Actuellement, l’industrie aéronautique nationale est dans une sorte d’état « suspendu » : d’une part, elle existe, mais d’autre part, nous n’avons pas vu un seul avion moderne de conception purement nationale ces dernières années. Et le « Super-Jet » ne compte pas, puisqu'il est de fabrication russe et est exclusivement un « montage tournevis ». L'espoir de la résurrection de l'industrie aéronautique est le moteur PD-14, dont les caractéristiques (par rapport aux analogues) nous permettent de le qualifier d'un des meilleurs de ces dernières années.

Les développeurs espèrent que la création d'un nouveau moteur aura l'impact le plus favorable sur l'état de l'ensemble de l'industrie aéronautique nationale et contribuera également à la création de nombreux nouveaux emplois.

Nouveau projet

Pourquoi a-t-il été créé ? nouveau moteur PD-14 ? Les caractéristiques (comparaison avec les modèles étrangers) des moteurs russes modernes étaient telles qu'il était urgent de développer quelque chose de radicalement nouveau. Les concepteurs ont été guidés par l'idée de créer une centrale électrique qui leur permettrait de développer et de construire davantage leur propre avion d'une capacité de 130 à 180 sièges. Le seul avion de passagers d'une classe similaire et entièrement d'origine russe est l'avion Tu-214. Sa production en petits lots se poursuit aujourd'hui.

Mais il y a une pénurie urgente de ces avions ; nous avons besoin d'équipements pour renouveler l'ensemble de la flotte aéronautique de notre pays. Mais y parvenir sans des moteurs entièrement nouveaux est absolument impossible. Par spécifications techniques et leurs capacités n'étaient en aucun cas inférieures à celles de leurs homologues des principaux fabricants mondiaux.

De manière générale, en relation avec les récents événements ukrainiens et la rupture complète des liens dans la sphère industrielle des deux pays, le moteur PD-14 (caractéristiques, comparaison - dans cet article) revêt également une grande importance sous l'aspect d'un relance du développement et de la fabrication dans notre pays. De plus, lors de sa création, il est prévu de résoudre plusieurs problèmes importants à la fois :

• Restructuration complète de l'industrie aéronautique civile en redistribuant les rôles et en impliquant de nouveaux acteurs dans ce projet.
• Enfin, il est prévu de diviser les domaines de responsabilité et de recréer la division du travail dans la production de produits aéronautiques, qui a été complètement détruite au moment de l'effondrement de l'Union soviétique.
• Les créateurs du projet espèrent également créer de nouveaux matériaux polymères et composites, dont l’industrie aérospatiale moderne a un besoin urgent.

Comment tout a commencé?

L'idée selon laquelle le pays avait un besoin urgent d'un nouveau moteur d'avion est née au sein d'OJSC Aviadvigatel au début des années 2000. La période était alors extrêmement difficile, et donc en réalité de ce projet peu y croyaient.

Mais les spécialistes de l’organisation de l’époque ont soigneusement et délibérément étudié l’expérience mondiale en matière de production de moteurs et ont également analysé le marché intérieur des transports, en essayant de prédire quel type de moteur dans l’industrie aéronautique civile serait très demandé. Par quoi exactement le moteur PD-14 était-il censé se démarquer ? Ses caractéristiques (comparaison et comparaison) avec les modèles étrangers devaient simplement révéler sa supériorité notable.

Pourquoi? C'est simple. À cette époque, les produits des constructeurs aéronautiques étrangers étaient « poussés » sur nos marchés par des méthodes extrêmement agressives. Hélas, certains dirigeants y ont largement contribué. Aujourd'hui, en raison des sanctions, cette question n'est plus aussi d'actualité. De plus, l’État lui-même s’est « soudainement » intéressé à la possibilité de produire des moteurs nationaux. Ainsi, l'entreprise Aviadvigatel OJSC est rapidement devenue le centre d'attention des médias nationaux et étrangers.

Principaux objectifs du projet

La tâche principale à cette époque était de garantir un prix acceptable auquel ce produit commencerait réellement à être acheté de manière intensive. C’est alors qu’est née l’idée de​​créer un générateur de gaz unifié et universel. En cas de succès, notre pays aura alors la possibilité de créer une énorme liste de ses propres équipements industriels, ce qui ne pourra que se réjouir.

Qu'est-ce qu'un turboréacteur à double flux, principes de fonctionnement

Comment pouvons-nous mieux comprendre les avantages qu’offre le nouveau turboréacteur à double flux ? Le principe de fonctionnement de tous les moteurs similaires est similaire et cette question doit donc être examinée plus en détail, sinon les avantages des nouvelles technologies ne seront probablement pas clairs.

Dans la littérature spécialisée, les turboréacteurs à double flux sont appelés moteurs à taux de dilution élevé. Leur particularité est la présence d'un ventilateur de grand diamètre, grâce auquel un très grand volume d'air traverse toujours le moteur. En raison des grandes dimensions de cette pièce, la tuyère externe du moteur devient souvent trop « monumentale », et donc elle est raccourcie. Pour éviter l'apparition de turbulences d'air dangereuses, la conception comprend des pales fixes qui font tourner le flux du mélange d'air dans la direction souhaitée.

En conséquence, selon le principe de leur fonctionnement, ces moteurs ressemblent fortement à des moteurs de fusée, mais il n'y a pratiquement aucun mélange de flux. L'avantage des turboréacteurs à double flux est que le jet sortant des fusées « dans le tuyau » fait tourner dans ce cas un ventilateur supplémentaire, qui est source puissante traction. C'est lui qui produit au moins 70 à 80 % de la force de traction totale. Ainsi, le moteur d’avion PD-14 est extrêmement économique. Le contour interne de ces moteurs reproduit presque entièrement la conception des modèles de fusées, mais leurs derniers étages agissent « simultanément » comme un entraînement de ventilateur.

