Турбовентиляторний двигун пд-14: характеристики, порівняння, випробування, застосування

В даний час вітчизняна авіабудівна промисловість знаходиться в як би «підвішеному» стані: з одного боку, вона є, а з іншого - жодного сучасного літака чисто вітчизняної розробки за останні роки ми так і не побачили. І «Супер-Джет» не береться до уваги, так як в ньому з російського - виключно «викрутки збірка». Надією на воскресіння авіапрому є двигун ПД-14, характеристики (порівняння з аналогами) якого дозволяють назвати його одним з кращих за останні роки.

Розробники сподіваються, що створення нового мотора найсприятливішим чином позначиться на стані всієї вітчизняної авіаційної промисловості, а також буде сприяти створенню безлічі нових робочих місць.

Новий проект

Для чого взагалі створювався новий двигун ПД-14? Характеристики (порівняння з закордонними зразками) сучасних російських моторів були такі, що терміново потрібно розробка чогось кардинально нового. Конструктори керувалися ідеєю створення силової установки, яка дозволить в подальшому розробляти і будувати власні літаки з місткістю від 130 до 180 місць. Єдина пасажирська машина аналогічного класу і повністю російського походження - літак Ту-214. Його виробництво невеликими партіями триває і сьогодні.

Але цих літаків екстрено не вистачає, потрібна техніка для оновлення всього парку літаків нашої країни. Але зробити це без абсолютно нових двигунів - рішуче неможливо. За технічними характеристиками і можливостями вони ні в чому не повинні були поступатися своїм аналогам від провідних світових виробників.

Взагалі, в зв`язку з недавніми українськими подіями і повним розривом зв`язків в промисловій сфері двох країн, величезне значення двигун ПД-14 (характеристики, порівняння - в цій статті) має ще й в аспекті повного відродження розробки і виготовлення газотурбінних двигунів в нашій країні. Крім цього, в ході його створення планується вирішити відразу кілька найважливіших завдань:

• Повна реструктуризація цивільного авіабудування шляхом перерозподілу ролей та залучення в цей проект нових гравців.
• Нарешті планується поділити зони відповідальності і заново створити поділ праці в сфері випуску авіаційної продукції, яке було повністю зруйновано в момент розвалу Радянського Союзу.
• Також творці проекту розраховують на створення нових полімерних і композитних матеріалів, які вкрай потрібні сучасній авіакосмічній галузі.

Як все починалося?

Ідея про те, що країні терміново потрібен новий авіаційний двигун, народилася в надрах ВАТ «авіадвигунів», коли на дворі стояло початок 2000 років. Час тоді було вкрай непростим, а тому в реальність даного проекту мало хто вірив.

Але фахівці організації в цей час ретельно і цілеспрямовано вивчали світовий досвід у виробництві двигунів, а також аналізували ринок вітчизняних перевезень, намагаючись спрогнозувати, який саме тип мотора в цивільному авіабудуванні матиме підвищений попит. Чим конкретно мав виділятися двигун ПД-14? Характеристики (порівняння і зіставлення) його із зарубіжними зразками просто зобов`язані були виявити його помітну перевагу.

Чому? Все просто. У ті часи продукція зарубіжних авіавиробників «проштовхувалась» на наші ринки вкрай агресивними методами. На жаль, але в Неабиякою мірою цьому сприяли і деякі керівники. Сьогодні, у зв`язку з санкціями, це питання вже не настільки актуальне. Більш того, держава сама «раптом» зацікавилося можливістю виробництва вітчизняних моторів. Так що підприємство ВАТ «авіадвигунів» тоді швидко виявилося в центрі уваги як вітчизняних, так і зарубіжних ЗМІ.

Основні завдання проекту

Основним завданням в той час було постачання неякісної вартості, по якій би цей продукт і справді почали б інтенсивно закуповувати. Саме тоді ж народилася ідея створення уніфікованого і універсального газогенератора. Якщо вона вдасться, то в нашій країні з`явиться можливість створення величезного переліку власного промислового обладнання, що не може не радувати.

Що таке турбовентиляторний мотор, принципи роботи

Як краще зрозуміти ті переваги, що надає новий турбовентиляторний двигун? Принцип роботи всіх аналогічних двигунів схожий, а тому це питання слід розглянути докладніше, бо інакше навряд чи будуть зрозумілі переваги нових технологій.

Турбовентиляторних в спеціальній літературі називають мотори з високим ступенем двоконтурного. Відмінною їх особливістю є наявність вентилятора великого діаметра, за рахунок якого через двигун завжди проходить дуже великий об`єм повітря. Через великі габарити цієї деталі зовнішнє сопло движка часто стає надмірно «монументальним», а тому його вкорочують. Щоб при цьому не виникало небезпечних завихрень повітря, в конструкцію включають нерухомі лопатки, які повертають потік повітряної суміші в потрібному напрямку.

