14 — двигатель. Турбовентиляторный двигатель: новые разработки

Совсем недавно в рамках лаборатории ИЛ-76ЛЛ начались испытания, где тестировался ПД-14 — двигатель, который считают важнейшей разработкой в отечественной гражданской авиации за тридцать лет. Почему? Этому есть много причин.

Общее представление

ПД-14 — двигатель пятого поколения среди турбореактивных моторов. Он представляет собой сложную конструкцию, где реализованы инновационные инженерные решения. Взять хотя бы лопатку турбины, вращающуюся с частотой в двенадцать тысяч оборотов в минуту. При этом на нее действует центробежная сила в восемнадцать тонн. Таких лопаток в турбине насчитывается до семидесяти.

Как все начиналось

Идея создания двигателя появилась в начале двухтысячных в ОАО «Авиадвигатель». Длительный период изучались разработки лидеров мира по производству двигателей на тот момент, анализировались как авиаперевозки, так и используемые самолеты. В то время российский рынок заполонили иностранные производители всего и вся. Это сильно ударило и по отечественному двигателестроению. Поэтому перед разработчиками стояла непростая задача не только дойти до уровня мировых лидеров, но и превзойти имеющиеся технологии, а также сделать отечественную авиатехнику конкурентоспособной по экологическим, ценовым и экономичным показателям. Понятно, что реализовать такую задачу было совсем нелегко.

Поэтому было решено задействовать все преимущества отечественных предприятий и научно-исследовательских институтов по производству двигателей.

Главная идея проекта заключалась в создании современного газового генератора, обладающего такими параметрами, на основе которых можно было строить двигатели разных мощностей. Их предполагалось устанавливать на разных летательных аппаратах, а также устройствах наземного назначения — на электрических станциях и установках для перекачки газа. Газогенератор является самым непростым узлом мотора с высоким напряжением. Именно благодаря его унификации решалась задача в обеспечении серийного производства для различных агрегатов. В то же время существенно уменьшалась себестоимость каждой из будущих моделей. Все материалы и технологии при проектировании не импортировались (да и не могли, даже если бы такое желание возникло, так как данные являются тайными и не разглашаются), а производились в России.

О соблюдении конфиденциальности

Здесь следует иметь в виду, что помимо российских компаний, технологии по созданию турбореактивных двигателей новых поколений имеются лишь у США, Франции и Великобритании. Получается, что ими владеет меньшее количество стран по сравнению с теми, которые обладают ядерным оружием или умеют запускать спутники в космическое пространство. Китай, например, уже много лет пытается преуспеть в этой области. Ему без труда удалось скопировать отечественный СУ-27, но вот двигатель АЛ-31Ф так и остался недоступным. Поэтому эта страна до сих пор вынуждена покупать в России уже совсем не современный мотор. Вот почему разработки в этой отрасли оберегаются государством.

Кооперация разработчиков и производителей

Все участники, которые планировали реализовывать проект, поддержали идею. В 2006 году ими был подписан протокол о совместной реализации, ставший впоследствии основой будущей кооперации.

Инициатива обрела и правительственную поддержку. Проект получил название «ПД-14». Двигатель стали разрабатывать в ОАО «Авиадвигатель», а производить в ОАО «УК ОДК». Помимо главных компаний, в реализации принимали участие ряд ведущих предприятий авиационного двигателестроения, отраслевые институты и институты РАН.

Синхронное производство

ПД-14 — двигатель двухконтурный, относящийся к турбореактивным, имеет тягу 14 тонн. Его предполагается устанавливать в самолеты МС-21 (они рассчитаны на число пассажиров от ста тридцати до ста восьмидесяти), которые будут введены в эксплуатацию с 2017 года. Поэтому двигатель самолета создают синхронно с самим МС-21.

При реализации проекта используются так называемые Gate-технологии. В конце каждого этапа проводится соответствующая экспертиза, в которой принимают участие специалисты — представители всех организаций. Благодаря такому режиму при необходимости удается вовремя вносить коррективы и исключить возможные ошибки.

Что нового будет в двигателе

Основа закладывалась на классических решениях, которые доказали свою надежность при разработке ПД-14. Двигатель в то же время содержит и современные конструкторские технологии. Используются, например, никелевые и титановые суперсплавы, которые обеспечивают достижение нужных параметров. Таким образом, российскими разработчиками был сделан качественный рывок на новый уровень, где двигатель самолета улучшился по всем основным показателям.