Avantages et inconvénients

Comme tous ses « parents », le moteur d'avion PD-14 présente à la fois des côtés positifs et négatifs. Ses atouts incluent un rendement élevé, qui permet à ces centrales électriques d'être largement utilisées, même sur de longs trajets.

Quels inconvénients présente-t-il ? Le plus important est ses très grandes dimensions et son poids décent. Malgré tous les efforts des ingénieurs et des scientifiques, les turboréacteurs à double flux créent une résistance importante à l'air venant en sens inverse. flux d'air en vol. On espère que ce problème sera résolu lorsque des moyens seront trouvés pour réduire leurs dimensions globales.

Différences comparatives

Le nouveau turboréacteur à double flux, dont le principe de fonctionnement est similaire aux modèles domestiques « classiques », reste très différent de ses prédécesseurs. Bien entendu, les différences « à l’œil nu » ne sont perceptibles que par les ingénieurs. Si vous le comparez avec le modèle PS-90A (Il-96, Tu-214, Il-76), vous remarquerez immédiatement, n'ayons pas peur de ce mot, un saut qualitatif dans processus technologique et des possibilités.

Le taux de dilution a augmenté exactement deux fois, la température des gaz avant d'entrer dans la turbine a augmenté de 100 K, le taux de compression total (en conditions différentes) a augmenté de 20 à 50 %. En comparaison avec les variétés de moteurs domestiques ci-dessus, le nouveau moteur d'avion PD-14 vous permet d'économiser au moins 12 à 16 % de carburant en plus.

Gain de poids

Pour la première fois dans l'industrie aéronautique civile nationale, la conception du moteur utilise la technologie de production d'aubes de turbine creuses à partir d'alliages de titane à haute résistance.

Cela donne un gain de poids de 30 % ; au total, le nouveau moteur d'avion PD-14 est plus léger d'environ 10 % ; De plus, l'usine de moteurs de Perm maîtrise actuellement la technologie de production d'aubes de turbine monocristallines. Il est rapporté que cette approche permettra d'élever immédiatement la température de fonctionnement des gaz à 2000 K.

De plus, pour la première fois, les constructeurs nationaux vont utiliser une telle quantité de matériaux composites polymères lors de la conception et de la fabrication de moteurs. Cette approche réduira non seulement considérablement le poids du moteur, mais augmentera également sa solidité et sa résistance aux surcharges.

Le sens de créer un nouveau moteur

Comme nous l'avons dit au tout début de l'article, il est impossible de créer un seul nouvel avion sans développer au préalable de nouveaux moteurs. Avec ce dernier, tout commence peu à peu à s'améliorer : les tests du moteur PD-14 sous forme de contrôle d'État vont bientôt démarrer... Mais quelles voitures en seront équipées ?

On suppose que l'avion MS-21 (long-courrier, 21e siècle) sera créé spécifiquement pour ces moteurs. Si cela est réellement mis en œuvre, alors nous pourrons parler d’une véritable avancée ; pour la première fois depuis l’époque de l’URSS, quelque chose de nouveau sera réellement créé dans notre pays. Plus important encore, le moteur russe PD-14 permettra de créer toute une gamme de nouveaux avions conçus pour effectuer à la fois des vols longue distance et des liaisons intérieures. Jusqu'à récemment, tout le monde disait que les avions nationaux devraient être équipés exclusivement de moteurs importés. Aujourd’hui, il s’est avéré que ce n’est heureusement pas le cas.

Quelles voitures vont-ils en équiper ?

Il est déjà évident aujourd'hui que la conception unifiée du nouveau moteur lui permettra d'être utilisé avec succès non seulement sur les avions de passagers, mais également sur les avions de transport. Sa poussée pouvant atteindre 14 tonnes, ce modèle peut être installé sur le MS-21-200/300/400. Il sera sûrement acceptable d'en équiper l'IL-214. Il existe des informations sur le début de la création d'une modification encore plus puissante avec une poussée de 18 tonnes, à savoir le PD-18. Il est censé être utilisé sur les avions Tu-214 et Il-96. Rappelons qu'aujourd'hui toutes ces machines sont équipées du « vieil homme » PS-90A.

Les développeurs rapportent également qu'il a déjà été décidé de créer une version allégée de ce moteur avec une poussée de dix tonnes. On peut supposer qu'il sera utilisé pour produire les Superjets qui souffrent depuis longtemps, pour lesquels personne ne veut actuellement acheter de moteurs en France. Enfin, une version spéciale hélicoptère de ce moteur sera également créée, qui sera équipée de la célèbre « vache » de transport, également connue sous le nom d'hélicoptère Mi-26.

Jusqu'à ce jour, les moteurs ukrainiens D-136 étaient utilisés dans la production de ces machines. Même des calculs préliminaires montrent que le besoin existant en ces moteurs est plus que suffisant pour couvrir tous les coûts engagés lors du développement de nouvelles technologies. Au total, il est prévu d'attirer au moins 70 milliards de roubles d'investissements, dont la moitié proviendra du budget fédéral. Cette dernière circonstance montre à quel point le pays a besoin de ce projet.

Qu'est-ce qui ne va pas avec l'ancien PS90-A ?

