Trenutno je domača letalska industrija v nekakšnem "odloženem" stanju: po eni strani obstaja, po drugi pa v zadnjih letih nismo videli niti enega sodobnega letala čisto domače zasnove. In "Super-Jet" ne šteje, saj je izdelan iz ruskega jezika in je izključno "sklop izvijača". Upanje za vstajenje letalske industrije je motor PD-14, katerega značilnosti (primerjava z analogi) nam omogočajo, da ga imenujemo enega najboljših v zadnjih letih.

Razvijalci upajo, da bo izdelava novega motorja najbolj ugodno vplivala na stanje celotne domače letalske industrije, prispevala pa bo tudi k ustvarjanju številnih novih delovnih mest.

Nov projekt

Zakaj je sploh nastala? nov motor PD-14? Značilnosti (primerjava s tujimi modeli) sodobnih ruskih motorjev so bile takšne, da je bil nujno potreben razvoj nečesa radikalno novega. Konstruktorje je vodila ideja o izdelavi elektrarne, ki bi jim omogočila nadaljnji razvoj in izdelavo lastnih letal s kapaciteto od 130 do 180 sedežev. Edino potniško letalo podobnega razreda in povsem ruskega porekla je letalo Tu-214. Njegova proizvodnja v majhnih serijah se nadaljuje še danes.

Toda teh letal nujno primanjkuje, potrebujemo opremo za obnovo celotne letalske flote naše države. Toda brez popolnoma novih motorjev je to absolutno nemogoče. Avtor: tehnične specifikacije in njihove zmogljivosti niso bile v ničemer slabše od svojih primerkov vodilnih svetovnih proizvajalcev.

Na splošno je v povezavi z nedavnimi ukrajinskimi dogodki in popolno prekinitvijo vezi v industrijski sferi obeh držav motor PD-14 (značilnosti, primerjava - v tem članku) prav tako zelo pomemben z vidika popolne oživitev razvoja in proizvodnje pri nas. Poleg tega je med njegovim ustvarjanjem načrtovano rešiti več pomembnih problemov hkrati:

• Dokončati prestrukturiranje civilne letalske industrije s prerazporeditvijo vlog in vključitvijo novih akterjev v ta projekt.
• Nazadnje se načrtuje razdelitev območij odgovornosti in ponovna vzpostavitev delitve dela v proizvodnji letalskih izdelkov, ki je bila ob razpadu Sovjetske zveze popolnoma uničena.
• Ustvarjalci projekta pričakujejo tudi ustvarjanje novih polimernih in kompozitnih materialov, ki so nujno potrebni v sodobni vesoljski industriji.

Kako se je vse začelo?

Ideja, da država nujno potrebuje nov letalski motor, se je rodila v globinah OJSC Aviadvigatel v začetku 2000-ih. Čas je bil takrat izjemno težek, zato tudi v resnici tega projekta malokdo je verjel.

Toda takratni strokovnjaki organizacije so skrbno in namensko preučevali svetovne izkušnje pri proizvodnji motorjev, analizirali pa so tudi domači transportni trg in poskušali predvideti, po kateri vrsti motorja v civilni letalski industriji bo veliko povpraševanje. Po čem točno naj bi motor PD-14 izstopal? Njegove lastnosti (primerjava in primerjava) s tujimi modeli so preprosto morale razkriti opazno premoč.

Zakaj? Enostavno je. V tistih časih so izdelke tujih proizvajalcev letal »potiskali« na naše trge z izjemno agresivnimi metodami. Žal so k temu v veliki meri prispevali nekateri voditelji. Danes zaradi sankcij to vprašanje ni več tako aktualno. Poleg tega se je država "nenadoma" začela zanimati za možnost proizvodnje domačih motorjev. Tako je podjetje Aviadvigatel OJSC nato hitro postalo središče pozornosti domačih in tujih medijev.

Glavni cilji projekta

Takratna glavna naloga je bila zagotoviti sprejemljivo ceno, po kateri bi se ta izdelek dejansko začel intenzivno kupovati. Takrat se je rodila ideja o ustvarjanju enotnega in univerzalnega generatorja plina. Če bo uspelo, bo naša država imela priložnost ustvariti ogromen seznam lastne industrijske opreme, kar se ne more veseliti.

Kaj je turboventilatorski motor, načela delovanja

Kako lahko bolje razumemo prednosti, ki jih prinaša novi turboventilatorski motor? Načelo delovanja vseh podobnih motorjev je podobno, zato je treba to vprašanje obravnavati podrobneje, saj sicer prednosti novih tehnologij verjetno ne bodo jasne.

V strokovni literaturi se turboventilatorski motorji imenujejo motorji z visokim obvodnim razmerjem. Njihova posebnost je prisotnost ventilatorja velikega premera, zaradi katerega skozi motor vedno prehaja zelo velika količina zraka. Zaradi velikih dimenzij tega dela zunanja šoba motorja pogosto postane preveč "monumentalna", zato se skrajša. Da bi preprečili nastanek nevarne zračne turbulence, zasnova vključuje fiksne lopatice, ki obračajo tok zračne mešanice v želeno smer.

V skladu s tem so takšni motorji po principu delovanja močno podobni raketnim motorjem, vendar v njih praktično ni mešanja tokov. Prednost turboventilatorskih motorjev je v tem, da curek, ki prihaja iz rakete "v cev", v tem primeru vrti dodatni ventilator, ki je močan vir oprijem. On je tisti, ki proizvede vsaj 70-80% celotne vlečne sile. Tako je letalski motor PD-14 izjemno varčen. Notranji obris teh motorjev skoraj popolnoma posnema zasnovo raketnih modelov, vendar njihove zadnje stopnje "sočasno" delujejo kot pogon ventilatorja.

