Страница 18 из 20
Однако первым, и потому главным ориентиром для пермяков был БСМС. получивший новое обозначение МС-21 – «Магистральный Самолет XXI века». А этот проект к тому времени уже несколько трансформировался. Так, если первоначально вместимость его базовой версии составляла 140 человек, то позднее она был увеличена до полутора сотен пассажиров. Еще позже вместо «укороченного» по длине фюзеляжа МС-21 -200 первоочередным в программе стал МС-21-300 на 180 мест. Разработчик самолета, корпорация «Иркут», объяснял это тем, что подавляющее большинство потенциальных эксплуатантов интересует самолет именно такой размерности.
Это вынудило «Авиадвигатель» изменить облик базового двигателя семейства – его тяга выросла до 14 тс. Основой новой версии двигателя послужил новый газогенератор. Разумеется, доработки остальных компонентов и агрегатов были неизбежны. В частности, были внесены изменения в состав компрессора низкого давления (КНД) – увеличилось количество подпорных ступеней. «Вырос» и вентилятор – его диаметр стал равен 1900 мм. Новый «четырнадцатитонник» первоначально имел обозначение ПС-14. но после того, как пермские моторостроительные предприятия были интегрированы в Объединенную двигателестроительную корпорацию (ОДК), произошел «ребрендинг» программы, и двигатель стал именоваться ПД-14 («Перспективный двигатель с тягой 14 тонн»).
Одновременно с изменением размерности базового двигателя семейства изменились и принципы построения этого семейства. Помимо ПД-14. предназначенного для МС-21-300, в него вошли ПД-14А (тяга 12,5 тс) для МС-21-200 и ПД-14М (15,6 тс) для планируемого 212-местного МС-21-400 и российско-индийского перспективного транспортного МТА. При этом версия ПД- I4A полностью идентична базовой конфигурации, отличаясь только регулировками САУ. А ПД-14М уже имеет конструктивные особенности: его КНД получил дополнительную ступень, изменилась и ТНД.
Несколько особняком в семействе стоит ПД-10, имеющий тягу 10 900 кге. Он предназначался для установки на дальнейшее развитие Sukhoi SuperJct 100 – самолет SSJ-100NG. Это позволяло увеличить размерность российского «регионала», а также расширить диапазоны базирования по температуре и высотности аэродрома. Немаловажным было и желание получить для программы SSJ полностью отечественный двигатель – в качестве альтернативы использующемуся сейчас российско- французскому SaM146. Конструктивно ПД-10 отличался от базового двигателя довольно заметно. При сохранении базового газогенератора диаметр вентилятора уменьшен до 1670 мм. КНД лишился сразу двух ступеней, став одноступенчатым, а турбина низкого давления «потеряла» одно рабочее колесо (осталось пять ступеней).
Сегодня, в связи с решениями отложить на будущее работы по проектам SSJ- 100NG и «удлиненному» МС-21-400, главными приоритетами пермских моторостроителей стало создание базовой версии ПД-14 тягой 14 000 кге.
Основные технические решения, реализуемые в конструкции перспективного двигателя ПД-14
8-ступенчатый компрессор высокого давления со степенью повышения давления 17 и блисками из титанового сплава на 1, 2, 5-й ступенях и дисками 6, 7, 8-й ступеней из никелевого гранульного сплава нового поколения
Малоэмиссионная кольцевая камера сгорания с деталями зоны горения из жаростойкого интерметаллидного сплава, керамическим теплозащитным покрытием второго поколения и форсунками с пневмораспылом
6-ступенчатая турбина низкого давления с полыми рабочими и сопловыми лопатками всех ступеней и активным управлением зазорами.
Двухступенчатая турбина высокого давления с высокоэффективной системой охлаждения, рабочими и сопловыми лопатками из монокристаллических сплавов нового поколения, керамическим теплозащитным покрытием второго поколения, дисками из никелевого сплава нового поколения и активным управлением зазорами.
Трехступенчатый компрессор низкого давления.
Вентилятор с 18 широкохордными полыми титановыми лопатками, обеспечивающий степень двухконтурности 8,5
– двухвальная схема с прямым приводом вентилятора
– двухопорный ротор газогенератора с низким уровнем вибраций
– цифровая САУ с полной ответственностью типа FADEC
– короткая мотогондола, на 65% выполненная из композиционных материалов, с реверсивным устройством решетчатого типа с электромеханическим приводом.
