Касаемо данной публикации. Имел неосторожность указать, что на последних двух фото паровые турбины, но это газовые. Спасибо компетентному камраду за указание на данную ошибку, которая уже исправлена

#технилище #турбина #энергетика #генерация #пароваятурбина

Турбореактивные двухконтурные двигатели семейства ПС-90А
Часть 1. Немного истории

Итак, сегодня мы начнем изучать двигатель ПС-90А и его разновидности.

Унифицированный маршевый двигатель ПС-90А представляет собой турбореактивный, двухконтурный, двухвальный двигатель со смешением потоков, оборудованный реверсивным устройством в наружном контуре. Созданный в Перми под руководством Генерального конструктора Павла Александровича Соловьева двигатель считается одним из важнейших достижений российской авиапромышленности конца прошлого века. По заданному уровню термодинамических и удельных параметров двигатель соответствовал нормам научно-технического уровня 90-х гг. и не уступал по основным данным и параметрам рабочего процесса лучшим зарубежным аналогам. ПС-90А проектировался как унифицированный двигатель четвертого поколения для установки на самолеты Ил-96 и Ту-204, а также как базовый с целью создания модификаций для широкого диапазона использования. Сегодня, спустя более 30 лет после начала испытаний, двигатели ПС-90А в нескольких модификациях находятся в серийном производстве и устанавливаются на авиалайнеры Ту-204/214 (здесь с нюансами, об этом позже), Ил-96, транспортные Ил-76МД-90А и ряд самолетов специального назначения. Суммарная наработка двигателей этого типа превысила 3,5 млн. ч.

В 70-е гг., несмотря на большую загрузку текущими работами по сопровождению и модернизации двигателя Д-30 и разработке Д-30Ф6, пермское моторостроительное ОКБ (ныне АО «ОДК-Авиадвигатель») продолжало работать «на опережение». В числе перспективных тем был двигатель для пассажирских и транспортных самолетов тягой до 14 тс. Его судьба оказалась тесно связанной с последними в истории СССР лайнерами Ту-204 и Ил-96, причем роль «буксира» для нового пермского мотора сыграла туполевская машина. Эскизные проработки самолета, который должен был прийти на смену «рабочей лошадке» советской гражданской авиации Ту-154, шли с начала 70-х гг. Министерство авиационной промышленности СССР поставило перед разработчиками задачу: достичь на этих машинах мирового уровня экономичности, шума и эмиссии, а также обеспечить конкурентоспособность с лучшими образцами зарубежных Boeing, Lockheed и Airbus. Естественно, большое внимание уделялось и силовой установке будущего лайнера. Уровни шума и эмиссии должны были соответствовать перспективным нормам ICAO (Международная организация гражданской авиации (International Civil Aviation Organization, ICAO) – специализированное учреждение ООН, устанавливающее международные нормы гражданской авиации и координирующее её развитие с целью повышения безопасности и эффективности). Для обеспечения заданных характеристик требовалось создание турбовентиляторных двигателей большой степени двухконтурности, оснащенных звукопоглощающими конструкциями в газовоздушном тракте, электронными системами управления и контроля. Сама конструкция двигателя должна была обеспечивать принцип модульности – замены вышедшего из строя узла без разборки всего двигателя.

#технилище #авиация #авиадвигатель #ПС90А #Ту204 #Ил96 #Ту214

Турбореактивные двухконтурные двигатели семейства ПС-90А
Часть 2. Немного истории

На роль двигателя для преемника Ту-154 претендовали как модернизированные пермские Д-30, так и проекты других КБ. Не без влияния зарубежных широкофюзеляжных самолетов DC-10 и L-1011 для будущего Ту-204 была выбрана компоновка с тремя двигателями – двумя под крылом и одним – в основании киля. Несмотря на весьма жесткую конкуренцию среди двигателистов, для самолета был выбран перспективный пермский Д-90 с тягой 12,5 тс, который был проработан глубже других проектов. Это решение было узаконено постановлением Совета Министров СССР №782-230 от 11 августа 1981 г. В 1982 г. состоялось утверждение эскизного проекта самолета, а несколько позже – заседание макетной комиссии. Первоначально пермские конструкторы выбрали для Д-90 для исходного трехдвигательного варианта самолета Ту-204 трехвальную схему. Были выпущены общий вид двигателя, чертежи основных узлов, в производстве начато изготовление деталей компрессора высокого давления (КВД). В ходе дальнейших конструкторских проработок, оценки параметров термодинамического цикла, сравнительных расчетов различных схем было решено разрабатывать двигатель по двухвальной схеме. Тогда же произошло разделение на варианты: Д-90 (тяга 13 300 кгс, удельный расход топлива 0,605 кг/кгс•ч) – для Ту-204 и Д-90А (14 750 кгс, 0,615 кг/кгс•ч) – для Ил-96.

