Взлёт, 2015 № 12 - [13]
В соответствии с государственной программой «Развитие авиационной промышленности на 2013—2025 гг.» пермское ОАО «Авиадвигатель» ведет создание семейства двигателей нового поколения, первым в котором стал ПД-14 для ближне-среднемагистрального пассажирского самолета МС-21. Нынешней осенью стартовали летные испытания ПД-14 на летающей лаборатории (см. «Взлёт» №11/2015, с. 4—5), успешно завершен первый этап испытаний на высотном стенде ЦИАМ. Сертификация двигателя намечена на 2017 г.
Для прогнозирования типажа перспективных двигателей в ОАО «Авиадвигатель» были проведены исследования рынка, представленные на ноябрьской конференции в ЦИАМ заместителем Генерального конструктора — главным конструктором семейства двигателей ПД Игорем Максимовым. По результатам этого исследования, самыми массовыми и экономически привлекательными для двух- и четырехдвигательных широкофюзеляжных дальнемагистральных пассажирских лайнеров на 10-летнюю перспективу (2014—2023 гг) признаны двигатели в классе тяги от 26 до 38 тс. Это, по оценкам специалистов «Авиадвигателя», около 75% рынка в абсолютном исчислении и 63% — в стоимостном. Двигатели сверхбольшой тяги (38—52 тс) займут заметно меньшую долю — 25 и 37% соответственно.
Исходя из анализа рынка, наиболее привлекательными в ОАО «Авиадвигатель» признаны ниши ТРДД большой тяги (в классе 24—35 тс) для широкофюзеляжных дальнемагистральных пассажирских лайнеров и тяжелых транспортных самолетов, ТРДД средней тяги (10—15 тс) для узкофюзеляжных ближне-среднемагистральных пассажирских и средних военно-транспортных самолетов, а также турбовальные и турбовинтовые двигатели в классе мощности 1500—3000 л.с. для вертолетов и региональных самолетов. Все эти три «интересные» бизнес-ниши предлагается закрыть семействами двигателей, созданных на основе трех базовых газогенераторов.
Наиболее проработанным в настоящее время является так называемый «средний» газогенератор, примененный на двигателе ПД-14 взлетной тягой 14 тс (диаметр вентилятора — 1900 м, степень двухконтурности — 8,5). Он имеет 8-ступенчатый компрессор высокого давления (КВД) и двухступенчатую турбину высокого давления (ТВД) — т.н. формула «8+2» — и позволяет реализовать семейство ТРДД в классе тяги от 9 до 18 тс (ПД-10, ПД-14, ПД-18Р). Кроме того, на базе «среднего» газогенератора возможно создание ТРДД с меньшей тягой (ПД-7 тягой 7,9 тс), а также турбовального двигателя мощностью 11—12 тыс. л.с. для тяжелых вертолетов типа Ми-26 (ПД-12В мощностью 11 500 л.с.). В газогенераторе ПД-14 уже реализован ряд критических (ключевых) технологий, применимых для построения всего семейства двигателей, в частности, примерно на 12% улучшен показатель удельного расхода топлива, что позволяет приближаться по этому параметру к лучшим зарубежным аналогам.
Под крылом летающей лаборатории Ил-76ЛЛ - опытный ПД-14, первый в новом поколении двигателей для гражданской и транспортной авиации, разрабатываемом пермским ОАО «Авиадвигатель»
Продольный разрез двигателя ПД-14. Примерно по такой же схеме «Авиадвигатель» предлагает строить ТРДД тягой 24-35 тс.
«Предельным» по тяге двигателем, который можно создать на основе «среднего» газогенератора «8+2», по словам Игоря Максимова, является редукторный ПД-18Р тягой 18,7 тс (диаметр вентилятора — 2300 мм, степень двухконтурности — 10). Для более мощных ТРДД требуется «большой» газогенератор с дополнительной 9-й ступенью КВД — формула «9+2». На его базе возможно создание семейства двигателей в диапазоне тяги от 20 до 35 тс. «Предельным» здесь определен ТРДД типа ПД-35 взлетной тягой 35 тс (диаметр вентилятора — 3100 мм, степень двухконтурности — 11, удельный расход топлива на крейсерском режиме — 0,488 кг/(кгс • ч)).
Эффективный «большой» газогенератор, по мнению Игоря Максимова, целесообразно создавать на основании новых ключевых технологий, а не простым масштабированием «среднего» газогенератора от ПД-14, хотя он и станет его дальнейшим развитием. Таким образом, семейство ТРДД на базе «большого» газогенератора «9+2» может стать следующим технологическим уровнем, и будет способно и через 15—20 лет достойно конкурировать с зарубежными аналогами. По оценкам «Авиадвигателя», представленным на конференции, преимущество использования новых ключевых технологий, по сравнению с масштабированием имеющегося «среднего» газогенератора, позволит получить на «большом» двигателе выигрыш в удельном расходе топлива на 7% и в массе на 1650 кг (при этом сам газогенератор «9+2» окажется легче на 400 кг). К таким новым критическим технологиям главный конструктор двигателей ПД отнес разработку нового высоконапорного высоконагруженного 9-ступенчатого КВД со степенью сжатия более 20, применение новых конструкционных материалов, рассчитанных на увеличенные температуры газа, обеспечение малоэмиссионного горения, использование композитных лопаток вентилятора и корпусных элементов, создание сверхмощных редукторов (при выборе редукторной схемы привода вентилятора). По мнению пермяков, с учетом длительности сроков создания новых двигателей, альтернативная идея масштабирования газогенератора ПД-14 на момент возможного появления таких ТРДД в следующем десятилетии уже не позволит им сохранить на достойном уровне конкурентоспособность с лучшими мировыми аналогами.
