ПД-14

ПД-14 (Перспективный Двигатель тягой 14 тонн[2]) — российский головной двигатель семейства перспективных гражданских турбовентиляторных двигателей поколения 5 и 5+[3] с тягой на взлёте от 9 до 18 тонн[4]. Разработан корпорацией ОДК () и является первым турбовентиляторным двигателем, созданным в современной России.[5] Стоимость разработки оценивается в 70 млрд рублей, из которых 35 млрд было выделено из бюджета[6]. Также ведётся развитие проекта с двигателем ПД-8 с тягой 8 тонн[7] и программой двигателей ПД-35 с тягой на взлёте от 20 до 50 тонн[8].

ПД-14

Двигатель ПД-14 на МАКС-2015
Тип турбовентиляторный двигатель
Страна  Россия
Использование
Годы эксплуатации с 2022
Применение МС-21, SSJ и другие.
Производство
Конструктор АО «ОДК-Авиадвигатель»
Год создания с 2008
Производитель АО «ОДК-Пермские моторы»
Годы производства с 2020
Варианты ПД-8, ПД-10, ПД-14А, ПД-14, ПД-14М, ПД-18Р
Ресурс проектный - 20 000 часов (40 000 полётных циклов)[1]
Компрессор Компрессор осевой, Вентилятор - 1 широкохордная ступень + 3 подпорных ступени, КВД - 8 ступеней
Турбина Турбина осевая, ТВД - 2 ступени, ТНД - 6 ступеней
 Медиафайлы на Викискладе

Соглашение о создании ПД-14 было подписано в 2006 году.[9] Двигатель начал разрабатываться в 2008 году, первые наземные испытания прошли в 2012 году, первые лётные испытания — в 2015. В октябре 2018 года Росавиация выдала двигателю «сертификат типа», подтверждающий готовность изделия к серийному производству и эксплуатации.[5] Первый полёт на серийном самолёте МС-21-310 состоялся в декабре 2020.[10] Разрешение на серийное производство было получено в феврале 2021[11]. Первое коммерческое использование ПД-14 планируется на самолёте МС-21-310 в 2022.[12]

Семейство двигателей ПД-14 предназначено для установки на Российские самолёты серии МС-21 и SSJ, а также потенциально для установки на самолёты: Ан-148, Ту-204, Ту-214, Ту-334, Бе-200, Ил-76МД-90А, Ил-78М-90А, Ил-106, Ил-96-300, Ил-96-400Т, Ил-276 и CR929.

Также создан промышленный двигатель ПД-14ГП-1/ГП-2 — для газотурбинных установок и агрегатов для транспортировки газа[13]; ведутся разработки двигателя ПД-12В для установки на вертолёты[14].

Разработка

ПД-14 разрабатывался на базе двигателя ПС-12 (1999), с 2008 года[15]. Головной разработчик двигателя АО «ОДК-Авиадвигатель» (г. Пермь), головной изготовитель — АО «ОДК-Пермские моторы» (г. Пермь). Научное сопровождение проекта: ФГУП «ЦИАМ», ФГУП «ЦАГИ». Разработчик материалов: ФГУП «ВИАМ»[16].

В начале апреля 2012 года началась сборка двигателя-демонстратора, 16 апреля 2012 года в работе и доводке находились также четыре газогенератора и несколько установок модуля модели вентилятора, полноразмерный компрессор, камера сгорания, две турбины, одна из которых прошла испытания в ЦИАМ. Первый запуск на наземном испытательном стенде первого образца двигателя-демонстратора ПД-14 состоялся 9 июня 2012 года[17]. 30 октября 2015 года начались испытания[18] на крыле летающей лаборатории Ил-76ЛЛ[19]. Осенью 2018 года двигатель закончил сертификационные испытания и получил сертификат типа.[20]

21 апреля 2019 года первые два двигателя ПД-14 для лайнеров МС-21 были переданы авиастроительной корпорации «Иркут»[21]. Всего изготовлено 16 двигателей. Ещё два из них будут испытаны в течение года с последующей передачей авиакорпорации[22].