Prednosti in slabosti

Tako kot vsi njegovi "sorodniki" ima tudi letalski motor PD-14 pozitivne in negativne strani. Njegove prednosti vključujejo visoko učinkovitost, ki omogoča široko uporabo teh elektrarn tudi na dolgih poteh.

Kakšne slabosti ima? Najpomembnejše so njegove zelo velike dimenzije in spodobna teža. Kljub vsem prizadevanjem inženirjev in znanstvenikov turboventilatorski motorji ustvarjajo velik upor proti prihajajočemu zraku. pretok zraka v letu. Pričakuje se, da bo ta problem rešen, ko se bodo našli načini za zmanjšanje njihovih skupnih dimenzij.

Primerjalne razlike

Novi turboventilatorski motor, katerega princip delovanja je podoben "klasičnim" domačim modelom, se še vedno močno razlikuje od svojih predhodnikov. Seveda so razlike "na oko" opazne le inženirjem. Če ga primerjate z modelom PS-90A (Il-96, Tu-214, Il-76), boste takoj opazili, ne ustrašimo se te besede, kvalitativni preskok v tehnološki proces in možnosti.

Obtočno razmerje se je povečalo natanko dvakrat, temperatura plina pred vstopom v turbino se je povečala za 100 K, skupno kompresijsko razmerje (v različni pogoji) povečala za 20-50 %. V primerjavi z zgornjimi različicami domačih motorjev vam novi letalski motor PD-14 omogoča prihranek goriva vsaj 12-16%.

Prihranek teže

Prvič v domači civilni letalski industriji zasnova motorja uporablja tehnologijo izdelave votlih turbinskih lopatic iz visoko trdnih titanovih zlitin.

Posledica tega je skupni prihranek teže 30 %, novi letalski motor PD-14 je lažji za približno 10 %; Prav tako Perm Engine Plant trenutno obvladuje tehnologijo za proizvodnjo monokristalnih turbinskih lopatic. Poroča se, da bo ta pristop omogočil dvig delovne temperature plinov takoj na 2000 K.

Poleg tega bodo domači proizvajalci prvič uporabili tolikšno količino polimernih kompozitnih materialov pri načrtovanju in izdelavi motorjev. Ta pristop ne bo le bistveno zmanjšal teže motorja, temveč tudi povečal njegovo moč in odpornost na preobremenitve.

Vrednost ustvarjanja novega motorja

Kot smo povedali na samem začetku članka, je nemogoče izdelati eno samo novo letalo brez predhodnega razvoja novih motorjev. Pri slednjem se postopoma vse začenja izboljševati: kmalu se bo začelo testiranje motorja PD-14 v obliki državnega pregleda ... Toda kateri avtomobili bodo opremljeni z njimi?

Predvideva se, da bo letalo MS-21 (dolge razdalje, 21. stoletje) ustvarjeno posebej za te motorje. Če bo to res uresničeno, potem lahko govorimo o pravem preboju, prvič po času ZSSR bo dejansko nastalo nekaj novega pri nas. Še pomembneje pa je, da bo ruski motor PD-14 omogočil ustvarjanje celotne linije novih letal, namenjenih tako poletom na dolge razdalje kot domačim linijam. Do nedavnega so vsi govorili, da bodo domača letala morala biti opremljena izključno z uvoženimi motorji. Danes se je izkazalo, da temu na srečo ni tako.

Katere avtomobile bodo opremili z njim?

Že danes je očitno, da bo poenotena zasnova novega motorja omogočila njegovo uspešno uporabo ne le na potniških, ampak tudi na transportnih letalih. Ker je njegov potisk kar 14 ton, je ta model mogoče namestiti na MS-21-200/300/400. Zagotovo bo sprejemljivo opremiti IL-214 z njimi. Obstajajo informacije o začetku ustvarjanja še močnejše modifikacije s potiskom 18 ton, to je PD-18. Uporabljali naj bi ga na letalih Tu-214 in Il-96. Naj vas spomnimo, da so danes vsi ti stroji opremljeni s "starcem" PS-90A.

Razvijalci tudi poročajo, da je bila že sprejeta odločitev o izdelavi lahke različice tega motorja s potiskom desetih ton. Predvidevamo lahko, da bo uporabljen za proizvodnjo dolgoletnih superjetov, za katere zdaj nihče noče kupovati motorjev iz Francije. Končno bo nastala tudi posebna helikopterska različica tega motorja, ki bo opremljena s slavno transportno "kravo", znano tudi kot helikopter Mi-26.

Do danes so pri proizvodnji teh strojev uporabljali ukrajinske motorje D-136. Že preliminarni izračuni kažejo, da je obstoječa potreba po teh motorjih več kot dovolj za pokritje vseh stroškov, ki so nastali pri razvoju nove tehnologije. Skupaj je načrtovano privabiti najmanj 70 milijard rubljev naložb, od tega polovico iz zveznega proračuna. Zadnja okoliščina kaže, kako zelo ta projekt potrebuje država.

Kaj je slabega pri starem PS90-A?

