Будущее нашей авиации: как собирают двигатель для российского «самолета XXI века»

ПД-14 — это новейший российский авиационный двигатель, разработанный специально для отечественного узкофюзеляжного самолета МС-21: лайнер будет выполнять рейсы средней протяженности, больше всего востребованные на рынке.

Эксперты в области авиации считают, что по своим характеристикам пермский двигатель сравним с зарубежными аналогами. В чем же заключается уникальность ПД-14 и почему о нем так много сегодня говорят? Журналисты 59.RU решили выяснить это и побывали на предприятии «ОДК-Пермские моторы» (входит в Объединенную двигателестроительную корпорацию «Ростеха»), где посмотрели на сборку двигателя, съездили на загородную испытательную станцию и пообщались с моторостроителями.

Новые материалы и технологии

Двигатель ПД-14 начали разрабатывать в 2008 году. Его изначально проектировали под самолет МС-21, который должен составить конкуренцию на рынке всем известным Boeing-737 и Airbus-320. Для ПД-14 главный конкурент — это американский двигатель PW1400G. Сейчас этой силовой установкой оснащают первые самолеты МС-21.

Головным разработчиком двигателя стало пермское конструкторское бюро «ОДК-Авиадвигатель». В 2012 году был собран первый демонстрационный образец. После ряда испытаний и сертификации в 2019 году было начато серийное производство ПД-14 на «Пермских моторах», где уже много лет собирают другой легендарный отечественный двигатель ПС-90А. Его ставят на самолеты Ил-76, Ил-96 и Ту-204.

— ПД-14 создавался с учетом всех современных требований по экономичности, экологичности и шуму. В его конструкции широко используются композитные материалы, что позволило снизить вес двигателя, — рассказывает заместитель руководителя серийно-конструкторского отдела по двигателям семейства ПД Владимир Юрков.

После испытаний разбирают до винтика

Для сборки газотурбинных двигателей, в том числе и ПД-14, используется поузловой принцип: сначала собираются отдельные узлы, после — главный модуль, затем уже навешиваются трубопроводы и другие агрегаты. «Пермские моторы» поставляют двигательную установку, включая реверс, сопло, воздухозаборник, капоты.

— ПС-90А — разработка советского времени, его собираем в минимальной кооперации, — объясняет Владимир Юрков. — ПД-14 — детище ОДК, он производится в большой кооперации: чтобы наладить эффективное производство и снизить затраты, основные узлы раздали по родственным предприятиям. Например, разделительный корпус и лопатки вентилятора делают в Уфе. При этом «Пермские моторы» делают основную часть двигателя, полностью его собирают и испытывают.

После первой сборки ПД-14 отправляют на испытательную станцию, где его проверяют на различных режимах. Закончив испытания, двигатель возвращают в цех сборки, где его разбирают, проверяют. Детали и узлы, изготовленные на других предприятиях, отправляют на место их производства. После всех проверок двигатель снова собирают и отправляют на повторные испытания.

— Есть понятие одноразовой сборки. С двигателем ПС-90А на такую сборку мы перешли через семь лет после ввода в «серию», — говорит Владимир Юрков. — Двигатель проходит испытания, затем он полностью разбирается до винтика. Проверяется всеми видами контроля. После этого собирается и снова отправляется на испытания, а затем отгружается заказчику.

Всё это время формируется база дефектных деталей. С ПС-90А мы постепенно перешли на одноразовую сборку, но проверяли «горячую» часть. Получили хорошие результаты в течение трех лет: брака нет, детали и подшипники работают. Оформили заключение и перешли на разборку одного из пяти. Три года поработали, видим, что всё хорошо. Начали разбирать один из десяти. Еще поработали, и сейчас мы разбираем один из 20. ПД-14 пройдет такой же путь, но пока мы разбираем его два раза.

Одни из самых главных деталей всего авиационного двигателя — это лопатки вентилятора. Они имеют очень сложный профиль и подвергаются сильным нагрузкам, поэтому к ним предъявляются очень жесткие требования по части структуры металла. ПД-14 стал первым двигателем, на котором применены пустотелые титановые лопатки, что позволило значительно снизить вес двигателя.

А вот турбинные лопатки ПД-14 льют из жаропрочных сплавов нового поколения. Это один из самых сложных элементов во всем двигателе. По словам Владимира Юркова, процесс изготовления одной такой лопатки занимает до 25 дней, а технология их производства держится в строжайшей тайне.

«Отражает состояние науки и производства»

Считается, что сегодня только четыре страны в мире — Россия, США, Великобритания и Франция — обладают технологиями для полного цикла создания современных газотурбинных двигателей. По словам моторостроителей, уникальность двигателя ПД-14 заключается в том, что он легкий, мощный, в нем используются современные материалы, проектирование, автоматика и регулирование, а цикл испытаний сокращен примерно в два раза.

— ПД-14 отражает состояние технологий и науки в стране. Тот факт, что мы способны производить такой сложный высокотехнологичный продукт, как авиационный двигатель, говорит о развитии российской двигателестроительной отрасли, — считает Владимир Юрков.

«Пермские моторы» испытывают двигатели на загородной испытательной станции в Новых Лядах. Здесь специалисты тестируют двигатель в различных режимах и проверяют его характеристики.

Для того чтобы минимизировать время испытаний, четыре года назад здесь реконструировали один из стендов. На обновленном универсальном адаптерном стенде теперь есть возможность испытывать два типа двигателей — и ПС-90А, и ПД-14. Сейчас двигатель готовится к испытаниям в зале подготовки: все системы мотора подключаются к специальному адаптеру. Благодаря ему коммуникация двигателя с системами стенда происходит в считаные минуты. Во время испытания двигателя снимаются необходимые показатели.

На территории испытательной станции «ОДК-ПМ» в Новых Лядах к 2023 году планируют построить еще восемь стендов для нового двигателя большой тяги ПД-35. Этот двигатель предназначен для широкофюзеляжных дальнемагистральных и тяжелых транспортных самолетов. Предполагается, что его будут устанавливать на российско-китайский самолет CR929 и на российский ШФДМС (широкофюзеляжный дальнемагистральный самолет). Необходимость строительства новых стендов вызвана параметрами ПД-35 — размеры этой силовой двигательной установки будут почти в два раза больше, чем ПД-14 и ПС-90А.

Тем временем самолет МС-21 с пермскими двигателями ПД-14 был представлен на только что прошедшем Международном авиационно-космическом салоне в Жуковском. Сейчас его испытания продолжаются. Сертификация самолета с американскими двигателями должна завершиться до конца этого года, а с пермскими — намечена на 2022 год.