15 декабря 2020 года состоялось первое лётное испытание двигателя ПД-14 на самолётах МС-21-310 на аэродроме Иркутского авиационного завода. Продолжительность полёта составила 1 час 25 минут[23].

Сертификация

К апрелю 2012 года подписано соглашение с Авиационным регистром Межгосударственного авиационного комитета (АР МАК) о сертификации двигателя ПД-14. Разработчик ПД-14 будет сертифицировать двигатель в АР МАК, параллельно проводя сертификацию со специалистами EASA, с последующим признанием этого Сертификата агентством EASA. АР МАК имеет соответствующее соглашение об этом с EASA[2]. Ожидается, что полная сертификация EASA будет завершена в 2021 году.[24]

Сертификация производства началась с сертификации материалов, в апреле 2012 года с ВИАМ оформлен график сертификации производства материалов на металлургических заводах России. Затем предполагается сертифицировать и сами производственные процессы на предприятиях-участниках кооперационных поставок для ПД-14. В дальнейшем планируются сертификации производства в EASA[2].

18 октября 2018 года Росавиация выдала сертификат типа[25]. В 2019 году планируется валидация Сертификата типа двигателя в Европейском агентстве по безопасности полётов, 15 декабря 2020 года состоялось первое лётное испытание двигателя ПД-14 на самолётах МС-21-310 на аэродроме Иркутского авиационного завода. Продолжительность полёта составила 1 час 25 минут[23]. В 2019 году началась подготовка к сертификации по правилам ETOPS, при этом сама сертификация займёт несколько лет.

В феврале 2021 года ПД-14 получил дополнение к Сертификату типа от Международной организации гражданской авиации (ИКАО), свидетельствующее о возможности установки данного типа двигателей на воздушные суда, осуществляющие международные полёты без ограничений[26]. Данный сертификат открывает программу серийного производства ПД-14 и оснащения ими самолётов типа МС-21.

В перспективе планируется сертификация FAA (США).

Конструкция

Двигатель состоит из восьми ступеней компрессора и двух ступеней турбины (5+ поколение). Вентилятор трансзвуковой, выполнен с широкохордными пустотелыми бесполочными лопатками, в компрессоре применены блиски. Осевой компрессор низкого давления выполнен трёхступенчатым в основной версии двигателя, четырёхступенчатым в варианте ПД-14М и одноступенчатым — для ПД-10. Турбина низкого давления имеет шесть ступеней (в варианте ПД-10 — пять).[27] Барабанно-дисковый компрессор высокого давления выполнен восьмиступенчатым. Малоэмиссионная кольцевая камера сгорания выполнена из жаростойкого интерметаллидного сплава с керамическим покрытием и оснащена 24 двухконтурными центробежно-пневматическими форсунками. Турбина высокого давления включает две ступени, лопатки выполнены охлаждаемыми. Турбины выполнены с регулируемыми осевыми зазорами. Система управления САУ-14 разработки «ОДК-СТАР» является двухканальной с полной ответственностью. Двигатель оснащается устройством реверса тяги решётчатого типа с электромеханическим приводом. Гондола двигателя на 65% состоит из композитных материалов.

Доля импортных комплектующих составляет около 5%, по данным официального блога ОАК.[28]

Преимущества

По заявлению разработчика двигатель обладает следующими характеристиками:

  • Наработка на неустранимое в полёте выключение двигателя > 200 000 ч.
  • Надёжность вылета ВС, связанная с готовностью двигателя > 99,96%.
  • Удельный расход топлива на 10—15% меньше по сравнению с современными двигателями аналогичного класса тяги и назначения, у ПД-18Р этот показатель будет улучшен на 3—5%.
  • Шум от двигателя на 15—20 дБ меньше требования Главы 4 стандарта ИКАО.
  • Снижение уровня эмиссии оксидов азота NOx относительно норм ИКАО 2008 года > 30%.[29]
  • Соответствует современным требованиям по сертификации АП-33, FAR-33, CS-E, ETOPS.
  • Ресурс до первого ремонта блока насосов — 20 000 ч., до первого ремонта всех блоков САУ-14 — 40 000 ч. [9]
  • Эксплуатационные расходы на 14—17%, а стоимость жизненного цикла на 15—20% меньше, чем у конкурентов.[30]
Конкурентные преимущества по показателям экономической эффективности эксплуатации обеспечиваются следующими основными параметрическими и конструктивными особенностями по сравнению с аналогами-конкурентами[источник?]
  • Меньшие температуры на выходе из камеры сгорания являются важнейшим фактором уменьшения стоимости, снижения рисков в достижении заявленных показателей долговечности и надёжности двигателей самолётов с коротким полётным 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 расчётная 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, надёжности и стоимости обслуживания.