Le moteur le plus récent du MS-21, le PD-14, est d'une nouvelle génération. De plus, il est parfaitement compatible avec les modifications d'avions relativement anciennes. Ainsi, les «vétérans» honorés de l'IL-76, dont la modernisation a été intensivement menée depuis l'année dernière, peuvent voler plusieurs dizaines de milliers d'heures supplémentaires lorsqu'un nouveau moteur leur est installé. De plus, il sera possible d'augmenter la distance de vol de quatre à cinq mille kilomètres, la distance à vide augmentera également de mille kilomètres et la consommation de carburant sera réduite d'environ 14 %. Cette dernière circonstance est particulièrement importante, car grâce à elle, il sera possible de réduire de 10 % le coût du transport d'une tonne de marchandises.

Ainsi, l'ancien moteur, qui a fidèlement fait son temps et a été développé en URSS, fait toujours face à ses responsabilités, mais il ne répond plus aux exigences modernes. Le principal problème est la consommation élevée de carburant et l’augmentation du bruit. En principe, cela est connu depuis très longtemps, mais des mesures concrètes visant à corriger la situation et à créer un nouveau moteur n'ont été prises que maintenant. Pour être honnête, il convient de dire que ce n’est qu’aujourd’hui que tous les moyens nécessaires à ce travail sont apparus.

Informations officielles sur l'avancement des travaux

Officiellement, le moteur est en développement depuis 2008, mais en réalité, une équipe talentueuse de concepteurs a commencé à le concevoir en 1999.

En 2012, un assemblage à part entière a été réalisé pour la première fois version de démonstration. Dans le même temps, un développement intensif des systèmes générateurs de gaz était en cours, ce qui posait les principaux problèmes aux concepteurs. À ce jour, toutes les lacunes ont été éliminées avec succès. Ce moteur permien a été lancé pour la première fois mi-2012. Dans le même temps, les concepteurs ont découvert que les indicateurs de conception élevés étaient parfaitement compatibles avec la situation pratique, ce qui a encore renforcé leur conviction de la nécessité d'établir de toute urgence la production de nouveaux moteurs.

Il était initialement prévu qu'ils soient achevés il y a trois ans, mais en raison de certains problèmes, il semblerait qu'ils se poursuivent partiellement jusqu'à ce jour. On s'attend à ce que la production de masse commence cette année et les habitants de Perm devraient assembler au moins deux à trois douzaines de nouveaux moteurs par an. Et c'est très peu, puisque les aviateurs nationaux estiment que si le rythme actuel des vols est maintenu, d'ici 2019, les moteurs d'avions devraient être produits à un rythme titanesque - 200 unités en 12 mois. J'aimerais espérer que l'industrie nationale sera en mesure de « tirer » ce projet.

Et le MS-21 ?

Pour la première fois, des informations sur le début des travaux de production d'un nouvel avion ont commencé à arriver au début de l'année dernière. À l'heure actuelle, on sait avec certitude que l'usine aéronautique d'Irkoutsk est déjà en plein assemblage du premier fuselage du nouvel avion de ligne national, mieux connu dans son environnement sous le nom « non officiel » de Yak-242.

L'aile est fabriquée à partir de matériaux composites uniques et est assemblée à Oulianovsk. Très probablement, il est déjà arrivé à Irkoutsk. Les médias nationaux, qui ont leurs représentants dans cette entreprise, ont fermement promis que le premier avion pourrait décoller cet été. Il semblerait que le fabricant dispose déjà de 175 contrats fermes pour la construction et la fourniture du MS-21. Les clients étaient de nombreuses grandes organisations, dont même la Sberbank, qui fournit de nouveaux avions en location.

Il existe également des informations selon lesquelles 100 avions supplémentaires de ce type pourraient être commandés, et non seulement des traducteurs nationaux, mais également étrangers agiront en tant que clients. Ce message est vraiment unique, puisque la dernière fois que quelqu'un s'est intéressé à nos avions de ligne, c'était seulement à l'époque soviétique.

L'importance du projet MC-21 réside dans le fait qu'il s'agit du premier et jusqu'à présent du seul avion national créé indépendamment et sans utiliser d'anciens développements de l'époque de l'Union, dans lesquels des composants étrangers ne sont pas utilisés. Cette marque n'entrera sur les trajectoires de vol qu'après l'achèvement final de tous les types d'essais en vol et au banc, qui se poursuivent encore aujourd'hui.

conclusions

Ainsi, ce nouveau moteur prometteur constitue une véritable avancée pour l’ensemble de l’industrie nationale et, en particulier, pour la construction d’avions civils. Quant au besoin de ces moteurs, il est colossal. Depuis très longtemps, les transporteurs nationaux affirment qu'ils ne sont pas trop désireux d'acheter des avions importés déclassés, dont la durée de vie est presque épuisée. Mais à cette époque, la branche de production nationale ne pouvait rien leur offrir de convenable.

Aujourd'hui, il existe à la fois un moteur et un avion. Depuis que des sanctions ont été introduites contre notre État, il n'y a aucune possibilité d'acheter quoi que ce soit à l'étranger, et la montée en flèche du taux de change n'ajoute rien à l'attrait de cette décision. Le projet national a donc de grandes perspectives. J'espère que l'industrie ne nous laissera pas tomber et sera en mesure de fournir aux fabricants tous les composants nécessaires.

Le PD-14 est un moteur de cinquième génération ; il combine les meilleures traditions nationales avec les nouvelles normes aéronautiques du 21e siècle. Un turboréacteur est un dispositif d’ingénierie très complexe qui nécessite des solutions de conception très complexes. Par exemple, une aube de turbine, et il y en a environ 70 par étages, tourne à une fréquence de 12 000 tours par minute et est soumise à une force centrifuge égale à 18 tonnes. À titre de comparaison, il s'agit de la charge sur la turbine. suspension d'un bus londonien à deux étages.