Исключены из программы и редукторные двигатели. Это обусловлено желанием снизить технические риски, а также уменьшить массу двигателя, его себестоимость и эксплуатационные затраты.
Окончательно сформированный облик ПД-14 базировался на компактной двухвальной схеме с прямым (безредукторным) приводом вентилятора и степенью двухконтурности 8,5. Отличительными особенностями двигателя стали короткая мотогондола с реверсивным устройством решетчатого типа с электромеханическим приводом, вентилятор с широкохордными лопатками, восьмиступенчатый КВД со степенью повышения давления 17, малоэмиссионная камера сгорания кольцевого типа, двухступенчатая ТВД с эффективной системой охлаждения и шестиступенчатая ТНД. имеющая высокий КПД. Двигатель имеет надежную силовую схему, двухопорный ротор газогенератора с низким уровнем вибраций, а также цифровую САУ с полной ответственностью (FADEC).
В конструкции ПД-14 применяется много новых для отечественного двигателестроения технологий. КВД, КС и обе турбины создавались с использованием методов 3D проектирования. Вентилятор имеет широкохордные полые титановые лопатки, в конструкции КВД используются блиски. Диски компрессора и турбины выполнены из нового никелевого гранульного сплава. Конструкция камеры сгорания содержит детали из жаростойкого интерметаллического сплава, и форсунки с пневмораспылом. В КС и ТВД используется керамическое теплозащитное покрытие второго поколения. Рабочие и сопловые лопатки ТВД «выращены» из монокристаллических сплавов нового поколения, а конструкция гурбин подразумевает активное управление радиальными зазорами. Мотогондола на 65% изготовлена из композиционных материалов.
Новые конструктивные и технологические решения, реализованные в проекте ПД 14, базируются на результатах исследований и научных разработок как самого ОАО «Авиадвигатель» и ряда других предприятий ОДК, участвующих в его создании, гак и основных ведущих российских отраслевых научно-исследовательских институтов – ЦИАМ, ВИАМ. ЦАГИ и др., а также 13 организаций Российской Академии Наук – институтов Отделения энергетики, машиностроения, механики и процессов управления РАН (ОИВТ РАН. ИМАШ РАН. ИПМех РАН. ИПМАШ РАН. ИПУ РАН). Сибирского (ИТ. ИГиЛ, ИТПМ. ИФПМ) и Уральского (ИМСС. ИМ. И ОС) отделении РАН.
В то же время при разработке конструкции двигателя была сделана ставка на проверенные временем классические конструктивные решения, которые в сочетании с использованием современных технологий проектирования и испытаний дают качественно новые характеристики готовому изделию. Важной особенностью процесса разработки ПД-14 являлось также то, что он впервые проектировался на директивно заданную производственную себестоимость. Также впервые в отечественном двигателестроении пермским КБ создавалась сразу двигательная установка. включающая в себя и двигатель (ПД-14), и мотогондолу.
Заложенные в ПД-14 схемно-конструктивные решения обеспечивают высокую надежность, технологичность производства (т.е. пониженную себестоимость), а также низкий уровень эксплуатационных расходов. Последнее обеспечивается. в т.ч.. эксплуатацией «по состоянию». Технологически ПД-14 состоит из 14 модулей. причем семь из них можно менять без съема двигателя с крыла. Двигатель сохранил запасы по уровню шума (> 10 dB) и по выбросам NOx (>20%).
Наряду с изменением размерности пермский двигатель сном получил конкурента, теперь – западного. Корпорация «Иркут» приняла решение о том. что потенциальный покупатель сможет выбрать самолет МС-21 с двигателями разных типов. В качестве потенциального поставщика к концу 2009 г. была выбрана компания Pratt amp;Whitney. В апреле следующего года было заключено соглашение, согласно которому американские моторостроители обязались выполнить предварительную «подгонку» двигателя семейства PW1000G под МС-21. Наконец, летом 2012 г. состоялось подписание окончательного соглашения по версии двигателя PW1000G для семейства самолетов МС-21. Документ предусматривает, что на МС-21-200 может быть установлен PWI428G тягой 12 700 кге, а на МС-21-300 – PW143IG (14 000 кге). Впрочем, наиболее вероятными первыми эксплуатантами МС-21 станут российские авиаперевозчики, и в этом случае шансы у ПД-14 выше.