Вся правда про наш новый авиадвигатель ПД-14

Теперь и я могу ответственно сказать, что новый двигатель ПД-14 есть! Сам видел-трогал. Между прочим, по масштабам и сложности технических, технологических, экономических, маркетинговых проблем создание двигателя ПД-14 стало самым грандиозным проектом нашей страны за последние 30 лет в области авиационного двигателестроения. Многие не верили, диванные эксперты смеялись, Запад капал на мозги: "Да зачем вам, берите у нас". И всем врагам назло у нас всё получилось. Итак, вперёд туда, где ещё не ступала нога блогера, сегодня мы в гостях у головного разработчика семейства двигателей пятого поколения для ближне-среднемагистральных самолетов типа «МС-21» и промышленных ГТУ - АО - «ОДК-Авиадвигатель.

1

2. Управляющий директор-генеральный конструктор АО «ОДК-Авиадвигатель», Иноземцев Александр Александрович

3. Между прочим, ПД-14 (Перспективный Двигатель тягой 14 тонн) - это целое семейство перспективных гражданских турбовентиляторных двигателей с тягой на взлёте от 9 до 18 тонн.

Над решением такой амбициозной задачи, как создание двигателя нового поколения, собрались и работали в рамках широкой кооперации, все ведущие двигателестроительные предприятия страны. Вот только неполный список - АО «ОДК-Пермские моторы», ПАО «ОДК-Сатурн», ПАО «ОДК-УМПО», ПК «Салют» АО «ОДК», АО «Металлист-Самара», АО «ОДК-СТАР», АО «ПЗ «Машиностроитель», ПАО «ВАСО», АО «ОНПП «Технология» им. А.Г. Ромашина» и др. Необходимо подчеркнуть, что в задачи проекта изначально входили не только разработка современного отечественного двигателя, конкурентоспособного на мировом рынке, но и техническое переоснащение опытного и серийного производств, внедрение высокопроизводительных технологических процессов, так называемых ключевых технологий. Всего в рамках проекта были освоены 16 ключевых технологий. Например, на Уфимском моторостроительном производственном объединении (ПАО «ОДК-УМПО») разработана и освоена технология изготовления пустотелой широкохордной рабочей лопатки вентилятора из титанового сплава. До этого опыт изготовления таких лопаток в нашей стране отсутствовал. Пермяки тоже не подкачали. Так внедрение на АО ОДК-Пермские моторы (АО «ОДК-ПМ») технологий нанесения керамических теплозащитных покрытий лопаток ТВД и элементов камеры сгорания, а также электроэрозийной обработки при перфорировании лопаток ТВД обеспечило высокие, соответствующие лучшим образцам современных двигателей параметры рабочего цикла ПД-14.

4

5. И это мы даже не в бухгалтерии :). Наше знакомство с предприятием мы начали с конструкторских бюро. В любой правильной компании люди - это главный актив, а уж в конструкторских бюро тем более. А вот те самые люди, которые и отвечают за будущее нашего двигателестроения.

История предприятия неразрывно связана с историей пермского завода авиационных двигателей, в настоящее время АО «ОДК-Пермские моторы». Завод был построен в начале 1930-х годов. Первой продукцией завода был лицензионный мотор «Циклон» американской фирмы «Кертис-райт» (на наш лад М-25). В 1934 году технический директор и главный конструктор завода Аркадий Дмитриевич Швецов организовал в составе завода своё конструкторское бюро, которое 11 декабря 1939 года постановлением правительства выделено в самостоятельное предприятие: «ОКБ-19», позднее «Моторостроительное конструкторское бюро», а в настоящее время - АО «ОДК-Авиадвигатель».

