Страница 7 из 20
Уровни шума и эмиссии должны были соответствовать перспективным нормам ICAO. Для обеспечения заданных характеристик требовалось создание турбовентиляторных двигателей большой степени двухконтурности, оснащенных звукопоглощающими конструкциями в газовоздушном тракте, электронными системами управления и контроля. Сама конструкция двигателя должна была обеспечивать принцип модульности – замены вышедшего из строя узла без разборки всего двигателя.
На роль двигателя для преемника Ту-154 претендовали как модернизированные пермские Д-30, так и проекты других КБ. Не без влияния зарубежных широкофюзеляжных самолетов DC-10 и L-1011 для будущего Ту-204 была выбрана компоновка с тремя двигателями – двумя под крылом и одним – в основании киля. Несмотря на весьма жесткую конкуренцию среди двигателистов, для самолета был выбран перспективный пермский Д-90 с тягой 12,5 тс, который был проработан глубже других проектов. Это решение было узаконено постановлением Совета Министров СССР №782-230 от 11 августа 1981 г.
В 1982 г. состоялось утверждение эскизного проекта самолета, а несколько позже – заседание макетной комиссии.
Первоначально пермские конструкторы выбрали для Д-90 для исходного трехдвигательного варианта самолета Ту-204 трехвальную схему. Были выпущены общий вид двигателя, чертежи основных узлов, в производстве начато изготовление деталей компрессора высокого давления (КВД). В ходе дальнейших конструкторских проработок, оценки параметров термодинамического цикла, сравнительных расчетов различных схем было решено разрабатывать двигатель по двухвальной схеме. Тогда же произошло разделение на варианты: Д-90 (тяга 13 300 кгс, удельный расход топлива 0.605 кг/кгс-ч) – для Ту-204 и Д-90А (14 750 кгс. 0.615 кг/кгс • ч) – для Ил-96.
В процессе перехода от трехвального варианта к окончательной конфигурации Д-90А было спроектировано несколько других – с газогенераторами как в размерности Д-30КУ, так и Д-30. Они носили обозначения Д-91, Д-90УТ. Д-90УН. Д-90Е и др. Принятый в дальнейшую разработку вариант двигателя имел газогенератор в размерности Д-30 с 13-ступенчатым компрессором -и двумя подпорными ступенями на валу вентилятора.
Однако в существующем на тот момент виде проект нового туполевского лайнера с соловьевскими двигателями не устраивал пришедшего в начале 1981 г. на пост министра авиационной промышленности СССР Ивана Силаева. Он придавал большое значение как ускорению создания новых лайнеров, так и их конкурентоспособности с реализуемыми на тот момент зарубежными проектами – Boeing 757 и Airbus 310. В результате новый Ту должен был стать двухдвигательным.
Это ставило перед пермскими моторостроителями серьезную задачу. Двигатель должен был «подрасти» по тяге до 16 тс. сохраняя при этом высокую экономичность (удельный расход на крейсерском режиме 0,595 кг/кгс-ч). надежность, а также сниженные по сравнению с предыдущими двигателями эксплуатационные расходы. Коллектив разработчиков во главе с Павлом Соловьевым положился на имеющийся к тому времени научно- технический задел и принял вызов.
В конце 1982 г. Минавиапром объявил новый конкурс. Теперь требовалось создать унифицированный двигатель с тягой 16 тс для уже двухдвигательного среднемагистрального самолета Ту-204 и четырехдвигательного дальнемагистрального самолета Ил-96-300. В конкурсе приняли участие пермский Д-90 с увеличенной с 13 300 до 16000 кгс тягой и НК-64(модификация трехвального двигателя НК-56) с уменьшенной с 18 000 до 16 000 кгс тягой разработки куйбышевского КБ Н.Д. Кузнецова.
Компоновочная схема двигателя ПС-90А с высокой степенью двухконтурности
Ближе к концу 1983 г. техническое задание на двигатель, получивший обозначение Д-90А, было утверждено на коллегии МАП. К декабрю 1983 г. был собран и поставлен на испытательный стенд первый полноразмерный двигатель. При его доводке использовалось 65 экспериментальных и стендовых установок. Это позволило получить на первом же двигателе характеристики, близкие к расчетным.
