддержки заказчика и послепродажного обслуживания в соответствии с международными стандартами.

Серийное производство ПД-14 планируется начать с 2020 года. Хотя, если честно, работы по его совершенствованию будут вестись в течение всего периода его эксплуатации.

Ожидается, что первые летные испытания российского самолета MC-21, оснащенного отечественными двигателями ПД-14, начнутся в 2020 году. В перспективе компания ОДК планирует выпускать примерно 50 двигателей в год.

Информационно развлекательный портал новости факты события