Características do motor de aviação PD 14

27.09.2019

Motor de aeronave universal

Segundo especialistas, a produção do PD-14 acelerará diversas vezes o desenvolvimento da fabricação de aeronaves nacionais, tanto no que diz respeito à criação de aviões comerciais de longo e médio curso. Afinal, se antes eram utilizadas unidades de potência fabricadas por fabricantes estrangeiros para equipar aeronaves nacionais, agora será possível utilizar motores russos para esses fins, cujas características de desempenho não são de forma alguma inferiores às de seus congêneres estrangeiros.

O motor da aeronave PD-14 é fabricado em formulário unificado, o que permitirá equipar a instalação com quase todos os modelos de aeronaves de passageiros e de transporte fabricados Fabricantes russos. Existem planos para equipar os seguintes modelos de aeronaves com este motor com potência de empuxo de 14 toneladas:

aviões de passageiros modelos MS-21-200, 300 e 400;
embarcações militares Il-214 e Il-76;
O motor PD-18, que proporciona empuxo mais potente, de até 18 toneladas, é recomendado por especialistas para equipar o avião de passageiros Tu-124.

Os projetistas planejam criar uma nova unidade que possa ser instalada em um modelo pesado do helicóptero de transporte Mi-26, em vez da unidade D-136 fabricada por fabricantes de aeronaves ucranianos.

Considerando que o uso esperado de motores PD é bastante extenso, a produção em massa dessas unidades, segundo analistas, ajudará a recuperar facilmente os sérios custos alocados para o projeto denominado “PD-14”. De acordo com cálculos preliminares, o volume aproximado de investimentos em dinheiro é de cerca de 70 bilhões de rublos..

Tabela de motores TX PD

TX da nova unidade

Até recentemente, os designers russos fabricavam um motor de aeronave chamado PS-90A.

As características técnicas do motor PD-14 são em muitos aspectos superiores ao seu antecessor, o que, por sua vez, ajudará a aumentar várias vezes a vida útil da aeronave, na qual será instalada a mais nova usina. Vejamos como melhorar o desempenho da embarcação de transporte militar Il-76 após equipá-la com um novo motor:

A autonomia de vôo de uma aeronave com carga de aproximadamente 60 toneladas aumentará para 4,8 mil quilômetros, em vez dos 4 mil anteriores.
Sem carga adicional, a autonomia de voo aumentará de 9,6 mil km para 10,9 mil km.
O consumo de combustível por 1 km estimado diminuirá aproximadamente 13%.

Tendo em conta as melhorias acima, o custo total das taxas de transporte de carga pode ser reduzido em aproximadamente 9-10%.

A instalação do PD-14 proporcionará ao avião comercial o seguinte:

a velocidade máxima aumentará para 800 km/h;
a autonomia de vôo será de 2 mil km com carga máxima;
durante um voo de ferry, a autonomia de voo será de cerca de 7 mil km.

Resumindo, podemos chegar à seguinte conclusão: em últimos anos Esfera russa a fabricação de aeronaves começou novo palco seu crescimento e desenvolvimento. E a criação de um novo motor PD-14, sem dúvida, ajudará a fazer um avanço confiante.

Em contato com

No final do ano passado, começaram os testes do mais novo motor de aeronave russo PD-14 no laboratório voador Il-76LL, que os especialistas chamaram de “um evento de importância excepcional”. O que há de único neste mecanismo e por que ele foi considerado o mais significativo Projeto russo na área aviação Civil nos últimos 30 anos? Sete fatos sobre o PD-14 ajudarão a esclarecer.

O PD-14 é um motor de quinta geração que combina as melhores tradições nacionais com os novos padrões de aviação do século XXI. Motor turbojato - o mais complexo dispositivo de engenharia, exigindo muita dificuldade soluções de design. Por exemplo, uma pá de turbina, e são cerca de 70 em estágios, gira a uma frequência de 12 mil rotações por minuto e é acionada por uma força centrífuga igual a 18 toneladas. suspensão de um ônibus de dois andares em Londres.

1. O primeiro motor de aeronave criado na Rússia após o colapso da URSS

O projeto PD-14 é uma nova página na história dos motores turbofan bypass e o primeiro desenvolvimento nacional na área de construção de motores civis nos últimos 29 anos: o primeiro vôo do Il-76LL no âmbito do programa de testes PS-90A ocorreu lugar em 26 de dezembro de 1986.

O PD-14 é criado com base em um gerador de gás exclusivo especialmente desenvolvido, que inclui três elementos: um compressor altamente eficiente, uma turbina alta pressão e uma câmara de combustão de baixa emissão. O gerador unificado de gás PD-14 possibilita a criação de motores com empuxo de 8 a 18 toneladas.

2. Projeto básico para a família de motores

A família de motores baseada no PD-14 permitirá equipar modernos usinas de energia quase tudo Aviões russos: do PD-7 para o Sukhoi Superjet 100 de curto alcance ao PD-18, que pode ser instalado no Il-96 de longo alcance. Com base no gerador de gás PD-14, está planejado o desenvolvimento de um motor de helicóptero PD-10V para substituir o D-136 no maior helicóptero do mundo, o Mi-26. O mesmo motor também pode ser usado no helicóptero pesado russo-chinês, cujo desenvolvimento já começou. Com base no gerador de gás PD-14, instalações de bombeamento de gás ou mesmo usinas de turbina a gás potência de 8 a 16 MW.

3. 16 novas tecnologias foram desenvolvidas para PD-14

Para o PD-14, com o papel de liderança do Instituto Central de Engenharia de Motores de Aviação (CIAM), principal instituto de pesquisa da indústria, e do Aviadvigatel Design Bureau, foram desenvolvidos 16 tecnologias críticas: pás de turbina monocristalinas de alta pressão com um sistema de resfriamento promissor, operável em temperaturas de gás de até 2.000 °K; uma pá de ventilador oca de corda larga feita de liga de titânio, graças à qual foi possível aumentar a eficiência do estágio do ventilador em 5% em relação ao PS-90; câmara de combustão de baixa emissão em liga intermetálica; estruturas absorventes de som feitas de materiais compósitos; revestimentos cerâmicos em peças quentes; lâminas de turbina ocas pressão baixa e etc.