1. Le premier moteur d'avion créé en Russie après l'effondrement de l'URSS

Projet PD-14 - nouvelle page dans l'histoire des turboréacteurs à double flux et le premier développement national dans le domaine de la construction de moteurs civils au cours des 29 dernières années : le premier vol de l'Il-76LL dans le cadre du programme d'essais PS-90A a eu lieu le 26 décembre 1986.

Le PD-14 est créé sur la base d'un générateur de gaz unique spécialement développé, qui comprend trois éléments : un compresseur à haute efficacité, une turbine haute pression et une chambre de combustion à faibles émissions. Le générateur de gaz unifié PD-14 permet de créer des moteurs d'une poussée de 8 à 18 tonnes.

2. Conception de base pour la famille de moteurs

La famille de moteurs basée sur le PD-14 permettra d'équiper presque tous les avions russes de centrales électriques modernes : du PD-7 pour le Sukhoi Superjet 100 court-courrier au PD-18, qui peut être installé sur le Il-96 long-courrier. Sur la base du générateur de gaz PD-14, il est prévu de développer un moteur d'hélicoptère PD-10V pour remplacer le D-136 sur le plus gros hélicoptère du monde, le Mi-26. Le même moteur peut également être utilisé sur l’hélicoptère lourd russo-chinois, dont le développement a déjà commencé. Sur la base du générateur de gaz PD-14, des unités de pompage de gaz ou encore des centrales électriques à turbine à gaz d'une capacité de 8 à 16 MW peuvent être créées.

3. 16 nouvelles technologies ont été développées pour le PD-14

Pour le PD-14, avec le rôle de premier plan du Central Institute of Aviation Engine Manufacturing (CIAM), le principal institut de recherche de l'industrie, et du Aviadvigatel Design Bureau, 16 technologies critiques ont été développées : des aubes de turbine monocristallines à haute pression avec un système de refroidissement prometteur, utilisable à des températures de gaz allant jusqu'à 2000 °K ; une pale de ventilateur creuse à large corde en alliage de titane, grâce à laquelle il a été possible d'augmenter l'efficacité de l'étage de ventilateur de 5 % par rapport au PS-90 ; chambre de combustion à faibles émissions en alliage intermétallique ; structures insonorisantes en matériaux composites; revêtements céramiques sur les parties chaudes ; aubes creuses de turbine basse pression, etc.

4. 20 nouveaux matériaux ont été créés pour le projet

Avec la participation de l'Institut panrusse des matériaux aéronautiques (VIAM), environ 20 nouveaux matériaux ont été développés pour le PD-14. L'utilisation de matériaux composites dans la conception du moteur et de la nacelle du moteur, ainsi que des pales de ventilateur creuses en titane à larges cordes, ont considérablement réduit le poids du moteur. Le PD-14 gagne grâce à ses avantages indéniables : réduction de la consommation spécifique de carburant de 10 à 15 %, réduction des coûts cycle de vie de 15 à 20 % ; le fonctionnement du moteur coûtera 14 à 17 % de moins que les analogues existants.

Mais la création de ce matériau représente la moitié du chemin : son utilisation dans un moteur d’avion civil nécessite une certification selon les normes internationales. Sinon, le moteur, aussi performant soit-il, ne sera pas autorisé à voler en dehors de la Russie. Les règles ici sont très strictes car il s'agit de la sécurité des personnes. Il en va de même pour le processus de fabrication des moteurs : les entreprises du secteur exigent une certification selon les normes de l'Agence européenne de la sécurité aérienne (AESA). Tout cela nous obligera à améliorer les normes de production. Le développement du PD-14 lui-même a eu lieu à l'aide d'une nouvelle technologie numérique, grâce à laquelle le 7ème exemplaire du moteur a été assemblé à Perm en utilisant une technologie de production de masse, alors qu'auparavant un lot pilote était produit en quantités allant jusqu'à 35 exemplaires. En général, le projet PD-14 permettra de sauvegarder plus de 10 000 emplois hautement qualifiés pour la Russie.

5. Moteur d’avion écologique et silencieux

L'optimisation des paramètres du cycle thermodynamique, une chambre de combustion à faibles émissions et une faible consommation spécifique de carburant ont permis de minimiser les émissions nocives du PD-14. Les niveaux d'émission atteints sont de 30 à 45 % inférieurs aux normes établies.

Le PD-14 est un moteur silencieux. La modélisation aérodynamique 3D des composants, l'augmentation du taux de dilution pour passer à la zone basse fréquence et l'utilisation de systèmes efficaces de suppression du bruit de dernière génération ont permis de réduire considérablement le niveau sonore. Les niveaux de bruit dépassent largement les normes de l’Organisation de l’aviation civile internationale.

6. Le premier moteur d'avion russe de 5ème génération

Les progrès dans la fabrication des moteurs d’avion sont caractérisés par plusieurs paramètres, mais le principal est la température des gaz à l’avant de la turbine. Le passage à chaque nouvelle génération de turboréacteurs, et il y en a cinq au total, s'est caractérisé par une augmentation de cette température de 100 à 200 degrés.

Ainsi, dans la 1ère génération de moteurs de la fin des années 40, la température ne dépassait pas 877 °C, dans la 2ème génération (années 1950) ce chiffre est passé à 977 °C, dans la 3ème génération (années 1960).) ce paramètre est passé à 1176 °C ; pour les moteurs de la 4ème génération (1970-1980), la température des gaz atteint 1376 °C. Les aubes de turbine des moteurs de 5e génération, dont les premiers exemplaires sont apparus en Occident au milieu des années 1990, fonctionnent à une température de 1 626 °C. Actuellement, seuls 15 % des moteurs utilisés dans le monde sont de 5e génération.

