ПД-14 для МС-21 – надежда российского авиационного двигателестроения
Часть 2. С чего все началось (продолжение)

В следующем, 2002-м, году Росавиакосмос и Министерство транспорта России утвердили «Техническое задание на конкурсную разработку технического предложения по созданию ТРДД нового поколения для ближне-среднемагистрального самолета». Однако прошел целый год, пока на разработку перспективного двигателя для ближне-среднемагистрального самолета был объявлен конкурс. Произошло это только в середине 2003 г. Примечательно, что в январе 2005 г. на расширенном заседании научно-технического совета Центрального института авиационного моторостроения имени П.И. Баранова была отмечена серьезная необходимость в создании конкурентоспособного ТРДД пятого поколения тягой порядка 12 тс для самолетов семейства МС-21, а также, в перспективе, и для военно-транспортного самолета МТА/МТС (Ил-214).

В конкурсе приняли участие два разработчика авиационных двигателей: российское ОАО «Авиадвигатель» (ныне АО «ОДК-Авиадвигатель»), предложившее на конкурс свою перспективную разработку – авиадвигатель, получивший обозначение ПС-12, и украинские предприятия «Мотор Сич» и Запорожское моторостроительное конструкторское бюро (ЗМКБ) «Прогресс», представившие модернизированный вариант одной из модификаций своего серийно выпускаемого двигателя Д-436, который получил рабочее обозначение АИ-436Т12 и предполагался к разработке в кооперации российских и украинских компаний. Эх, были времена.

Одной из главных особенностей двигателя ПС-12 должен был стать совершенно новый газогенератор (камера сгорания и турбина), который, согласно расчетам специалистов компании-разработчика, мог быть использован для разработки целого семейства авиационных двигателей тягой от 8 до 12 тс и даже промышленных установок для электростанций соответствующей размерности. Заложенные в конструкцию данного двигателя инженерные решения должны были обеспечить ему высокий уровень надежности. Так, в частности, наработка двигателя на неустранимое выключение в полете должна была быть не ниже 200 тыс. ч, а наработка на отказ, требующий «цехового», т.е. на предприятии, ремонта, оценивалась в 12,5 тыс. ч. Вероятность вылета воздушного судна по готовности двигателя оценивалась разработчиком не ниже 99,95%, а расчетное допустимое время задержки вылета авиалайнера по причине неисправности двигателя не превышало 15 минут.

Согласно выполненным специалистами конструкторского бюро расчетам, двигатель будет соответствовать требованиям ETOPS-180, то есть обеспечивать возможность трехчасового полета двухдвигательного самолета при отказе одного двигателя и работе второго двигателя на повышенной мощности. Высокие требования предъявлялись к двигателю и по требованиям экологичности: уровень эмиссии по NOx – на 20–30% ниже требований ICAO, которые намечалось ввести в действие с 2008 г., а уровень шума на местности – на 15 дБ меньше, чем требования Главы 4 стандарта ICAO. Нужно отметить, что двигатель ПД-14 опережает международные требования к безопасности эксплуатации. Он единственный в мире прошёл испытания на попадание в двигатель шквального града повышенной интенсивности и вулканического пепла, успешно выдержав эти испытания.

Ресурсные показатели нового двигателя также впечатляли: календарный срок службы основных деталей «холодной» части ПС-12 – 25 лет, ресурс основных деталей «холодной» части должен был составить не менее 30 тыс. полетных циклов или 75 тыс. летных часов (по другим данным, от 2005 г. – 40 тыс. и 100 тыс. соответственно), а ресурс «горячей» части должен был составить до 15 тыс. полетных циклов (по другим данным, от 2005 г. – до 20 тыс. полетных циклов) или 37,5 тыс. летных часов.

Продолжение уже завтра.

#технилище #авиация #ПД14 #МС21 #авиадвигатель

ПД-14 для МС-21 – надежда российского авиационного двигателестроения
Часть 3. Параметры нового двигателя

Итак, продолжим историю ПД-14.

Основные характеристики двигателя ПС-12 предполагались следующими: тяга на взлетном режиме (Н = 0; М = 0) – 11,8 тс, тяга на максимальном режиме (Н = 0; М = 0) – 13,5 тс, тяга на крейсерском режиме (Н = 11 км; М = 0,8; МСА) – 2,57 тс, приведенный расход воздуха через вентилятор на крейсерском режиме – 540,4 кг/с, степень двухконтурности на крейсерском режиме – 8,38, степень повышения давления в компрессоре на режиме набора высоты – 40,8, удельный расход топлива на крейсерском режиме – 0,550 кг/кгс•ч, диаметр вентилятора – 1870 мм, сухая масса двигателя – 2350 кг. Если что, Н – высота полета, а М – скорость (доля от сверхзвуковой скорости в 1 Мах).