Najnovejši motor za MS-21, PD-14, je nova generacija, poleg tega pa je popolnoma združljiv z relativno starimi modifikacijami letal. Tako lahko častni "veterani" IL-76, katerih posodobitev se intenzivno izvaja od lani, letijo še nekaj deset tisoč ur, ko nanje vgradijo nov motor. Poleg tega bo možno povečati domet letenja s štiri na pet tisoč kilometrov, za tisoč kilometrov se bo povečala tudi razdalja neobremenjenega vozila, poraba goriva pa se bo zmanjšala za približno 14 %. Zadnja okoliščina je še posebej pomembna, saj bo zaradi nje mogoče zmanjšati stroške prevoza tone tovora za 10%.

Tako se stari motor, ki je zvesto služil svoj čas v službi in je bil razvit že v ZSSR, še vedno spopada s svojimi odgovornostmi, vendar ne izpolnjuje več sodobnih zahtev. Glavna težava je visoka poraba goriva in povečan hrup. Načeloma je to znano že zelo dolgo, vendar so bili konkretni koraki k popravljanju stanja in ustvarjanju novega motorja narejeni šele zdaj. Po pravici povedano je treba reči, da so se šele danes pojavila vsa potrebna sredstva za to delo.

Uradne informacije o poteku del

Uradno je bil motor v razvoju od leta 2008, v resnici pa ga je nadarjena ekipa oblikovalcev začela snovati že leta 1999.

Leta 2012 je bila prvič izvedena polnopravna montaža demo različica. Hkrati je potekal intenziven razvoj plinskih generatorskih sistemov, kar je projektantom povzročalo glavne težave. Do danes so bile vse pomanjkljivosti uspešno odpravljene. Ta permski motor je bil prvič predstavljen sredi leta 2012. Hkrati so oblikovalci ugotovili, da so visoki konstrukcijski kazalniki popolnoma skladni s praktičnim stanjem, kar je še okrepilo njihovo prepričanje o potrebi po nujni vzpostavitvi proizvodnje novih motorjev.

Prvotno so ga nameravali dokončati že pred tremi leti, a zaradi nekaterih težav obstajajo informacije, da se delno nadaljujejo še danes. Pričakuje se, da se bo množična proizvodnja začela letos, prebivalci Perma pa naj bi sestavili vsaj dva do tri ducate novih motorjev na leto. In to je zelo malo, saj domači letalci verjamejo, da bi morali ob ohranitvi trenutnega tempa letov do leta 2019 letalske motorje izdelati s titansko hitrostjo - 200 enot v 12 mesecih. Upam, da bo domača industrija lahko "potegnila" ta projekt.

Kaj pa MS-21?

Prvič so informacije o začetku del na proizvodnji novega letala začele prihajati v začetku lanskega leta. Trenutno je zagotovo znano, da Irkutska letalska tovarna že v polnem teku sestavlja prvi trup novega domačega letala, ki je v svojem okolju bolj znano pod "neuradnim" imenom Jak-242.

Krilo je izdelano iz edinstvenih kompozitnih materialov in sestavljeno v Uljanovsku. Najverjetneje je že prispel v Irkutsk. Domači mediji, ki imajo svoje predstavnike v tem podjetju, so trdno obljubljali, da bo prvo letalo lahko poletelo letos poleti. Poročajo, da ima proizvajalec že kar 175 trdnih pogodb za izdelavo in dobavo MS-21. Stranke so bile številne velike organizacije, vključno s celo Sberbank, ki dobavlja nova letala na lizing.

Pojavljajo se tudi informacije, da bi lahko naročili še dodatnih 100 tovrstnih letal, kot kupci pa ne bodo samo domači, ampak tudi tuji prevajalci. To sporočilo je res edinstveno, saj se je nazadnje kdo zanimal za naša potniška letala šele v času Sovjetske zveze.

Pomen projekta MC-21 je, da je prvo in doslej edino domače letalo, ustvarjeno neodvisno in brez uporabe starih razvojev iz časov Unije, v katerih se ne uporabljajo tuje komponente. Ta znamka bo vstopila na letalske poti šele po dokončnem zaključku vseh vrst letov in preskusnih napravah, ki trajajo še danes.

Sklepi

Tako je novi obetavni motor pravi preboj za celotno domačo industrijo in še posebej za civilno letalstvo. Kar se tiče potrebe po teh motorjih, je ogromna. Domači prevozniki že zelo dolgo govorijo, da niso preveč navdušeni nad nakupom razgrajenih uvoženih letal, katerih življenjska doba je skoraj izčrpana. A domača industrija jim takrat ni mogla ponuditi nič primernega.

Danes obstajata tako motor kot letalo. Odkar so bile proti naši državi uvedene sankcije, ni možnosti, da bi karkoli kupili v tujini, skokovito naraščajoči menjalni tečaj pa ne prispeva k privlačnosti te odločitve. Torej ima domači projekt velike možnosti. Upam, da nas industrija ne bo pustila na cedilu in bo lahko proizvajalcem zagotovila vse potrebne komponente.

PD-14 je motor pete generacije, ki združuje najboljše domače tradicije z novimi letalskimi standardi 21. stoletja. Turboreaktivni motor je zelo zapletena inženirska naprava, ki zahteva zelo zapletene konstrukcijske rešitve. Na primer, ena turbinska lopatica, v stopnjah jih je približno 70, se vrti s frekvenco 12 tisoč vrtljajev na minuto, nanjo pa deluje centrifugalna sila, ki je enaka 18 tonam ustavitev dvonadstropnega londonskega avtobusa.

