PD-14: przełom w rosyjskim przemyśle lotniczym

Większość nie wierzyła, niektórzy się śmiali, gdy Rosja ogłosiła, że ​​zamierza stworzyć własny silnik lotniczy do samolotów wąskokadłubowych średniego zasięgu. samolot. Na Zachodzie byli zaskoczeni: dlaczego potrzebujesz swojego? Kup u nas! Ale mimo wszystko rosyjskim projektantom udało się. W grudniu 2020 roku w niebo wzbił się krajowy samolot pasażerski MS-21-310 z parą samolotów PD-14 (Prospective Engine o ciągu 14 ton), wyprodukowanych w Federacji Rosyjskiej. Ostatni raz podobne zdarzenie miało miejsce w 1988 roku, kiedy testowano Ił-96-300. Szerokokadłubowy samolot pasażerski napędzany był krajowymi silnikami PS-90.

Wybór samolotów i jednostek napędowych

Początkowo było jasne: KB im. Jakowlew będzie musiał pracować w wysoce konkurencyjnym segmencie rynku samolotów średniodystansowych, gdzie wszystko jest już podzielone między Airbus SE i Boeing Company. Jednocześnie wiadomo, że obecnie w Chinach i Kanadzie trwają również prace nad stworzeniem samolotów średniego zasięgu. Rosyjscy projektanci musieli konkurować nie z istniejącymi modyfikacjami wkładek i silników, ale z tymi, które pojawią się w najbliższej przyszłości.

Dlatego MS-21 powinien mieć wyraźną przewagę nad konkurentami. Postawiono na poprawę właściwości aerodynamicznych wpływających na zużycie paliwa. W rezultacie stworzyli wydłużone wąskie skrzydło wykonane z kompozytów. Opracowanie i produkcję silnika powierzono przedsiębiorstwu Perm Motors, które kiedyś stworzyło wspomniany PS-90. Dziś są na Tu-204, Ił-96, Ił-76. W zasadzie do MS-14 pasowałby również silnik o ciągu 21 ton, ale pod względem głównych parametrów jest gorszy od zagranicznych odpowiedników, a pomysł zainstalowania go na nowej wykładzinie nie był nawet uważane. Jako alternatywę firma Irkut Aircraft Corporation, która stworzyła MS-21, przejęła amerykańską elektrownię Pratt & Whitney. Zaplanowano przeprowadzenie testów i certyfikacji na silnikach tej firmy.

PD-14 i konkurenci

Na rynku silników lotniczych walka toczy się głównie między parą rywali: Pratt & Whitney i CFM International (USA + Francja). Opracowując nowe modele silników lotniczych, wykorzystali doświadczenia zdobyte przy tworzeniu instalacji do samolotów szerokokadłubowych:

• ✅ łopatki wentylatora z szerokim cięciwem
  
• ✅ zastosowanie ceramiki i kompozytów
  
• ✅ zwiększone ciśnienie sprężarki
  
• ✅ wzrost współczynnika bypass
  
• ✅ zastosowanie reduktora
  

Te ostatnie są używane w samolotach napędowych PW1000G (Pratt & Whitney), które, nawiasem mówiąc, są również instalowane na MS-21.

Jednak w PD-14 zdecydowano się nie używać skrzyni biegów. Silnik lotniczy zaczęto wytwarzać zgodnie z ogólnie przyjętym schematem. Pod tym względem rosyjski PD-14 przypomina CFM LEAP-1B zainstalowany na Boeingu 737 MAX. W tym silniku współczynnik obejścia zbliża się do 9, podczas gdy PW1400G ma wszystkie 12. Rosyjski silnik lotniczy pozostaje w tyle, ten parametr wynosi 8,5.



Ale wszystko nie jest takie proste. Przy dużym stopniu obejścia wzrasta opór aerodynamiczny. Jeśli spojrzysz na silniki, zobaczysz, że rosyjska gondola silnikowa jest znacznie mniejsza w porównaniu z PW1400G.
Co ciekawe, w rozwój tej jednostki zwykle zaangażowani są konstruktorzy samolotów, ale w przypadku PD-14 została ona zaprojektowana i wykonana przez permskich mechaników.