Відповідно, за принципом своєї дії такі движки сильно нагадують ракетні, але змішання потоків в них практично не спостерігається. Перевага турбовентиляторних моторів в тому, що струмінь, що виходить у ракет «в трубу», в цьому випадку розкручує додатковий вентилятор, який є потужним джерелом тяги. Саме він виробляє не менше 70-80% всього тягового зусилля. Таким чином, авіаційний двигун ПД-14 є надзвичайно економічним. Внутрішній контур цих движків практично повністю повторює конструкцію ракетних моделей, але їх останні ступені «за сумісництвом» є приводом вентилятора.

Переваги і недоліки

Як і всі його «родичі», авіаційний двигун ПД-14 має як позитивні, так і негативні сторони. До числа сильних його сторін відноситься висока економічність, яка дозволяє широко застосовувати ці силові установки навіть на далеких маршрутах.

Які у нього є недоліки? Найбільш значимий - дуже великі габарити і пристойний вага. Незважаючи на всі зусилля інженерів і вчених, турбовентиляторні мотори створюють значний опір набігаючого повітряного потоку в польоті. Передбачається, що ця проблема буде вирішена, коли знайдуться способи зниження їх загальних габаритів.

порівняльні відмінності

Новий турбовентиляторний двигун, принцип роботи якого аналогічний «класичним» вітчизняним моделям, все ж сильно відрізняється від своїх попередників. Звичайно, відмінності «на око» помітні виключно інженерам. Якщо порівнювати його з моделлю ПС-90А (Іл-96, літак Ту-214, Іл-76), то відразу помітний, не побоїмося цього слова, якісний ривок в технологічному процесі і можливості.

Ступінь двоконтурності виросла рівно в два рази, температура газу перед входом в турбіну зросла відразу на 100 К, ступінь загального стиснення (в різних умовах) виросла на 20-50%. У порівнянні з перерахованими вище різновидами вітчизняних моторів, новий авіаційний двигун ПД-14 дозволяє заощадити мінімум на 12-16% більше палива.

економія маси

Вперше у вітчизняному цивільному авіабудуванні в конструкції двигуна використана технологія виробництва пустотілих лопатей турбіни з високоміцних титанових сплавів.

Це дає економію маси в 30%, сумарно новий авіаційний двигун ПД-14 полегшується приблизно на 10%. Також на Пермському моторному заводі сьогодні освоюється технологія виробництва монокристалічних робочих лопаток турбіни. Повідомляється, що такий підхід дозволить підняти робочу температуру газів відразу до 2000 К.

Крім того, вперше вітчизняні виробники при проектуванні і виготовленні двигунів збираються використовувати таку кількість полімерних композитних матеріалів. При такому підході не тільки помітно знизиться маса двигуна, а й підвищиться його міцність і стійкість до перевантажень.

Значення створення нового мотора

Як ми і говорили на самому початку статті, неможливо створити жоден новий літак, який не розробивши попередньо нові движки. З останніми все починає поступово налагоджуватися: випробування двигуна ПД-14 в вигляді Державної перевірки скоро стартує ... Але які машини будуть ними оснащуватися?

Передбачається, що спеціально для цих моторів буде створений літак МС-21 (магістральний, 21-го століття). Якщо це дійсно буде реалізовано, то можна буде говорити про справжній прорив, вперше з часів СРСР в нашій країні дійсно буде створено щось нове. Що ще важливіше, російський двигун ПД-14 дозволить створити цілу лінійку нових літаків, призначених для виконання як далеких рейсів, так і маршрутів по внутрішніх лініях. Ще недавно всі говорили, що вітчизняні літаки доведеться оснащувати виключно імпортними двигунами. Сьогодні з`ясувалося, що це, на щастя, не так.

Які машини їм збираються оснащувати?

Вже сьогодні очевидно, що уніфікована конструкція нового мотора дозволить з успіхом використовувати його не тільки на пасажирських, а й на транспортних літаках. Так як його тяга складає цілих 14 тонн, дану модель можна встановлювати на МС-21-200 / 300/400. Напевно ними допустимо буде комплектувати Іл-76 та Іл-214. Є відомості про початок створення ще більш потужної модифікації з тягою в 18 тонн, тобто ПД-18. Його передбачається використовуватися на літаках Ту-214 і Іл-96. Нагадаємо, що сьогодні всі ці машини комплектуються «дідком» ПС-90А.

Також розробники повідомляють, що вже було прийнято рішення і про створення полегшеної версії цього движка з тягою десять тонн. Можна припустити, що він буде використовуватися для виробництва багатостраждальних «Суперджет», закуповувати для яких двигуни у Франції нині ніхто не хоче. Нарешті, буде також створено спеціальну, вертолітний варіант цього мотора, яким буде комплектуватися знаменита транспортна «корова», вона ж вертоліт Мі-26.

До цього дня при виробництві цих машин використовувалися українські двигуни Д-136. Навіть попередні розрахунки показують, що наявної потреби в цих моторах з лишком вистачить, щоб покрити всі витрати, які були отримані в ході розробки нової техніки. Всього планується залучити не менше 70 мільярдів рублів інвестицій, причому половина з них - кошти з федерального бюджету. Остання обставина показує, наскільки цей проект потрібен країні.

Чим поганий старий ПС90-А?

