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










Высокая надежность

 

Наработка на неустранимое в полете выключение двигателя

> 200 000 ч

Надежность вылета ВС, связанная с готовностью двигателя

> 99,96 %

Низкий расход топлива

 

Снижение удельного расхода топлива относительно современных двигателей

> 10. ..15 %

Соответствие перспективным экологическим нормам

 

Снижение шума относительно требований главы 4 стандарта ИКАО

> 15…20 EpNдБ

Снижение уровня эмиссии по NOx относительно норм ИКАО 2008 года

> 30 %

Соответствие современным требованиям по сертификации

АП-33, FAR-33, CS-E, ETOPS

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.







Основные параметры двигателей

(все параметры даны без учета потерь в воздухозаборнике и без отборов воздуха и мощности на самолетные нужды)

ПД-14А

ПД-14

ПД-14М

ПД-10

Тяга на взлетном режиме (Н = 0; М = 0), тс

12,5

14,0

15,6

10,9

Удельный расход топлива на крейсерском режиме, кг/кгс·ч

-(10-15) % от уровня современных двигателей аналогичного класса тяги и назначения

Диаметр вентилятора, мм

1900

1900

1900

1677

Сухая масса двигателя, кг

2870

2870

2970

2350

Схема двигателя

1+3+8-2+6

1+3+8-2+6

1+4+8-2+6

1+1+8-2+5

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

Сможет ли ПД-14 спихнуть американский движок с крыла МС-21?

Интересное наблюжение: эмбарго на поставку движков Pratt & Whitney в Россию США так и не ввели. При это после публикации отчета о сертификации ПД-1 последовала мнгвенная реакций — «ОДК-Авиадвигатель» попал под санкции. Корпорация «Иркут» произвела подготовку сборочного производства Иркутского авиазавода (ИАЗ) под серийный выпуск МС-21 («Магистрального самолета XXI века»). Уже в 2022 году запланировано поставить авиакомпании «Россия», входящей в группу «Аэрофлот», первые шесть серийных самолетов МС-21-300.

Фото: rostec.ru

«Иркут» будет предлагать авиакомпаниям как МС-21-300 с американскими двигателями PW1400, так и МС-21-310 — с российским ПД-14. Сейчас обе модификации проходят программу испытаний, сертификация американского варианта намечена в срок до конца этого года, пермского — на 2022 год.

Какая комплектация МС-21 окажется более востребованной с ПД-14 или PW1400G? Как бы не хотелось, но при любом разговоре о МС-21 невозможно уйти от сравнения ПД-14 и PW1400G. Газотурбинные двигатели — это бесконечная борьба за мощность, топливную эффективность, экологичность и малошумность и ПД-14 — первый авиационный конкурентоспособный маршевый двигатель, созданный в современной России.

Двигатель ПД-14 сразу проектировали на диапазон тяг от 12,5 до 14 тонн. Он предназначен для двух вариантов самолета МС-21: МС-21-300 и МС-21-200. Двигатель для МС-21-200 получается путем перепрограммирования электронного регулятора двигателя ПД-14.

Современная авиация — это элитный клуб четырех стран — России, США, Великобритании и Франции — которые имеют технологические, научные, финансовые, производственные и человеческие ресурсы полного цикла создания современных газотурбинных двигателей. Конкурентная борьба в этом клубе происходит постоянно и словом и делом.

Как известно, двигатель нового поколения создается в полтора-два раза дольше планера самолета, а над двигателем ПД-14 начали работать на пять лет позже старта работ по МС-21 — в 2005 году. И в ряде случаев в рамках ОКР пришлось создавать не опережающий, а догоняющий научно-технический задел. Что привело к задержкам с утверждением типовой конструкции двигателя. В связи с этим пришлось перенести срок сертификации ПД-14, и первый полет МС-21 осуществился не с российским двигателем, а с американским PW1400G.

Эксперты отмечают, что вероятно ПД-14 будет несколько уступать PW1400G в экономичности. Но нельзя не отметить меньшие массу и диаметр ПД-14, а значит, и меньшее внешнее аэродинамическое сопротивление силовой установки. Кроме того, у ПД-14 ниже температура газа перед турбиной, что упрощает достижение заданных показателей надежности и ресурса. К тому же ПД-14 заметно дешевле западного конкурента и, по предварительным оценкам, будет иметь меньшие затраты на техническое обслуживание и ремонт.

