Сегодня мы с нетерпением ожидаем завершения работ и начала поставок самолетов МС-21 с двигателем ПД-14 и Суперджет-100 с ПД-8. Это самолеты для самого массового и востребованного сегмента авиаперевозок. На этом фоне вопрос создания широкофюзеляжного самолета нового поколения как бы отошел на второй план. Между тем, он стоит не менее остро. Россия – огромная страна и закрыть все направления только среднемагистральными самолетами не представляется возможным. Если только не «скакать» по стране с промежуточными посадками. И ключевым в решении этой задачи стоит создание двигателя нового поколения ПД-35.
ПД-35 (Перспективный двигатель тягой 35 тонн) – это семейство перспективных двухконтурных турбореактивных двигателей в классе тяги от 24 до 50 тонн. Применимо к гражданскому самолетостроению, такой двигатель позволит приступить к созданию двухдвигательного широкофюзеляжного дальнемагистрального самолета либо провести ремоторизацию существующего Ил-96-400М.
К сожалению, и это вполне ожидаемо, первоначальные сроки разработки двигателя сдвигаются вправо, причем существенно. И это движение началось ещё до СВО, когда появились более важные первоочередные задачи, решением которых теперь занимаются в ОДК. В чем же сложность и почему все движется так медленно? В первую очередь это обусловлено тем, что двигатель такой размерности, диаметр вентилятора которого превышает 3 метра, нельзя создать путем простого масштабирования уже испытанного и сертифицированного ПД-14. Большие размеры — это большие веса, а значит колоссальные нагрузки на конструктивные элементы.
Чтобы увеличить надежность, можно ещё больше увеличивать массу деталей, а это опять рост веса и нагрузок. Получается замкнутый круг, обусловленный прочностными характеристиками традиционных материалов. Именно по этой причине есть понимание, что создать современный, эффективный и надежный двигатель без применения новых материалов и передовых технологий изготовления, не представляется возможным. Ещё в 2020 году в одном из своих выступлений генеральный конструктор "ОДК-Авиадвигатель" Александр Иноземцев констатировал, что в современной магистральной авиации доминируют двухконтурные турбореактивные двигатели, и это сохранится на многие десятилетия. Причем, сохраняется тенденция роста степени двухконтурности двигателей, обеспечивающая улучшение удельных показателей по расходу топлива. Как следствие, с каждым поколением растут габаритные размеры силовых установок. "Поэтому в большом двигателе снижение массы — это вопрос, стоящий практически на первом месте".
Полноразмерный макет двигательной установки ПД-14
По этой причине ещё на старте проекта были определены 18 критических технологий, каждая из которых сродни технологической революции. Ключевые из них - создание лопатки вентилятора из композиционных материалов, корпуса вентилятора с применением полимерных композиционных материалов, высокоэффективного и надёжного компрессора высокого давления, малоэмиссионной камеры сгорания, технологии изготовления рабочих лопаток турбины высокого давления из перспективных жаропрочных сплавов, создание деталей турбины их композиционных материалов на керамической матрице, создание мотогондолы с ламинарным обтеканием, применение аддитивных технологий, и деталей из интерметаллидных титановых сплавов, и другое.
Для реализации этих 18 критических технологий было принято решение об их отработке на уже существующем двигателе ПД-14. Да, не все из них экономически целесообразны к применению на двигателе такой размерности, так как на меньших масштабах не дают заметного улучшения характеристик, но в качестве конструктивной отработки технологий, уже испытанный двигатель подходит идеально. И вот как-то очень буднично и без особого информационного ажиотажа, на прошедшем в августе форуме «Технопром» ОДК впервые продемонстрировала демонстратор вентилятора газотурбинного двигателя, изготовленного из полимерных композиционных материалов.
.jpg)
Рабочая лопатка вентилятора из полимерных композиционных материалов
«Вентилятор прошёл весь комплекс испытаний, и мы уверены во внедрении этих технологий в современные двигатели следующего поколения… Вентилятор, который изготовлен из полимерных композиционных материалов, обладает меньшей массой. Это ключевое преимущество. Если лопатка вентилятора двигателей пятого поколения, таких как ПД-14, это полая лопатка, изготовленная из титанового сплава, весит 7 килограмм, то лопатка, изготовленная из полимерных композиционных материалов, на 25% имеет меньшую массу… В авиации главное – это безопасность. При внештатных ситуациях, например, попадании постороннего предмета в двигатель с титановой лопаткой, на опору газотурбинного двигателя передаются высокие нагрузки. В аналогичной ситуации с лопатками из полимерного композиционного материала, нагрузки на подвеску двигателя, на корпус существенно ниже. Мы также уделяем особое внимание композиционным материалам для высокотемпературных деталей — это керамические композиционные материалы, армированные бескислородным углеволокном, и полимерные композиционные материалы», - рассказал журналистам генеральный конструктор ОДК Юрий Шмотин.
Можно сказать, что сделан ещё один важный шаг к созданию двигателя ПД-35. Поскольку на вентилятор приходится порядка 20% массы двигателя, переход с металлической лопатки на композиционные даст уменьшение массы двигателя на сотни килограмм. Не говоря уже о повышении надежности и ресурса двигателя. Производство опытных композиционных лопаток было освоено на базе Пермского политехнического университета. Выпуск же серийных лопаток предполагается на рыбинском "ОДК-Сатурн".
Рабочие сопловые лопатки, выращенные с помощью аддитивных технологий
Также, на прошедшем в Москве Международном форуме двигателестроения, ОДК впервые представила рабочие и сопловые лопатки турбины низкого давления двигателя-демонстратора технологий ПД-35, изготовленные с помощью аддитивных технологий. Использование 3Д-печати, особенно в опытном производстве, позволяет изготавливать детали максимально точной формы и в значительно более сжатые сроки. Как уже было сказано, аддитивные технологии также входят в число критически важных и их разработка и внедрение необходимы для создания перспективных авиационных двигателей.
С сожалением приходится констатировать, что информация по продвижению проекта ПД-35 скудна. И это можно понять, в современной политической обстановке реализация таких проектов требует тишины. Но и совсем не рассказывать об отечественных технологических достижениях, в условиях, когда нас пытаются убедить в неполноценности и отсталости, было бы неверно. Впрочем, в неофициальных беседах осведомленные люди говорят, что по ПД-35 есть заметные продвижения. Ещё раз хочется повторить, что это технологии, доступные лишь единицам стран. А значит Россия остается в области науки, авиастроения и авиадвигателестроения в этом элитарном клубе мировых технологических лидеров.
.jpg)