Второй претендент на установку на крыло будущего МС-21 и Ил-214, двухконтурный турбореактивный двигатель АИ-436Т12 (первоначальное рабочее обозначение – Д-435Т-Х), предполагалось создавать на базе модифицированного газогенератора двигателя Д-436Т3 – новейшей на тот момент модификации двигателя Д-436 (показал себя с наилучшей стороны во время эксплуатации на самолетах Бе-200 и в ходе испытательных полетов на авиалайнерах Ту-334 и Ан-148). Конструктивно новый двигатель был бы трехвальным, с новым вентилятором с широкохордными лопатками, и должен был иметь следующие основные параметры: степень двухконтурности – 10,35, тяга на взлетном режиме – 12 тс, тяга крейсерская (Н = 11 км; М = 0,8) – 2,4 тс, удельный расход топлива на взлетном режиме – 0,275 кг/кгс•ч, удельный расход топлива на крейсерском режиме – 0,555 кг/кгс•ч, диаметр вентилятора – 2070 мм, сухая масса – 2230 кг, температура газа после турбины – 1584 К. При этом, согласно расчетам специалистов разработчика, использование широкохордного вентилятора позволяло улучшить равномерность потока воздуха в его «холодной» части и снизить чувствительность двигателя к повышенной турбулентности воздуха, что в конечном итоге позволяло повысить запас газодинамической устойчивости нового двухконтурного турбореактивного двигателя.

В производстве двигателя АИ-436Т12 предполагалось использовать мощности запорожских предприятий ЗМКБ «Прогресс» и «Мотор Сич», а также российских Уфимского моторостроительного производственного объединения (УМПО) и Московского машиностроительного производственного предприятия (ММПП) «Салют» (ныне оба в контуре АО «ОДК»), между которыми было заключено соответствующее соглашение. Причем участники разработки утверждали, что в случае победы в конкурсе они смогут изготовить первый двигатель для проведения испытаний уже через год.

В результате победа заслуженно была присуждена пермскому двигателю, который превосходил своего конкурента по ряду важных для эксплуатантов характеристик. Важным преимуществом пермского предложения была и возможность достаточно быстрого создания на базе основного варианта двигателя, который планировался под установку на будущий МС-21 (тягой около 12,5 тс), целого семейства различных по классу тяги авиадвигателей, которые могли бы включаться в состав силовых установок перспективных российских бизнес-джета (Ту-414, на него планировался самый маломощный вариант – ПС-7 тягой 7 тс), регионального авиалайнера (будущий SSJ-100), ближнемагистрального Ту-334 и самолет-амфибию Бе-200 (вариант ПС-9), а также военно-транспортного самолета, обозначавшегося первоначально «Ил-476» (вариант ПС-14 тягой 14,5 тс).

#технилище #авиация #ПД14 #МС21 #авиадвигатель #ОДК

ПД-14 для МС-21 – надежда российского авиационного двигателестроения
Часть 4. Окончательная концепция

Однако после определенной доработки проекта перспективного авиалайнера МС-21, в результате которой, в частности, его вместимость в базовой модификации выросла до 150 пассажиров (МС-21-200), а в «удлиненном» варианте МС-21-300 – до 180 человек, тягу базового варианта перспективного авиадвигателя пришлось довести до 14 тс (двигатель ПС-14), что в итоге потребовало вести разработку двигателя на базе нового газогенератора и с использованием доработанных остальных компонентов и агрегатов двигателя (например, компрессор низкого давления имел большее количество подпорных ступеней, а диаметр вентилятора достиг 1900 мм). Одновременно с изменением размерности базового двигателя семейства изменились и принципы построения этого семейства. Помимо ПД-14, предназначенного для МС-21-300, в него вошли ПД-14А (тяга 12,5 тс) для МС-21-200 и ПД-14М (15,6 тс) для планируемого 212-местного МС-21-400 и российско-индийского перспективного транспортного МТА. При этом версия ПД-14А полностью идентична базовой конфигурации, отличаясь только регулировками САУ. А ПД-14М уже имеет конструктивные особенности: его КНД получил дополнительную ступень, изменилась и ТНД.

После реорганизации российского авиадвигателестроения, в результате которой практически все отечественные моторостроительные предприятия, включая и пермские, были интегрированы в Объединенную двигателестроительную корпорацию (АО «ОДК»), наименование программы создания перспективного российского двигателя изменили на ПД-14 («Перспективный двигатель с тягой 14 тонн»). При этом после окончательного завершения формирования облика перспективного двигателя отличительными особенностями конструкции последнего стали:

- компактная двухвальная схема с безредукторным, т.е. прямым приводом вентилятора и степенью двухконтурности 8,5;
- двухопорный ротор газогенератора с низким уровнем вибраций;
- вентилятор с широкохордными пустотелыми титановыми лопатками;
- восьмиступенчатый компрессор высокого давления со степенью повышения давления 17, в сварном роторе которого применены блиски;
- малоэмиссионная камера сгорания кольцевого типа из интерметаллидного сплава;
- двухступенчатая турбина высокого давления с эффективной системой охлаждения и шестиступенчатая турбина низкого давления с высоким КПД;
- изготовленная на 65% по массе из композитов короткая мотогондола двигателя с реверсивным устройством решетчатого типа с электромеханическим приводом;
- цифровая система автоматического управления (САУ) с полной ответственностью (FADEC).

Продолжим завтра.

#технилище #авиация #ПД14 #МС21 #авиадвигатель #ОДК