В целом, что немаловажно для авиакомпаний-эксплуатантов, предполагается, что эксплуатационные расходы ПД-14 будут на 14-17% ниже существующих аналогичных двигателей. По данным пресс-службы производителя, в настоящее время в цехе окончательной сборки Иркутского авиазавода (ИАЗ) находятся два фюзеляжа, к одному из которых пристыкована консоль крыла, выполненная из отечественных композиционных материалов. Секции фюзеляжа еще трех самолетов находятся в агрегатной сборке. Запущено производство длинноцикловых деталей и узлов на следующие самолеты. Там же, в Иркутске, находится наиболее интересующий пермяков опытный самолет МС-21-310, оснащенный двигателями пермского производства ПД-14. По сообщению «Иркута», лайнер выполняет полеты в рамках программы заводских доводочных испытаний. Вскоре он выполнит перелет в Ульяновск на покраску, а затем в Жуковский, где примет участие в авиасалоне МАКС-2021. После чего программа летных испытаний будет продолжена.

Роман Барский

Зачем Россия создала двигатель ПД-14 для МС-21

Автор
Сумит Сингх

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.

Идеальный двигатель для российского 737 MAX Challenger

Автор
Сумит Сингх

Московская область, Россия — 31 августа 2019 г.: Самолет «Иркут МС-21» (в полете) и самолет «Иркут МС-21-300» во время Международного авиационно-космического салона МАКС-2019 в городе Жуковский. Сергей Бобылев/ТАСС (Фото Сергея Бобылева ТАСС через Getty Images)

Предполагается, что Иркут МС-21 станет ответом России на Airbus A320neo и Boeing 737 MAX. Примечательно, что в следующем месяце самолет впервые будет продемонстрирован с двигателями ПД-14. В преддверии знаменательного дня Виктор Кладов, директор по международному сотрудничеству и региональной политике Госкорпорации Ростех, рассказал Simple Flying о том, почему эти двигатели идеально подходят.

Недавний прогресс

MC-21 — узкофюзеляжный ближне- и среднемагистральный самолет. Четыре самолета МС-21-300 с двигателями Pratt & Whitney PW1400G в настоящее время проходят испытания по программе сертификации по российским и европейским стандартам. Однако опытный образец МС-21-310, оснащенный российскими двигателями ПД-14, проходит доводочные испытания.

В настоящее время самолет готовится к перелету с Иркутского авиационного завода в европейскую часть России. После покраски самолет продолжит полет в город Жуковский Московской области, где базируется основная испытательная база корпорации «Иркут». После завершения заводских летных испытаний МС-21-310 приступит к полетам по программе сертификации.

ПД-14 разработан и изготовлен подразделениями Ростеха, ОДК-Авиадвигатель и ОДК-Пермские моторы. Фото: Гетти Изображений

Подходящие материалы

Ростех подчеркивает, что ПД-14 — это двигатель нового поколения с тягой 14 тонн. Группа добавляет, что это первый авиационный маршевый двигатель, созданный в современной России. С этим грандиозным проектом на двигатель возлагаются большие надежды.

«Разработка современного ТРД может занять больше времени, чем сам самолет. ПД-14 разработан на основе проверенных временем конструкторских решений и интегрирован с современными технологиями. При этом мы работали с условием использования преимущественно отечественных материалов. Наши конструкторы разработали и внедрили 16 ключевых технологий», Кладов рассказал Simple Flying.

«В двигателе ПД-14 применены новые высокопрочные российские сплавы титана и никеля. Конструкция мотогондол на 65% состоит из композиционных полимерных материалов, производство которых освоено российской промышленностью. Это снижает вес двигателя».

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

Всего в ПД-14 использовано около 20 современных российских материалов. Внедренные инновации позволили снизить расход топлива, сделав двигатель более экологичным и экономичным. В конечном итоге Ростех предполагает, что эксплуатационные расходы ПД-14 будут на 14-17% меньше, чем у аналогичных двигателей, а стоимость жизненного цикла ожидается ниже на 15-20%.

MC-21 дает преимущества по стоимости. Фото: Гетти Изображений

На рынке

ПД-14 конкурирует с аналогичными современными изделиями ведущих мировых производителей двигателей. PW1400G и PW1100G от Pratt & Whitney были замечены на A220 и A320neo. Между тем, Leap-1А и Leap-1В от CFMI получили широкую огласку за их развертывание на A320neo и 737 MAX. В Ростехе пришли к выводу, что совокупность технических и эксплуатационных характеристик ПД-14 «на уровне конкурентов».