4. Foram criados 20 novos materiais para o projeto

Com a participação do Instituto Russo de Materiais de Aviação (VIAM), cerca de 20 novos materiais foram desenvolvidos para o PD-14. Uso materiais compósitos No projeto do motor e da nacela do motor, as pás ocas do ventilador de titânio de corda larga reduziram significativamente o peso do motor. PD-14 vence devido às suas vantagens inegáveis: redução no consumo específico de combustível em 10–15%, redução no custo vida útil em 15-20%; operar o motor custará 14–17% menos do que os análogos existentes.

Mas criar o material é metade da batalha: seu uso em motores de aeronaves civis exige certificação de acordo com padrões internacionais. Caso contrário, o motor, por melhor que seja, não poderá voar fora da Rússia. As regras aqui são muito rígidas, porque estamos falando sobre sobre a segurança das pessoas. O mesmo se aplica ao processo de fabricação de motores: as empresas do setor exigem certificação de acordo com padrões Agência Europeia Segurança da Aviação (EASA). Tudo isto nos obrigará a melhorar os padrões de produção. O desenvolvimento do próprio PD-14 ocorreu de uma nova maneira, tecnologia digital, graças ao qual a 7ª cópia do motor foi montada em Perm usando tecnologia de produção em série, enquanto anteriormente o lote piloto era produzido em quantidades de até 35 cópias. Em geral, o projeto PD-14 salvará mais de 10 mil empregos altamente qualificados para a Rússia.

5. Motor de aeronave ecológico e silencioso

Otimização dos parâmetros do ciclo termodinâmico, câmara de combustão de baixa emissão, baixa consumo específico combustível permitido para minimizar emissões prejudiciais em PD-14. Os níveis de emissão alcançados estão 30–45% abaixo dos padrões estabelecidos.

PD-14 é um motor silencioso. Modelagem aerodinâmica 3D de componentes, aumentando a taxa de bypass para transição para a zona de baixa frequência e aplicação sistemas eficazes A última geração de dispositivos de redução de ruído reduziu significativamente o nível de ruído. Os indicadores de ruído excedem os padrões por uma margem significativa Organização Internacional aviação Civil.

6. O primeiro motor de aeronave russo de 5ª geração

O progresso na fabricação de motores aeronáuticos é caracterizado por vários parâmetros, mas o principal deles é a temperatura do gás na frente da turbina. A transição para cada nova geração de motores turbojato, e há cinco deles no total, foi caracterizada por um aumento dessa temperatura em 100–200 graus.

Assim, na 1ª geração de motores do final da década de 1940 a temperatura não ultrapassava os 877 °C, na 2ª geração (década de 1950) este valor aumentou para 977 °C, na 3ª geração (década de 1960).) este parâmetro subiu para 1176 °C; para motores da 4ª geração (1970–1980), a temperatura do gás atingiu 1376 °C. As pás das turbinas dos motores de 5ª geração, cujos primeiros exemplares surgiram no Ocidente em meados da década de 1990, operam a uma temperatura de 1.626 °C. Atualmente, apenas 15% dos motores em uso no mundo são da 5ª geração.

7. Tecnologias PD-14 – segredo de estado

Exceto empresas nacionais, apenas empresas nos EUA, Grã-Bretanha e França possuem as tecnologias para o ciclo completo de criação de motores turbojato modernos. Ou seja, há menos países que produzem motores turbojato para aviação modernos do que países que têm armas nucleares ou lançar satélites no espaço. Por exemplo, os muitos anos de esforços da China ainda não conduziram ao sucesso nesta área. Os chineses rapidamente copiaram o caça russo Su-27, mas nunca conseguiram copiar o motor AL-31F. A China ainda é forçada a comprar este motor que não é mais o mais moderno da Rússia. Portanto, as tecnologias de desenvolvimento de motores de aeronaves são protegidas como o segredo de estado mais importante.

Em 30 de outubro de 2015, os testes do mais novo motor de aeronave russo PD-14 começaram no laboratório voador Il-76LL. Este é um evento de excepcional importância. Apenas quatro países no mundo: Rússia, EUA, Inglaterra e França possuem as tecnologias para o ciclo completo de criação de motores turbojato modernos.
Diretor Geral - Designer Geral da UEC-Aviadvigatel JSC Alexander Inozemtsev falou em 16 de março de 2017 sobre o andamento dos testes de voo do promissor motor PD-14 desenvolvido por agência de design. A primeira fase de testes de voo foi concluída em 2016 e, no final de março, iniciaremos a segunda fase. Por fim, já está sendo montado o motor, que voará na terceira etapa de testes, já certificado”, explicou.
Segundo Alexander Inozemtsev, o período de certificação do motor PD-14 permanece inalterado. “Por enquanto estamos aguardando abril de 2018, e a validação na Europa em 2018”, afirma o designer geral.
TRD - extremamente dispositivo complexo.

Sua turbina opera nas condições mais difíceis. Dela elemento essencial- uma espátula, com a qual energia cinética o fluxo de gás é convertido em energia mecânica rotação. Uma pá, e há cerca de 70 delas em cada estágio de uma turbina de aeronave, desenvolve potência igual à potência de um motor de carro de Fórmula 1, e a uma velocidade de turbina de cerca de 12 mil rotações por minuto, uma força centrífuga de 18 toneladas atua na lâmina, que é igual à carga na suspensão de um ônibus londrino de dois andares.
A temperatura do gás com o qual a lâmina entra em contato é quase metade da temperatura da superfície do Sol. Este valor é 200 °C superior ao ponto de fusão do composto intermetálico (alumineto de titânio) do qual a lâmina é feita. Imagine este problema: é preciso evitar que um cubo de gelo derreta em um forno aquecido a 200°C. Os projetistas conseguem resolver o problema de resfriamento das lâminas usando canais de ar e revestimentos especiais.
Além disso, mantendo todas as características de resistência, as lâminas feitas de composto intermetálico de titânio são muito mais leves do que lâminas similares feitas com tecnologia de fundição de ligas de níquel anteriormente utilizadas.
Não é de surpreender que uma espátula custe oito vezes mais que a prata. Para criar apenas esta pequena peça que cabe na palma da sua mão, é necessário desenvolver mais de uma dezena de tecnologias complexas. E cada uma dessas tecnologias é protegida como o segredo de estado mais importante.
As tecnologias TRD são mais importantes que os segredos atômicos
Além das empresas nacionais, apenas as empresas norte-americanas (Pratt & Whitney, General Electric, Honeywell), Inglaterra (Rolls-Royce) e França (Snecma) possuem tecnologias para o ciclo completo de criação de motores turbojato modernos. Ou seja, há menos países que produzem motores turbojato modernos para aviação do que países que possuem armas nucleares ou lançam satélites ao espaço. Os esforços de décadas da China, por exemplo, até agora não conseguiram obter sucesso nesta área. Os chineses rapidamente copiaram e equiparam o caça russo Su-27 com seus próprios sistemas, lançando-o sob a designação J-11. No entanto, eles nunca foram capazes de copiar seu motor AL-31F, então a China ainda é forçada a comprar este que não é mais o motor turbojato mais moderno da Rússia.
PD-14 - o primeiro motor de aeronave doméstico de 5ª geração

