АВИАЦИЯ И ВЕНТИЛЯЦИЯ

Общие сведения о программе:

Двигатели ПД на базе унифицированного газогенератора – семейство отечественных турбореактивных двухконтурных двухвальных двигателей, предназначенных для ближне-, среднемагистральных самолетов и промышленных ГТУ.

Предыстория создания газогенератора

с 1996 г. по настоящее время Генеральный директор Всероссийского научно-исследовательского института авиационных материалов (ВИАМ) академик Евгений Каблов рассказал историю создания новейшего турбореактивного двигателя для гражданской авиации ПД-14, который устанавливают на первых МС-21.

Для справки:

ВИАМ – ВЕДУЩИЙ МАТЕРИАЛОВЕДЧЕСКИЙ ЦЕНТР РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ
Выполняет полный инновационный цикл – от фундаментальных и прикладных исследований до создания высокотехнологичных наукоемких производств по выпуску материалов нового поколения, полуфабрикатов и уникального технологического оборудования.
Разрабатывает и поставляет широкую номенклатуру металлических и неметаллических материалов, покрытий, технологических процессов и оборудования, методов и средств защиты от коррозионных поражений и биоповреждений.
ВИАМ предлагает свои разработки для решения задач в авиа- и машиностроении, космической отрасли, энергетике, строительстве, медицине и других сферах[…]
Источник подробнее:

В 2008 году ВИАМ посетил Владимир Путин в должности премьер-министра. Тогда Каблов ему доказал, что российскому авиапрому необходим новый двигатель.
Доложил, что у нас для литья лопаток турбины высокого давления разработаны технологии в 30 раз эффективнее американских, упомянул про жаропрочные сплавы с рением, рутением, сообщил, что в Перми конструктор Александр Иноземцев создаёт новый газогенератор и базовый авиадвигатель на его основе ПД-14, — цитирует академика «Российская газета»

Через неделю стало известно, что Путин подписал поручение о выделении 12,8 млрд рублей на создание нового газогенератора.

Основная особенность семейства двигателей ПД – применение унифицированного компактного газогенератора.

Основные ключевые технологии: полые широкохордные титановые лопатки, моноколеса (блиски) и сварная секция в роторе компрессора высокого давления, малоэмиссионная камера сгорания из интерметаллидного сплава, монокристаллические лопатки турбины высокого давления с перспективной системой охлаждения, керамические покрытия на деталях горячей части, полые лопатки турбины низкого давления, композитная мотогондола.

Основные преимущества двигателей ПД

Высокая надежность
Наработка на неустранимое в полете выключение двигателя	> 200 000 ч
Надежность вылета ВС, связанная с готовностью двигателя	> 99,96 %
Низкий расход топлива
Снижение удельного расхода топлива относительно современных двигателей	> 10…15 %
Соответствие перспективным экологическим нормам
Снижение шума относительно требований главы 4 стандарта ИКАО	> 15…20 EpNдБ
Снижение уровня эмиссии по NOx относительно норм ИКАО 2008 года	> 30 %
Соответствие современным требованиям по сертификации	АП-33, FAR-33, CS-E, ETOPS

Почему американский двигатель , а не НК-93?

Данное решение может выглядеть странным, но на то есть веские причины.

Как известно, зачастую самолет строится вокруг двигателя. Если нет необходимой силовой установки (по размеру, по тяге), то каким бы не был хорошим фюзеляж, место самолету в музее, увы. Для нашего самолета, который разрабатывается уже довольно давно, был необходим современный и надежный двигатель. Среди своих разработок таких не было, т.к. ПД-14 еще не был готов. Поэтому для первых экземпляров был взят двигатель известной американской компании, достаточно авторитетной и имеющей доверие. Плюс это было требование потенциальных западных заказчиков, а тут уже не поспоришь. Да и “Аэрофлот” попросил себе именно двигатель производства США. (Есть мнение: логичное и правильное решение)

«Двигатель повышает конкурентоспособность наших самолётов, поскольку он предлагает существенную экономию затрат для наших авиакомпаний за счёт повышения эффективности расхода топлива при одновременном бережном отношении к окружающей среде», подчеркнул Демченко.

