В чем инновационность проекта, получившего шифр ПД-14?
При разработке двигателя удалось получить качественное изменение основных параметров рабочего режима двигателя — увеличения степени двухконтурности в два раза, температуры газа перед турбиной — на 100 позиций по шкале Кельвина, суммарной степени сжатия в компрессоре — на 20%.
Создание первого за 35 лет российского газотурбинного двигателя ПД-14 для гражданской авиации было бы невозможно без использования в его конструкции материалов и технологий нового поколения.
Итак, в России началось серийное производство перспективных авиационных двигателей ПД-14 для среднемагистрального пассажирского самолета МС-21. Производством развернуто на предприятии «ОДК — Пермские моторы». Первые серийные двигатели ПД-14 были переданы на Иркутский авиазавод, где собираются МС-21, в конце января этого года.
МС-21-300 — ближне- и среднемагистральный пассажирский самолет нового поколения вместимостью от 150 до 211 пассажиров. Сертификация самолета должна завершиться в этом году, а серийное производство запланировано на 2021 год.
Испытания самолета с установленными российскими двигателями планируются в этом году. Российским заказчикам МС-21 будет поставляться с двигателями ПД-14, а на экспорт производитель предложит версию самолета с американскими силовыми установками PW1400G.
Двигатель создавался с применением новейших технологий и материалов, обеспечивающих современные эксплуатационные характеристики и высокий уровень экологичности. Новый двухконтурный двухвальный двигатель может развивать тягу до 14 тонн во взлетном режиме.
Высокопрочные конструкционные стали и деформируемые никелевые и титановые сплавы нового поколения использовались при изготовлении валов, дисков и корпусов.
Заявлены следющие основных характеристик ПД-14: степень двухконтурности 8,5, температура газа перед турбиной — до 1950К, степень сжатия в горячей части компрессора 17, удельный расход топлива 0,53 кг/кгс*ч; экологические параметры лучше действующих норм ИКАО. Применение современных материалов и технологии стало важным преимуществом нового двигателя.
Отдельно необходимо отметить разработку технологии литья охлаждаемых лопаток ТВД с монокристаллической структурой из нового жаропрочного сплава, легированного рением, рутением. А использование композиционных материалов в конструкции двигателя и мотогондолы, полые широкохордные титановые лопатки вентилятора существенно снизили массу двигателя.
Впервые было организовано аддитивное производство завихрителей фронтового устройства камеры сгорания ПД-14 из жаростойкого никелевого сплава марки ЭП648ПС.
В основу примененных новых сотовых уплотнений положена сотовая структура, которая позволяет минимизировать переток рабочего тела в радиальных зазорах, увеличить относительный КПД, до 5% сократив расход топлива и снизив абразивный износ проточной части машины.
Впервые в российской инженерной и технологической практике АО «ОДК-Авиадвигатель» совместно с ФГУП «ВИАМ» сконструирована мотогондола двигателя ПД-14 из ~ 60 % по массе полимерных композиционных материалов (ПКМ), обеспечивающая высокую весовую эффективность по сравнению с металлическими аналогами при сохранении требуемых упругопрочностных свойств, в том числе высоких ударной вязкости и стойкости к климатическим факторам, и обеспечивающая требования по шуму как внутри салона, так и на местности.
Новейший российский турбовентиляторный двигатель ПД-14 — силовая установка авиалайнера МС-21. Испытательный стенд.
ФГУП «ВИАМ» организовано аддитивное производство завихрителей фронтового устройства камеры сгорания ПД-14 из жаростойкого никелевого сплава марки ЭП648ПС. В настоящее время поставлено более 700 деталей для серийных двигателей. При этом разработан полный комплект нормативной документации по всем стадиям производственного цикла: получение металлопорошковой композиции, синтез деталей, газостатическая и термическая обработка.
Важнейшей составляющей этого проекта являются технологии создания широкохордной лопатки вентилятора из ПКМ, легких лопаток из интерметаллидных титановых сплавов, лопаток турбины высокого давления с монокристаллической структурой.
ПД-14 — двигатель со сверхвысокой степенью двухконтурности (1:8,3). Это заметно уже по внушительному вентилятору диаметром 1,9 м. Силовая установка будет расходовать топливо очень экономно.
Методом аддитивных технологий из металлопорошковой композиции изготовлена «боевая» деталь двигателя ПД-14 — завихритель фронтового устройства камеры сгорания. При этом технологический цикл составил всего шесть дней при стопроцентном выходе годного, тогда как традиционный технологический цикл — литье по выплавляемым моделям — составляет 60 дней при выходе годного не более 40%.
В конструкции двигателя ПД-14, в частности, внедрены супержаропрочные монокристаллические сплавы для рабочих и сопловых лопаток с высокоресурсными жаростойкими и комплексными теплозащитными покрытиями. Высокопрочные конструкционные стали и деформируемые никелевые и титановые сплавы нового поколения использовались при изготовлении валов, дисков и корпусов.