O progresso na fabricação de motores aeronáuticos é caracterizado por vários parâmetros, mas um dos principais é a temperatura do gás na frente da turbina. A transição para cada nova geração de motores turbojato, e há cinco deles no total, foi caracterizada por um aumento dessa temperatura em 100–200 graus. Assim, a temperatura dos gases dos motores turbojato de 1ª geração, surgidos no final da década de 1940, não ultrapassava 1150 °K, na 2ª geração (década de 1950) este valor aumentou para 1250 °K, na 3ª geração (década de 1960) este parâmetro subiu para 1.450 °K para motores da 4ª geração (1970–1980), a temperatura do gás atingiu 1.650 °K; As pás das turbinas dos motores de 5ª geração, cujos primeiros exemplares surgiram no Ocidente em meados dos anos 90, operam a uma temperatura de 1900 °K. Atualmente, apenas 15% dos motores em uso no mundo são da 5ª geração.
Um aumento na temperatura do gás, bem como novos diagramas de projeto, principalmente a tecnologia de circuito duplo, permitiram alcançar um progresso impressionante ao longo dos 70 anos de desenvolvimento de motores turbojato. Por exemplo, a relação entre o empuxo do motor e sua massa aumentou 5 vezes durante esse período e por modelos modernos atingiu 10. O grau de compressão do ar no compressor aumentou 10 vezes: de 5 para 50, enquanto o número de estágios do compressor foi reduzido pela metade - em média de 20 para 10. O consumo específico de combustível dos motores turbojato modernos foi reduzido pela metade em comparação com a 1ª geração. motores. A cada 15 anos, o volume de tráfego de passageiros no mundo duplica, enquanto o consumo total de combustível da frota de aeronaves mundial permanece quase inalterado.
Atualmente, o único motor de aeronave civil de 4ª geração produzido na Rússia é o PS-90. Se compararmos o PD-14 com ele, então os dois motores têm pesos semelhantes (2.950 kg para a versão básica PS-90A e 2.870 kg para o PD-14), dimensões (o diâmetro do ventilador para ambos é de 1,9 m), taxa de compressão (35,5 e 41) e impulso de decolagem (16 e 14 tf).
Ao mesmo tempo, o compressor de alta pressão PD-14 consiste em 8 estágios e PS-90 - em 13 com menor taxa de compressão total. A taxa de bypass do PD-14 é duas vezes maior (4,5 para o PS-90 e 8,5 para o PD-14) com o mesmo diâmetro de ventoinha. Como resultado, o consumo específico de combustível em voo de cruzeiro do PD-14 cairá, de acordo com estimativas preliminares, em 15% em comparação com os motores existentes: para 0,53–0,54 kg/(kgf h) versus 0,595 kg/(kgf h) ) no PS-90. PD-14 é o primeiro motor de aeronave criado na Rússia após o colapso da URSS

Quando Vladimir Putin parabenizou os especialistas russos pelo início dos testes do PD-14, ele disse que última vez um evento semelhante ocorreu em nosso país há 29 anos. Muito provavelmente, isso significou 26 de dezembro de 1986, quando ocorreu o primeiro vôo do Il-76LL no âmbito do programa de testes PS-90A.

União Soviética foi uma grande potência da aviação. Na década de 1980, oito poderosos escritórios de projetos de motores de aeronaves operavam na URSS. Freqüentemente, as empresas competiam entre si, pois havia a prática de atribuir a mesma tarefa a dois escritórios de design. Infelizmente, os tempos mudaram. Após o colapso da década de 1990, foi necessário reunir todas as forças da indústria para implementar o projeto de criação motor moderno. Na verdade, a formação em 2008 da United Engine Corporation (UEC), com muitas de cujas empresas o VTB Bank coopera ativamente, teve como objetivo criar uma organização capaz não só de preservar as competências do país na construção de turbinas a gás, mas também de competir com o mundo. empresas líderes.

O principal contratante do projeto PD-14 é o Aviadvigatel Design Bureau (Perm), que, aliás, também desenvolveu o PS-90. A produção em série é organizada na Perm Motor Plant, mas peças e componentes serão fabricados em todo o país. A cooperação envolve a Ufa Engine Manufacturing Associação de Produção(UMPO), NPO "Saturn" (Rybinsk), NPCG "Salyut" (Moscou), "Metallist-Samara" e muitos outros.

PD-14 – motor para uma aeronave de longo curso do século 21

Um dos mais projetos de sucesso no campo da aviação civil da URSS existia uma aeronave de médio alcance Tu-154. Produzido na quantidade de 1.026 peças, longos anos formou a base da frota da Aeroflot. Infelizmente, o tempo passa e esse trabalhador não responde mais requisitos modernos nem em termos de eficiência, nem em termos de ecologia (ruído e emissões nocivas). O principal ponto fraco do Tu-154 são os motores D-30KU de 3ª geração com alto consumo específico de combustível (0,69 kg/kgf·h).