1. Prvi letalski motor, ustvarjen v Rusiji po razpadu ZSSR

Projekt PD-14 - nova stran v zgodovini turboventilatorskih obvodnih motorjev in prvi domači razvoj na področju konstrukcije civilnih motorjev v zadnjih 29 letih: prvi let Il-76LL v okviru testnega programa PS-90A je potekal 26. decembra 1986.

PD-14 je ustvarjen na osnovi posebej razvitega edinstvenega generatorja plina, ki vključuje tri elemente: visoko učinkovit kompresor, visokotlačno turbino in zgorevalno komoro z nizkimi emisijami. Enotni plinski generator PD-14 omogoča ustvarjanje motorjev s potiskom od 8 do 18 ton.

2. Osnovna zasnova družine motorjev

Družina motorjev na osnovi PD-14 bo omogočila opremljanje skoraj vseh ruskih letal s sodobnimi pogonskimi napravami: od PD-7 za Sukhoi Superjet 100 na kratkih razdaljah do PD-18, ki ga je mogoče namestiti na Il-96 na dolge razdalje. Na osnovi plinskega generatorja PD-14 se načrtuje razvoj helikopterskega motorja PD-10V, ki bo nadomestil D-136 na največjem helikopterju na svetu Mi-26. Isti motor je mogoče uporabiti tudi na rusko-kitajskem težkem helikopterju, katerega razvoj se je že začel. Na podlagi plinskega generatorja PD-14 je mogoče ustvariti plinske črpalne enote ali celo plinske turbinske elektrarne z zmogljivostjo od 8 do 16 MW.

3. Za PD-14 je bilo razvitih 16 novih tehnologij

Za PD-14 je bilo z vodilno vlogo Centralnega inštituta za proizvodnjo letalskih motorjev (CIAM), vodilnega raziskovalnega inštituta v industriji, in oblikovalskega biroja Aviadvigatel razvitih 16 kritičnih tehnologij: monokristalne visokotlačne turbinske lopatice z obetaven hladilni sistem, ki deluje pri temperaturah plina do 2000 °K; votla široka lopatica ventilatorja iz titanove zlitine, zahvaljujoč kateri je bilo mogoče povečati učinkovitost stopnje ventilatorja za 5% v primerjavi s PS-90; zgorevalna komora z nizkimi emisijami iz intermetalne zlitine; strukture za absorpcijo zvoka iz kompozitnih materialov; keramične prevleke na vročih delih; votle nizkotlačne turbinske lopatice itd.

4. Za projekt je bilo ustvarjenih 20 novih materialov

S sodelovanjem Vseruskega inštituta za letalske materiale (VIAM) je bilo razvitih približno 20 novih materialov za PD-14. Uporaba kompozitnih materialov pri zasnovi motorja in gondole motorja ter votlih širokih lopatic iz titana ventilatorja so znatno zmanjšali težo motorja. PD-14 zmaga zaradi svojih nespornih prednosti: zmanjšanje specifične porabe goriva za 10-15%, zmanjšanje stroškov življenjski cikel za 15-20%; delovanje motorja bo stalo 14-17% manj kot obstoječi analogi.

Toda ustvarjanje materiala je pol uspeha: njegova uporaba v motorju civilnega letala zahteva certificiranje v skladu z mednarodnimi standardi. V nasprotnem primeru motor, ne glede na to, kako dober je, ne bo smel leteti zunaj Rusije. Tukaj so pravila zelo stroga, ker govorimo o varnosti ljudi. Enako velja za proces izdelave motorjev: podjetja v industriji zahtevajo certificiranje po standardih Evropske agencije za varnost v letalstvu (EASA). Vse to nas bo prisililo k izboljšanju proizvodnih standardov. Sam razvoj PD-14 je potekal z uporabo nove, digitalne tehnologije, zahvaljujoč kateri je bila sedma kopija motorja sestavljena v Permu s tehnologijo množične proizvodnje, medtem ko je bila prej izdelana pilotna serija v količinah do 35 izvodov. Na splošno bo projekt PD-14 za Rusijo prihranil več kot 10 tisoč visokokvalificiranih delovnih mest.

5. Okolju prijazen in tih letalski motor

Optimizacija parametrov termodinamičnega cikla, zgorevalna komora z nizkimi emisijami in nizka specifična poraba goriva so omogočili zmanjšanje škodljivih emisij v PD-14. Dosežene ravni emisij so 30-45 % pod uveljavljenimi standardi.

PD-14 je tih motor. 3D aerodinamično modeliranje komponent, povečanje obvodnega razmerja za prehod v nizkofrekvenčno območje in uporaba učinkovitih sistemov za dušenje hrupa najnovejše generacije so omogočili znatno zmanjšanje ravni hrupa. Raven hrupa znatno presega standarde Mednarodne organizacije civilnega letalstva.

6. Prvi ruski letalski motor 5. generacije

Napredek v proizvodnji letalskih motorjev označuje več parametrov, glavni pa je temperatura plina pred turbino. Za prehod na vsako novo generacijo turboreaktivnih motorjev, skupaj jih je pet, je bilo značilno povečanje te temperature za 100-200 stopinj.

Tako v 1. generaciji motorjev poznih 1940-ih temperatura ni presegla 877 °C, v 2. generaciji (1950-ih) se je ta številka povečala na 977 °C, v 3. generaciji (1960-ih) .) se je ta parameter dvignil na 1176 °C; pri motorjih 4. generacije (1970-1980) je temperatura plina dosegla 1376 °C. Turbinske lopatice motorjev 5. generacije, katerih prvi primerki so se na Zahodu pojavili sredi devetdesetih let, delujejo pri temperaturi 1626 °C. Trenutno je le 15 % motorjev v uporabi na svetu 5. generacije.

