Страница 17 из 20
Алексеи ЗАХАРОВ
ПД-14 будущее отечественного авиадвигателестроения
Главной перспективной программой в области отечественного гражданского авиамоторостроения в настоящее время является создание ТРДД нового поколения ПД-14 тягой 12 500-15 600 кгс – первого в семействе перспективных двигателей в классе тяги 9-18 тс, разрабатываемого ОАО «Авиадвигатель» в широкой кооперации с другими Предприятиями Объединенной двигателестроительной корпорации и ведущими научно-исследовательскими институтами России. Опытные образцы ПД-14 уже проходят испытания на стендах разработчика, а в 2017 г., как ожидается, должен состояться первый полет перспективного ближне-среднемагистрального пассажирского самолета МС-21, оснащенного силовой установкой из двух ПД-14.
Практически с того момента, когда ПС-90А впервые поднялся в воздух, в КБ «Авиадвигатель» началась целенаправленная работа по созданию двигателя следующего поколения. Совместно с ЦИАМ пермские специалисты начали поиск новых конструктивных решений – сначала на бумаге, а потом и в металле. Например, только по компрессору высокого давления (КВД) были созданы и прошли стендовые испытания экспериментальные ступени К-6В, К-7, K-II, Д-66М2, CI79-1, Д-70А1. Аналогичная работа шла и по другим узлам и агрегатам двигателя. В интересах создания малоэмиссионной (коэффициент сгорания топлива 0.995) камеры сгорания (КС) были проведены исследования многомодульной схемы подачи топлива с двухрядным расположением форсунок и новой двухслойной схемы охлаждения (обе эти разработки впоследствии были защищены патентами РФ). На стенде ЦИАМ проводились испытания изготовленной и Перми одноступенчатой высокоперепадной турбины. Велись работы по шевронным соплам разных типов, по решетчатым и створчатым реверсивным устройствам.
Параллельно с поисками новых конструктивных решений отрабатывались и новые технологии. Была разработана и опробована «в деле» методика изготовления моноколес компрессора методом фрезерования, отработана технология изготовления широкохордных облегченных (пустотелых) лопаток вентилятора сваркой давлением и сверхпластической формовкой, деталей камеры сгорания и турбины из жаростойкого сплава на основе интерметаллидов и многое другое. Новые технологии внедрялись не только в опытное и серийное производство в Перми, но и на предприятиях-смежниках.
В 2002 г. в Федеральной целевой программе «Развитие гражданской авиационной техники России» появился пункт о разработке на конкурсной основе нового ближне-среднемагистрального самолета (БСМС) на 140 пассажиров. Одновременно задавалась, тоже на конкурсной основе, разработка двигателя для этого самолета.
В том же году Росавиакосмос и Министерство транспорта России утвердили «Техническое задание на конкурсную разработку технического предложения по созданию турбореактивного двухконтурного двигателя нового поколения для ближне-среднемагистрального самолета». Сам конкурс на новый ТРДД объявили в середине 2003 г.
Участие в конкурсе приняли два проекта – ПС-12 (такое обозначение к тому времени получила разработка пермских конструкторов) и АИ-436Т12 – модернизация серийно производимого на заводе «Мотор Сич» Д-436, которую планировалось вести в широкой российско-украинской кооперации.
В соответствии с заданными требованиями. проект ПС-12 имел следующие параметры:
Тяга на взлетном режиме (Н=0; М=0), кге… 11800
Тяга на максимальном режиме (Н=0; М=0), кге 13 500
Приведенный расход воздуха через вентилятор на крейсерском режиме, кг/с 540,4
Степень двухконтурности на крейсерском режиме 8,38
Степень повышения давления в компрессоре на режиме набора высоты 40,8
Тяга на крейсерском режиме (Н=11 км; М=0.8; MCA), кге 2570
Удельный расход топ. шеи на крейсерском режиме, кг/кге • ч … .0,550
Диаметр вентилятора, мм 1870
Сухая масса двигателя, кг 2350
Заложенные в конструкцию инженерные решения предусматривали высокий уровень надежности. Так. наработка на выключение двигателя в полете должна была быть не ниже 200 тыс. ч, а наработка на отказ, требующий «цехового» ремонта, оценивалась в 12.5 тыс. ч. Планировалось, что двигатель будет соответствовать требованиям ETOPS-I80 (трехчасовой полет двухдвигательного самолета при отказе одного двигателя и работе второго на повышенной мощности). Вероятность вылета воздушного судна по готовности двигателя оценивалась не ниже 99.95%, а допустимое время задержки вылета ВС по причине неисправности двигателя не превышало 15 минут.