O Tu-204 de médio alcance, que substituiu o Tu-154 pelos motores PS-90 de 4ª geração, nas condições do colapso do país e do mercado livre, não resistiu à concorrência com fabricantes estrangeiros mesmo na luta pelas transportadoras aéreas nacionais. Enquanto isso, o segmento de aeronaves de fuselagem estreita de médio curso, dominado pelos Boeing 737 e Airbus 320 (só em 2015, 986 deles foram entregues às companhias aéreas do mundo), é o mais difundido, e a presença nele é Condição necessaria preservação da indústria aeronáutica civil nacional. Assim, no início dos anos 2000, foi identificada uma necessidade urgente de criar um motor turbojato competitivo de nova geração para uma aeronave de médio alcance com 130-170 assentos. Tal aeronave deveria ser o MS-21 (Mainline Aircraft of the 21st Century), desenvolvido pela United Aircraft Corporation. A tarefa é incrivelmente difícil, já que não apenas o Tu-204, mas também nenhuma outra aeronave no mundo poderia resistir à concorrência da Boeing e da Airbus. É para o MS-21 que o PD-14 está sendo desenvolvido. O sucesso deste projecto será semelhante a um milagre económico, mas tais empreendimentos são a única forma de Economia russa saia da agulha de óleo.

PD-14 – projeto básico para a família de motores
As letras “PD” significam motor avançado e o número 14 significa empuxo em tonelada-força. PD-14 é o motor básico da família de motores turbojato com empuxo de 8 a 18 tf. A ideia de negócio do projeto é que todos esses motores sejam criados com base em um gerador de gás unificado alto grau perfeição. O gerador de gás é o coração do motor turbojato, que consiste em um compressor de alta pressão, câmara de combustão e turbina. São as tecnologias de fabricação desses componentes, principalmente a chamada parte quente, que são críticas.

A família de motores baseada no PD-14 permitirá equipar quase todas as aeronaves russas com modernas usinas: desde o PD-7 para o Sukhoi Superjet 100 de curta distância até o PD-18, que pode ser instalado no carro-chefe da indústria aeronáutica russa - o Il-96 de longo curso. Com base no gerador de gás PD-14, está planejado o desenvolvimento de um motor de helicóptero PD-10V para substituir o D-136 ucraniano no maior helicóptero Mi-26 do mundo. O mesmo motor também pode ser usado em um helicóptero pesado russo-chinês, cujo desenvolvimento já começou. Com base no gerador de gás PD-14, podem ser criadas instalações de bombeamento de gás e usinas de turbinas a gás com capacidade de 8 a 16 MW, tão necessárias para a Rússia.

PD-14 são 16 tecnologias críticas

Para o PD-14, com o papel de liderança do Instituto Central de Engenharia de Motores de Aviação (CIAM), o principal instituto de pesquisa da indústria e do Aviadvigatel Design Bureau, foram desenvolvidas 16 tecnologias críticas: pás de turbina monocristalinas de alta pressão com um potencial promissor sistema de refrigeração, operável em temperaturas de gás de até 2.000°K, pá do ventilador oca de corda larga em liga de titânio, graças à qual foi possível aumentar a eficiência do estágio do ventilador em 5% em comparação com PS-90, baixo câmara de combustão de emissão feita de liga intermetálica, estruturas de absorção de som feitas de materiais compósitos, revestimentos cerâmicos nas peças quentes, pás ocas de turbina de baixa pressão e etc.

O PD-14 continuará a ser melhorado. Na MAKS 2015 já foi possível ver o protótipo de pá de ventilador de corda larga em fibra de carbono, criado no CIAM, cuja massa é 65% da massa da pá oca de titânio utilizada atualmente. No estande do CIAM também foi possível ver um protótipo da caixa de câmbio que deverá ser equipada com a modificação do PD-18R. A caixa de velocidades permitirá reduzir a velocidade do ventilador, pelo que, não vinculado à velocidade da turbina, funcionará a uma velocidade superior. modo eficaz. Espera-se que a temperatura do gás na frente da turbina aumente em 50°K. Isto aumentará o empuxo do PD-18R para 20 tf e reduzirá o consumo específico de combustível em mais 5%.

PD-14 – 20 novos materiais

Ao criar o PD-14, os desenvolvedores confiaram desde o início em materiais nacionais. Estava claro que Empresas russas sob nenhuma circunstância fornecerão acesso a novos materiais fabricados no exterior. Aqui, o Instituto Russo de Materiais de Aviação (VIAM) desempenhou um papel de liderança, com a participação do qual foram desenvolvidos cerca de 20 novos materiais para o PD-14.

Em 2015, os especialistas da VIAM foram os primeiros no país a produzir um redemoinho para o dispositivo da câmara de combustão frontal PD-14 utilizando uma composição de pó metálico nacional.

Mas criar o material é metade da batalha. Às vezes Metais russos São de qualidade superior aos estrangeiros, mas seu uso em motores de aeronaves civis exige certificação de acordo com padrões internacionais. Caso contrário, o motor, por melhor que seja, não poderá voar fora da Rússia. As regras aqui são muito rígidas porque estamos falando da segurança das pessoas. O mesmo se aplica ao processo de fabricação de motores: as empresas do setor exigem certificação de acordo com os padrões da Agência Europeia para a Segurança da Aviação (EASA). Tudo isto nos obrigará a melhorar os padrões de produção, sendo necessário reequipar a indústria para acomodar as novas tecnologias. O desenvolvimento do próprio PD-14 ocorreu com nova tecnologia digital, graças à qual a 7ª cópia do motor foi montada em Perm usando tecnologia de produção em massa, enquanto anteriormente um lote piloto era produzido em quantidades de até 35 cópias.
O PD-14 deverá levar toda a indústria a um novo nível. O que posso dizer, mesmo o laboratório voador do Il-76LL, após vários anos de inatividade, precisou ser modernizado com equipamentos. Também foram encontrados trabalhos para os estandes exclusivos do CIAM, que permitem simular as condições de voo em solo. Em geral, o projecto PD-14 irá salvar mais de 10.000 empregos altamente qualificados para a Rússia.

