Рейтинг@Mail.ru
Страна

Внимание, мотор!

В России создан двигатель нового поколения

Конец прошлого года ознаменовался событием, которого в России ждали без малого 30 лет: под крылом летающей лаборатории Ил-76ЛЛ поднялся в небо первый российский авиадвигатель 5-го поколения – ПД-14. Испытательный полет, начавшийся в подмосковном Жуковском, длился около 40 минут. Началась очередная фаза одного из самых масштабных научно-технических проектов современной России, который должен поднять на новый уровень все отечественное авиадвигателестроение.
ПД-14 – первый отечественный авиадвигатель 5-го поколения.
Для него было создано 20 новых материалов и разработано 16 критических технологий
Фото: А. ФИЛЛИПОВ/РИА НОВОСТИ

Текст: Леонид Ситник

Сделано в России 

Последний раз подобное событие в нашей стране состоялось 26 декабря 1986 года. Это был первый полет Ил-76ЛЛ по программе испытаний ПС-90А – единственного гражданского двигателя 4-го поколения, который в настоящее время целиком производится в России. Конечно, можно вспомнить, что ИЛ-76ЛЛ в 1990 году поднял в небо уникальный Д-27, до сих пор остающийся единственным в мире серийным винтовентиляторным двигателем. А в 2006 году состоялись несколько испытательных полетов с фантастическим даже на вид НК-93. Но НК-93 был скорее демонстрацией технологий, чем реальным двигателем. А Д-27 производится на Украине для транспортного Ан-70 и теперь считается зарубежной продукцией, хотя на 70% изготовляется в России. Но самое главное – оба этих феноменальных проекта были разработаны еще в Советском Союзе. 

СССР был великой авиационной державой. В 1980-е годы в стране работали восемь мощнейших авиадвигательных ОКБ. Но после развала в 1990-х годах пришлось собирать все силы отрасли, чтобы создать современный двигатель. Собственно, теперь конкурировать с ведущими фирмами мира призвана созданная в 2008 году Объединенная двигателестроительная корпорация, со многими предприятиями которой активно сотрудничает группа ВТБ. Времена изменились, и даже такие гиганты, как американская компания General Electric и французская Snecma, объединяют свои усилия для создания двигателей пятого поколения, подобных новейшему Leap-X. Слишком это затратный и сложный процесс.



Разработка ПД-14 – это один из самых грандиозных научно-технических проектов в истории современной России. Под него модернизируются не только ИЛ-76ЛЛ, но и все звенья, участвующие в разработке. Дело в том, что внедрение нового двигателя в серийное производство потребует технического перевооружения всей отрасли. Сертификация по нормам Европейского агентства авиационной безопасности (ЕASA) необходима не только для самого ПД-14, но и для предприятий, на которых он изготавливается. Иначе двигатель, как бы он ни был хорош, не допустят к полетам за пределами России. 

Правила тут очень строги, поскольку речь идет о безопасности людей. Даже разработка ПД-14 проходила по новой для России, но принятой во всем мире «гейтовой» системе управления проектом, когда каждый этап завершается обсуждением с участием групп независимых экспертов. В результате использования цифровых технологий уже седьмой экземпляр двигателя был собран по технологии серийного производства, в то время как раньше опытная партия изготовлялась в количестве до 35 экземпляров. 

Пустотелые широкохордные титановые лопатки вентилятора –
одна из 16 критических технологий, разработанных для ПД-14
Фото: Д. АСТАХОВ/РИА НОВОСТИ

Удача в этом проекте будет сродни экономическому чуду, но подобные начинания – единственный способ для российской экономики слезть с нефтяной «иглы»

Базовая ценность

Буквы ПД расшифровываются как «перспективный двигатель», а цифра 14 – тяга в тонна-силах. Технологии создания узлов подобных установок оберегаются фирмами-производителями на уровне важнейшей государственной тайны. К примеру, газогенератор совместного российско-французского двигателя SaM-146 для самолета «Сухой Суперджет 100» изготавливается французской компанией Snecma и поставляется на сборку в НПО «Сатурн» (Рыбинск) как некий «черный ящик». На все предложения наших специалистов согласовать горячую и холодную части двигателя, чтобы повысить его эффективность, французы отвечают отказом. 



ПД-14 – двигатель с высокой степенью совершенства. Одним из главных показателей совершенства авиадвигателя считается температура газа перед турбиной. В двигателях 1-го поколения она не превышала 1150 °К. В турбинах 5-го поколения доходит до 2000 °К

Семейство двигателей на базе ПД-14 позволит оснастить практически все российские самолеты: от ближнемагистрального «Сухой Суперджет 100» до флагмана российского самолетостроения – дальнемагистрального Ил-96. На базе газогенератора планируется разработать вертолетный двигатель ПД-10В для замены украинского Д-136 на самом большом в мире вертолете – Ми-26. Этот же двигатель можно использовать и на российско-китайском тяжелом вертолете, проектирование которого уже началось. На базе газогенератора ПД-14 могут быть созданы и так необходимые России газоперекачивающие установки и газотурбинные электростанции мощностью от 8 до 16 МВт.

Что касается непосредственно ПД-14, то он разрабатывается для главной надежды России в области гражданской авиации – МС-21 (магистрального самолета XXI века). Этот лайнер должен отвоевать долю рынка у Boeing 737 и Airbus 320, самых массовых пассажирских самолетов в мире. Удача в этом проекте будет сродни экономическому чуду, но подобные начинания – единственный способ для российской экономики слезть с нефтяной «иглы».

