ПД-14: прорыв российского авиапрома

Большинство не верило, кто-то смеялся, когда Россия заявила, что собирается создавать собственный авиационный двигатель для среднемагистральных узкофюзеляжных самолетов. На Западе удивлялись: зачем вам свой? Купите у нас! Но, не смотря ни на что, у российских конструкторов все получилось. В декабре 2020 года в небо взмыл отечественный лайнер МС-21-310 с парой авиационных установок ПД-14 (Перспективный Двигатель тягой 14 тонн), произведенных в РФ. Последний раз аналогичное событие произошло в 1988 году, когда проводились испытания Ил-96-300. На широкофюзеляжном лайнере стояли отечественные двигатели ПС-90.

Самолеты и выбор силовой установки

Изначально было понятно: КБ им. Яковлева предстоит работать в высококонкурентном сегменте рынка среднемагистральных самолетов, где все уже поделено между Airbus SE и Boeing Company. При этом известно, что на сегодняшний день в КНР и Канаде также ведутся разработки по созданию среднемагистральных самолетов. Российским конструкторам предстояло соперничать не с действующими модификациями лайнеров и двигателей, а с теми, которые появятся в ближайшем будущем.

Поэтому МС-21 должен иметь явные преимущества по сравнению с конкурентами. Была сделана ставка на улучшение аэродинамических свойств, влияющих на расход горючего. В итоге создали удлиненное узкое крыло, сделанное из композитов. Разработка и производство двигателя было поручено предприятию «Пермские моторы», когда-то создавшему упомянутые выше ПС-90. Сегодня они стоят на Ту-204, Ил-96, Ил-76. В принципе, двигатель, имеющий тягу в 14 тонн, подошел бы и для МС-21, но по главным параметра он уступает зарубежным аналогам, и мысль о его установке на новый лайнер даже не рассматривалась. В качестве альтернативы авиастроительная корпорация «Иркут», создавшая МС-21, предполагала американскую силовую установку от Pratt & Whitney. Испытания и сертификацию планировалось проводить с двигателями этой фирмы.

ПД-14 и конкуренты

На рынке авиационных двигателей в основном борьба ведется между парой соперников: Pratt & Whitney и CFM International (США + Франция). Разрабатывая новые модели авиационных моторов, они применяли опыт, накопленный при создании установок для широкофюзеляжных лайнеров:

• ✅ широкохордные вентиляторные лопатки
  
• ✅ использование керамики и композитов
  
• ✅ повышенное давление компрессора
  
• ✅ увеличение степени двухконтурности
  
• ✅ применение редуктора
  

Последние используются в силовых авиационных установках PW1000G (Pratt & Whitney), устанавливаемые, кстати, и на МС-21.

Однако в ПД-14 было решено редуктор не использовать. Авиамотор стали делать по общепринятой схеме. В этом плане российский ПД-14 напоминает CFM LEAP-1B, устанавливаемый на Boeing 737 MAX. На этом двигателе степень двухконтурности приближается к 9, у PW1400G – все 12. Российский авиамотор отстает, этот параметр у него равен 8,5.



Но все не так просто. При большой степени двухконтурности возрастает аэродинамическое сопротивление. Если взглянуть на двигатели, видно: мотогондола российской установки значительно меньше по сравнению с PW1400G.
Интересно, что обычно разработкой этого узла занимаются самолетостроители, но в случае с ПД-14 его спроектировали и сделали пермские мотористы.

О лопатках

Вентилятор российского ПД-14 в диаметре составляет 1,9 м. Главная часть этого узла – широкохордные пустотелые лопатки, сделанные из титана. Однако конкуренты при изготовлении вентилятора используют композитные детали. Они легче титановых в среднем на 25 %. Как заявили в CFM International, это позволило уменьшить вес силовой установки на 220 кг.



Производство композитных лопаток – довольно сложное дело. Например, Rolls-Royse предполагает применять их в следующем поколении авиационных моторов. Большинство же корпораций, занимающихся постройкой силовых установок, применяют традиционные пустотелые титановые лопатки. Так же поступили и российские конструкторы.

Газотурбинная секция

В ней горючее превращается в кинетическую и механическую энергии. По параметрам этого «отдела» двигателя ПД-14 практически равен конкурентам. Благодаря использованию современных материалов, применению ноу-хау, удалось увеличить температуру газов до 1700 С°.



По выбросу вредных веществ в атмосферу двигатель соответствует стандартам ICAO (это зафиксировано в минувшем году). У ПД-14 даже есть небольшой запас по данному показателю. Также российская силовая установка соответствует требованиям по шумности. Для этого увеличивалась степень двухконтурности и применялись специальные звукопоглощающие материалы.

Перспективы

Последний этап испытаний ПД-14, установленных на самолете, должен окончится в этом году. Стоит напомнить: опытный полет состоялся еще четыре года назад. Официально разрешен серийный выпуск силовой установки, однако решено: первые образцы продукции будут в резерве.

На сегодня завод «Пермские моторы» заключил контракты на поставку 50 установок. Но торопиться с их производством не будут. В основном это связано с договором, заключенным с Pratt & Whitney. Согласно ему, из 110 первых самолетов 75 должны быть оборудованы американскими силовыми установками. Для российских оставлено только 35 «мест». А вот в следующей партии авиалайнеров они будут поделены примерно поровну.

Есть и другие причины задержки массового производства ПД-14. Например, 50 самолетов МС-21 соберут в компании «Россия», а это значит, что там они будут и эксплуатироваться, выполняя внутренние перевозки. Все эти лайнеры законтрактованы установками PW1400G. Однако сегодня в руководстве «России» идет структурная перестройка, поэтому не исключено, что договор с американцами будет скорректирован.

Еще одна причина заключается в ожидании «детских болезней» двигателя. От того, насколько быстро они проявятся и как с ними удастся справиться, зависит массовость производства установок. Например, у американских моторов для А320neo «детские болезни» показали себя сразу же, что задержало поставки продукции. Не избежал такой участи и Superjet 100. Российскому ПД-14 тоже предстоит пройти этот путь, чтобы доказать конкурентоспособность с двигателем из США.

Выводы

Можно смело утверждать, что ПД-14 является своеобразным прорывом в российском авиационном двигателестроении. Уже сегодня многое получилось, но впереди еще предстоят испытания, связанные с удалением «болячек» и доводением установки до идеала. Результат эксплуатации на тех же маршрутах, где будет работать американский конкурент, покажет, насколько удачным получился у российских авиаконструкторов турбовентиляторный двигатель с чистого листа.