Российский авиадвигатель пд-14: возрождение промышленности
Как мы знаем, российский гражданский авиапром был в последние десятилетия в непростом положении. Нет, самолеты, каковые летают, у нас делать не разучились. Но в мире авиаперевозок требуется техника, отвечающая высоким эксплуатационным требованиям, в особенности в части экономичности, экологической чистоты и уровня шума.
Практически всем из этих требований спроектированные в советское время пассажирские самолеты не соответствовали либо, по крайней мере, проигрывали по этим показателям соперникам из Airbus, Boeing, Bombardier, Embraer.
Собственного не было
Первую в новой России попытку создать конкурентоспособный продукт предприняла компания «Гражданские самолеты Сухого» со своим Superjet 100. Создателей этого регионального лайнера довольно часто упрекали в том, что, мол, машину назвать российской возможно только условно — через чур много в ней импортных комплектующих. Забрать, к примеру, двигатели, составляющие порядка трети цены самолета.
На Superjet 100 установлены SaM-146 совместного производства французской компании Snecma и российского НПО «Сатурн». Но самая сложная и дорогая часть турбовентиляторного двигателя — газогенератор (компрессоры, камера сгорания, турбина большого давления) — ответ от французского партнера. И только «холодную» часть — вентилятор и вращающую его турбину низкого давления — разрабатывали в Рыбинске на НПО «Сатурн».
Иными словами, на момент проектирования Superjet российской индустрии практически нечего было предложить авиастроителям. Собственного конкурентоспособного двигателя для регионального самолета у России не было. Как и многого другого.
Но сейчас обстановка изменилась. Новый среднемагистральный лайнер МС-21 (возможное наименование в серии Як-242) уже в намного меньшей степени будет зависеть от кооперации с зарубежными поставщиками. И не смотря на то, что, как это принято, клиент самолета возьмёт право выбора и сможет дать предпочтение силовой установке зарубежного производства, российские двигатели для МС-21 будут.
Правильнее, они уже имеется.
- ПД-14 — двигатель со очень высокой степенью двухконтурности (1:8,3). Это заметно уже по внушительному вентилятору диаметром 1,9 м. Силовая установка будет расходовать горючее весьма экономно
Гондола была создана ОАО «Авиадвигатель» — другими словами самим производителем ПД-14.
В ней воплощено много увлекательных ответов, в частности неповторимая конструкция реверса
ПД-14 относится к турбовентиляторным двигателям, в которых потоки из двух контуров не смешиваются. Воздушное пространство из второго «холодного» контура истекает из соплового насадка, имеющего волнистые края
Параметры мирового уровня
пятого поколения-14 и Двигатель создан пермским ОАО «Авиадвигатель». В базе его лежит унифицированный газогенератор: 8-ступенчатый компрессор, малоэмиссионная камера сгорания, турбина большого давления. Данный газогенератор будет кроме этого использован в других двигателях семейства ПД с более низкой либо более высокой тягой. ПД-14 дает тягу 14 т, а работу второго контура в нем снабжают вентилятор с полыми широкохордными лопатками и турбина низкого давления.
Степень двухконтурности двигателя имеется отношение расхода воздуха через наружный контур к расходу воздуха через внутренний контур, и для двигателя ПД-14 она равна 8,3. Это современный показатель как для отечественных турбовентиляторных двигателей, так и для зарубежных. Высокая степень двухконтурности дает большое уменьшение расхода горючего.
В соответствии с заявлению разработчика ПД-14, понижение удельного расхода потребления горючего если сравнивать с современными аналогами составит 10−15%. Заявленный уровень шума на 15−20 дБ ниже норм, установленных 4-м стандартом ИКАО, а уровень эмиссии вредных веществ NOx будет на 30% ниже относительно норм ИКАО 2008 года. Это соответствует современным экологическим нормам.