Так или иначе, но все летные образцы, которые уже построены, летают на PW1400G и даже успешно проходят тестовые испытания.

Для справки:

FAA (Федеральное управление гражданской авиации США) сертифицировало двигатель PurePower PW1400G-JM компании Pratt & Whitney для пассажирского самолёта корпорации Иркут МС-21.

Pratt & Whitney входит в «большую тройку» производителей авиадвигателей вместе с «Роллс-Ройс» и «Дженерал Электрик». «Этот этап является ещё одним большим шагом вперед для программы семейства редукторных двигателей PurePower, что обеспечит снижение в 2 раза шума, топливную экономичность и самый низкий уровень выбросов вредных веществ для самолетов данного класса», — сказал Грег Гернхард, президент подразделения Коммерческие Двигатели Pratt & Whitney.

По его словам, технология Geared Turbofan™ – GTF (привод турбовентилятора через планетарный редуктор, что позволяет понизить частоту вращения вентилятора и увеличить степень двухконтурности, т. е. снизить расход топлива при сохранении уровня тяги, одновременно повысив частоту вращения турбины и увеличив ее эффективность) является силой, которая меняет правила игры в авиационной отрасли.

Pratt & Whitney является американским производителем авиационных двигателей для гражданской и военной авиации, в настоящий момент является частью корпорации «Юнайтид Текнолоджис». Помимо авиадвигателей, Pratt & Whitney производит модульные и передвижные газотурбинные установки для промышленных целей, двигатели для локомотивов, ракетные двигатели.

Pratt & Whitney пыталась заниматься производством авиадвигателей в России: с конца 1990-х годов до сентября 2011 года американской компании принадлежали 25,1% акций ПМЗ и 25,0613% акций пермского «Авиадвигателя». В частности, Pratt & Whitney участвовала в создании двигателя ПС-90А2, который в том числе предполагалось устанавливать и на самолет Ту-204СМ (сейчас проект производства таких лайнеров практически заморожен). В 2010 году Pratt & Whitney уведомила ОДК о невозможности продаж самолетов Ту-204СМ в Иран с пермским двигателем ПС-90А2 из-за санкций Госдепа США.

В заключение:
Как известно, новейший российский магистральный лайнер МС-21 будет выпускаться с двумя разными движками: условно говоря, первая партия + самолеты на экспорт с американскими двигателями от Pratt & Whitney – серия PW1000G (модификация PW1400G), часть самолетов получит наш пермский ПД-14, который уже получил сертификат типа, но летные испытания еще не проводились.

Читать также:
Версия PW1400G для MC-21 разработана на основе двигателя PW1100G

НК-93 ничего общего с PW1000G не имеет:

НК-93, это турбовинтовой двигатель. Хоть и капотированный. То есть, по сути дела, это тот же НК-12, в котором доработали компрессор/турбину и винтовую группу до уровня техники 80-х и для уменьшения специфических для винтовых двигателей потерь, решили закапотировать винтовую группу. Именно последний пункт – и есть вся разница в схеме НК-12 и НК-93. Больше принципиальных отличий – нет.

Как видно в сравнении, всё та же винтовая группа с двумя пропеллерами. Всё это хозяйство крепится и тут, и там к турбине низкого давления через редуктор. При этом редуктор не только снижает обороты, но и соединяет оба пропеллера и вращает один по, а другой против часовой стрелки. Кроме того, там же управление углом атаки лопастей. Характерная черта этого семейства двигателей, сложнейшая в своё время задача(аналогичная схема соосных винтов применена в н.в на самолётах Ту-95 и АН-22) , за что конструкторы его удостоились во всём мире высокой оценки.
Только весит это хозяйство – не мало, и в виду того что тягу создают лопасти винта или лопатки вентилятора НК-93, имеет огромный радиус и малопригодно для больших чисел М, а также создаёт проблемы при пилотировании в случае отказа двигателя.
Нет ничего нового и в самой турбине или компрессоре. Они хотя и не один в один те же что и в НК-12, но в принципе – технические решения на уровне техники 20-30 летней давности с соответствующими показателями. Вся экономичность НК-93 достигается за счёт принципиальных плюсов турбовинтового типа конструкции на низких скоростях, но при этом перенимает и практически все её минусы[…] Читать подробнее:

Модификации двигателей, разрабатываемые в настоящее время

Читать также:
Факты и особенности ПД-14

• Семейство перспективных ТРДД для БСМС состоит из двигателей ПД-14, ПД-14А, ПД-14М, ПД-10;
• ПД-14 – базовый ТРДД для самолета МС-21-300;
• ПД-14А – дросселированный вариант ТРДД для самолета МС-21-200;
• ПД-14М – форсированный вариант ТРДД для самолета МС-21-400;
• ПД-10 – вариант с уменьшенной тягой до 10…11 тс для самолета SSJ‑NG.

Основные параметры двигателей (все параметры даны без учета потерь в воздухозаборнике и без отборов воздуха и мощности на самолетные нужды)	ПД-14А	ПД-14	ПД-14М	ПД-10
Тяга на взлетном режиме (Н = 0; М = 0), тс	12,5	14,0	15,6	10,9
Удельный расход топлива на крейсерском режиме, кг/кгс·ч	-(10-15) % от уровня современных двигателей аналогичного класса тяги и назначения
Диаметр вентилятора, мм	1900	1900	1900	1677
Сухая масса двигателя, кг	2870	2870	2970	2350
Схема двигателя	1+3+8-2+6	1+3+8-2+6	1+4+8-2+6	1+1+8-2+5

Читать также:
Первый летный авиадвигатель ПД-14 уже почти готов

Так же на основании технологий, разработанных в рамках Проекта ПД-14, планируется создание промышленных ГТУ для производства ГПА и ГТЭС в классах мощности 8, 16 МВт.

Конкурентные преимущества

Конкурентные преимущества по показателям экономической эффективности эксплуатации
обеспечиваются следующими основными параметрическими и конструктивными особенностями по сравнению с аналогами-конкурентами:

Меньшие температуры на выходе из камеры сгорания являются важнейшим фактором уменьшения стоимости, снижения рисков в достижении заявленных показателей долговечности и надёжности двигателей самолетов с коротким полетным циклом.

Меньший диаметр вентилятора ПД-14 позволяет иметь объективное снижение массы двигателя и лобового сопротивления мотогондолы.

Оптимальные размеры внутреннего контура (газогенератора) облегчают решение проблемы относительно больших отборов воздуха из компрессора на различные нужды и снижают установочные потери тяги.

Достаточно высокая расчетная степень сжатия вентилятора (вследствие применения несколько меньшей степени двухконтурности) исключает необходимость применения регулируемого сопла наружного контура с неизбежным увеличением массы и сопротивления двигательной установки и снижает установочные потери тяги.

Проверенная в эксплуатации классическая безредукторная схема двигателя ПД-14 позволяет достичь требуемых показателей массы, ресурса, надежности и стоимости обслуживания.

Читать также:
Поставки самолетов МС-21 с российскими двигателями начнутся с 2022 года

Оптимальное сочетание умеренно высоких параметров цикла и проверенной схемы двигателя с прямым приводом вентилятора позволяет обеспечить снижение цены двигателя, затрат на обслуживание и ремонт, массы и лобового сопротивления двигательной установки и обеспечить преимущество двигателя ПД-14 по показателям экономической эффективности эксплуатации и стоимости жизненного цикла.

Основные этапы доводочных работ Проекта ПД-14

Читать также:
МС-21 с российскими двигателями ПД-14 сертифицируют в 2021 году

Как писал News.ru, Росавиация выдала сертификат на турбореактивный двигатель ПД-14, которым будут оснащаться пассажирские самолёты МС-21.
Сертификат подтверждает соответствие авиатехники нормам лётной годности. Разработкой и производством агрегатов занимается Объединённая двигателестроительная корпорация. Как заявил глава ведомства Денис Мантуров, в 2019 году сертификату предстоит пройти валидацию в Европейском агентстве по безопасности полётов.

Видеоролики по теме:

Энциклопедия программы: