Взлёт, 2016 №5 (137)

Несмотря на то, что сертификация базового ПД-14 займет еще по меньшей мере два года, на основе его газогенератора уже прорабатываются другие двигатели. Первым среди них может стать турбовальный ПД-12В, потребность в котором определяется необходимостью решения задачи импортозамещения при ремоторизации тяжелых вертолетов семейства Ми-26. По мнению Александра Иноземцева, компактность газогенератора ПД-14 и его высокие энергетические характеристики позволяют не просто создать другой двигатель для Ми-26, но и существенно превзойти имеющийся Д-136, который он считает «шедевром для своего времени». Дело в том, что разработанный для ПД-14 газогенератор позволяет обеспечить существенно большую располагаемую мощность — до 14 500 л.с., но двигатель придется задросселировать до 11 500 л.с., поскольку редуктор Ми-26 не способен пропускать больше. «Переделывать редуктор — это гигантская проблема, и пока такой задачи не стоит. Зато получается огромный запас по высотности. Задросселированный двигатель позволяет существенно поднять высотность вертолета».

ПД-12В будет сохранять взлетную мощность 11 500 л.с. до высоты 2000 м (у Д-136 она начинает сразу падать) и температуры окружающего воздуха +40°С (у Д-136 — 15°С). Александр Иноземцев признает, что двигатель получается немного (примерно на 100 кг) тяжелее, чем Д-136, но за счет лучшей экономичности (удельный расход топлива 0,180 против 0,198 кг/л.с.ч) и более высокой располагаемой мощности это полностью компенсируется. К тому же схема ПД-12В будет проще, у него меньше ступеней: если трехвальный Д-136 имеет два каскада компрессора (шесть и семь ступеней), две одноступенчатых турбины турбокомпрессора и двухступенчатую свободную турбину, то у двухвального ПД-12В (на четырех подшипниках вместо шести) один восьмиступенчатый компрессор с двухступенчатой турбиной и трехступенчатая свободная турбина. «Мы договорились по всем параметрами с вертолетчиками, сейчас завершается оформление ТЗ, и Минпромторг в этом году планирует начать финансирование этой работы», — заключает Еенеральный конструктор.

Кроме того, на базе газогенератора ПД-14 может получиться неплохой «10-тонник» — ПД-10 взлетной тягой 10,9 тс, который может найти применение на удлиненной версии самолета SSJ100, способной перевозить до 130 пассажиров на расстояние до 5500 км. Он окажется тяжелее нынешнего SaM146 (2200 кг против 1708 кг), но будет располагать на 35% большей взлетной тягой и меньшим на 14% удельным расходом топлива. Диаметр вентилятора ПД-10 должен составить 1677 мм, степень двухконтурности — 7,5 (у SaM146 — 1224 мм и 4,4 соответственно). По сравнению с базовым ПД-14, у ПД-10 будет меньше на одну ступень в компрессоре и в турбине низкого давления.

Предусматривается и форсированная на 11% версия базового двигателя — ПД-14М тягой 15,6 тс, которая первоначально планировалась для пока отложенной удлиненной модификации МС-21-400. По словам Александра Иноземцева, «вариант форсирования двигателя достаточно дешевый — за счет добавления одной подпорной ступени компрессора и небольшой переделки турбины низкого давления, но при этом появляется возможность еще раз ремоторизировать Ил-76. На них сегодня летают пермские «12-тонники» Д-30КП, самолеты уже один раз ремоторизировали, поставив ПС-90А-76. И вот теперь будет «16-тонник» ПД-14М, который позволит еще раз вдохнуть в Ил-76 новую жизнь, еще улучшить его экономичность и дальность». Согласно представленной на форуме информации, при сохранении того же, как у ПС-90А, диаметра вентилятора (1900 мм), ПД-14М будет располагать меньшей на 330 кг массой (4270 против 4600 кг), повышенной с 4,4 до 7,3 степенью двухконтурности, сниженным на 10% удельным расходом топлива и вдвое большим ресурсом деталей. Ремоторизация самолетов типа Ил-76 с использованием ПД-14М позволит на 20% поднять дальность полета и на 10% снизить затраты на перевозку 1 т груза.

Помимо работ по семейству двигателей на базе газогенератора ПД-14 в Перми начинается и проектирование ТРДЦ значительно большей тяги.« Когда мы планировали семейство ПД-14, мы выбрали самую большую рыночную нишу — порядка 55—60% объема рынка в ближайшие 30 лет, — рассказывает Александр Иноземцев. — Но есть еще рынок малых ТРДЦ и рынок сверхбольших двигателей — от 25 до 50 тс. Последний — это примерно 25—30% всего потенциального рынка. Мы длительное время анализировали, какие базовые технологии, какой базовый газогенератор выбрать, чтобы войти в эту рыночную нишу Провели анализ. Если взять технологии и материалы ПД-14 и просто смоделировать размеры двигателя на 35 тс, то диаметр у него получится 3,5 м, длина — 7 м, а масса — порядка 7 т. Выходить с таким двигателем на рынок через 10—15 лет — несерьезно. Поэтому мы понимали, что нужен прорыв в технологии, выход на следующий уровень по КПД узлов, а это тянет за собой рост температуры перед турбиной еще почти на 100° (по сравнению с ПД-14), а значит нужно иметь материалы не просто прочные, но еще и с минимальной плотностью, чтобы быть конкурентными по массе. Кроме того, нужны огромные ресурсы, причем появляется проблема не просто механического ресурса, а ресурса коррозионного. Для таких огромных налетов на первое место выходит именно коррозионный ресурс: детали быстрее корродируют, чем изнашиваются механически. Эту проблему мы ставим сегодня перед собой и отраслевыми институтами. Но аэродинамическая база для такого двигателя у нас уже есть, смоделированный компрессор высокого давления с одной добавленной ступенью и новая турбина высокого давления из новых материалов позволят создать такое семейство. Базовым будет двигатель на 35 тс».

Степень двухконтурности ПД-35 должна достичь 11 (диаметр вентилятора — 3100 мм), степень повышения давления в компрессоре — 53. В основе двигателя планируется использовать газогенератор по схеме «9—2» (у ПД-14 — «8—2»), он получит пятиступенчатый компрессор низкого давления и семиступенчатую турбину низкого давления. «Мы абсолютно убеждены, что никаких перспектив у редукторной схемы в этом классе нет, — считает Александр Иноземцев. — Мощность, которая передается от турбины низкого давления к вентилятору — более 50 МВт, даже редуктор с КПД 99,99% будет вырабатывать столько тепла, что непонятно куда его отводить. Поэтому мы остановились на классической схеме, этим путем идут и наши зарубежные коллеги, которые создают новое семейство двигателей большой тяги. Основные параметры двигателя утверждены в корпорации. Созданная кооперация по ПД-14 себя полностью оправдала, но мы открыты для всех, кто хочет участвовать в этом проекте».

Сравнение продольных сечений турбовального двигателя Д-136 и перспективного ПД-12В