«Чужак» под крылом
До тех пор пока первый летный пример МС-21 лишь строится, ПД-14 поднимается в небо. Он подвешен к пилону летающей лаборатории Ил-76 ЛЛ вместо одного из четырех штатных двигателей. Тесты выполняют летчики-инженеры и испытатели входящего в Объединенную авиастроительную корпорацию известного Летно-испытательного университета (ЛИИ им.?М.М. Громова), и представители производителя — ОАО «Авиадвигатель».
Экспериментальный двигатель со штатными «иловскими» перепутать тяжело, поскольку его размеры превышают размеры штатного Д-30КП-2. Достаточно заявить, что лишь диаметр входа в вентилятор равен 1,9 м.
О разработках проведения и подготовки опробований перспективного русского двигателя «Популярной механике» поведал Анатолий Дмитриевич Кулаков, помощник председателя совета директоров ЛИИ им.?М.М.?Громова по опробованиям силовых установок. Как удалось определить из отечественного беседы, перед тем как двигатель смог отправиться в собственный первый полет, экспертам университета было нужно решать множество непростых инженерных задач. Первой из них стал выбор летающей лаборатории (ЛЛ).
В распоряжении ЛИИ имеется пара ЛЛ, созданных на базе самолета Ил-76, но не на каждой возможно проводить опробования как раз ПД-14. Очень многое зависит от массы силовой установки (выдержит ли вес крыло?) и тяги, создаваемой ПД-14. Выбор пал на Ил-76 ЛЛ с усиленным крылом, на котором возможно разместить силовую установку весом до 9 т и тягой двигателя до 25 000 кгс.
Но данный самолет последний раз привлекался к опробованиям во второй половине 90-ых годов XX века. Тогда к нему подвешивали неповторимый винто-вентиляторный двигатель Д-27, предназначавшийся к применению на украинско-русском самолете Ан-70. По окончании практически двух десятилетий простоя нужно было вернуть летную годность Ил-76 ЛЛ, для чего разработали особую программу при активном участии ОАО «АКБ им.?С.В.
Ильюшина». На самолете-ветеране заменили большую часть оборудования, а также пилотажного и навигационного, и взяли все нужные заключения о том, что ЛЛ может отправляться в полет. Что дальше?
Подвесить двигатель и затевать опробования? Нет! Все не так легко.
Двигатель ПД-14 неповторим еще и тем, что в первый раз в практике отечественного двигателестроения производитель создал не только сам двигатель, но и гондолу к нему (в большинстве случаев мотогондолу изготавливает под конкретный двигатель компания, создающая самолет). Так, у двигателя уже имеется крепление, рассчитанное на пилон МС-21, и к крылу Ил-76ЛЛ оно не подходит. Экспертам ЛИИ было нужно конструировать особую силовую проставку — переходник между креплениями пилона МС-21 и крыла Ил-76ЛЛ.
- На фото возможно заметить перспективный российский двигатель без гондолы
На этом фото запечатлен процесс подвешивания гондолы с двигателем к пилону летающей лаборатории. Для соединения креплений различных типов применен особый силовой переходник
Куда девать энергию?
Самая же основная инженерная неприятность в том, что новый двигатель не имеет возможности испытываться под управлением штатных совокупностей ЛЛ. В лаборатории нужно воссоздать все совокупности управления экспериментальной силовой установкой, схожие с теми, что будут использованы на МС-21, и точно воспроизвести все нагрузки, под которыми будет трудиться двигатель. С целью этого перед опробованиями нужно было сконструировать и встроить в летающую лабораторию все соответствующее оборудование.
Двигатель не только формирует реактивную тягу, он — энергетическое сердце самолета. Посредством вала и редуктора вал турбины большого давления связан с КПСА (коробкой приводов самолетных агрегатов). В КПСА передаваемый в том направлении крутящий момент «разбирается» гидравлическими насосами и электрогенератором.
на данный момент от двигателей требуется как возможно больше электрической мощности, в особенности ввиду тенденции к замене последовательности гидравлических приводов электрическими. На Ил-76ЛЛ установлена совокупность отбора электрической мощности. Отбираемая от генератора мощность реализуется в особых тепловых электрозагружателях (ТЭН), каковые установлены в обтекателях, обдуваемых в полете наружным воздухом.