PD-14 é o primeiro motor doméstico que compete diretamente com o seu homólogo ocidental
O desenvolvimento de um motor moderno leva de 1,5 a 2 vezes mais tempo do que o desenvolvimento de uma aeronave. Infelizmente, os fabricantes de aeronaves enfrentam uma situação em que o motor não tem tempo para começar a testar a aeronave a que se destina. O lançamento da primeira cópia do MS-21 ocorrerá em 2016 e os testes do PD-14 apenas começaram. É verdade que o projeto proporcionou uma alternativa desde o início: os clientes do MS-21 podiam escolher entre o PD-14 e o PW1400G da Pratt & Whitney. Está com Motor americano O MS-21 fará seu primeiro vôo, e é com ele que o PD-14 terá que disputar uma vaga sob a asa.
Comparado ao seu concorrente, o PD-14 é um pouco inferior em eficiência, mas é mais leve, tem um diâmetro visivelmente menor (1,9 m versus 2,1) e, portanto, menos resistência. E mais uma característica: os especialistas russos optaram deliberadamente por alguma simplificação do design. O PD-14 básico não utiliza caixa de engrenagens no acionamento do ventilador, e também não utiliza bico ajustável do circuito externo, possui menor temperatura do gás na frente da turbina, o que facilita a obtenção de confiabilidade e vida útil; indicadores. Portanto, o motor PD-14 é mais barato e, segundo estimativas preliminares, exigirá custos menores para Manutenção e reparos. A propósito, no contexto da queda dos preços do petróleo, é precisamente a redução custos operacionais, e não a eficiência, tornam-se o fator formador de padrões e o principal vantagem competitiva motor de aeronave. Em geral, os custos operacionais diretos do MS-21 com PD-14 podem ser 2,5% menores que os da versão com motor americano.

A família de motores turbofan promissores para a família de aeronaves principais consiste nos motores PD-14, PD-14A, PD-14M e PD-10:

PD-14 - motor turbofan básico da aeronave MS-21-300;
PD-14A - uma versão acelerada do motor turbofan para a aeronave MS-21-200;
PD-14M - uma versão aprimorada do motor turbofan para a aeronave MS-21-400;
PD-10 é uma variante com empuxo reduzido para 10…11 tf para a aeronave SSJ‑NG.

Em geral, os custos operacionais diretos do MS-21 com PD-14 podem ser 2,5% menores que os da versão com motor americano.

Hmm... perceptível. Pelo que entendi, estes custos são conseguidos pelo menor custo de funcionamento do motor (reparações, etc.), embora um consumo de combustível ligeiramente superior. E a vantagem de 2,5% é alcançada a um valor teórico de 30 dólares por barril de petróleo? E aos 100, como ficarão as coisas?

Gostaria de esclarecer, mas o que devemos esperar de paradas de aeronaves por falha de motor? Para manutenção e assim por diante.

O principal ponto fraco do Tu-154 são os motores D-30KU de 3ª geração com alto consumo específico de combustível (0,69 kg/kgf·h).

Para quem escreveu isto... seria necessário...... Como se... O D-30KU consome mais CFM56, em 16%, o que é bastante importante, mas não pode ser a única principal fraqueza para realidades modernas lugar.

Comparado ao seu concorrente, o PD-14 é um pouco inferior em eficiência, mas mais fácil

Espero que as outras vantagens do PD-14 não sejam tiradas do nada, como isso pode ser mais fácil?

Peso seco PD-14 (catálogo): 2870 kg

Peso seco PW1100G (catálogo) 2858 kg.

E quem é mais fácil???

Pelo que entendi, trata-se de uma massa com nacela de motor e outros dispositivos. Em geral, eles têm quase a mesma massa. 20 kg por motor afetarão a eficiência geral do combustível em 0,07%

O PD-14 básico não usa caixa de câmbio no acionamento do ventilador

Por que, quando se fala das vantagens da simplicidade do design, se esquecem da complexidade? A? O PD-14, de modo geral, possui 3 estágios a mais de turbinas que o PW1100G/PW1400G

O que a caixa de câmbio oferece?
Primeiro, não há necessidade de uma grande cascata de turbinas e o diâmetro dessas turbinas é um pouco menor. (devido à caixa de velocidades, o motor torna-se não só mais complexo, mas também mais simples).
2. As pás do ventilador podem ser giradas em um ângulo que reduz a alavancagem, o que leva a pás do ventilador mais leves.

Portanto, do ponto de vista da complexidade do design, e do seu peso com a caixa de câmbio, não é que tudo seja totalmente unilateral. Por um lado é mais complicado e pesa alguma coisa, mas por outro lado é mais simples com turbina e mais simples com ventilador.

diâmetro visivelmente menor (1,9 m versus 2,1), o que significa menos resistência

Sim, sim, sim... claro.....
Pratt Witney possui caixa de câmbio, o que significa que o ventilador gira mais lentamente, o que significa que o ângulo das pás é diferente, o que significa que, levando em consideração a disposição um pouco mais esparsa das pás, o ar passa pelas pás paradas do PW1100g mais facilmente do que através das lâminas paradas do PD14.

Portanto, como resultado, a resistência de um PW1100g parado será provavelmente aproximadamente igual à do PD14.

O Boeing 737 tem um layout particularmente complicado do trem de pouso e das saídas de emergência, como resultado, até mesmo o LEAP-X teve que ser comprimido para 176 cm de diâmetro para atender às suas necessidades. E com esse diâmetro é eficaz parte quente(LEAP-X) proporciona maior efeito do que a parte fria efetiva (PW1000g).

Se os preços do petróleo continuarem baratos, então mais design simples O PD-14 será mais eficaz que o mais complexo (PW, LEAP). A questão é como será organizado o trabalho com essa estrutura. Ou seja, pessoalmente acho que a escolha certa para o PD-14 é um pouco mais soluções simples do que os concorrentes. Mas existem algumas preocupações sobre a organização da produção e do serviço, mesmo para um design um pouco mais simples. Por alguma razão, parece-me (provavelmente posso estar errado) que o PS-90A não é tão bom nisso, que tudo está indo bem.

A assessoria de imprensa da United Engine Corporation observou que o motor PD-14, projetado para o mais novo avião comercial russo MS-21, confirma as características declaradas durante os testes. RNS relata isso.

De acordo com representantes da UEC, hoje podemos dizer com segurança que em vários parâmetros o motor PD-14 está à frente dos seus homólogos ocidentais. Estamos falando da liberação de poluentes na atmosfera, dos níveis de ruído, etc.

Os testes do PD-14 prosseguem de acordo com o cronograma previamente traçado para os trabalhos de desenvolvimento. Atualmente em andamento testes de bancada em câmaras de pressão térmica do Instituto de Pesquisa CIAM e testes como parte de um laboratório voador.