7. Technologies PD-14 - secret d'État

Outre les entreprises nationales, seules les entreprises américaines, britanniques et françaises possèdent des technologies pour le cycle complet de création de turboréacteurs modernes. C'est-à-dire que les États produisent des avions modernes turboréacteurs, moins que les pays avec armes nucléaires ou lancer des satellites dans l’espace. Par exemple, les efforts déployés par la Chine depuis de nombreuses années n’ont pas encore abouti à des succès dans ce domaine. Les Chinois ont rapidement copié le chasseur russe Su-27, mais n’ont jamais réussi à copier son moteur AL-31F. La Chine est toujours obligée d'acheter à la Russie ce moteur qui n'est plus le plus moderne. Par conséquent, les technologies de développement des moteurs d’avion sont protégées en tant que secret d’État le plus important.

Comme on le sait, l'industrie de l'aviation civile russe s'est retrouvée dans une situation difficile. dernières décennies dans une situation difficile. Non, nous n’avons pas oublié comment fabriquer des avions qui volent. Mais le marché mondial du transport aérien nécessite des équipements répondant à des exigences opérationnelles élevées, notamment en termes d'efficacité, de niveau sonore et de respect de l'environnement. La plupart de ces exigences sont conçues dans heure soviétique les avions de passagers ne correspondaient pas ou, en tout cas, étaient inférieurs dans ces indicateurs aux concurrents d'Airbus, Boeing, Bombardier, Embraer.

Le PD-14 est un moteur avec un taux de dilution ultra-élevé (1:8,3). Cela se remarque déjà grâce à l'impressionnant ventilateur d'un diamètre de 1,9 m. La centrale électrique consommera du carburant de manière très économique.

Il n'y en avait pas un des nôtres

La première tentative dans la nouvelle Russie de créer un produit compétitif a été réalisée par l'entreprise " Avions civils Sukhoi" avec son Superjet 100. On a souvent reproché aux créateurs de cet avion de ligne régional que, disent-ils, la voiture ne peut être qualifiée de russe que sous certaines conditions - elle contient trop de composants importés. Prenons par exemple les moteurs, qui représentent environ un tiers du prix d’un avion. Le Superjet 100 est équipé du SaM-146 produit conjointement par la société française Snecma et l'ONG russe Saturn. Cependant, la partie la plus complexe et la plus coûteuse d'un turboréacteur à double flux est le générateur de gaz (compresseurs, chambre de combustion, turbine haute pression) - une solution d'un partenaire français. Et seule la partie « froide » - le ventilateur et la turbine basse pression qui le fait tourner - a été développée à Rybinsk chez NPO Saturn.

La télécabine a été développée par Aviadvigatel OJSC, c'est-à-dire le fabricant lui-même du PD-14. Il incarne de nombreuses solutions intéressantes, notamment le design inversé unique.

En d’autres termes, à l’époque de la conception du Superjet, l’industrie russe n’avait presque rien à offrir aux avionneurs. La Russie ne disposait pas de son propre moteur compétitif pour les avions régionaux. Ainsi que bien d'autres choses. Mais aujourd’hui, la situation a changé. Le nouvel avion de ligne moyen-courrier MS-21 (nom probable dans la série Yak-242) dépendra dans une bien moindre mesure de la coopération avec des fournisseurs étrangers. Et même si, comme c'est l'habitude, le client de l'avion aura le droit de choisir et pourra privilégier une centrale électrique de fabrication étrangère, il y aura des moteurs russes pour le MC-21. Plus précisément, ils existent déjà.

PD-14 fait référence aux turboréacteurs à double flux dans lesquels les flux des deux circuits ne se mélangent pas. L'air du deuxième circuit « froid » s'écoule d'une buse aux bords ondulés.

Paramètres de classe mondiale

Le moteur PD-14 de cinquième génération a été développé par Aviadvigatel OJSC, basé à Perm. Il repose sur un générateur de gaz unifié : un compresseur à 8 étages, une chambre de combustion à faibles émissions et une turbine haute pression. Ce générateur de gaz sera également utilisé dans d'autres moteurs de la famille PD à poussée inférieure ou supérieure. Le PD-14 produit une poussée de 14 tonnes, et le fonctionnement du circuit secondaire est assuré par un ventilateur à pales creuses à larges cordes et une turbine basse pression. Le taux de dilution du moteur est le rapport entre le débit d'air à travers la boucle externe et le débit d'air à travers la boucle interne, et pour le moteur PD-14, il est égal à 8,3. Il s'agit d'un indicateur moderne pour les turboréacteurs à double flux nationaux et étrangers. Le taux de dilution élevé entraîne une réduction significative de la consommation de carburant. Selon la déclaration du développeur du PD-14, la réduction de la consommation spécifique de carburant par rapport aux analogues modernes sera de 10 à 15 %. Le niveau de bruit déclaré est inférieur de 15 à 20 dB aux normes établies par la 4e norme de l'OACI, et le niveau d'émission de substances nocives NOx sera inférieur de 30 % aux normes de l'OACI de 2008. Ceci est conforme aux normes environnementales modernes.