6

В те годы, наряду с работой по созданию технической документации, обеспечивающей производство, сборку и испытания лицензионного мотора М-25, в ОКБ развернулись работы по созданию отечественных авиационных двигателей, главным образом, для истребительной авиации. К началу Великой Отечественной войны ими было создано целое семейство авиационных двигателей. С 1943 года началось серийное производство форсированных моторов АШ-82Ф, а затем АШ-82ФН. Последний был в то время самым мощным мотором в мире в своём классе. Он устанавливался на истребителях Ла-5 и Ла-7, которые сыграли большую роль в разгроме немецких войск. Кстати, за создание двигателей, обеспечивших военное превосходство истребительной авиации СССР над силами противника, ОКБ-19 21 июня 1943 года отмечено правительственной наградой - орденом Ленина.

7

8. Очень порадовало, что много молодёжи, что связь между поколениями не прервалась, а девочки, так вообще огонь, одна другой краше :). Ой, сейчас от Светы попадёт, пойду-ка я лучше мальчиков снимать...

9. Сотрудники Авиадвигателя всем хороши: и в науке, и в спорте.

После Великой Отечественной войны практически все задачи военной и гражданской авиации по поршневой технике сконцентрировались в ОКБ. В эти годы создан ряд конструктивно новых моторов для тяжёлых самолётов, в том числе пассажирских, моторы и редукторы для вертолётов. С начала 50-х в истории КБ начинается новый этап - период газотурбинной техники.

10

11

12

В 1955 году новый главный конструктор ОКБ Павел Александрович Соловьев (ученик и заместитель А. Д. Швецова), при разработке первого реактивного двигателя ОКБ - Д-20 для дальнего бомбардировщика выбрал схему двухконтурного двухкаскадного двигателя, которая явилась в дальнейшем основой для создания семейства турбореактивных двигателей. В 1971 году собран и испытан первый в СССР турбореактивный двухконтурный двигатель с форсажной камерой: ТРДДФ Д-30Ф6, разрабатывавшийся для истребителя-перехватчика МиГ-31. В конце 1976 года собран первый серийный экземпляр. В 1982 году принято решение о создании унифицированного двигателя для самолётов Ил-96 и Ту-204. В конце года был объявлен конкурс. По итогам конкурса, объявленным 26.06.85, победил проект двигателя Д-90А МКБ. В 1987 году этот двигатель получил обозначение ПС-90А в честь его генерального конструктора (ПС - Павел Соловьев). Данный двигатель стали устанавливать на современные российские пассажирские самолёты Ил-96-300, Ил-96-400, Ту-204-100, Ту-204-300, Ту-214 и военный транспортник Ил-76МФ.

13

14

За 80 лет существования КБ разработано более 70 типов двигателей, из которых 41 тип производился серийно. В разное время моторостроительными заводами страны изготовлено свыше 85-ти тысяч двигателей разработки пермского КБ. Пермские двигатели поднимали на крыло лучшие самолеты Поликарпова, Лавочкина, Туполева, Ильюшина, Антонова, вертолеты Яковлева, Миля и сыграли решающую роль в «войне моторов». В настоящее время двигатели, созданные в Перми, установлены на все современные отечественные пассажирские и грузовые самолеты: Ту-204/214, Ил-96-300/400, Ил-76ТД/МД-90/А, Ил-78М-90А и др. Более того, пермские двигатели поднимают в небо самолеты «Специального летного отряда «Россия» Владимира Путина и Дмитрия Медведева.

15

Сегодня АО «ОДК-Авиадвигатель - это конструкторское бюро по разработке газотурбинных двигателей для авиации, а также промышленных газотурбинных установок и электростанций на базе авиационных технологий. Предприятие входит в состав «Объединенной двигателестроительной корпорации» ГК «Ростех».