O łopatkach

Rosyjski wentylator PD-14 ma średnicę 1,9 m. Główną częścią tego zespołu są wydrążone łopatki o szerokim cięciwie wykonane z tytanu. Jednak konkurenci w produkcji wentylatora używają części kompozytowych. Są lżejsze od tytanu średnio o 25%. Jak podaje CFM International, pozwoliło to zmniejszyć masę elektrowni o 220 kg.



Produkcja łopat kompozytowych to dość skomplikowana sprawa. Na przykład Rolls-Royse zamierza wykorzystać je w nowej generacji silników lotniczych. Większość korporacji zajmujących się budową elektrowni wykorzystuje tradycyjne wydrążone ostrza tytanowe. Tak samo zrobili rosyjscy projektanci.

Sekcja turbiny gazowej

W nim paliwo zamieniane jest na energię kinetyczną i mechaniczną. Zgodnie z parametrami tego „działu” silnika PD-14 praktycznie dorównuje swoim konkurentom. Dzięki zastosowaniu nowoczesnych materiałów, wykorzystaniu know-how, udało się podnieść temperaturę gazów do 1700 °C.



Pod względem emisji szkodliwych substancji do atmosfery silnik spełnia normy ICAO (co zostało odnotowane w ubiegłym roku). PD-14 ma nawet niewielki margines dla tego wskaźnika. Również rosyjska elektrownia spełnia wymagania dotyczące hałasu. W tym celu zwiększono stopień obejścia i zastosowano specjalne materiały dźwiękochłonne.

Perspektywy

Ostatni etap testów PD-14 zainstalowanego na samolocie powinien zakończyć się w tym roku. Warto przypomnieć, że eksperymentalny lot odbył się cztery lata temu. Produkcja seryjna elektrowni jest oficjalnie dozwolona, ​​ale postanowiono: pierwsze próbki produktów będą w rezerwie.

Do tej pory zakład Perm Motors podpisał kontrakty na dostawę 50 sztuk. Ale nie spieszą się z ich produkcją. Wynika to głównie z umowy zawartej z Pratt & Whitney. Według niego, ze 110 pierwszych samolotów, 75 powinno być wyposażonych w amerykańskie elektrownie. Rosjanom pozostało tylko 35 „miejsc”. Ale w następnej partii samolotów zostaną one podzielone w przybliżeniu po równo.

Istnieją inne powody opóźnienia w masowej produkcji PD-14. Np. 50 samolotów MS-21 zostanie zmontowanych w firmie Rossija, co oznacza, że ​​będą tam eksploatowane wykonując przewozy krajowe. Wszystkie te wykładziny są zakontraktowane z jednostkami PW1400G. Jednak dziś przywództwo „Rosji” przechodzi restrukturyzację, więc możliwe, że umowa z Amerykanami zostanie skorygowana.

Innym powodem jest oczekiwanie na „choroby dziecięce” silnika. Masowa produkcja instalacji zależy od tego, jak szybko się pojawiają i jak sobie z nimi radzić. Na przykład w amerykańskich silnikach do A320neo „choroby wieku dziecięcego” pojawiły się natychmiast, co opóźniło dostawę produktów. Takiemu losowi nie uniknął też Superjet 100. Rosyjski PD-14 również będzie musiał przejść tę drogę, aby udowodnić swoją konkurencyjność z silnikiem z USA.

odkrycia

Można śmiało powiedzieć, że PD-14 to swego rodzaju przełom w rosyjskim przemyśle silników lotniczych. Dziś wiele już osiągnięto, ale przed nami jeszcze testy związane z usuwaniem „odleżyn” i doprowadzeniem instalacji do ideału. Wynik operacji na tych samych trasach, na których będzie operował amerykański konkurent, pokaże, jak udany okazał się silnik turbowentylatorowy dla rosyjskich konstruktorów samolotów.