"Étranger" sous l'aile

Alors que le premier modèle de vol MS-21 vient tout juste d'être construit, le PD-14 prend son envol. Il est suspendu au pylône du laboratoire volant Il-76 LL au lieu de l'un des quatre moteurs standards. Les tests sont effectués par des pilotes d'essai et des ingénieurs du célèbre Flight Test Institute (LII du nom de M.M. Gromov), qui fait partie de United Aircraft Corporation, ainsi que par des représentants du constructeur - Aviadvigatel OJSC. Il est difficile de confondre le moteur expérimental avec les moteurs Ilov standards, puisque ses dimensions dépassent celles du D-30KP-2 standard. Il suffit de dire que le diamètre d'entrée du ventilateur à lui seul est de 1,9 m.

Anatoly Dmitrievich Kulakov, directeur général adjoint de l'Institut de recherche en vol, a parlé à Popular Mechanics des technologies permettant de préparer et de tester un moteur russe prometteur. MM. Gromov sur les tests des centrales électriques. Comme nous l’avons appris au cours de notre conversation, avant que le moteur puisse décoller pour son premier vol, les spécialistes de l’institut ont dû résoudre de nombreux problèmes d’ingénierie complexes. Le premier d’entre eux a été le choix d’un laboratoire volant (FL). LII dispose de plusieurs LL créés sur la base de l'avion Il-76, mais tous ne peuvent pas effectuer des tests du PD-14. Cela dépend beaucoup de la masse de la centrale (l'aile supportera-t-elle le poids ?) et de la poussée créée par le PD-14. Le choix s'est porté sur l'Il-76 LL avec une aile renforcée, pouvant accueillir une centrale électrique pesant jusqu'à 9 tonnes et une poussée moteur allant jusqu'à 25 000 kgf. Cependant, cet avion a été testé pour la dernière fois en 1996. Ensuite, un moteur à hélice et ventilateur D-27 unique y a été fixé, destiné à être utilisé sur l'avion ukraino-russe An-70. Après près de deux décennies d'inactivité, il a fallu rétablir la navigabilité de l'IL-76 LL, pour lequel un programme spécial a été élaboré avec la participation active de JSC AKB im. S.V. Iliouchine." Une partie importante de l'équipement de l'avion vétéran, y compris l'équipement de vol et de navigation, a été remplacée et toutes les conclusions nécessaires ont été tirées pour que le LL puisse décoller. Et après? Suspendre le moteur et commencer les tests ? Non! ce n'est pas si simple.

Sur la photo, vous pouvez voir un moteur russe prometteur sans nacelle.

Le moteur PD-14 est également unique dans le sens où, pour la première fois dans la pratique de la construction de moteurs nationaux, le constructeur a développé non seulement le moteur lui-même, mais également la nacelle correspondante (généralement la nacelle du moteur est fabriquée pour un moteur spécifique par le société qui crée l'avion). Ainsi, le moteur dispose déjà d'un support conçu pour le pylône MS-21, et il ne s'adapte pas à l'aile IL-76LL. Les spécialistes du LII ont dû concevoir une entretoise de puissance spéciale - un adaptateur entre les fixations du pylône MS-21 et l'aile de l'IL-76LL.

Cette photo montre le processus de suspension d'une nacelle avec un moteur au pylône d'un laboratoire volant. Pour connecter les attaches différents types Un adaptateur secteur spécial est utilisé.

Où mettre l'énergie ?

Le problème technique le plus important est que le nouveau moteur ne peut pas être testé sous le contrôle des systèmes LL standard. En laboratoire, il est nécessaire de recréer tous les systèmes de contrôle de la centrale expérimentale, similaires à ceux qui seront utilisés sur le MS-21, ainsi que de reproduire de manière fiable toutes les charges sous lesquelles le moteur fonctionnera. Pour cela, avant les essais, il a fallu concevoir et intégrer tous les équipements pertinents dans le laboratoire volant.

Le moteur ne crée pas seulement la poussée du jet, il constitue également le cœur énergétique de l’avion. A l'aide d'un arbre et d'une boîte de vitesses, l'arbre de la turbine haute pression est relié au CPSA (Aircraft Drive Unit). Dans le CPSA, le couple qui y est transmis est « démonté » par un générateur électrique et des pompes hydrauliques. Les moteurs nécessitent désormais autant de puissance électrique que possible, d'autant plus qu'un certain nombre d'entraînements hydrauliques sont remplacés par des entraînements électriques. L'IL-76LL est équipé d'un système de prise de force électrique. La puissance extraite du générateur est réalisée dans des chargeurs électriques thermiques spéciaux (TEH), installés dans des carénages soufflés avec de l'air extérieur pendant le vol.

En arrière-plan, vous pouvez voir le panneau de commande principal du moteur expérimental : assis devant ce panneau de commande, l'ingénieur principal du LII contrôle les modes PD-14 pendant le vol d'essai. Plus proches de nous se trouvent les lieux de travail d'autres spécialistes qui surveillent les paramètres de fonctionnement du moteur.

En plus du couple, de l'air comprimé est extrait du moteur et pénètre dans les systèmes de l'avion MC-21. L'air est échantillonné à différentes fins en plusieurs points du générateur de gaz. Par exemple, après le troisième étage du compresseur, l'air est évacué pour les besoins de climatisation de l'habitacle du MS-21. Le laboratoire volant ne dispose pas d'un système d'extraction d'air avec des paramètres de climatisation similaires à ceux du MS-21, puisque l'extraction d'air comprimé est une extraction de puissance du moteur, ce qui signifie que lors des tests, cette charge doit également être mise en œuvre. LL regorge également d’équipements de contrôle et de mesure. Lors du fonctionnement d'un moteur en série, l'enregistreur paramétrique embarqué enregistre 30 à 40 paramètres de fonctionnement de l'installation. Lors des tests, 1066 paramètres sont prélevés sur un moteur expérimental équipé de nombreux capteurs. Les données sont envoyées au serveur central, à la console de l'ingénieur principal dans la soute de l'IL-76LL, à l'écran dans le cockpit, via un canal radio jusqu'au point de contrôle au sol et directement aux spécialistes à Perm, chez Aviadvigatel OJSC .