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.[источник?] [29]

Производство

Серийное производство двигателей ПД-14 стартовало в марте 2020 года.[31][32]

Кооперация

Комплектаторы 2-го уровня:

  • Компрессор низкого давления и разделительный корпус: НПО Сатурн, УМПО, ОДК-Авиадвигатель.
  • Газогенератор: ОДК-Авиадвигатель, ОДК-ПМ, УМПО, НПЦГ «Салют» (он же теперь ОДК-ПК «Салют»).
  • Камера сгорания: ОДК-Авиадвигатель, ОДК-ПМ, УМПО. Альтернативную камеру разрабатывало КБ «Прогресс» (Украина).[2] Впоследствии от применения камеры сгорания разработки КБ «Прогресс» головной разработчик авиадвигателя отказался.[33]
  • Сопло внутреннее и центральное тело: ОДК-Авиадвигатель, НПП Мотор.
  • Турбина высокого давления: ОДК-ПМ.
  • Турбина низкого давления: НПП Мотор, ОДК-Авиадвигатель, ОДК-ПМ, УМПО.
  • Коробка приводных агрегатов: ОДК-Авиадвигатель, УМПО, ОДК-ПК «Салют».
  • FADEC и топливная система: ОДК-СТАР.
  • Мотогондола и реверсное устройство: ОДК-Авиадвигатель, УНИИКМ, ПЗ МАшиностроитель, ОНПП Технология, ЦНИИСМ, НИАТ.

Комплектаторы 3-го уровня:
Поставщики датчиков, агрегатов, штепсельных разъёмов, подшипников, различных электронных компонентов и пр. В первую очередь это западные комплектаторы, которые поставляют комплектующие и сертифицированы по программе двигателя ПС-90А2. Причина использования в качестве комплектаторов 3-го уровня в основном западных поставщиков — низкая конкурентоспособность отечественных комплектаторов[34]. С другой стороны, головной разработчик ПД-14 стремится к созданию СП отечественных производителей с западными поставщиками.

Варианты двигателя и его характеристики

Для самолётов

ПД-14 — турбореактивный двухконтурный двухвальный двигатель, без смешения потоков наружного и внутреннего контуров, с реверсом и эффективной системой шумоглушения, включая шевроны. Перспективный ТРДД создаётся на базе нового высокоэффективного газогенератора со структурной схемой «8+2».

Семейство перспективных ТРДД для БСМС состоит из двигателей[2]:

Модель ПД-8 ПД-10ПД-14АПД-14ПД-14МПД-18Р ПД-35
Тип двигателя Турбовентиляторный (безредукторный привод вентилятора)| Турбовентиляторный (редукторный привод вентилятора) Турбовентиляторный (безредукторный/редукторный — н/д)
Диаметр вентилятора, мм 1228 (из слайда презентации на МАКС-2021) 1677190019001900н/д 3100
Сухая масса двигателя, кг 2300 (с мотогондолой:из слайда презентации на МАКС-2021) 2350287028702970н/д ~8000
Тяга на взлётном режиме (H=0, M=0), тс 7,90 10,9012,5414,0015,6018,70 33,00-40,00
Взлётная тяга кН 78 108 123 137 153 178 350
Температура газа перед турбиной
в °С		 н/д н/д н/д 1557 н/д н/д ≈1657 https://naukatehnika.com/texnologii,-kotoryie-budut-primenenyi-v-perspektivnom-dvigatele-pd-35,-pozvolyat-otnesti-ego-k-pokoleniyu-5.html
Удельный расход топлива
в крейсерском режиме кг/кгс в час		 0,61 (из слайда презентации на МАКС-2021) 0.55 (расчётный) н/д н/д н/д н/д н/д
Схема двигателя 1+3+7-1+3 (из слайда презентации на МАКС-2021) 1+1+8−2+51+3+8−2+61+3+8−2+61+4+8−2+6н/д н/д
Степень двухконтурности 4,4 (из слайда презентации на МАКС-2021) 7,5 (расчётная) 8,68,57,2н/д ≈10,6 https://naukatehnika.com/texnologii,-kotoryie-budut-primenenyi-v-perspektivnom-dvigatele-pd-35,-pozvolyat-otnesti-ego-k-pokoleniyu-5.html
Степень повышения давления в компрессоре 28 (из слайда презентации на МАКС-2021) н/д 384146н/д ≈50 https://naukatehnika.com/texnologii,-kotoryie-budut-primenenyi-v-perspektivnom-dvigatele-pd-35,-pozvolyat-otnesti-ego-k-pokoleniyu-5.html
Применение Ан-148
SSJ-New
SSJ-75
Ту-334
Бе-200		 SSJ-130NG[35] МС-21-210 Ту-204
МС-21-310
МС-21-400		 Ту-204
МС-21-400
Ил-76МД-90А
Ил-78М-90А
Ил-276		 Ту-214
Ил-96-300
Ил-96-400Т
Ил-106		 CR929

Из источников представленных по ссылкам, ПД-35 имеет характеристики ниже, чем у RR Ultra Fan, у которого: диаметр вентилятора 3,5 м Степень повышения давления в компрессоре 70 Удельный расход топлива 0.45кг/кгс×ч (для ПД-35 удельный расход топлива на крейсерском режиме не объявлен)

Примечание Ранее в прессе фигурировал как ПД-7[36]. Вариант с уменьшенной тягой, менее габаритный. Дросселированный вариант ТРДД ПД-14. Базовый ТРДД. Степень унификации до 80 % новых деталей (сделанных специально для этого двигателя). Форсированный вариант ТРДД. По сравнению с ПД-14 изменены — 4 подпорные ступени, усилены диски КВД и ТВД, перепрофилированы лопатки ТНД Максимально возможная тяга двигателей семейства ПД-14 — 20 тонн. Для достижения большей тяги нужно серьёзное изменение конструкции и модификации двигателя (в том числе нужен газогенератор большей размерности). Предполагает повышение температуры перед турбиной минимум на 50 градусов. Расширение семейства ПД-14 с более габаритным газогенератором, проект ПД-35.

Для вертолётов

ПД-12 — турбовальный двигатель для замены украинского Д-136, устанавливаемого на тяжёлый транспортный вертолёт Ми-26[14].

Модель ПД-12 ПД-12В
Мощность л. с. 10000

Для газотурбинных установок

Промышленный двигатель ПД-14ГП-1/ГП-2 — для газотурбинных установок и агрегатов для транспортировки газа.[13]