Однако в существующем на тот момент виде проект нового туполевского лайнера с соловьевскими двигателями не устраивал пришедшего в начале 1981 г. на пост министра авиационной промышленности СССР Ивана Силаева. Он придавал большое значение как ускорению создания новых лайнеров, так и их конкурентоспособности с реализуемыми на тот момент зарубежными проектами – Boeing 757 и Airbus 310. В результате новый самолет «Ту» должен был стать двухдвигательным. Двигатель должен был «подрасти» по тяге до 16 тс, сохраняя при этом высокую экономичность (удельный расход топлива на крейсерском режиме 0,595 кг/кгс•ч). надежность, а также сниженные по сравнению с предыдущими двигателями эксплуатационные расходы. В конце 1982 г. Минавиапром объявил новый конкурс. Теперь требовалось создать унифицированный двигатель с тягой 16 тс уже для двухдвигательного среднемагистрального самолета Ту-204 и четырехдвигательного дальнемагистрального самолета Ил-96-300. В конкурсе приняли участие пермский Д-90 с увеличенной с 13 300 до 16 000 кгс тягой и НК-64 (модификация трехвального двигателя НК-56) с уменьшенной с 18 000 до 16 000 кгс тягой разработки куйбышевского КБ Н.Д. Кузнецова (ныне ПАО «ОДК-Кузнецов»).

Ближе к концу 1983 г. техническое задание на двигатель, получивший обозначение Д-90А, было утверждено на коллегии МАП. К декабрю 1983 г. был собран и поставлен на испытательный стенд первый полноразмерный двигатель. При его доводке использовалось 65 экспериментальных и стендовых установок. Это позволило получить на первом же двигателе характеристики, близкие к расчетным. В июне и декабре 1984 г. второй экземпляр двигателя прошел сравнительные испытания с НК-64 в термобарокамере ЦИАМ. Испытания показали превосходство двигателя Павла Соловьева по удельному расходу топлива (Д-90А – 0,609 кг/кгс•ч. НК-64 – 0,635 кг/кгс•ч). Это преимущество было достигнуто благодаря высоким параметрам пермского двигателя: степень двухконтурности Д-90А составляла 4,4, а у Н К-64 – 4,1; степень сжатия в компрессоре Д-90А – 35,5, у НК-64 – 27.
Продолжение следует…

#технилище #авиация #авиадвигатель #ПС90А #Ту204 #Ил96 #Ту214

Турбореактивные двухконтурные двигатели семейства ПС-90А
Часть 3. Нестабильные 80-е

Продолжаем экскурс в историю двигателя ПС-90А.

В марте 1985 г. конкурсная комиссия признала победителем двигатель Д-90А. У него, по сравнению с НК-64, был меньший на 3,5% удельный расход топлива, а весил он на 150 кг меньше. В конце того же года была составлена комплексная программа развития Д-90А, предусматривавшая изготовление до 1989 г. 52 двигателей и выполнение комплекса сертификационных работ для обеспечения его летной годности. Постановление Совета Министров СССР, которым задавалась разработка Ту-204 с двумя двигателями Д-90А, появилось в начале 1986 г. Тогда же было принято решение о том, что магистральный самолет Ил-96 также будет оснащаться пермскими двигателями (в варианте Д-90АН, но позже двигатели для обоих самолетов будут унифицированы).

В пермском ОКБ развернулись работы по доводке двигателя с целью увеличения долговечности, надежности, снижения массы. Одновременно Пермское ПО «Моторостроитель» им. Я.М. Свердлова (в настоящее время – АО «ОДК-Пермские моторы») начало подготовку к серийному выпуску нового двигателя. Это потребовало серьезного переоснащения производства и освоения новых технологических процессов. Для изготовления лопаток ТВД и ТНД – самого сложного компонента современных двигателей – завод применил такие передовые технологии, как использование огнеупорных керамических литейных форм, газоциркуляционное нанесение специальных покрытий, напыление жаростойких, теплозащитных покрытий с керамическими термобарьерными слоями и др. Появились новые промышленные установки, серьезной модернизации подвергалось уже имеющееся оборудование.

Со второй половины 80-х гг. в авиапроме, как и во всей советской экономике, начали развиваться деструктивные процессы. Тем не менее, ильюшинцам и туполевцам удалось довести свои проекты до стадии реализации. Опытный Ил-96-300 впервые взлетел 28 сентября 1988 г., а первый Ту-204 – 2 января 1989 г. Оба самолета подняли в воздух двигатели ПС-90А. Такое обозначение пермский мотор получил в 1987 г., чем было увековечено имя его создателя – Павла Соловьева. Примечательно, что первый взлет Ил-96-300 выполнил с Центрального аэродрома Москвы (Ходынка), после чего он перелетел на аэродром в Жуковском над московскими и подмосковными жилыми массивами. Это свидетельствовало о том доверии, которое было оказано не только новому «Илу», но и результатам работы пермских двигателистов. Испытания на стендах и в составе опытных самолетов позволили пермякам 3 апреля 1992 г. получить на ПС-90А сертификат типа №16-Д Авиационного регистра Межгосударственного авиационного комитета (АР МАК). Оснащенные этими двигателями самолеты Ту-204, Ил-96-300 и модифицированные Ил-76 соответствуют нормам ICAO по шуму на местности и эмиссионным выбросам. Самолет также успешно выполнил полеты на расстояние до 14 тысяч км. Более того, он испытывался в Якутске при -50°С и в Ташкенте при +40°С. Через год было запущено серийное производство самолета. А 14 июля 1993 года дальнемагистральный Ил-96-300 совершил свой первый регулярный рейс с пассажирами на борту по маршруту «Москва – Нью-Йорк – Москва». За годы эксплуатации пассажирский лайнер показал себя только лучшей стороны и был признан одним из самых надежных самолетов своего класса в мире: за всю его историю не было отмечено ни одной крупной аварии.