7. Tehnologije PD-14 - državna skrivnost

Poleg domačih podjetij imajo samo podjetja v ZDA, Veliki Britaniji in Franciji tehnologije za celoten cikel ustvarjanja sodobnih turboreaktivnih motorjev. To so države, ki proizvajajo sodobna letala turboreaktivni motorji, manj kot države z jedrsko orožje ali izstrelitev satelitov v vesolje. Na primer, dolgoletna prizadevanja Kitajske na tem področju še niso privedla do uspeha. Kitajci so hitro kopirali ruski lovec Su-27, nikoli pa jim ni uspelo kopirati njegovega motorja AL-31F. Kitajska je še vedno prisiljena kupovati ta ne več najsodobnejši motor iz Rusije. Zato so tehnologije razvoja letalskih motorjev varovane kot najpomembnejša državna skrivnost.

Kot je znano, se je ruska civilna letalska industrija znašla v zadnja desetletja v težki situaciji. Ne, nismo pozabili, kako narediti letala, ki letijo. Toda svetovni trg letalskih prevozov zahteva opremo, ki izpolnjuje visoke zahteve glede zmogljivosti, zlasti glede učinkovitosti, ravni hrupa in prijaznosti do okolja. Večina teh zahtev je oblikovana v Sovjetska doba potniška letala se po teh kazalnikih niso ujemala ali so bila v vsakem primeru slabša od konkurentov Airbus, Boeing, Bombardier, Embraer.

PD-14 je motor z ultra visokim obvodnim razmerjem (1:8,3). To je opazno že po impresivnem ventilatorju s premerom 1,9 m, ki bo porabil gorivo zelo ekonomično.

Našega ni bilo

Prvi poskus ustvarjanja konkurenčnega izdelka v novi Rusiji je naredilo podjetje " Civilna letala Sukhoi" s svojim Superjetom 100. Ustvarjalcem tega regionalnega letala so pogosto očitali, da se avtomobilu, pravijo, lahko reče ruski le pogojno - v njem je preveč uvoženih komponent. Vzemimo za primer motorje, ki predstavljajo približno tretjino cene letala. Superjet 100 je opremljen s SaM-146, ki sta ga skupaj proizvedla francosko podjetje Snecma in ruski NPO Saturn. Najkompleksnejši in najdražji del turboventilatorskega motorja pa je plinski generator (kompresorji, zgorevalna komora, visokotlačna turbina) – rešitev francoskega partnerja. In samo "hladen" del - ventilator in nizkotlačna turbina, ki ga vrti - je bil razvit v Rybinsku v NPO Saturn.

Gondolo je razvil OJSC Aviadvigatel, to je sam proizvajalec PD-14. Uteleša številne zanimive rešitve, zlasti edinstven dizajn hrbtne strani.

Z drugimi besedami, v času oblikovanja Superjeta ruska industrija proizvajalcem letal ni imela skoraj ničesar ponuditi. Rusija ni imela svojega konkurenčnega motorja za regionalna letala. Pa tudi marsikaj drugega. Vendar so se danes razmere spremenile. Novo srednjeleteče letalo MS-21 (verjetno ime v seriji Jak-242) bo v precej manjši meri odvisno od sodelovanja s tujimi dobavitelji. In čeprav bo imel kupec letala, kot je običajno, pravico do izbire in bo lahko dal prednost elektrarni tuje izdelave, bodo za MC-21 ruski motorji. Natančneje, že obstajajo.

PD-14 se nanaša na turboventilatorske motorje, pri katerih se tokovi iz obeh tokokrogov ne mešajo. Zrak iz drugega "hladnega" kroga teče iz šobe z valovitimi robovi.

Parametri svetovnega razreda

Motor pete generacije PD-14 je razvil OJSC Aviadvigatel iz Perma. Temelji na enotnem plinskem generatorju: 8-stopenjski kompresor, zgorevalna komora z nizkimi emisijami in visokotlačna turbina. Ta plinski generator se bo uporabljal tudi v drugih motorjih družine PD z manjšim ali večjim potiskom. PD-14 proizvede potisk 14 ton, delovanje sekundarnega tokokroga pa zagotavlja ventilator z votlimi širokimi lopaticami in nizkotlačno turbino. Obvodno razmerje motorja je razmerje med pretokom zraka skozi zunanjo zanko in pretokom zraka skozi notranjo zanko, pri motorju PD-14 pa je enako 8,3. To je sodoben indikator tako za domače turboventilatorske motorje kot za tuje. Visoko obvodno razmerje povzroči znatno zmanjšanje porabe goriva. Glede na izjavo razvijalca PD-14 bo zmanjšanje specifične porabe goriva v primerjavi s sodobnimi analogi 10-15%. Deklarirana raven hrupa je za 15−20 dB nižja od standardov, ki jih določa 4. standard ICAO, raven emisij škodljivih NOx snovi pa bo za 30 % nižja od standardov ICAO iz leta 2008. To je v skladu s sodobnimi okoljskimi standardi.