В июне и декабре 1984 г. второй экземпляр двигателя прошел сравнительные испытания с НК-64 в термобарокамере ЦИАМ. Испытания показали превосходство двигателя Павла Соловьева по удельному расходу топлива (Д-90А – 0.609 кг/кгс • ч. НК-64 – 0.635 кг/кгс • ч). Это преимущество было достигнуто благодаря высоким параметрам пермского двигателя: степень двухконтурности Д-90А составляла 4.4. а у Н К-64 – 4.1; степень сжатия в компрессоре Д-90А – 35.5, у НК-64 – 27.
В марте 1985 г. конкурсная комиссия признала победителем двигатель Д-90А. У него, по сравнению с Н К-64. был меньший на 3.5% удельный расход топлива, а весил он на 150 кг меньше. В конце того же года была составлена комплексная программа развития Д-90А, предусматривавшая изготовление до 1989 г. 52 двигателей и выполнение комплекса сертификационных работ для обеспечения его летной годности.
Постановление Совета Министров СССР, которым задавалась разработка Ту-204 с двумя двигателями Д-90А, появилось в начале 1986 г. Тогда же было принято решение о том, что магистральный самолет Ил-96 также будет оснащаться пермскими двигателями (в варианте Д-90АН, но позже двигатели для обоях самолетов будут унифицированы).
В пермском КБ развернулись работы по доводке двигателя с целью увеличения долговечности и надежности. снижения массы. Одновременно Пермское ПО «Моторостроитель» им. Я.М. Свердлова (в настоящее время – «Пермский моторный завод») начало подготовку к серийному выпуску нового двигателя. Это потребовало серьезного переоснащения производства и освоения новых технологических процессов. Для изготовления турбинных лопаток – самого сложного компонента современных двигателей – завод применил такие передовые технологии, как огнеупорные керамические формы, газостатирование и газоциркуляционное нанесение специальных покрытий, напыление теплозащитных покрытий и др. Появились новые промышленные установки, серьезной модернизации подвергалось уже имеющееся оборудование.
Со второй половины 80-х гг. в авиапроме, как и во всей советской экономике, начали развиваться деструктивные процессы. Тем не менее, ильюшинцам и туполевцам удалось довести свои проекты до стадии реализации «в металле». Опытный Ил-96-300 впервые взлетел 28 сентября 1988 г., а первый Ту-204 – 2 января 1989 г. Оба самолета подняли в воздух двигатели ПС-90А. Такое обозначение пермский мотор получил в 1987 г.. чем было увековечено имя его создателя – Павла Соловьева. Примечательно, что первый взлет Ил-96-300 выполнил с Центрального аэродрома Москвы (Ходынка), после чего он перелетел на аэродром Л И И в Жуковском над московскими и подмосковными жилыми массивами. Это свидетельствовало о том доверии, которое было оказано не только новому «Илу», но и результатам работы пермских двигател истов.
Испытания на стендах и в составе опытных самолетов позволили пермякам 3 апреля 1992 г. получить на ПС-90А сертификат типа №16-Д Авиационного регистра Межгосударственного авиационного комитета (АР МАК). Оснащенные этими двигателями самолеты Ту-204. Ил-96-300 и модифицированные Ил-76 соответствуют нормам Международной организации гражданской авиации ICAO по шуму на местности и эмиссионным выбросам.
Доводка и освоение серийного производства ПС-90А пришлись на самый сложный период новейшей истории нашей страны. Спроса на новые отечественные самолеты практически не было – авиаперевозчики «добивали» парк, доставшийся от советских времен. Соответственно, крайне невелики были заказы и на новый двигатель. За пять лет – с 1996 по 2001 гг. – не было поставлено ни одного ПС-90А… Тем не менее, процесс доводки и совершенствования двигателя шел. К середине 2003 г. десять эксплуатантов использовали уже 74 двигателя ПС-90А.
Первый опыт эксплуатации, как всегда бывает, выявлял «детские болезни» нового двигателя. Выходили из строя элементы конструкции, случались утечки масла и топлива, двигатель самопроизвольно выключался… Создатели двигателя на это отвечали оперативными доработками конструкции и повышением качества изготовления. На ПС-90А появились модифицированные вентилятор и компрессор низкого давления (КНД), что улучшило стабильность газодинамических параметров двигателя. Ротор компрессора высокого давления был доработан. что повысило его надежность и увеличило ресурс. Внедрялись новые технологии. позволявшие, в т.ч., улучшить ремонтопригодность отдельных узлов двигателя. Совершенствовались методы контроля, позволяя диагностировать развитие дефектов на самых ранних стадиях.