O projeto PD-14 é uma família completa de unidades de potência de aviação com empuxo de 9 a 18 toneladas. Este motor é o principal do mais novo avião comercial MC-21. Modificações mais poderosas podem ser instaladas em veículos pesados, incluindo o Il-96. Está planejado usá-lo para produzir um moderno motor de helicóptero. Também encontrará aplicação em estações de bombeamento de gás e outras instalações.

O desenvolvedor do PD-14 é a planta Perm Aviadvigatel e o fabricante é a UEC-Perm Motors. O trabalho nisso começou em 2008. Durante esse tempo, conseguimos criar um produto verdadeiramente avançado.

Foto: irkut.com/Irkut Corporation Serviço de Imprensa

Para este projeto foram criadas 15 novas tecnologias e 20 materiais compósitos exclusivos. Todas as principais empresas russas de fabricação de motores para aeronaves participam do desenvolvimento e teste do motor.

O novo motor, conforme notado pela assessoria de imprensa da UEC, possui características únicas. Em particular, tem 10-15% menos consumo de combustível em comparação com análogos estrangeiros. Isto reduzirá os custos operacionais e os custos do ciclo de vida em aproximadamente 15%. O PD-14 também é altamente confiável.

Simultaneamente aos testes, ocorre o processo de certificação. Não estamos falando apenas de padrões russos, mas também de padrões ocidentais. A produção em série do motor PD-14 começará em 2018. Serão produzidas 20-30 unidades por ano. O custo do projeto é estimado em 70 bilhões de rublos.

O projeto PD-14 é um grande evento para a indústria nacional de motores aeronáuticos. A sua implementação demonstrará as sérias capacidades da indústria russa.

Modelo do motor PD-14 / Foto: avid.ru

Em 30 de outubro de 2015, os testes do mais novo motor de aeronave russo PD-14 começaram no laboratório voador Il-76LL. Este é um evento de excepcional importância. 10 fatos interessantes sobre motores turbojato em geral e sobre PD-14 em particular.

1. Conquista da humanidade

O motor turbojato (TRE) é uma das principais conquistas técnicas da humanidade, que pode ser equiparada à invenção da roda, da vela, da máquina a vapor, do motor combustão interna, motor de foguete e um reator nuclear. Foi graças ao motor turbojato que nosso planeta de repente se tornou pequeno e aconchegante. Qualquer pessoa pode chegar com conforto e segurança ao seu canto mais remoto em questão de horas.

Segundo as estatísticas, apenas um voo em 8 milhões termina em acidente com perda de vidas. Mesmo que você embarcasse em um voo aleatório todos os dias, levaria 21 mil anos para morrer em um acidente de avião. Segundo as estatísticas, caminhar é muitas vezes mais perigoso do que voar. E tudo isso se deve em grande parte à incrível confiabilidade dos motores de aeronaves modernas.

2. Um milagre da tecnologia

Mas um motor turbojato é um dispositivo extremamente complexo. Sua turbina opera nas condições mais difíceis. Seu elemento mais importante é a lâmina, com a qual a energia cinética do fluxo de gás é convertida em energia mecânica rotacional. Uma pá, e são cerca de 70 delas em cada estágio de uma turbina de aeronave, desenvolve uma potência igual à potência de um motor de carro de Fórmula 1, e a uma velocidade de rotação de cerca de 12 mil rotações por minuto, uma força centrífuga igual a Sobre ele atuam 18 toneladas, o que equivale à carga na suspensão de um ônibus londrino de dois andares.

Diagrama do motor PD-14 / Imagem: vtbrussia.ru

Mas isso não é tudo. A temperatura do gás com o qual a lâmina entra em contato é quase metade da temperatura da superfície do Sol. Este valor é 200 °C superior ao ponto de fusão do metal do qual a lâmina é feita. Imagine este problema: é preciso evitar que um cubo de gelo derreta em um forno aquecido a 200°C. Os projetistas conseguem resolver o problema de resfriamento da lâmina por meio de canais de ar internos e revestimentos especiais. Não é de surpreender que uma espátula custe oito vezes mais que a prata. Para criar apenas esta pequena peça que cabe na palma da sua mão, é necessário desenvolver mais de uma dezena de tecnologias complexas. E cada uma dessas tecnologias é protegida como o segredo de estado mais importante.

3. As tecnologias TRD são mais importantes que os segredos atômicos

Além das empresas nacionais, apenas as empresas norte-americanas (Pratt & Whitney, General Electric, Honeywell), Inglaterra (Rolls-Royce) e França (Snecma) possuem tecnologias para o ciclo completo de criação de motores turbojato modernos. Ou seja, há menos países que produzem motores turbojato modernos para aviação do que países que possuem armas nucleares ou lançam satélites ao espaço. Os esforços de décadas da China, por exemplo, até agora não conseguiram obter sucesso nesta área. Os chineses rapidamente copiaram e equiparam o caça russo Su-27 com seus próprios sistemas, lançando-o sob a designação J-11. No entanto, eles nunca foram capazes de copiar seu motor AL-31F, então a China ainda é forçada a comprar este que não é mais o motor turbojato mais moderno da Rússia.

4. PD-14 - o primeiro motor de aeronave doméstico de 5ª geração

O progresso na fabricação de motores aeronáuticos é caracterizado por vários parâmetros, mas um dos principais é a temperatura do gás na frente da turbina. A transição para cada nova geração de motores turbojato, e são cinco no total, foi caracterizada por um aumento dessa temperatura em 100-200 graus. Assim, a temperatura dos gases dos motores turbojato de 1ª geração, surgidos no final da década de 1940, não ultrapassava 1150 °K, na 2ª geração (década de 1950) este valor aumentou para 1250 °K, na 3ª geração (década de 1960) este parâmetro subiu para 1450 °K; para motores da 4ª geração (1970-1980), a temperatura do gás atingiu 1650 °K; As pás das turbinas dos motores de 5ª geração, cujos primeiros exemplares surgiram no Ocidente em meados dos anos 90, operam a uma temperatura de 1900 °K. Atualmente, apenas 15% dos motores em uso no mundo são da 5ª geração.

Uma pá de turbina de avião produz potência igual à de um motor de carro de Fórmula 1.