Модель ГТУ-8 ГТУ-16
Мощность МВт 6,5-8,5 12,4-16,5
КПД 34-36 % 38-40 %

Сопоставимые двигатели (тягой около 14тс

См. также

Ссылки

Примечания
  1. Семейство перспективных двигателей ПД-14
  2. Дмитрий Козлов. ПД-14 создаётся практически всеми авиадвигателестроителями России. АвиаПорт.ru (16.04.2012). Архивировано 30 июля 2012 года.
  3. Генконструктор Иноземцев о двигателе ПД-14, вернувшем Россию в высшую лигу мировой авиации. ТАСС. Дата обращения: 18 августа 2021.
  4. Семейство двигателей ПД тягой 9—18 тонн. www.pmz.ru. Дата обращения: 18 августа 2021.
  5. ПД-14: пять фактов о новом российском двигателе. rostec.ru. Дата обращения: 17 августа 2021.
  6. Объём финансирования программы ПД-14 составит 70 млрд руб. // aviaport.ru
  7. «Широкий спектр применения»: как российская промышленность создаёт новые авиационные двигатели. RT на русском. Дата обращения: 18 августа 2021.
  8. Двигатель ПД-35: большая тяга к небу. rostec.ru. Дата обращения: 18 августа 2021.
  9. Пик российского авиастроения: почему самолёт МС-21 с отечественным двигателем ПД-14 так важен. Трешбокс.ру. Дата обращения: 18 августа 2021.
  10. Первый пошел: о полете лайнера МС-21-310 с двигателями ПД-14. rostec.ru. Дата обращения: 18 августа 2021.
  11. Ростех получил разрешение на серийное производство двигателей ПД-14. rostec.ru. Дата обращения: 18 августа 2021.
  12. Авиакомпании получат первые МС-21 в 2022 году. ТАСС. Дата обращения: 18 августа 2021.
  13. Ahilles86. Отечественному авиадвигателю для МС-21 нашли «наземное» применение. Репортёр. Дата обращения: 17 августа 2021.
  14. Прототип двигателя для нового российского бомбардировщика сделают за 32 млрд рублей
  15. Двигатель нового поколения объединяет!
  16. Двигатель ПД-14 и семейство перспективных двигателей. www.avid.ru. Дата обращения: 27 апреля 2019.
  17. В Перми состоялся первый запуск двигателя-демонстратора технологий
  18. ПД-14 — двигатель прогресса (недоступная ссылка). Дата обращения: 6 февраля 2016. Архивировано 9 июня 2017 года.
  19. http://russianplanes.net/images/to178000/177563.jpg
  20. Авиация России: итоги 2018, планы на 2019
  21. ПД-14 для первого серийного МС-21 переданы на ИАЗ // aviation21.ru, 21.04.2019
  22. "Иркут" получил первые российские двигатели для лайнеров МС-21. РИА Новости (21 апреля 2019).
  23. Самолет МС-21-310 с российскими двигателями ПД-14 совершил первый полет. rostec.ru. Дата обращения: 15 декабря 2020.
  24. "Пермские моторы" прошли очередной этап сертификации производства двигателей ПД-14. www.aex.ru. Дата обращения: 17 августа 2021.
  25. Росавиация сертифицировала двигатель ПД-14 для самолёта МС-21
  26. ИКАО подтвердила соответствие ПД-14 международным стандартам по эмиссии нелетучих частиц
  27. «ПД-14 - будущее отечественного авиадвигателестроения» // Взлёт № 12, спецвыпуск, декабрь 2014.
  28. // uacrussia.livejournal.com
  29. Двигатель ПД-14 и семейство перспективных двигателей. www.avid.ru. Дата обращения: 18 августа 2021.
  30. Пассажирский МС-21 с российскими двигателями совершил первый полет. vesti.ru. Дата обращения: 18 августа 2021.
  31. В России началось серийное производство двигателей ПД-14 для МС-21. РИА Новости (20200330T0818+0300). Дата обращения: 31 марта 2020.
  32. zavodfoto, zavodfoto. В России началось серийное производство двигателей для самолёта МС-21. ZAVODFOTO.RU - ПРОМБЛОГЕР № 1 В РОССИИ/ Я люблю рассказывать про ваш бизнес! (30 марта 2020). Дата обращения: 31 марта 2020.
  33. Двигатель ПД-14 для МС-21 остался без украинских камер сгорания (рус.), Авиатранспортное обозрение (2 июля 2015). Дата обращения 14 апреля 2018.
  34. «Авиадвигатель» подвел итоги года // АвиаПорт. www.aviaport.ru. Дата обращения: 27 апреля 2019.
  35. Предварительное наименование нового лайнера — МС-21-75, он разрабатывается в рамках семейства SuperJet. Ранее рассматриваемые модификации на 115 мест и вариант SuperJet NG на 130 мест разрабатываться не будут.
  36. ОДК вложит в разработку импортозамещенного двигателя для SSJ 100 и Бе-200 почти 33 млрд рублей // AEX.RU. www.aex.ru. Дата обращения: 31 декабря 2019.
  37. В ПД-35 будут применяться технологии прямого лазерного выращивания деталей // aviation21.ru
This article is issued from Wikipedia. The text is licensed under Creative Commons - Attribution - Sharealike. Additional terms may apply for the media files.