"Neznanec" pod krilom

Medtem ko prvi letalski model MS-21 šele izdelujejo, se PD-14 dviguje v nebo. Namesto enega od štirih standardnih motorjev je obešen na steber letečega laboratorija Il-76 LL. Preizkuse izvajajo testni piloti in inženirji slavnega Inštituta za testiranje letenja (LII po imenu M.M. Gromov), ki je del Združene letalske korporacije, pa tudi predstavniki proizvajalca - Aviadvigatel OJSC. Eksperimentalni motor je težko zamenjati s standardnimi motorji Ilov, saj njegove dimenzije presegajo standardne D-30KP-2. Dovolj je reči, da je sam premer vstopne odprtine ventilatorja 1,9 m.

Anatolij Dmitrijevič Kulakov, namestnik generalnega direktorja Inštituta za raziskave letenja, je za Popular Mechanics spregovoril o tehnologijah za pripravo in testiranje obetavnega ruskega motorja. MM. Gromov o testiranju elektrarn. Kot smo izvedeli iz našega pogovora, so morali strokovnjaki inštituta, preden je motor vzletel na prvi polet, rešiti številne zapletene inženirske probleme. Prva med njimi je bila izbira letečega laboratorija (FL). LII ima na voljo več LL, ustvarjenih na podlagi letala Il-76, vendar vsi ne morejo izvajati testov PD-14. Veliko je odvisno od mase elektrarne (ali bo krilo zdržalo težo?) In potiska, ki ga ustvari PD-14. Izbira je padla na Il-76 LL z ojačenim krilom, ki lahko sprejme elektrarno s težo do 9 ton in potisno silo motorja do 25.000 kgf. Vendar je bilo to letalo zadnjič vključeno v testiranje leta 1996. Nato so nanj pritrdili edinstven propelersko-ventilatorski motor D-27, namenjen uporabi na ukrajinsko-ruskem letalu An-70. Po skoraj dveh desetletjih mirovanja je bilo treba ponovno vzpostaviti plovnost IL-76 LL, za kar je bil pripravljen poseben program z aktivnim sodelovanjem JSC AKB im. S.V. Iljušin." Na veteranskem letalu je bil zamenjan pomemben del opreme, vključno z letalsko in navigacijsko opremo, ter prejeti vsi potrebni zaključki, da lahko letalo vzleti. kaj sledi Ustaviti motor in začeti s testiranjem? ne! Ni tako preprosto.

Na fotografiji lahko vidite obetaven ruski motor brez gondole.

Motor PD-14 je edinstven tudi po tem, da je proizvajalec prvič v praksi domače motorogradnje razvil ne samo sam motor, ampak tudi gondolo zanj (ponavadi gondolo motorja izdela za določen motor podjetje, ki izdeluje letalo). Tako ima motor že nosilec, zasnovan za pilon MS-21, in ne ustreza krilu IL-76LL. Strokovnjaki LII so morali oblikovati poseben napajalni distančnik - adapter med pritrdilnimi elementi stebra MS-21 in krila IL-76LL.

Ta fotografija prikazuje postopek obešanja gondole z motorjem na steber letečega laboratorija. Za povezovanje pritrdilnih elementov različne vrste Uporablja se poseben napajalnik.

Kam dati energijo?

Najpomembnejši inženirski problem je, da novega motorja ni mogoče testirati pod nadzorom standardnih sistemov LL. V laboratoriju je treba ponovno ustvariti vse krmilne sisteme eksperimentalne elektrarne, podobne tistim, ki bodo uporabljeni na MS-21, in tudi zanesljivo reproducirati vse obremenitve, pod katerimi bo motor deloval. V ta namen je bilo treba pred testiranjem oblikovati in integrirati vso ustrezno opremo v leteči laboratorij.

Motor ne ustvarja samo reaktivnega potiska, temveč je energijsko srce letala. Gred visokotlačne turbine je preko gredi in menjalnika povezana s CPSA (pogonsko enoto letala). V CPSA se tam preneseni navor "razstavi" z električnim generatorjem in hidravličnimi črpalkami. Motorji zdaj zahtevajo čim več električne energije, še posebej zato, ker številne hidravlične pogone nadomeščajo električni pogoni. IL-76LL je opremljen z električnim sistemom za odjem moči. Moč, odvzeta iz generatorja, se realizira v posebnih termičnih električnih nakladalcih (TEH), ki so nameščeni v ohišjih, ki jih med letom napihuje zunanji zrak.

V ozadju lahko vidite glavno nadzorno ploščo eksperimentalnega motorja: sedeč za to nadzorno ploščo vodilni inženir LII nadzoruje načine PD-14 med testnim letom. Bližje so nam delovna mesta drugih strokovnjakov, ki spremljajo parametre delovanja motorja.

Poleg navora se iz motorja črpa stisnjen zrak, ki vstopa v sisteme letala MC-21. Zrak se vzorči za različne namene na več mestih v plinskem generatorju. Na primer, po tretji stopnji kompresorja se zrak odstrani za potrebe klimatske naprave v potniškem prostoru MS-21. Leteči laboratorij nima odsesovalnega sistema s podobnimi parametri klimatske naprave kot pri MS-21, saj je odsesavanje stisnjenega zraka odvzem moči iz motorja, kar pomeni, da je treba pri testiranju izvajati tudi to obremenitev. LL je tudi poln nadzorne in merilne opreme. Pri delovanju serijskega motorja vgrajeni parametrični zapisovalnik beleži 30–40 delovnih parametrov naprave. Med preskusi se vzame 1066 parametrov iz eksperimentalnega motorja, opremljenega s številnimi senzorji. Podatki se pošiljajo v centralni strežnik, na konzolo vodilnega inženirja v tovorni kabini IL-76LL, na zaslon v pilotski kabini, po radijskem kanalu na zemeljsko kontrolno točko in neposredno strokovnjakom v Perm, v OJSC Aviadvigatel. .

