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

Турбореактивные двухконтурные двигатели семейства ПС-90А
Часть 5. Модификации ПС-90А

ПС-90А-76. Совершенствование ПС-90А не перекрывало весь спектр требований и пожеланий заказчиков, поэтому неизбежным было появление модификаций. Наиболее значимой из них можно считать двигатель ПС-90А-76. Его появление позволило пермским двигателестроителям увеличить число типов самолетов, оснащенных двигателями ПС-90А, причем за счет популярного у военных и гражданских эксплуатантов и имеющего неплохие перспективы транспортного Ил-76. Толчком к созданию ПС-90А-76 стали планы ВВС России по ремоторизации части парка Военно-транспортной авиации. Результатом стало появление опытного самолета Ил-76МД-90 (RA-78854), который в 2005 г. вместо двигателя Д-30КП (также пермской разработки) получил ПС-90А-76. К сожалению, финансовые ограничения не позволили тогда российскому Минобороны приступить к массовой ремоторизации его парка Ил-76МД. Но эстафету подхватили коммерческие эксплуатанты Ил-76. Поскольку максимальная взлетная масса Ил-76 меньше, чем у Ил-96-300, появилась возможность снизить тягу, которая у ПС-90А для данного случая избыточна. «Транспортная» версия пермского двигателя имеет тягу 14,5 тс. Это позволило увеличить ресурс, а также уменьшить уровень шума и количество вредных выбросов. Впрочем, при необходимости (рост максимальной взлетной массы носителя или ужесточение требований к его взлетно-посадочным характеристикам) имеется возможность вернуть тягу к прежнему значению – 16 тс. Двигатели ПС-90А-76 нашли применение также на модифицированных транспортных Ил-76МФ с удлиненным фюзеляжем и возросшей грузоподъемностью. Помимо одного опытного самолета, были изготовлены два серийных Ил-76МФ, поставленных в Иорданию. Применяются они и на самолетах дальнего радиолокационного обнаружения и управления А-50ЭИ, эксплуатируемых ВВС Индии.

ПС-90А1. Если у версии ПС-90А-76 для самолетов типа Ил-76 тяга была уменьшена, то с модификацией ПС-90А1 все обстояло наоборот. Она создавалась под «грузовик» Ил-96-400Т, который по сравнению с прототипом (Ил-96-300) имел увеличенную взлетную массу. Вследствие этого тяга двигателя выросла до 17 400 кгс. причем она сохранялась до температуры наружного воздуха +25°С. Модернизация авиадвигателя была как воздух необходима для создания современного самолета с двумя членами экипажа на базе ульяновской версии Ту-204, а также для сохранения компетенций в отечественной гражданской авиапромышленности и получения американских технологий.

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

Турбореактивные двухконтурные двигатели семейства ПС-90А
Часть 6. Модификации ПС-90А

ПС-90А2. Разработка глубоко модернизированного ПС-90А2 имела целью создание двигателя, полностью соответствующего авиационным правилам АП-33 и АП-34. Поскольку они гармонизированы с зарубежными требованиями (американскими FAR-33 и европейскими JAR-33), новая версия двигателя «автоматически» соответствовала мировым стандартам. Помимо этого, ПС-90А2 отличался от прототипа повышенной надежностью, а также более чем на треть сниженной стоимостью жизненного цикла. Двигатель разрабатывался специально для самолета Ту-204СМ совместно с американской компанией Pratt & Whitney. Американцы на то время уже были хорошо знакомы с плачевной ситуацией в российской авиаотрасли и хорошо знали слабые места и проблемы ПС-90А.

Решение о том, чтобы к этим работам привлечь Pratt & Whitney было принято комиссией Госкомимущества РФ в 1994 году. Конечно, Pratt & Whitney согласились помочь, но только в обмен на 50%-ю долю собственности в «Авиадвигателе» с вхождением американских партнеров в уставной капитал предприятия стратегического значения «Пермские моторы». Однако по условиям подписанного договора, американской компании досталось 25,1% в «Пермских моторах» и 25,06% акций в «Авиадвигателе». На мощностях «Пермских моторов» в Pratt & Whitney также планировали создать в России ремонтную базу для своих авиадвигателей, эксплуатируемых в европейских и азиатских авиакомпаниях.

После подписания контракта, в 1998 году американская компания Pratt & Whitney выделила первые крупные средства на реконструкцию и модернизацию производственной линии ПС-90А, параллельно занимаясь двигателем при участии российских специалистов. Усилиями специалистов на ПС-90А2 появилось много модифицированных узлов и систем, а большинство оставшихся от прототипа модифицированы до неузнаваемости. Например, в отличие от ПС-90А, модификация А2 получила новую турбину высокого давления. Ее рабочие лопатки стали монокристаллическими. В сочетании с применением для их изготовления жаростойкого сплава ЖС-36МОНО это позволило заметно увеличить ресурс ТВД, которая работает в наиболее жестких условиях, какие только существуют в двигателе, а также повысить ее КПД. Кроме того, новая ТВД в сочетании с другими элементами конструкции ПС-90А2 дает возможность в случае необходимости повысить тягу двигателя до 18 тс.

Перечень отличий ПС-90А2 от предшественника велик. В него входят звукопоглощающие конструкции второго поколения, пневматические агрегаты топливной системы (что повысило уровень пожарной безопасности), модифицированная система охлаждения ТВД, новый подшипниковый узел турбины, камера сгорания с новым теплозащитным металлокерамическим покрытием и т.д. Некоторые российские узлы, агрегаты и детали заменены на импортные аналоги.

В ПС-90А2 использовались технологии двойного назначения, полученные в результате совместной работы с Pratt & Whitney, в результате чего на экспорт двигателя были наложены ограничения Госдепартаментом США. Оказалось, что согласно ранее подписанному контракту, интеллектуальные права на этот двигатель принадлежали также и Pratt & Whitney. А как следствие, экспортировать Ту-204СМ с двигателями ПС-90А2 без согласия американцев, не представлялось возможным. В первую очередь правительство США было обеспокоенно тем, что российская авиационная промышленность с этими двигателями в будущем сможет забрать долю рынка в гражданских коммерческих авиаперевозках. В частности, был сорван контракт на поставку новых самолётов Ту-204СМ в Иран. Американцы настаивали, что Ту-204СМ может эксплуатироваться только на внутреннем рынке, тем более что большинство бортового оборудования для этого самолета также поставлялось американскими компаниями. Более того, стоимость Ту-204СМ была существенно ниже, чем иностранные лайнеры того же класса. В начале 2014 года интеллектуальные права на двигатель были выкуплены АО «ОДК», но самолёты Ту-204СМ так и не были поставлены в Иран.

Ну а завтра я продолжу рассказ с импортозамещенной версии ПС-90А3.

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