#технилище #авиация #авиадвигатель #ПС90А #Ту204 #Ил96 #Ту214

Турбореактивные двухконтурные двигатели семейства ПС-90А
Часть 4. Сложные 90-е

Доводка и освоение серийного производства ПС-90А пришлись на самый сложный период новейшей истории нашей страны. Спроса на новые отечественные самолеты практически не было – авиаперевозчики «добивали» парк, доставшийся от советских времен. Соответственно, крайне невелики были заказы и на новый двигатель. За пять лет – с 1996 по 2001 гг. – не было поставлено ни одного ПС-90А. Тем не менее, процесс доводки и совершенствования двигателя шел. К середине 2003 г. десять эксплуатантов использовали уже 74 двигателя ПС-90А. Первый опыт эксплуатации, как часто бывает, выявлял «детские болезни» нового двигателя. Выходили из строя элементы конструкции, случались утечки масла и топлива, двигатель самопроизвольно выключался. Создатели двигателя на это отвечали оперативными доработками конструкции и повышением качества изготовления. На ПС-90А появились модифицированные вентилятор и компрессор низкого давления (КНД), что улучшило стабильность газодинамических параметров двигателя. Кроме того, в период с 1993 по 1997 гг. назначенный ресурс ПС-90А был поэтапно увеличен с 1000 до 5000 ч. На конец 2003 г. ресурс был увеличен до 7 500 ч. Еще одним новшеством, направленным на улучшение эксплуатационных характеристик ПС-90А, стала автономная система контроля и регистрации параметров двигателя АСК-90. Основным ее отличием от штатных самолетных систем регистрации и контроля была высокая частота опроса датчиков и систем, которая достигает 50 Гц. Это позволяло не только оперативно реагировать на критичные изменения в работе двигателя непосредственно в полете, но и выявлять в ходе послеполетного контроля угрозы отказов, проявляющиеся в виде быстро протекающих процессов, которые штатные системы регистрации просто «не видят» вследствие низкой частоты фиксации параметров.

Стандартный двигатель ПС-90А имеет следующую конструкцию: вентилятор, 2-х ступенчатый осевой компрессор НД, 13-ти ступенчатый осевой компрессор ВД, комбинированная трубчато-кольцевая камера сгорания, 2-х ступенчатая турбина ВД, 4-х ступенчатая турбина НД. Оснащен электронно-гидромеханической системой автоматического управления с электронным цифровым регулятором и средствами контроля и сигнализации параметров. Двигатель разделен на модули (по принципу модульности): рабочее колесо вентилятора, КНД, разделительный корпус, КВД, камера сгорания. ТВД, ТНД, задняя опора, сопло, реверсивное устройство, коробка приводов.

Для справки.

1️⃣ Модульная конструкция двигателя — это конструкция, состоящая из отдельных модулей, каждый из которых представляет собой группу сборочных единиц и может быть заменён в условиях эксплуатации (при неисправности, выработке ресурса или модификации) без подгоночных, балансировочных работ и испытаний двигателя на стенде. Модулями двигателя могут быть как его отдельные функциональные части (вентилятор, компрессор, камера сгорания, турбина и т. д.), так и основные его сборочные единицы (ротор компрессора низкого давления, статор турбины высокого давления и т.д.). Применение модульных конструкций сокращает сроки создания и модификации двигателей, повышает их эксплуатационную и ремонтную технологичность, эффективность технического обслуживания и ремонта (обеспечивает возможность полнее использовать располагаемую долговечность узлов и деталей двигателей, сокращает их оборотный фонд и затраты на хранение и транспортирование).

2️⃣ Реверсивное устройство авиационного двигателя — это устройство для полного или частичного обращения направления вектора тяги двигателя самолёта. Реверс применяется в основном на пробеге после посадки или для аварийного торможения при прерванном взлёте. Реже — на рулении, для движения самолёта задним ходом без помощи буксировщика. Реверсивное устройство работает вместе с колёсной тормозной системой самолёта, уменьшает нагрузку на неё и сокращает тормозную дистанцию.
Продолжим завтра.

#технилище #авиация #авиадвигатель #ПС90А #Ту204 #Ил96 #Ту214