Delovno mesto enega od inženirjev, ki sodeluje pri testiranju, in kabinet z računalniško opremo, ki analizira podatke s pomočjo posebej razvite programske opreme.

Solo na en motor

Ko pride čas za dvig LL v zrak, se na sedeže letalske posadke usedejo najbolj izkušeni testni piloti po njih imenovanih LII. MM. Gromova. V prtljažnem prostoru testni inženirji zasedajo sedeže na konzolah. Piloti imajo na voljo vse običajne krmilne sisteme za letalo Il-76LL in njegove motorje. In samo poskusni motor nadzira vodilni testni inženir iz LII. Poleg njega na osrednji konzoli še en predstavnik LII in inženir iz razvijalca PD-14. »Vzletamo s tremi motorji s posebno tehniko, tako da zaradi asimetričnega potiska letalo ne zleti s pristajalne steze,« pravi Aleksander Krutov, zasluženi testni pilot, junak Rusije, vodja šole testnih pilotov LII. — Na tej stopnji preskusa pri vzletu poskusni motor deluje samo v prostem teku. Najprej ogrejemo tri standardne motorje. Nato damo drugi motor, simetričen izkušenemu, na nizek plin in počasi začnemo vzletno vožnjo. 1. in 4. standardni motor smo postavili v vzletni način. Nato med vzletno vožnjo gladko pripeljemo 3. standardni motor v vzletni način. Vzletimo ob treh in nabiramo višino. Tako se lahko izognemo nevarnim preobratom med vzletom.”

Po pridobitvi višine začne vodilni testni inženir, ki ima na razpolago krmilno ročico eksperimentalnega motorja nameščeno na glavni konzoli, neposredno testiranje. Prvi inženirski testni program za PD-14 je zasnovan za samo 12 ur letenja. Na koncu vsakega leta prejete informacije analizirajo strokovnjaki LII, predstavniki OJSC Aviadvigatel pa skrbno pregledajo komponente motorja, ocenijo njegovo stanje in odpravijo morebitne okvare. Vse pa se seveda ne bo končalo s prvo serijo poskusnih poletov. Motor se bo soočil z novimi preizkusi z velikimi obremenitvami, tudi v razmerah na visoki nadmorski višini, ekstremni vročini in hudem mrazu. Toda že zdaj, po mnenju strokovnjakov LII, ki sodelujejo pri testih, značilnosti motorja PD-14 ustrezajo izračunanim podatkom v preverjenih načinih.

Konec lanskega leta so se v letalskem laboratoriju Il-76LL začela testiranja najnovejšega ruskega letalskega motorja PD-14, kar so strokovnjaki označili za »dogodek izjemnega pomena«. Kaj je edinstvenega pri tem motorju in zakaj so ga imenovali najpomembnejšega ruski projekt na področju civilnega letalstva v zadnjih 30 letih? Sedem dejstev o PD-14 bo pomagalo razjasniti. PD-14 je motor pete generacije, ki združuje najboljše domače tradicije z novimi letalskimi standardi 21. stoletja.

Turboreaktivni motor je zelo zapletena inženirska naprava, ki zahteva zelo zapletene konstrukcijske rešitve. Na primer, ena turbinska lopatica, v stopnjah jih je približno 70, se vrti s frekvenco 12 tisoč vrtljajev na minuto, nanjo pa deluje centrifugalna sila, ki je enaka 18 tonam ustavitev dvonadstropnega londonskega avtobusa.

1. Prvi letalski motor, ustvarjen v Rusiji po razpadu ZSSR

Projekt PD-14 je nova stran v zgodovini obvodnih turboventilatorskih motorjev in prvi domači razvoj na področju civilne gradnje motorjev v zadnjih 29 letih: prvi let Il-76LL po testnem programu PS-90A je potekal mesto 26.12.1986.

PD-14 je ustvarjen na osnovi posebej razvitega edinstvenega generatorja plina, ki vključuje tri elemente: visoko učinkovit kompresor, visokotlačno turbino in zgorevalno komoro z nizkimi emisijami. Enotni plinski generator PD-14 omogoča ustvarjanje motorjev s potiskom od 8 do 18 ton.

2. Osnovna zasnova družine motorjev

Družina motorjev na osnovi PD-14 bo omogočila opremljanje skoraj vseh ruskih letal s sodobnimi pogonskimi napravami: od PD-7 za Sukhoi Superjet 100 na kratkih razdaljah do PD-18, ki ga je mogoče namestiti na Il-96 na dolge razdalje. Na osnovi plinskega generatorja PD-14 se načrtuje razvoj helikopterskega motorja PD-10V, ki bo nadomestil D-136 na največjem helikopterju na svetu Mi-26. Isti motor je mogoče uporabiti tudi na rusko-kitajskem težkem helikopterju, katerega razvoj se je že začel. Na podlagi plinskega generatorja PD-14 je mogoče ustvariti plinske črpalne enote ali celo plinske turbinske elektrarne z zmogljivostjo od 8 do 16 MW.