O aumento da temperatura dos gases, bem como novos esquemas de design, principalmente de circuito duplo, permitiram alcançar um progresso impressionante ao longo dos 70 anos de desenvolvimento de motores turbojato. Por exemplo, a relação entre o empuxo do motor e seu peso aumentou 5 vezes durante esse período e para modelos modernos atingiu 10. O grau de compressão do ar no compressor aumentou 10 vezes: de 5 para 50, enquanto o número de estágios do compressor diminuiu em metade - em média de 20 para 10. O consumo específico de combustível dos motores turbojato modernos foi reduzido pela metade em comparação com os motores de 1ª geração. A cada 15 anos, o volume de tráfego de passageiros no mundo duplica, enquanto o consumo total de combustível da frota de aeronaves mundial permanece quase inalterado.

O PD-14 foi desenvolvido para a aeronave russa de médio alcance MS-21 / Foto: PJSC "UAC"

Atualmente, a Rússia produz o único motor para aeronaves civis de 4ª geração - o PS-90. Se compararmos o PD-14 com ele, então os dois motores têm pesos semelhantes (2.950 kg para a versão básica PS-90A e 2.870 kg para o PD-14), dimensões (o diâmetro do ventilador para ambos é de 1,9 m), taxa de compressão (35,5 e 41) e impulso de decolagem (16 e 14 tf).

Ao mesmo tempo, o compressor de alta pressão PD-14 consiste em 8 estágios e PS-90 - em 13 com menor taxa de compressão total. A taxa de bypass do PD-14 é duas vezes maior (4,5 para o PS-90 e 8,5 para o PD-14) com o mesmo diâmetro de ventoinha. Como resultado, o consumo específico de combustível em voo de cruzeiro do PD-14 cairá, de acordo com estimativas preliminares, em 15% em comparação com os motores existentes: para 0,53-0,54 kg/(kgf h) versus 0,595 kg/(kgf h) ) no PS-90.

5. PD-14 é o primeiro motor de aeronave criado na Rússia após o colapso da URSS

Quando Vladimir Putin parabenizou os especialistas russos pelo início dos testes do PD-14, ele disse que a última vez que tal evento ocorreu em nosso país foi há 29 anos. Muito provavelmente, isso significou 26 de dezembro de 1986, quando ocorreu o primeiro vôo do Il-76LL no âmbito do programa de testes PS-90A.

A União Soviética era uma grande potência da aviação. Na década de 1980, oito poderosos escritórios de projetos de motores de aeronaves operavam na URSS. Freqüentemente, as empresas competiam entre si, pois havia a prática de atribuir a mesma tarefa a dois escritórios de design. Infelizmente, os tempos mudaram. Após o colapso da década de 1990, todas as forças da indústria tiveram que se unir para implementar o projeto de criação de um motor moderno. Na verdade, a formação em 2008 da United Engine Corporation (UEC), com muitas de cujas empresas o VTB Bank coopera ativamente, teve como objetivo criar uma organização capaz não só de preservar as competências do país na construção de turbinas a gás, mas também de competir com o mundo. empresas líderes.

O principal contratante do projeto PD-14 é o Aviadvigatel Design Bureau (Perm), que, aliás, também desenvolveu o PS-90. A produção em série é organizada na Perm Motor Plant, mas peças e componentes serão fabricados em todo o país. A cooperação envolve a Ufa Engine Production Association (UMPO), NPO Saturn (Rybinsk), NPCG Salyut (Moscou), Metalist-Samara e muitos outros.

6. PD-14 - motor para aeronaves de longo curso do século 21

Um dos projetos de maior sucesso no campo da aviação civil da URSS foi a aeronave de médio alcance Tu-154. Produzido na quantidade de 1.026 unidades, formou a base da frota da Aeroflot por muitos anos. Infelizmente, o tempo passa e este trabalhador já não cumpre os requisitos modernos, nem em termos de eficiência nem de ecologia (ruído e emissões nocivas). O principal ponto fraco do Tu-154 são os motores D-30KU de 3ª geração com alto consumo específico de combustível (0,69 kg/(kgf·h).

Há menos países produzindo motores turbojato modernos para aviação do que países que possuem armas nucleares

O Tu-204 de médio alcance, que substituiu o Tu-154 pelos motores PS-90 de 4ª geração, nas condições do colapso do país e do mercado livre, não resistiu à concorrência de fabricantes estrangeiros mesmo na luta pelo ar doméstico transportadoras. Enquanto isso, o segmento de aeronaves de médio curso, de fuselagem estreita, dominado pelos Boeing 737 e Airbus 320 (só em 2015, 986 deles foram entregues a companhias aéreas de todo o mundo), é o mais difundido, e a presença nele é uma necessidade necessária. condição para a preservação da indústria aeronáutica civil nacional. Assim, no início dos anos 2000, foi identificada uma necessidade urgente de criar um motor turbojato competitivo de nova geração para uma aeronave de médio alcance com 130-170 assentos. Tal aeronave deveria ser o MS-21 (Mainline Aircraft of the 21st Century), desenvolvido pela United Aircraft Corporation. A tarefa é incrivelmente difícil, já que não só o Tu-204, mas também nenhuma outra aeronave no mundo poderia resistir à concorrência da Boeing e da Airbus. É para o MS-21 que o PD-14 está sendo desenvolvido. O sucesso deste projecto será semelhante a um milagre económico, mas tais empreendimentos são a única forma de a economia russa sair da agulha do petróleo.

7. PD-14 - projeto básico para uma família de motores

As letras “PD” significam motor avançado e o número 14 significa empuxo em tonelada-força. PD-14 é o motor básico da família de motores turbojato com empuxo de 8 a 18 tf. A ideia de negócio do projeto é que todos esses motores sejam criados a partir de um gerador unificado de gás de alto grau de perfeição. O gerador de gás é o coração do motor turbojato, que consiste em um compressor de alta pressão, câmara de combustão e turbina. São as tecnologias de fabricação desses componentes, principalmente a chamada parte quente, que são críticas.