16

17

Да, друзья, авиационные технологии, совсем не прочь удовлетворить и земные запросы. Так за двадцать пять лет ими разработаны и серийно производятся два семейства газотурбинных установок (ГТУ) для газоперекачивающих и энергоагрегатов: 2.5, 4, 6 МВт и 10, 12, 16, 25 МВт. На 1 июля 2019 года уже серийно произведено 1 018 ГТУ, суммарная мощность парка пермских ГТУ составляет 12 771 МВт, суммарная наработка на объектах эксплуатации превысила 28 500 млн часов. Оборудование разработки «ОДК-Авиадвигатель» участвует в таких значимых проектах, как: «Северный поток», «Ямал», «Голубой поток», «Бованенково - Ухта», Восточная газовая программа и др. Вот и новый двигатель ПД-14 будет востребован не только в авиапроме. Ведущий газовый концерн страны уже инициировал создание на базе газогенератора ПД-14 ГТУ единичной мощностью 12-16 МВт. Новая машина появится в 2022 году.

18

Работы над новым флагманом ПД-14 начались в 2008 году. Тогда российское правительство выделило 15 млрд рублей на эти цели. Первый прототип газогенератора 100ГГ-01 совершил первые прокрутки на земле в 2010 году, в первый комплектный демонстратор двигателя впервые заработал 9 июня 2012 года.

19

20

21

Кстати, сейчас в Перми впервые в истории отечественного газотурбинного моторостроения разрабатывается двигатель ПД­35 тягой 35 тс. Это базовый двигатель нового семейства авиационных двигателей тягой 25–50 тс для перспективных российских широкофюзеляжных пассажирских и транспортных самолетов. Появление этого двигателя обеспечит России возврат на рынок дальнемагистральных перевозок.

22

Хоть они и КБ, свой свечной заводик у них тоже имеется. Вот, собственно, мы у них на Опытном заводе. По понятным причинам покажу не всё, конкуренты не дремлют. В целом тут всё на высоте. Чистота и порядок, автоматизация процессов в почёте, а где надо, то и люди на помощь роботам приходят.

23

24

25

26. Трубогибочный станок для автоматической гибки труб в трехмерном пространстве

27. Роботизированный комплекс для производства образцов материалов.

28. Он способен выпускать до 600 единиц различных образцов в месяц.

29. Металлообрабатывающий комплекс

30. Курчев Игорь, заместитель главного инженера опытного завода

Теперь-то мы, наконец, поняли, что технологиями с нами никто делиться не будет. Тем более в такой страгической отрасли, как авиастроение. Поэтому в новом проекте решили надеяться только на себя. Например, возьмём газогенератор (компрессоры, камера сгорания, турбина высокого давления). А это самый сложный, высоконагруженный и дорогой узел двигателя, определяющий его конкурентоспособность и стоимость. Поэтому материалы, технологии проектирования, испытаний, доводки и производства газогенератора не могли быть импортированы из-за рубежа, ибо являются «ноу-хау» каждой страны, располагающей такими технологиями. Понимая это, наши разработчики ещё на начальных этапах проектирования ПД-14 сделали ставку на отечественные материалы и технологии. При этом ВИАМ (Всероссийский научно-исследовательский институт авиационных материалов) взял на себя обязательства в кратчайшие сроки создать новые материалы, ни в чем не уступающие западным аналогам. В итоге в двигателе ПД-14 использовано около 20 наименований новых сплавов, разработанных ВИАМ.

Или вот ещё пример, на ближайшую перспективу. В рамках импортозамещающей истории для двигателя ПД-14 вместо японского углеродного материала для изготовления решеток реверсивных устройств уже подобран отечественный аналог производства фирмы UMATEX. В этом году планируется провести комплекс необходимых мероприятий для внедрения данного материала в производство, а уже в 2020 году будет запущено серийное производство решеток из отечественного углеродного волокна.

31

32

33

34

Для обеспечения испытаний узлов, газогенератора и полноразмерного двигателя на предприятии были созданы современные испытательные установки, стенды и лаборатории, в том числе: установка испытаний модели вентилятора и КНД, установка испытаний натурных корпусов вентилятора на непробиваемость, установка испытаний КВД, установка испытаний ротора и облопаченных дисков турбин, установка испытаний отсеков камеры сгорания с высокими параметрами, приближенными к параметрам натурного двигателя, стенд для испытаний газогенератора с наддувом и подогревом воздуха на входе (имитация условий натурного двигателя). Особого внимания заслуживает установка испытаний компонентов трансмиссий и систем смазки ГТД широкого назначения. Собственно, вот и она.
35. Установка для испытаний трансмиссий и систем смазки

36. Это единственная в России установка, которая позволяет имитировать высотные условия, углы крена и тангажа при проверке работы компонентов трансмиссий и систем смазки двигателя.

