Взлёт 2011 10 - Журнал Взлет (бесплатные полные книги .TXT) 📗
Британская компания «Роллс-Ройс», в последние два десятилетия специализирующаяся на разработке и производстве мощных трехвальных ТРДД семейства «Трент» в диапазоне тяги 24–42 тонн для широкофюзеляжных самолетов (А330, А340, А350, А380, «Боинг» 777, 787) несколько лет назад решила попробовать свои силы в деле создания и перспективного двигателя для новых ближне-среднемагистральных лайнеров. До сих пор ее успехи в этом сегменте двигателестроения ограничивались поставкой трехвальных ТРДД RB211-535 тягой 17–19,5 тонн (предшественник нынешних «Трентов», изначально разработанный для широкофюзеляжных самолетов L1011, «Боинг» 747 и 767), применявшихся на модификациях «Боинга» 757 и нашего Ту-204 (экспортные версии Ту-204-120, Ту-204-12 °C, Ту-204-12 °CЕ). Кроме того, в рамках альянса IAE с американской «Пратт- Уитни» компания в настоящее время производит двухвальные ТРДД семейства V2500 тягой 10–15 тонн для самолетов семейства А320 и MD90.
Перспективный двигатель «Роллс-Ройса» для новых и модернизированных узкофюзеляжных лайнеров получил обозначение RB285 и в традициях фирмы, в отличие от конкурентов из «Пратт-Уитни» и CFM, проектировался по трехвальной схеме (вентилятор, шестиступенчатые компрессоры низкого и высокого давления, одноступенчатые турбины высокого и низкого давления и шестиступенчатая турбина вентилятора). Базовый вариант двигателя тягой 13 600 кгс с вентилятором диаметром 1830 мм должен был иметь степень двухконтурности 10 (такую же, как у PW1000G и LEAP-X) и аналогичный им удельный расход топлива на крейсерском режиме (0,52 кг/кгс. ч).
Однако предлагаемый «Роллс-Ройсом» проект RB285 не получил поддержки ни у одного из основных потенциальных заказчиков («Эрбас», «Боинг», «Бомбардье», COMAC, «Иркут»), которые, в итоге, отдали предпочтение новым разработкам «Пратт-Уитни» и CFM. Поэтому, вероятно, сейчас можно уже говорить о том, что британская компания покидает рынок двигателей для узкофюзеляжных самолетов, сосредоточившись на разработке и производстве мощных силовых установок для более крупных лайнеров — в первую очередь для «Дримлайнера», А380 и A350XWB.
Несмотря на выбор по итогам тендера корпорацией «Иркут» в качестве основного типа силовой установки семейства перспективных ближне-среднемагистральных лайнеров МС-21 американского двигателя PW1400G, в качестве опции предусмотрена возможность использования на самолете находящегося в разработке отечественного двигателя нового поколения ПД-14. Создание семейства двигателей ПД-14 сегодня определено Объединенной двигателестроительной корпорацией одним из ключевых перспективных проектов российского авиационного моторостроения. Предполагается, что стартовым потребителем базовой версии двигателя станет самолет МС-21, однако в дальнейшем, по замыслу разработчика, единый газогенератор и модульность конструкции ПД-14 позволят создать целое семейство двухконтурных турбореактивных двигателей в классе тяги 8-18 т, предназначенное для лайнеров вместимостью 70-350 пассажиров и транспортных самолетов грузоподъемностью 10–60 т. Базовый газогенератор также позволит создать вертолетный турбовальный двигатель ПД-12В мощностью 10 тыс. л.с. и ряд промышленных газотурбинных установок мощностью от 6 до 16 МВт (газоперекачивающие агрегаты, электростанции и т. п.).
Макет перспективного отечественного двигателя ПД-14 в экспозиции Объединенной двигателестроительной корпорацииf в павильоне ОПК «Оборонпром» на МАКС-2011
К концептуальной проработке перспективного двигателя пермское ОАО «Авиадвигатель» и Центральный институт авиационного моторостроения приступили еще в начале 2000-х гг. Ставилось несколько принципиальных задач: снизить по сравнению с существующими двигателями расход топлива на 10–15 %, стоимость жизненного цикла — на 15–20 %, значительно уменьшить уровни шума и эмиссии.
Обретать реальные очертания и получать достаточное финансирование программа начала только после включения в перспективный модельный ряд ОДК. В проекте было решено задействовать почти все предприятия корпорации при сохранении ведущей роли «пермского куста» — пермского «Авиадвигателя» (разработчик) и Пермского моторного завода (серийный завод-изготовитель).
«Первые ворота», в ходе которых состоялась защита концепции ПД-14, были пройдены в июле 2008 г. С этого момента за два неполных года в Перми были развернуты полномасштабные работы по проектированию узлов двигателя, разработке и освоению критических технологий, необходимых для создания нового семейства ТРДД.
Защита аванпроекта («вторые ворота») состоялась в марте 2010 г. Проведенный анализ показал, что принятые термодинамические параметры базового двигателя и конструктивно-производственные решения позволят создать в необходимые сроки ТРДД нового поколения, значительно опережающий существующие отечественные аналоги и способный успешно конкурировать с новыми западными двигателями аналогичного назначения.
«Третьи ворота», предполагающие окончательное определение конфигурации двигателя и защиту эскизного проекта, были успешно пройдены в июле этого года. За год с небольшим между преодолением программой второго и третьего рубежей помимо разработки эскизного проекта был изготовлен и успешно прошел первый этап испытаний газогенератор-демонстратор, закончен первый этап испытаний компрессора высокого давления, изготовлены и установлены на газогенератор лопатки турбины высокого давления из новых материалов с высокоэффективным охлаждением, изготовлены узлы-демонстраторы высоконагруженных деталей из композиционных материалов.
Как заявил в августе заместитель генерального конструктора — главный конструктор семейства двигателей ПД-14 Игорь Максимов, утверждение эскизного проекта позволяет специалистам ОАО «Авиадвигатель» и других предприятий, участвующих в реализации проекта, приступить к этапу технического проектирования базового варианта ПД-14. «В настоящее время разработана основная рабочая конструкторская документация и начато изготовление узлов и систем двигателя- демонстратора технологий, который мы планируем представить заказчикам в 2012 г.», — отметил Игорь Максимов.
ПД-14 решено делать по двухвальной схеме с раздельным истечением потоков и прямым приводом (безредукторным) вентилятора. Все двигатели семейства имеют единый газогенератор с восьмиступенчатым компрессором высокого давления, кольцевой малоэмиссионной камерой сгорания и двухступенчатой турбиной высокого давления. Базовая версия ПД-14 будет комплектоваться одноступенчатым вентилятором диаметром 1900 мм (сохранен размер вентилятора ПС-90А), трехступенчатым компрессором низкого давления и шестиступенчатой турбиной низкого давления.
Базовый вариант ПД-14 взлетной тягой 14 000 кгс предназначен для применения на самолете МС-21-300. «Укороченную» модификацию лайнера МС-21-200 предлагается комплектовать двигателями ПД-14А тягой 12 500 кгс, а для «удлиненной» версии МС-21-400 предназначена модификация ПД-14М с повышенной до 15 600 кгс тягой.
Согласно расчетным данным, по показателю удельного расхода топлива в крейсерском полете ПД-14 находится на уровне своих зарубежных конкурентов (PW1400G, LEAP-X), имея при этом несколько меньшую степень двухконтурности. Если же сравнить его с нынешним российским серийным ТРДД типа ПС-90А аналогичного класса тяги, то можно констатировать снижение крейсерского удельного расхода топлива на 13 %, почти двукратное увеличение степени двухконтурности и снижение сухой массы на 6,5 % (в состоянии поставки — на 10 %).
Стендовые испытания демонстрационного газогенератора ПД-14 начались в Перми прошлой осенью: его первый запуск на стенде состоялся 26 ноября 2010 г. В настоящее время газогенератор-демонстратор готов ко второму этапу испытаний, в т. ч. к испытанию с наддувом и подогревом воздуха на входе в газогенератор. Заканчивается сборка и установка турбины высокого давления для испытаний на стенде ТС-2 в ЦИАМ им. П.И. Баранова.