Так, расход горючего снизился на двенадцать-шестнадцать процентов. Внедрение полимерных композиционных материалов улучшило шумоглушение и уменьшило массу двигателя. Новых наименований материалов насчитывается порядка двадцати.

Высокое качество изготовления достигается за счет шестнадцати главных используемых технологий. Раньше в двигателестроении их не применяли. Поэтому сейчас идет их активное освоение и внедрение в производство.

В 2012 году с целью демонстрации двигателя с заявленными технологическими и конструктивными решениями, успешно прошел стендовые испытания двигатель-демонстратор технологий. Отличные результаты были достигнуты по акустике, эмиссии и термодинамике.

Чтобы двигатель ПД-14 характеристики и годность к полетам свою доказал, используется специальная квалификация применяемых материалов. В банке данных, куда заносятся материалы, содержится вся информация об уровне конструктивной прочности, который они имеют. Все материалы испытываются в специальных современных лабораториях.

Цели проекта

Разработка двигателей сопровождается следующими целями:

• снижение себестоимости производства;
• сокращение затрат на техобслуживание и ремонт;
• гарантированная стабильная работа механизма;
• снижение расхода топлива;
• уменьшение массы;
• сокращение шума, эмиссии вредных веществ.

Вместе с работой над двигателем, создается удобная система обслуживания агрегатов после продажи. Она включает в себя, помимо оптимального ремонтно-технического обслуживания, логистические схемы, гарантии и сервис. Это особенно важно в связи с тем, что эта система почти отсутствует, так как самолетов отечественного производства эксплуатируется немного.

Гарантия успеха

В 2013 году была подана заявка на получение сертификата для ПД-14, а в конце 2015 года уже были проведены испытания.

Благодаря тому, что проект реализуется целым рядом предприятий и научно-исследовательских институтов, обеспечивается эффективное использование средств бюджета. Вложения как в разработку, так и в реальное внедрение проекта, позволяет преодолеть то отставание, которое наблюдалось в отечественной авиационной промышленности и заложить фундамент для его последующего развития.

Освоение новых технологий теперь становится особенно эффективным, так как собственная практика поможет предупреждать всевозможные ошибки. Все разработки внедряются в заведомо успешный проект. Все участники проекта продолжают получать прибыль за счет других заказов, что сводит на нет риск потерь.

Единственным отечественным двигателем, которым оснащаются авиалайнеры в России сегодня, является ПС-90А. Все остальные летательные аппараты имеют иностранные агрегаты.

Разработчики проекта планируют перевести в перспективе все российские самолеты на отечественные новые моторы.

ПС-90А — это турбовентиляторный двигатель. Турбореактивный вид ПД-14 решил проблемы, имевшиеся ранее в реактивных двигателях, что мешало их использовать в гражданской авиации. Основные проблемы заключались в огромном расходе топлива и сильном шуме. В новом проекте эти и другие препятствия были преодолены, благодаря чему двигатели теперь будут применяться для гражданских самолетов.

В семейство двигателей ПД-14 входят и агрегаты ПД-7, имеющие тягу до 7900 килограмм, и ПД-10 с тягой до 9900 килограмм. Самая мощная модификация ПД-14М способна увеличить дальность полета как с максимальной нагрузкой, так и без нее. И это будет реализовано со сниженным расходом топлива от десяти до четырнадцати процентов по сравнению с тем, который потребляет в настоящее время турбовентиляторный двигатель.

Спрос на внутреннем и внешнем рынке

Разработчики полностью уверены в перспективе насыщения двигателями ПД-14 внутреннего рынка. Среди пяти конкурирующих авиалайнеров, функционирующих на отечественном рынке, МС-21 имеет существенное преимущество в количестве пассажиров. Он способен перевозить двести двенадцать человек. Сравним: Боинг-737 перевозит лишь 189 пассажиров, а Бомбардир-CS300 – всего 135. Помимо этого, увеличатся объемы для багажа, проход и кресла. Это облегчит и ускорит процедуру загрузки и выгрузки пассажиров.

Другим существенным преимуществом является невысокая стоимость самолета. Если отечественный самолет, имеющий внутри лучший двигатель, стоит семьдесят восемь миллионов долларов, то Боинг-737, например, обходится для компаний почти в сто семь миллионов, а Бомбардир-CS300 — в восемьдесят миллионов.

Что касается перспектив выхода МС-21 на международный рынок, то здесь пока будущее представляется туманным. Единственным реальным зарубежным покупателем является малайзийская компания, уже заказавшая двадцать пять самолетов.

Среди отечественных компаний самолет заказали:

• «Аэрофлот» — пятьдесят штук;
• «ВЭБ-лизинг» — тридцать;
• «Ильюшин Финанс» — двадцать восемь;
• «Сбербанк Лизинг» — двадцать;
• «ИрАэро» — десять.

То, что компании и наши, и иностранные пока не стремятся приобретать МС-21 может быть связано еще с неоконченными испытаниями. Помимо этого, существует проблема отсутствия развитой системы обслуживания после продажи авиалайнеров.

Тем не менее, президент РФ Владимир Владимирович Путин на своей пресс-конференции в конце 2015 года назвал завершение проекта ПД-14 самым важным событием в российском двигателестроении с восьмидесятых годов двадцатого столетия и выразил уверенность, что наши новые двигатели превзойдут зарубежные аналоги.

Поэтому есть все основания предсказывать успех отечественному двигателе- и авиастроению.

Семейство авиационных турбореактивных двухконтурных двухвальных двигателей с эффективной системой шумоглушения ПД-14

Семейство авиационных турбореактивных двухконтурных двухвальных двигателей с эффективной системой шумоглушения ПД-14

Разработчик: Авиадвигатель (Россия)

Изготовитель: ПМЗ (Россия)

Двигатель ПД-14 предназначен для самолетов средней дальности, региональных самолетов и вертолетов.

Двигатель будет использован на пассажирском самолета нового поколения МС-21.

Особенностью двигателей этого семейства является то, что часть деталей, в том числе и кричных изготовлена из композитных материалов и будет изготавливаться на 3D принтерах, при этом степень унификации деталей между модификациями — 80 %.

Модификации:

• ПД-14А — модификация для модификации МС-21-200;

  ПД-14М — модификация для удлиненного варианта МС-21-400 с тягой 15,6 т.;

  ПД-12 — модификация для вертолета Ми-28;

  ПД-12В — модификация для вертолетов Ми-26, Advanced Heavy Lift (AHL) — AVICopter AC332;

  ГТУ-8 — модификация для газотурбированных установок мощностью 6,5 — 8,5 МВт.;

  ГТУ-16 — модификация для газотурбированных установок мощностью 12,4 — 16,5 МВт.

Характеристики:

• Тяга на взлетном режиме — 14 т.;

  Диаметр вентилятора — 1900 мм.;

  Сухая масса двигателя — 2870 кг.;

  Тип — турбореактивный, двухконтурный, двухвальный;

  Степень двухконтурности — 8,5;

  Компрессор горячей части — 8-миступенчатый

  Степень сжатия в компрессоре горячей части — 17;

  Турбина горячей части — 2-хступенчатая;

  Компрессор холодной части — 3-хступенчатый низкого давления;

  Турбина холодной части — 6-тиступенчатая низкого давления;

  Степень повышения давления в компрессоре — 41

• Связанные темы

Изображения к ПД-14. ..

• Библиотека

• Обсуждаемое

  Обновить

ОАК запатентовала специальную швартовочную систему для возвращения на борт самолёта беспилотников

Песков: Херсон остается административным центром Херсонской области после отвода войск РФ

Зенитная ракета вдогонку: показано применение истребителя Су-35 в качестве штурмовика

США отреагировали на начало российских военных маневров у границ Украины

В рамках операции «Ирини» ВМС стран Евросоюза перехватили два груза бронемашин для Ливии

Точка кипения или как напечатать Победу?

Грядет очередная революция. Зеленский будет повешен на Крещатике украинскими националистами

Генассамблея ООН приняла резолюцию по механизму выплаты Россией репараций Украине

Патрушев: задачи СВО будут выполнены, несмотря на военную помощь Киеву со стороны Запада

Путин внес изменения в порядок прохождения военной службы в ВС РФ

Рогозин сообщил о разработке высокоточных планирующих боеприпасов

Какие иностранцы пойдут служить в российскую армию

На корвете «Проворный» установили новую стелс-надстройку вместо выгоревшей

Экипировка «Легионер» получит шлем дополненной реальности

Автор в западном издании пишет, что ВС РФ якобы не удалось уничтожить ни одной пусковой установки HIMARS на Украине

другие обсуждаемые темы

«Авиадвигатель» рассматривает возможность установки ПД-14 с большей тягой для замены ПС-90А -14 коммерческий ТРДД.

Дизайнерский дом обещает сертифицировать самую мощную версию нового семейства в течение шести лет после получения разрешения.

ПД-14М и более крупный ПД-16, развивающие тягу 15,6 и 17,5 тонн соответственно, отличаются от базового двигателя большим количеством ступеней компрессора низкого давления и турбины (КНД и ТВД). «Авиадвигатель» разработал двигатели для еще не запущенного 230-местного удлиненного варианта МС-21 — МС-21-400 — и его дальнемагистрального (LR) варианта.

Двигатели потенциально позволят осуществить программы модернизации узкофюзеляжных Туполев Ту-204/214, широкофюзеляжных Ил-96-300 и грузовых самолетов Ил-76М-90А, которые в настоящее время оснащены двигателем ПС-90А предыдущего поколения, развивающим 16 -тонн тяги.

Для дальнейшего повышения производительности конструкторский бюро рассматривает возможность создания турбовентиляторного двигателя с редуктором (GTF), получившего название PD-18R. За счет введения редуктора между компрессором и турбиной «Авиадвигатель» надеется добиться увеличения максимальной тяги на 33% и улучшения удельного расхода топлива на 4% при сохранении оригинального газогенератора ПД-14.

Тяга ПД-18Р будет составлять 18,7 тонны по сравнению с 17,4 тонны, создаваемой самой мощной версией предыдущего поколения, ПС-90А1, используемой на грузовом Ил-96-400Т. Он станет не только самым мощным, но и самым экономически эффективным двигателем в семействе ПД-14 с удельным расходом топлива (УТР) 0,506 фунта топлива на час-фунт тяги (фунт/фунт-сила/ч) по сравнению с с 0,526 для ПС-14/М/16, 0,53 для Прыжка-1Б и 0,51 для PW1400G и Прыжка-1А. Если «Авиадвигателю» удастся выполнить свое обещание, Россия получит самый экономичный в мире ТРДД для рынка узкофюзеляжных реактивных самолетов.

Производные ПД-14 роста заменят двигатели предыдущего поколения в производстве к концу следующего десятилетия.

Тем временем Пермский моторный завод (ПМЗ) вскоре отгрузит 500-й экземпляр семейства ПС-90А, первый из которых был введен в эксплуатацию в 1992 году. Характеристики расхода топлива Powerjet SaM146 в 2010 году показывают, что последний в среднем сжигает на 6 процентов больше топлива (SFC 0,629 фунта/фунт-сила/ч против 0,595). При нынешних темпах производства SaM146 не превзойдет по количеству ПС-90А до 2023 года. турбовентиляторный. Тем не менее, это позволило PMZ поддерживать 10 000 рабочих мест внутри компании и еще больше по всей цепочке поставок более чем 120 поставщиков. Помимо авиационного рынка, ПС-90 также используется для перекачки природного газа и производства электроэнергии.

Что вы знаете о PW1400G, CFM LEAP-1 и PD-14?

Фото: abdonline.com

Время чтения: 4 минуты

Среднемагистральные узкофюзеляжные пассажирские самолеты — самый популярный сегмент рынка гражданской авиации в мире. До сих пор он был представлен только семействами Airbus A320 и Boeing 737. Но ситуация изменится, поскольку заказы на Airbus A320neo и Boeing 737MAX растут. Более того, новые игроки, такие как канадский Bombardier C-Series, китайский COMAC C919 и российский МС-21, планируют отхватить кусок этого пирога.

Важнейшим отличием новых и модернизированных самолетов этого класса являются новые двигатели. К которым относятся совершенно новый американский Pratt & Whitney PW1400G с редукторным ТРДД, выполненный по классической схеме — российский ПД-14 и совместный проект американской General Electric и французской Safran — CFM LEAP-1, представляющий собой глубокую модернизацию популярный двигатель CFM56.

CFM LEAP – две ведущие компании, одна общая цель

cfmaeroengines.com

К концу февраля 2016 года двигатель от CFM занял наибольшую долю рынка. Это неудивительно, поскольку его предшественник CFM56 был одним из самых популярных двигателей, а также тот факт, что Boeing 737, начиная с поколения Classic, традиционно использовал только продукцию CFM International. Соответственно, 100% (3129 самолетов) самолетов Boeing 737MAX будут оснащены новым двигателем LEAP-1B. Также только этот двигатель (модификация LEAP-1C) можно встретить на китайских COMAC C919, на который уже поступило 517 твердых заказов.

CFM LEAP обеспечивает повышение эффективности использования топлива на 15 % по сравнению с CFM56-7BE при сохранении того же уровня диспетчерской надежности и затрат на техническое обслуживание в течение жизненного цикла, что и у CFM56-7BE. Leap — это обычный ТРДД, но он сделан с использованием некоторых нетрадиционных технологий. К ним относятся новые композитные материалы, а также аддитивное производство (широко известное как 3D-печать). Двигатели CFM International LEAP-1A и LEAP-1B получили сертификаты Европейского агентства по авиационной безопасности (EASA) и Федерального авиационного управления США (FAA). Эти двигатели прошли более 8000 операций от более чем 50 клиентов по всему миру.

Pratt & Whitney 1400G — силовая установка A320neo и российского МС-21

fotografersha.livejournal.com / Марина Лысцева

CFM LEAP-1A можно встретить на 1571 самолете A320neo, что составляет 55% всех заказов. Остальные 45% (1264 самолета) приходятся на двигатели PW1400G производства Pratt & Whitney. Это самый инновационный двигатель среди конкурентов — редукторный вентилятор позволяет снизить скорость его вращения, поэтому увеличивает диаметр и степень двухконтурности, одновременно уменьшая размер и вес турбины. Все эти изменения ведут к экономии топлива. Двигатель PurePower PW1400G-JM обеспечивает двузначное улучшение топливной экономичности, снижает уровень шума на 50 % и сокращает выбросы CO2. Преимущества нового двигателя очень привлекательны для новых игроков на рынке, таких как Bombardier S-Series или российский «Иркут МС-21».

pw.utc.com

Двигатель PurePower PW1400G-JM был выбран для установки на самолеты семейства «Иркут МС-21», ввод в эксплуатацию которых запланирован на 2018 год. Иркутский самолет МС-21. Теперь у Pratt & Whitney есть три сертифицированных варианта двигателя PurePower Geared Turbofan (GTF). Семейство двигателей PurePower прошло более 58 000 циклов и 35 000 часов испытаний.

Альтернативная силовая установка для Иркут МС21 – ПД14

avid.ru

Российское Пермское моторостроительное предприятие в 2015 году собрало три двигателя ПД-14 (100-07, 100-08 и 100-09) для самолета «Иркут МС-21». компании «Авиадвигатель» — явный шаг вперед для отечественной ТРДД. Он имеет классическую конструкцию с прямым приводом и хорошим уровнем технологии, состоящей из нескольких частей. Масса и установочные размеры аналогичны конкурентам, но эффективность немного отстает. МС-21 с двигателем ПД-14 должен совершить свой первый полет в 2018 году. В этом году компания соберет еще четыре ПД-14.

По данным корпорации «Иркут», в настоящее время имеется 175 заказов на МС-21 и около 100 находится в стадии обсуждения. Большинство заказчиков МС-21 еще не определились с выбором между PW1400G и российским ПД-14, но время еще есть. Известно только, что лизинговая компания «Авиакапитал-Сервис» в 2012 году заказала 35 самолетов МС-21 с двигателями ПД-14, показав другим, что за ПД-14 можно не беспокоиться.

Заключение

Все эти компании работают над более эффективными авиационными двигателями. До сих пор есть мысли, что из обычной конструкции ТРД можно выжать улучшения, не прибегая к редуктору. Leap — это обычный ТРДД, но он сделан с использованием некоторых нетрадиционных технологий. Что касается самого продукта Pratt&Whitney , то пока мнения авиакомпаний разделились.