Lieu de travail l'un des ingénieurs impliqués dans les tests, et une armoire équipée d'un équipement informatique qui analyse les données à l'aide d'un logiciel spécialement développé.

Solo sur un moteur

Lorsque vient le temps de soulever le LL dans les airs, les pilotes d'essai les plus expérimentés du LII qui portent leur nom sont assis dans les sièges de l'équipage de conduite. MM. Gromova. Dans le compartiment à bagages, les ingénieurs d'essai occupent des sièges près des consoles. Les pilotes ont à leur disposition tous les systèmes de contrôle habituels de l'avion Il-76LL et de ses moteurs. Et seul le moteur expérimental est contrôlé par le principal ingénieur d'essais du LII. À côté de lui, sur la console centrale, se trouvent un autre représentant de LII et un ingénieur du développeur PD-14. "Nous décollons sur trois moteurs en utilisant une technique spéciale afin qu'en raison de la poussée asymétrique, l'avion ne quitte pas la piste", explique Alexander Krutov, pilote d'essai émérite, héros de Russie et directeur de l'école de pilotes d'essai LII. — A ce stade des essais de décollage, le moteur expérimental ne tourne qu'au ralenti. Tout d’abord, nous réchauffons les trois moteurs standards. Ensuite, nous mettons le deuxième moteur, symétrique à celui expérimenté, à bas régime et commençons lentement la course au décollage. Nous mettons les 1er et 4ème moteurs standards en mode décollage. Ensuite, pendant la course au décollage, nous amenons en douceur le 3ème moteur standard en mode décollage. Nous décollons à trois heures et prenons de l'altitude. De cette façon, nous pouvons éviter les virages dangereux lors du décollage.

Après avoir pris de l'altitude, le principal ingénieur d'essais, qui dispose du levier de commande du moteur expérimental installé sur la console principale, commence directement les essais. Le premier programme de tests techniques du PD-14 est conçu pour seulement 12 heures de vol. À la fin de chaque vol, les informations reçues sont analysées par des spécialistes du LII et des représentants d'Aviadvigatel OJSC inspectent soigneusement les composants du moteur, évaluent son état et éliminent d'éventuels défauts. Bien entendu, tout ne s’arrêtera pas avec la première série de vols d’essai. Le moteur sera confronté à de nouveaux tests avec de lourdes charges, notamment dans des conditions de haute altitude, de chaleur extrême et de froid intense. Mais déjà maintenant, selon les spécialistes du LII participant aux tests, les caractéristiques du moteur PD-14 correspondent aux données calculées dans des modes éprouvés.

À la fin de l’année dernière, les tests du nouveau moteur d’avion russe PD-14 ont commencé sur le laboratoire volant Il-76LL, que les experts ont qualifié d’« événement d’une importance exceptionnelle ». Qu'est-ce qui est unique dans ce moteur et pourquoi a-t-il été appelé le plus important projet russe dans le domaine de l'aviation civile au cours des 30 dernières années ? Sept faits sur le PD-14 aideront à clarifier. Le PD-14 est un moteur de cinquième génération ; il combine les meilleures traditions nationales avec les nouvelles normes aéronautiques du 21e siècle.

Un turboréacteur est un dispositif d’ingénierie très complexe qui nécessite des solutions de conception très complexes. Par exemple, une aube de turbine, et il y en a environ 70 par étages, tourne à une fréquence de 12 000 tours par minute et est soumise à une force centrifuge égale à 18 tonnes. À titre de comparaison, il s'agit de la charge sur la turbine. suspension d'un bus londonien à deux étages.

1. Le premier moteur d'avion créé en Russie après l'effondrement de l'URSS

Le projet PD-14 est une nouvelle page dans l'histoire des turboréacteurs à double flux et le premier développement national dans le domaine de la construction de moteurs civils au cours des 29 dernières années : le premier vol de l'Il-76LL dans le cadre du programme d'essais PS-90A a eu lieu lieu le 26 décembre 1986.

Le PD-14 est créé sur la base d'un générateur de gaz unique spécialement développé, qui comprend trois éléments : un compresseur à haute efficacité, une turbine haute pression et une chambre de combustion à faibles émissions. Le générateur de gaz unifié PD-14 permet de créer des moteurs d'une poussée de 8 à 18 tonnes.

2. Conception de base pour la famille de moteurs

La famille de moteurs basée sur le PD-14 permettra d'équiper presque tous les avions russes de centrales électriques modernes : du PD-7 pour le Sukhoi Superjet 100 court-courrier au PD-18, qui peut être installé sur le Il-96 long-courrier. Sur la base du générateur de gaz PD-14, il est prévu de développer un moteur d'hélicoptère PD-10V pour remplacer le D-136 sur le plus gros hélicoptère du monde, le Mi-26. Le même moteur peut également être utilisé sur l’hélicoptère lourd russo-chinois, dont le développement a déjà commencé. Sur la base du générateur de gaz PD-14, des unités de pompage de gaz ou encore des centrales électriques à turbine à gaz d'une capacité de 8 à 16 MW peuvent être créées.