Em 30 de outubro de 2015, começaram os testes do mais novo motor de aeronave russo PD-14 no laboratório de vôo Il-76LL / Foto: Aviadvigatel OJSC

A família de motores baseada no PD-14 permitirá equipar quase todas as aeronaves russas com modernas usinas: desde o PD-7 para o Sukhoi Superjet 100 de curta distância até o PD-18, que pode ser instalado no carro-chefe da indústria aeronáutica russa - o Il-96 de longo curso. Com base no gerador de gás PD-14, está planejado o desenvolvimento de um motor de helicóptero PD-10V para substituir o D-136 ucraniano no maior helicóptero Mi-26 do mundo. O mesmo motor também pode ser usado no helicóptero pesado russo-chinês, cujo desenvolvimento já começou. Com base no gerador de gás PD-14, podem ser criadas instalações de bombeamento de gás e usinas de turbinas a gás com capacidade de 8 a 16 MW, tão necessárias para a Rússia.

8. PD-14 tem 16 tecnologias críticas

Para o PD-14, com o papel de liderança do Instituto Central de Fabricação de Motores de Aviação (CIAM), o principal instituto de pesquisa da indústria e do Aviadvigatel Design Bureau, foram desenvolvidas 16 tecnologias críticas: pás de turbina monocristalinas de alta pressão com um potencial promissor sistema de refrigeração, pá de ventilador oca de corda larga feita de liga de titânio, graças à qual foi possível aumentar a eficiência do estágio do ventilador em 5% em comparação com PS-90, câmara de combustão de baixa emissão feita de liga intermetálica, som - estruturas absorventes feitas de materiais compósitos, revestimentos cerâmicos nas partes quentes, pás ocas de turbinas de baixa pressão, etc.

O PD-14 continuará a ser melhorado. Na MAKS 2015 já foi possível ver o protótipo de pá de ventilador de corda larga em fibra de carbono, criado no CIAM, cuja massa é 65% da massa da pá oca de titânio utilizada atualmente. No estande do CIAM também foi possível ver um protótipo da caixa de câmbio que deverá ser equipada com a modificação do PD-18R. A caixa de velocidades permitirá reduzir a velocidade do ventilador, pelo que, não vinculado à velocidade da turbina, funcionará de forma mais eficiente. Espera-se que a temperatura do gás na frente da turbina aumente em 50 °K. Isto aumentará o empuxo do PD-18R para 20 tf e reduzirá o consumo específico de combustível em mais 5%.

9. PD-14 tem 20 novos materiais

Ao criar o PD-14, os desenvolvedores confiaram desde o início em materiais nacionais. Ficou claro que em nenhuma circunstância seria dado às empresas russas acesso a novos materiais fabricados no estrangeiro. Aqui, o Instituto Russo de Materiais de Aviação (VIAM) desempenhou um papel de liderança, com a participação do qual foram desenvolvidos cerca de 20 novos materiais para o PD-14.

Mas criar o material é metade da batalha. Às vezes, os metais russos são superiores em qualidade aos estrangeiros, mas seu uso em motores de aeronaves civis requer certificação de acordo com padrões internacionais. Caso contrário, o motor, por melhor que seja, não poderá voar fora da Rússia. As regras aqui são muito rígidas porque estamos falando da segurança das pessoas. O mesmo se aplica ao processo de fabricação de motores: as empresas do setor exigem certificação de acordo com os padrões da Agência Europeia para a Segurança da Aviação (EASA). Tudo isto nos obrigará a melhorar os padrões de produção, sendo necessário reequipar a indústria para acomodar as novas tecnologias. O desenvolvimento do próprio PD-14 ocorreu com nova tecnologia digital, graças à qual a 7ª cópia do motor foi montada em Perm usando tecnologia de produção em massa, enquanto anteriormente um lote piloto era produzido em quantidades de até 35 cópias.

O desenvolvimento de um motor moderno leva 1,5 a 2 vezes mais tempo do que o desenvolvimento de uma aeronave

O PD-14 deverá levar toda a indústria a um novo nível. O que posso dizer, mesmo o laboratório voador do Il-76LL, após vários anos de inatividade, precisou ser modernizado com equipamentos. Também foram encontrados trabalhos para os estandes exclusivos do CIAM, que permitem simular as condições de voo em solo. Em geral, o projecto PD-14 irá salvar mais de 10.000 empregos altamente qualificados para a Rússia.

10. PD-14 é o primeiro motor doméstico que compete diretamente com o seu homólogo ocidental

O desenvolvimento de um motor moderno leva 1,5 a 2 vezes mais tempo do que o desenvolvimento de uma aeronave. Infelizmente, os fabricantes de aeronaves enfrentam uma situação em que o motor não tem tempo para começar a testar a aeronave a que se destina. O lançamento da primeira cópia do MS-21 ocorrerá no início de 2016 e os testes do PD-14 apenas começaram. É verdade que o projeto proporcionou uma alternativa desde o início: os clientes do MS-21 podiam escolher entre o PD-14 e o PW1400G da Pratt & Whitney. É com o motor americano que o MC-21 fará seu primeiro vôo, e é com ele que o PD-14 terá que disputar um lugar sob a asa.

As pás ocas de titânio de corda larga são uma das tecnologias críticas do PD-14 / Foto: Ramil Sitdikov

Comparado ao seu concorrente, o PD-14 é um pouco inferior em eficiência, mas é mais leve, tem um diâmetro visivelmente menor (1,9 m versus 2,1) e, portanto, menos resistência. E mais uma característica: os especialistas russos optaram deliberadamente por alguma simplificação do design. O PD-14 básico não utiliza caixa de engrenagens no acionamento do ventilador, e também não utiliza bico ajustável do circuito externo, possui menor temperatura do gás na frente da turbina, o que facilita a obtenção de confiabilidade e vida útil; indicadores. Portanto, o motor PD-14 é mais barato e, segundo estimativas preliminares, exigirá menores custos de manutenção e reparos. A propósito, no contexto da queda dos preços do petróleo, são os custos operacionais mais baixos, e não a eficiência, que se tornam o factor impulsionador e a principal vantagem competitiva de um motor de aeronave. Em geral, os custos operacionais diretos do MS-21 com PD-14 podem ser 2,5% menores que os da versão com motor americano.

Até o momento, foram encomendados 175 MS-21, dos quais 35 são com motor PD-14.

Na redação do material foram utilizados dados dos sites do PJSC UAC, JSC Aviadvigatel e RIA Novosti.

Características do motor de aviação PD 14

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