С помощью этой Установки выявляются проблемы в работе компонентов системы смазки на начальном этапе создания двигателя, подтверждается его работоспособность в условиях масляного «голодания» или при работе на «грязном» масле.

37

Кстати, практически неограниченные возможности установки по сравнению с реальными двигателями для измерения параметров и визуализации рабочих процессов позволяют использовать её не только как средство для экспериментальных исследований, но и как эффективный инструмент для создания и верификации математических моделей компонентов трансмиссий и систем смазки ГТД.

38

39. А это уже Центр акустических исследований. И опять одни модели за пультом.

В этом уникальном для России Центре акустических исследований, созданном пермским КБ совместно с Пермским национальным исследовательским политехническим университетом, проводятся исследования акустических характеристик звукопоглощающих конструкций газотурбинных двигателей широкого назначения.

40

Установка «интерферометр с потоком» может:

• создавать акустические сигналы любого типа и последовательности;
• моделировать условия в воздухозаборнике и каналах двигателя - по распространению звука против и по потоку;
• получать важнейшие акустические характеристики ЗПК - комплексного акустического сопротивления (импеданса), что позволяет провести все необходимые акустические расчеты по совместной работе разных ЗПК в каналах двигателя и т.д.

41

42. Далее у нас Испытательная лаборатория прочности материалов и деталей авиационных двигателей.

43

44

45

46

Ну что, друзья, ПД-14 реально существует, вот, например, красавец за номером 12 висит, на очередных испытаниях. Как никак уже больше 1 500 циклов трудяга намотал. Один цикл - это взлёт и посадка, плюс 2 часа лёта. Всего эксперементальных двигателей было выпущено 13 штук. Перед нами их Открытый испытательный стенд.

47

Открытый стенд для испытаний полноразмерных двигателей позволяет проводить все виды испытаний современных и перспективных газотурбинных двигателей, в том числе сертификационные, исследовательские, контрольные, а также испытания реверсивных устройств, акустические испытания с измерением уровня и структуры шума. Он полностью соответствует всем требованиям, как нашим, так и забугорным.

48

49

Стенд оснащен противотурбулентным входным устройством (ПВУ), представляющим собой усеченный сферический купол диаметром 6,9 метра. ПВУ позволяет проводить эквивалентную акустическую сертификацию самолетов с пермскими двигателями, имитируя акустические характеристики двигателя в полете.

50

Итак, Who is mister PD-14? Во-первых, двигатель ПД-14 (перспективный двигатель или пермский двигатель) с тягой 14 тонн, предназначенный для узкофюзеляжного среднемагистрального самолета МС-21-300, является первым гражданским турбореактивным двигателем, созданным в России в постсоветский период, если не считать SaM-146 (совместное детище французской компании Snecma и российского НПО «Сатурн»), созданный совместно с французами . Во-вторых, ПД-14 - это совершенно новая разработка «ОДК-Авиадвигатель». В ходе реализации этого проекта многое делалось впервые в истории отечественного двигателестроения. Например, впервые в нашей истории пермским КБ была создана двигательная установка, которая включила в себя и двигатель ПД-14, и мотогондолу. Для ее создания были использованы полимерные композитные материалы, что позволило внедрить современные технологии шумоглушения и существенно снизить массу двигателя.

51

52

ПД-14 является двухконтурным двигателем со степенью двухконтурности 8,5. Горячая часть двигателя состоит из восьмиступенчатого компрессора и степенью сжатия 17, камеры сгорания и двухступенчатой турбины. Холодная часть состоит из вентилятора, трехступенчатого компрессора низкого давления и шестиступенчатой турбины низкого давления. Гондола двигателя на 65% состоит из композитов.

53

ПД-14 - это двигатель уже пятого поколения. Так для справки, в настоящее время в мире только 15% двигателей, находящихся в эксплуатации, относятся к 5-му поколению. Кроме отечественных компаний, только фирмы США, Великобритании и Франции владеют технологиями полного цикла создания современных турбореактивных двигателей. Да, ещё Китай сильно пытается, но пока…Поэтому тоже смотрит в сторону ПД-14 с любовью.

54

Кстати, сама разработка ПД-14 проходила по новой, цифровой технологии, благодаря чему уже 7-й экземпляр двигателя был собран в Перми по технологии серийного производства, в то время как раньше опытная партия изготовлялась в количестве до 35 экземпляров.

55

56

Важно отметить, что первый полностью отечественный двигатель ПД-14, с которым связывают будущее гражданской авиации России, напрямую конкурирует с двигателем американской компании Pratt&Whitney (PW1100G, PW1400G компании P&W для самолетов A-320NEO и МС-21 соответственно). Всё дело в том, что в нашем случае, обязалок ни для кого нет, всё по-честному. Авиакомпании будут сами выбирать, чьи двигатели они будут устанавливать на своих самолётах. Сильные стороны у нас, конечно, есть, и это не только цена, например, мы лучше по выбросам в атмосферу, шумам и так далее.

57

58. На таких тележках наши ПД-14 катаются в свободное от испытаний время.

59

60

61. Отсюда происходит управление Испытательным стендом.

3 ноября 2015 года в присутствии вице-премьера РФ Дмитрия Рогозина состоялся первый полет двигателя ПД-14 на крыле летающей лаборатории Ил-76ЛЛ. Полет продолжался 40 минут и прошел в точном соответствии с летной программой. Уникальная телеметрическая система позволила находящимся в Перми инженерам-испытателям в режиме реального времени следить за параметрами работы двигателя на крыле. На заседании президиума Госсовета, состоявшемся в Нижнем Тагиле 25 ноября 2015 года, Президент России Владимир Путин поздравил двигателестроителей с «безусловной победой». В 2016 году успешно завершен второй этап летных испытаний, в процессе которого двигатель подтвердил заявленные характеристики, работоспособность и надежность во всех ожидаемых условиях эксплуатации.

62. Летающая лаборатории Ил-76ЛЛ.

15 октября 2018 года Федеральное агентство воздушного транспорта выдало «ОДК-Авиадвигатель» Сертификат типа на двигатель ПД-14. А это в свою очередь подтверждает соответствие ПД-14 нормам летной годности и охраны окружающей среды Российской Федерации и свидетельствует о готовности к установке двигателя на самолет. А что дальше? В настоящее время идёт работа по валидации данного Сертификата Европейским агентством авиационной безопасности (EASA). Параллельно готовятся к летным испытаниям на крыле самолета МС-21, а также создания системы поддержки заказчика и послепродажного обслуживания в соответствии с международными стандартами. Серийное производство ПД-14 планируется начать с 2020 года. Хотя, если честно, работы по его совершенствованию будут вестись в течение всего периода его эксплуатации. Ожидается, что первые летные испытания российского самолета MC-21, оснащенного отечественными двигателями ПД-14, начнутся в 2020 году. В перспективе компания ОДК планирует выпускать примерно 50 двигателей в год.

63

Как резюме, теперь можно смело сказать, что это флагман газотурбинного двигателестроения России. Да, уже многое получилось, но расслабляться, конечно, рано, ещё впереди различные испытания, лечение болячек и доводка до идеала. Я же со своей стороны хочу пожелать, пусть у вас получится даже больше, чем вы мечтали. Большое спасибо пресс-службам АО «Объединённая двигателестроительная корпорация» и АО «ОДК-Авиадвигатель» за такую интересную и познавательную экскурсию по предприятию!

64