Не считая крутящего момента от двигателя отбирается сжатый воздушное пространство, что поступает в совокупности самолета МС-21. Отбор воздуха для различных целей производится в нескольких точках газогенератора. К примеру, по окончании третьей ступени компрессора отводится воздушное пространство для потребностей кондиционирования пассажирского салона МС-21.
На летающей лаборатории нет совокупности отбора воздуха с параметрами совокупности кондиционирования, подобной той, что будет в МС-21, так как отбор сжатого воздуха — это отбор мощности от двигателя, соответственно, на протяжении опробований эта нагрузка кроме этого должна быть реализована. ЛЛ кроме этого насыщена контрольно-измерительным оборудованием. При эксплуатации серийного двигателя бортовой параметрический самописец регистрирует 30−40 параметров работы установки.
На протяжении опробований с экспериментального двигателя, оборудованного множеством датчиков, снимается 1066 параметров. Сведенья поступают на центральный сервер, на пульт ведущего инженера в грузовой кабине Ил-76ЛЛ, на дисплей в кабине пилотов, по радиоканалу в наземный контрольный пункт и конкретно экспертам в Пермь, в ОАО «Авиадвигатель».
- На заднем замысле виден основной пульт управления умелым двигателем: сидя за этим пультом, ведущий инженер ЛИИ руководит режимами ПД-14 на протяжении испытательного полета. Ближе к нам — рабочие места вторых экспертов, отслеживающих параметры работы двигателя
Рабочее место одного из инженеров, участвующих в опробованиях, и шкаф с вычислительной техникой, разбирающей эти посредством специально разработанного ПО
Соло на одном моторе
В то время, когда наступает время поднять ЛЛ в атмосферу, в кресла летного экипажа садятся умелые летчики-испытатели ЛИИ им. М.М.?Громова. В грузовой кабине места у пультов занимают инженеры-испытатели. В распоряжении пилотов все простые совокупности управления самолетом Ил-76ЛЛ и его двигателями.
И лишь экспериментальным двигателем руководит ведущий инженер-испытатель из ЛИИ. Рядом с ним за центральным пультом еще один представитель ЛИИ и инженер от предприятия-разработчика ПД-14. «Взлетаем мы на трех двигателях по особой методике, дабы из-за несимметричной тяги самолет не слетел с полосы, — говорит Александр Крутов, заслуженный летчик-испытатель, Храбрец России, глава Школы летчиков-испытателей ЛИИ. — На данной стадии опробований на взлете умелый двигатель трудится лишь на малом газе.
Сперва прогреваем три штатных двигателя. Позже второй двигатель, симметричный умелому, убираем на небольшой газ и медлено начинаем разбег. Выводим на взлетный режим 1-й и 4-й штатные двигатели. После этого в ходе разбега медлено выводим 3-й штатный двигатель на взлетный режим.
Отрываемся на трех, набираем высоту. Так удается на взлете избежать страшных разворачивающих моментов».
Уже по окончании комплекта высоты ведущий инженер-испытатель, в распоряжении которого находится установленный на главном пульте рычаг управления умелого двигателя, приступает конкретно к опробованиям.
Первая программа инженерных опробований ПД-14 вычислена всего на 12 часов полетов. По завершении каждого полета полученная информация анализируется экспертами ЛИИ, и представители ОАО «Авиадвигатель» пристально осматривают узлы двигателя, оценивают его состояние, ликвидируют недостатки. Само собой разумеется, первой серией испытательных полетов все не закончится.
Двигатель ожидают новые опробования с б? льшими нагрузками, а также в условиях высокогорья, сильной жары и лютого холода. Но уже на данный момент, согласно заявлениям экспертов ЛИИ, участвующих в опробованиях, характеристики двигателя ПД-14 соответствуют расчетным данным на проверенных режимах.
Статья «Двигатель надежды» размещена в издании «Популярная механика» (№159, январь 2016).
<
h4>