Новітній двигун для МС-21, ПД-14 - це нове покоління турбогвинтових двигунів. Крім того, він прекрасно сумісний з відносно старими модифікаціями літаків. Так, заслужені «ветерани» Іл-76, модернізація яких інтенсивно ведеться з минулого року, при установці на них нового движка можуть відлітати ще кілька десятків тисяч годин. Крім того, вдасться підвищити дальність польоту з чотирьох до п`яти тисяч кілометрів, без навантаження дистанція також виросте на тисячу кілометрів, а витрата палива скоротиться приблизно на 14%. Остання обставина особливо важливо, тому що завдяки йому вдасться знизити вартість перевезення тонни вантажу відразу на 10%.

Таким чином, старий мотор, вірно відслужив свій час експлуатації і розроблений ще в СРСР, поки що справляється зі своїми обов`язками, але сучасним вимогам він уже не відповідає. Основна проблема - високе споживання палива і підвищена галасливість. В принципі, про це було відомо вже дуже давно, але конкретні кроки до виправлення ситуації і створення нового мотора були зроблені тільки зараз. Справедливості заради варто сказати, що тільки сьогодні з`явилися всі необхідні для цієї роботи засоби.

Офіційні відомості про хід робіт

Офіційно движок знаходиться в розробці з 2008 року, але за фактом його конструюванням талановитий колектив конструкторів почав займатися ще в 1999 році.

У 2012-му вперше була проведена збірка повноцінного демонстраційного варіанта. Тоді ж йшла інтенсивна доведення систем газогенератора, який і доставляв конструкторам основні проблеми. На сьогоднішній день всі недоліки були успішно усунені. Вперше цей пермський двигун був запущений в середині 2012 року. Тоді ж конструктори з`ясували, що високі проектні показники цілком відповідають практичного стану справ, що ще більше зміцнило їх переконаність у необхідності термінового налагодження виробництва нових двигунів.

Стендові випробування спочатку планувалося завершити ще три роки тому, але через деякі проблем є відомості, що частково вони тривають і донині. Передбачається, що в цьому році почнеться серійне виробництво, причому за рік пермяки повинні збирати не менше двох-трьох десятків нових моторів. І це - дуже мало, так як вітчизняні авіатора вважають, що при збереженні нинішніх темпів перельотів до 2019 року, літакові двигуни повинні проводитися в титанічній темпі - 200 штук за 12 місяців. Хотілося б сподіватися, що вітчизняна промисловість зможе «потягнути» цей проект.

А як же МС-21?

Вперше відомості про початок робіт з виробництва нового літака почали надходити ще на початку минулого року. На сьогоднішній момент точно відомо, що на Іркутськом авіабудівному заводі вже щосили збирають перший фюзеляж нового вітчизняного лайнера, який в своєму середовищі більш відомий під «неофіційними» назвою Як-242.

Крило з унікальних композитних матеріалів збирають в Ульяновську. Швидше за все, воно вже надійшло до Іркутська. Вітчизняні ЗМІ, які мають своїх представників на цьому підприємстві, твердо обіцяли, що перший борт зможе піднятися в повітря вже влітку цього року. Повідомляється, що у виробника вже є цілий 175 твердих контрактів на будівництво і постачання МС-21. Замовниками виступили багато великих організації, до числа яких належить навіть Сбербанк, який реалізує поставки нових літаків в лізинг.

Є також відомості, що додатково можуть бути замовлені ще 100 повітряних суден цього типу, причому в ролі замовників будуть виступати не тільки вітчизняні, а й зарубіжні перекладачі. Це повідомлення дійсно унікально, тому що останній раз хтось виявляв інтерес до наших пасажирських літаків тільки за часів СРСР.

Важливість проекту МС-21 в тому, що це - перший і поки єдиний вітчизняний літак, створений самостійно і без використання старих розробок часів Союзу, в якому не використовуються іноземні комплектуючі. На польотні траси перші літаки цієї марки вийдуть тільки після остаточного завершення всіх типів льотних і стендових випробувань, які тривають і донині.

висновки

Таким чином, новий перспективний двигун - реальний прорив всієї вітчизняної промисловості і, особливо, цивільного літакобудування. Що стосується необхідності в цих моторах, то вона колосальна. Вже дуже давно вітчизняні перевізники кажуть, що не дуже горять бажанням купувати списані імпортні літаки, ресурс яких майже вичерпаний. Але в той час вітчизняна промисловість не могла запропонувати їм нічого підходящого.

Сьогодні є і двигун, і літак. Так як проти нашої держави введені санкції, можливостей купувати щось за кордоном немає, та й злетів до небес курс валюти не додає цьому рішенню привабливості. Так що у вітчизняного проекту є грандіозні перспективи. Хочеться сподіватися, що промисловість не підведе і зможе забезпечити виробників усіма необхідними комплектуючими.

Статті схожі на "Турбовентиляторний двигун пд-14: характеристики, порівняння, випробування, застосування"

Що таке двигун 1zz і як він улаштований?

"Білуга" - літак нового покоління

Іркутський авіаційний завод - легенда вітчизняного авіабудування

Літак іл-476: технічні характеристики, витрата палива, фото