3. 16 nouvelles technologies ont été développées pour le PD-14

Pour le PD-14, avec le rôle de premier plan du Central Institute of Aviation Engine Manufacturing (CIAM), le principal institut de recherche de l'industrie, et du Aviadvigatel Design Bureau, 16 technologies critiques ont été développées : des aubes de turbine monocristallines à haute pression avec un système de refroidissement prometteur, utilisable à des températures de gaz allant jusqu'à 2000 °K ; une pale de ventilateur creuse à large corde en alliage de titane, grâce à laquelle il a été possible d'augmenter l'efficacité de l'étage de ventilateur de 5 % par rapport au PS-90 ; chambre de combustion à faibles émissions en alliage intermétallique ; structures insonorisantes en matériaux composites; revêtements céramiques sur les parties chaudes ; aubes creuses de turbine basse pression, etc.

4. 20 nouveaux matériaux ont été créés pour le projet

Avec la participation de l'Institut panrusse des matériaux aéronautiques (VIAM), environ 20 nouveaux matériaux ont été développés pour le PD-14. L'utilisation de matériaux composites dans la conception du moteur et de la nacelle du moteur, ainsi que des pales de ventilateur creuses en titane à larges cordes, ont considérablement réduit le poids du moteur. Le PD-14 gagne grâce à ses avantages indéniables : une réduction de la consommation spécifique de carburant de 10 à 15 %, une réduction des coûts du cycle de vie de 15 à 20 % ; le fonctionnement du moteur coûtera 14 à 17 % de moins que les analogues existants.

Mais la création de ce matériau représente la moitié du chemin : son utilisation dans un moteur d’avion civil nécessite une certification selon les normes internationales. Sinon, le moteur, aussi performant soit-il, ne sera pas autorisé à voler en dehors de la Russie. Les règles ici sont très strictes car il s'agit de la sécurité des personnes. Il en va de même pour le processus de fabrication des moteurs : les entreprises du secteur exigent une certification selon les normes de l'Agence européenne de la sécurité aérienne (AESA). Tout cela nous obligera à améliorer les normes de production. Le développement du PD-14 lui-même a eu lieu à l'aide d'une nouvelle technologie numérique, grâce à laquelle le 7ème exemplaire du moteur a été assemblé à Perm en utilisant une technologie de production de masse, alors qu'auparavant un lot pilote était produit en quantités allant jusqu'à 35 exemplaires. En général, le projet PD-14 permettra de sauvegarder plus de 10 000 emplois hautement qualifiés pour la Russie.

5. Moteur d’avion écologique et silencieux

L'optimisation des paramètres du cycle thermodynamique, une chambre de combustion à faibles émissions et une faible consommation spécifique de carburant ont permis de minimiser les émissions nocives du PD-14. Les niveaux d'émission atteints sont de 30 à 45 % inférieurs aux normes établies.

Le PD-14 est un moteur silencieux. La modélisation aérodynamique 3D des composants, l'augmentation du taux de dilution pour passer à la zone basse fréquence et l'utilisation de systèmes efficaces de suppression du bruit de dernière génération ont permis de réduire considérablement le niveau sonore. Les niveaux de bruit dépassent largement les normes de l’Organisation de l’aviation civile internationale.

6. Le premier moteur d'avion russe de 5ème génération

Les progrès dans la fabrication des moteurs d’avion sont caractérisés par plusieurs paramètres, mais le principal est la température des gaz à l’avant de la turbine. Le passage à chaque nouvelle génération de turboréacteurs, et il y en a cinq au total, s'est caractérisé par une augmentation de cette température de 100 à 200 degrés.

Ainsi, dans la 1ère génération de moteurs de la fin des années 40, la température ne dépassait pas 877 °C, dans la 2ème génération (années 1950) ce chiffre est passé à 977 °C, dans la 3ème génération (années 1960).) ce paramètre est passé à 1176 °C ; pour les moteurs de la 4ème génération (1970-1980), la température des gaz atteint 1 376 °C. Les aubes de turbine des moteurs de 5e génération, dont les premiers exemplaires sont apparus en Occident au milieu des années 1990, fonctionnent à une température de 1 626 °C. Actuellement, seuls 15 % des moteurs utilisés dans le monde sont de 5e génération.

7. Technologies PD-14 – secret d'État

Outre les entreprises nationales, seules les entreprises américaines, britanniques et françaises possèdent des technologies pour le cycle complet de création de turboréacteurs modernes. Autrement dit, il y a moins de pays produisant des turboréacteurs d’aviation modernes que de pays possédant des armes nucléaires ou lançant des satellites dans l’espace. Par exemple, les efforts déployés par la Chine depuis de nombreuses années n’ont pas encore abouti à des succès dans ce domaine. Les Chinois ont rapidement copié le chasseur russe Su-27, mais n’ont jamais réussi à copier son moteur AL-31F. La Chine est toujours obligée d'acheter à la Russie ce moteur qui n'est plus le plus moderne. Par conséquent, les technologies de développement des moteurs d’avion sont protégées en tant que secret d’État le plus important.

Le développement du moteur de base stimule le développement de l'industrie et de la science nationales

L'objectif du projet « Moteur PD-14 pour l'avion MS-21 » est de créer une famille de moteurs commerciaux pour avions court et moyen courrier d'une capacité de 130 à 180 sièges. Les moteurs de cette famille prometteuse doivent rivaliser avec leurs homologues étrangers en termes de caractéristiques techniques et d'efficacité économique.

L’objectif principal du projet est d’éliminer dans les plus brefs délais le retard technologique de la Russie dans la construction de moteurs à turbine à gaz. De plus, lors de sa mise en œuvre, les tâches suivantes sont résolues :