Соответствовали международному уровню и ресурсные показатели. «Холодная» часть двигателя должна была без проблем отработать 40 тыс. циклов «взлет-посадка» (100 тыс. летных часов), для «горячей» части этот показатель составлял 20 тыс. полетных циклов.
В части экологических показателей двигатель проектировался «с запасом». Уровень эмиссии по NOx был на 20-30% ниже, чем требования ICAO. которые планировалось ввести с 2008 г. Расчетный уровень шума на местности был на 15 dB меньше, чем требования Главы 4 стандарта ICAO.
Компоновочная схема проектировавшегося двигателя ПС-12 – предшественника нынешнего ПД-14
Конкурента ПС-12 – запорожский АИ-436Т12 – предполагалось создать на основе Д-436ТЗ, самой совершенной на тот момент версии Д-436. Трехвальный двигатель с новым вентилятором, имеющим широкохордные лопатки, должен был иметь степень двухконтурности 10,35, тягу на взлетном режиме 12 тс, удельный расход топлива на крейсерском режиме 0,555 кг/кге *ч, диаметр вентилятора 2070 мм и сухую массу 2230 кг.
В производстве АИ-436Т12 предполагалось использовать мощности «Мотор Сич», а также Уфимского моторостроительного производственного объединения (УМПО) и ММПП «Салют». Предприятия-партнеры подписали соглашение о совместном выпуске нового двигателя, причем сборка его должна была вестись как в России, так и на Украине.
Основную ставку создатели проекта АИ-436Т12 делали на малое время разработки. В случае победы в конкурсе они обещали, что первый двигатель будет изготовлен в течение года. Однако время не было критичным для программы – на разработку самого самолета («носителя») отводилось десять лет. В то же время. ПС-12 по ряду важных показателей превосходил конкурента. Сказывался научно-технический задел, который к тому времени был уже наработан в Перми. Поэтому неудивительно, что победу в конкурсе одержали пермяки.
В то время предполагалось, что ПС-12 будет использоваться на двух самолетах – помимо БСМС, его предлагалось устанавливать и на перспективный транспортный МТА (Multirole Transport Aircraft), который планировалось разработать в рамках совместной российско-индийской программы на базе проекта Ил-214.
Однако в Перми на будущее нового двигателя смотрели шире. На базе его газогенератора предполагалось создать целую гамму двигателей в широком диапазоне тяг. На «нижней ступеньке» размерного ряда находился ПС-7 с тягой 7 тс, который планировалось использовать на проектировавшемся «бизнес-джете» Ту-414. Следующим в линейке был ПС-9 – его можно было устанавливать на ближнемагистральные Ту-334. а также на самолет-амфибию Бе-200. Далее шел ПС-14 с тягой 14,5 тс, предназначенный для среднемагистральных самолетов, а также ремоторизации транспортного Ил-76 и его версий.
Наконец, на вершине модельного ряда находился ПС-18Р. Буква «Р» в названии двигателя указывала, что его вентилятор приводится через редуктор. В то время планировалось реализовать несколько проектов по серьезной модернизации магистральных лайнеров Ту-204 и Ил-96. Новый 18-тонный редукторный двигатель с вентилятором диаметром 2300 мм и крейсерским удельным расходом топлива 0,52 кг/кге *ч предназначался именно для них. «По умолчанию» предполагалось, что ПС-18Р, тягу которого в перспективе можно было довести до 20 тс и более, может составить конкуренцию запорожскому Д-18Т в программах модернизации тяжелого транспортного самолета Ан-124 «Руслан».