ПД-14 впервые в истории отечественного авиадвигателестроения будет напрямую конкурировать с западным аналогом – американским PW1400G



Горячее дело 

Мировой опыт показывает, что авиационный двигатель создается в полтора-два раза дольше, чем самолет, для которого он предназначен. Это связано со сложностью проблем, решаемых двигателистами. Каждое новое поколение характеризуется увеличением температуры газа, поступающего из камеры сгорания на турбину, в среднем на 150–200 градусов, поэтому двигатель 5-го поколения требует более прочных и жароустойчивых материалов и новых технологий изготовления деталей из них.

При создании ПД-14 разработчики с самого начала сделали ставку на отечественные материалы. Было ясно, что российским компаниям ни при каких условиях не получить доступ к новейшим зарубежным технологиям. Здесь ведущую роль сыграл Всероссийский институт авиационных материалов (ВИАМ): при его участии для ПД-14 разработано порядка 20 новых материалов. А Центральный институт авиационного моторостроения (ЦИАМ) создал 16 критических технологий, без которых невозможно изготовление двигателя 5-го поколения. 

 

Что нужно знать о двигателях

Помимо отечественных компаний, только фирмы США (Pratt & Whitney, General Electric, Honeywell), Англии (Rolls-Royce) и Франции (Snecma) владеют технологиями полного цикла создания современных турбореактивных двигателей (ТРД). То есть государств, производящих современные авиационные ТРД, меньше, чем стран, обладающих ядерным оружием или запускающих в космос спутники. Оценить, насколько сложны технологии авиационного двигателестроения, помогут несколько любопытных фактов, касающихся только одной детали – лопатки турбины (по данным Rolls-Royce).
• Одна лопатка турбины современного реактивного двигателя (а таких деталей в каждой ступени насчитывается около 70) развивает мощность, равную мощности двигателя автомобиля «Формулы-1».
• При частоте вращения порядка 12 000 оборотов в минуту на лопатку действует цен- тробежная сила величиной 18 тонн, что равняется нагрузке на подвеску двухэтажного лондонского автобуса.
• Температура газа, с которым соприкасается лопатка современной авиационной турбины, на 200 градусов превышает температуру плавления металла, из которого она изготавливается. Решить задачу охлаждения лопатки в таких условиях – все равно что не дать растаять кубику льда в печи, нагретой до 200 °С.
• Лопатка авиатурбины стоит в восемь раз дороже серебра.

За каждой из этих технологий – годы упорного труда ученых, расчеты, эксперименты, испытания. Работа по созданию научно-технического задела для нового двигателя началась в 1999 году, а проектирование собственно ПД-14 стартовало лишь в 2009 году. Но именно эти 10-летние усилия стали фундаментом проекта. Далее наступила очередь конструкторов пермского ОАО «Авиадвигатель» проявить свое мастерство и реализовать задел в виде конкурентоспособного изделия. 

Предел его совершенства

Надо сразу предостеречь от эйфории: ПД-14 на сегодня – не вершина мирового двигателестроения. Первые двигатели 5-го поколения появились на Западе в середине 1990-х годов. Ставить перед собой задачу опередить мировой уровень было бы крайне самонадеянно, поэтому создатели ПД-14 сознательно пошли на некоторое упрощение конструкции. 

К примеру, в новейшем франко-американском двигателе Leap-X используются углепластиковые лопасти вентилятора, впервые в мире изготовленные по безавтоклавной технологии (пропитка под давлением). Это дает значительный выигрыш в массе изделия. Главная технологическая изюминка другой новинки западного двигателестроения – PW1400G (создан американской компанией Pratt & Whitney) – редукторный привод вентилятора. Благодаря этому вентилятор вращается на более медленной, чем вал турбины, скорости, что повышает эффективность двигателя.

Базовый ПД-14 – не тот двигатель, которому нет равных. Напротив, одной из особенностей проекта является то, что впервые отечественный двигатель будет напрямую конкурировать с западным аналогом. Заказчики ­МС-21 смогут выбирать между ПД-14 и PW1400G. Пока, правда, МС-21 уйдет в свой первый полет именно с американским двигателем. 

По сравнению с американским конкурентом ПД-14 несколько уступает в экономичности, но зато он легче, имеет заметно меньший диаметр (1,9 м против 2,1), а значит, и меньшее сопротивление. Двигатель ПД-14 проще, а потому дешевле и, по предварительным оценкам, потребует меньших затрат на техническое обслуживание и ремонт. Кстати, в условиях падения цен на нефть именно более низкие эксплуатационные расходы (а не меньший расход топлива) становятся главным конкурентным преимуществом авиадвигателя. В целом прямые эксплуатационные расходы МС-21 с ПД-14 могут быть на 2,5% ниже, чем у версии с американским двигателем. На сегодняшний день заказано 175 МС-21, из них 35 – с двигателем ПД-14. 

Без этого двигателя о независимом гражданском авиастроении в России можно забыть. Проект ПД-14 способен не только вывести ­отрасль на новый уровень, но и сохранить более 10 000 высококвалифициро­ванных рабочих мест. В этом и состоит его главная ценность.

© 2014 ВТБ

Издается с 2006 года.

Распространение - во всех регионах, где представлен ВТБ.

Корпоративные СМИ ВТБ

Поиск