3. Za PD-14 je bilo razvitih 16 novih tehnologij

Za PD-14 je bilo z vodilno vlogo Centralnega inštituta za proizvodnjo letalskih motorjev (CIAM), vodilnega raziskovalnega inštituta v industriji, in oblikovalskega biroja Aviadvigatel razvitih 16 kritičnih tehnologij: monokristalne visokotlačne turbinske lopatice z obetaven hladilni sistem, ki deluje pri temperaturah plina do 2000 °K; votla široka lopatica ventilatorja iz titanove zlitine, zahvaljujoč kateri je bilo mogoče povečati učinkovitost stopnje ventilatorja za 5% v primerjavi s PS-90; zgorevalna komora z nizkimi emisijami iz intermetalne zlitine; strukture za absorpcijo zvoka iz kompozitnih materialov; keramične prevleke na vročih delih; votle nizkotlačne turbinske lopatice itd.

4. Za projekt je bilo ustvarjenih 20 novih materialov

S sodelovanjem Vseruskega inštituta za letalske materiale (VIAM) je bilo razvitih približno 20 novih materialov za PD-14. Uporaba kompozitnih materialov pri zasnovi motorja in gondole motorja ter votlih širokih lopatic iz titana ventilatorja so znatno zmanjšali težo motorja. PD-14 zmaga zaradi svojih nespornih prednosti: zmanjšanje specifične porabe goriva za 10–15 %, zmanjšanje stroškov življenjskega cikla za 15–20 %; delovanje motorja bo stalo 14–17% manj kot obstoječi analogi.

Toda ustvarjanje materiala je pol uspeha: njegova uporaba v motorju civilnega letala zahteva certificiranje v skladu z mednarodnimi standardi. V nasprotnem primeru motor, ne glede na to, kako dober je, ne bo smel leteti zunaj Rusije. Tukaj so pravila zelo stroga, ker govorimo o varnosti ljudi. Enako velja za proces izdelave motorjev: podjetja v industriji zahtevajo certificiranje po standardih Evropske agencije za varnost v letalstvu (EASA). Vse to nas bo prisililo k izboljšanju proizvodnih standardov. Sam razvoj PD-14 je potekal z uporabo nove, digitalne tehnologije, zahvaljujoč kateri je bila sedma kopija motorja sestavljena v Permu s tehnologijo množične proizvodnje, medtem ko je bila prej izdelana pilotna serija v količinah do 35 izvodov. Na splošno bo projekt PD-14 za Rusijo prihranil več kot 10 tisoč visokokvalificiranih delovnih mest.

5. Okolju prijazen in tih letalski motor

Optimizacija parametrov termodinamičnega cikla, zgorevalna komora z nizkimi emisijami in nizka specifična poraba goriva so omogočili zmanjšanje škodljivih emisij v PD-14. Dosežene ravni emisij so 30–45 % pod uveljavljenimi standardi.

PD-14 je tih motor. 3D aerodinamično modeliranje komponent, povečanje obvodnega razmerja za prehod v nizkofrekvenčno območje in uporaba učinkovitih sistemov za dušenje hrupa najnovejše generacije so omogočili znatno zmanjšanje ravni hrupa. Raven hrupa znatno presega standarde Mednarodne organizacije civilnega letalstva.

6. Prvi ruski letalski motor 5. generacije

Napredek v proizvodnji letalskih motorjev označuje več parametrov, glavni pa je temperatura plina pred turbino. Za prehod na vsako novo generacijo turboreaktivnih motorjev, skupaj jih je pet, je bilo značilno povečanje te temperature za 100–200 stopinj.

Tako v 1. generaciji motorjev poznih 1940-ih temperatura ni presegla 877 °C, v 2. generaciji (1950-ih) se je ta številka povečala na 977 °C, v 3. generaciji (1960-ih) .) se je ta parameter dvignil na 1176 °C; pri motorjih 4. generacije (1970–1980) je temperatura plina dosegla 1376 °C. Turbinske lopatice motorjev 5. generacije, katerih prvi primerki so se na Zahodu pojavili sredi devetdesetih let, delujejo pri temperaturi 1626 °C. Trenutno je le 15 % motorjev v uporabi na svetu 5. generacije.

7. Tehnologije PD-14 – državna skrivnost

Poleg domačih podjetij imajo samo podjetja v ZDA, Veliki Britaniji in Franciji tehnologije za celoten cikel ustvarjanja sodobnih turboreaktivnih motorjev. To pomeni, da je manj držav, ki proizvajajo sodobne letalske turboreaktivne motorje, kot držav, ki imajo jedrsko orožje ali izstreljujejo satelite v vesolje. Na primer, dolgoletna prizadevanja Kitajske na tem področju še niso privedla do uspeha. Kitajci so hitro kopirali ruski lovec Su-27, nikoli pa jim ni uspelo kopirati njegovega motorja AL-31F. Kitajska je še vedno prisiljena kupovati ta ne več najsodobnejši motor iz Rusije. Zato so tehnologije razvoja letalskih motorjev varovane kot najpomembnejša državna skrivnost.

Razvoj osnovnega motorja spodbuja razvoj domače industrije in znanosti

Cilj projekta "Motor PD-14 za letalo MS-21" je ustvariti družino komercialnih motorjev za letala na kratke in srednje razdalje s potniško zmogljivostjo od 130 do 180 sedežev. Motorji obetavne družine morajo tekmovati s tujimi analogi glede tehničnih lastnosti in ekonomske učinkovitosti.

Glavni cilj projekta je v najkrajšem možnem času odpraviti tehnološki zaostanek Rusije pri gradnji plinskoturbinskih motorjev. Poleg tega se med njegovim izvajanjem rešujejo naslednje naloge: