Что такое вна двигателя
Что такое вна двигателя
Первый отечественный турбореактивный двухконтурный авиационный двигатель
К концу 40-х гг. прошлого столетия возможности поршневых моторов оказались полностью исчерпаны. После Второй Мировой войны практически все конструкторские двигателестроительные фирмы активно занимались разработкой авиационных газотурбинных двигателей. Пермские конструкторы вплотную приступили к их разработке в 1953 году, когда ОКБ-19 возглавил Павел Александрович Соловьев.
В пермском КБ был проведен большой объем работ по исследованию различных схем воздушно-реактивных двигателей, в результате чего была выбрана перспективная схема двухконтурного турбореактивного двигателя, обеспечивающая топливную экономичность на всех режимах работы двигателя и, особенно, на высоких дозвуковых скоростях полета. Идею двухконтурного турбореактивного двигателя в свое время предложил замечательный советский авиаконструктор А.М. Люлька
В 1956 году было начато проектирование двухкаскадного турбореактивного двухконтурного двигателя Д-20 с форсажной камерой (ТРДДФ), который предполагалось использовать на бомбардировщике А.Н. Туполева. Было изготовлено пять опытных двигателей, однако, проект самолета был закрыт
В 1960 году под руководством Павла Соловьева на базе ТРДДФ Д-20 создается первый серийный двухконтурный турбореактивный двухвальный двигатель Д-20П (П – пассажирский). Его успешные государственные испытания утвердили двухконтурную схему как основную в отечественном авиадвигателестроении.
Непросто шло освоение Д-20П на серийном заводе имени Я. М. Свердлова (ныне «ОДК-ПМ»). Даже квалифицированные сборщики не сразу смогли уловить все технические особенности нового двигателя. Было необходимо быстро решать возникающие вопросы по изготовлению и испытанию изделий. Для этой цели в 1961 году была создана первая ведущая бригада по серийному сопровождению двигателя Д-20П. С ее помощью были устранены такие дефекты, как вибрация двигателя, искрение при задевании лабиринтов сопловых аппаратов о диски турбины, резонансные колебания рабочих лопаток первой ступени компрессора низкого давления и др.
Двигатель Д-20П стал первым отечественным серийным двухконтурным двухвальным двигателем. Всего было изготовлено 1795 двигателей Д-20П
Двигатель Д-20П тягой 5 400 кгс широко использовался в составе силовой установки первого отечественного ближнемагистрального реактивного пассажирского самолета Ту-124 разработки конструкторского бюро Андрея Туполева.
В 1961 году на базе Д-20П разработан турбореактивный одновальный двухконтурный двигатель Д-21 с форсажной камерой для всепогодного стратегического разведчика – первого в мире самолета, способного вести авиаразведку на сверхзвуке на удалении более 1 700 км от аэродрома базирования. Несмотря на то, что самолет был создан в ОКБ-256 под руководством П.В. Цыбина, он, как и двигатель, серийно не выпускался.
На создание авиадвигателя ПД-35 выделят $3 млрд
Москва. 9 августа. INTERFAX.RU — Государство выделяет $3 млрд на создание авиадвигателя большой тяги ПД-35 для проектируемого широкофюзеляжного самолета. Об этом сообщил управляющий директор, генеральный конструктор АО «ОДК-Авиадвигатель» Александр Иноземцев журналистам в пятницу.
В январе 2018 года в то время вице-премьер Дмитрий Рогозин заявил, что перспективный сверхмощный двигатель ПД-35 станет основным для будущих российских военно-транспортных самолетов и позволит перейти на двухмоторную схему на крупных российских самолетах.
«Двигатель ПД-35 нужен не только для российско-китайского широкофюзеляжного пассажирского самолёта. Он позволит уйти от четырехмоторной схемы на ИЛ-476, ИЛ-478, ИЛ-96-400, а также станет базовым двигателем для перспективного авиационного комплекса военно-транспортной авиации», — писал Рогозин в твиттере.
Он отметил, что создание авиационного двигателя тягой более 30 тонн — «крайне важная для развития нашей авиации задача», которая не была решена во времена СССР. По словам Рогозина, сейчас в РФ подошли к решению этой задачи, опираясь на опыт создания базового генератора для двигателя ПД-14 для лайнера МС-21.
Ранее сообщалось, что АО «ОДК-Авиадвигатель» получило от материнской «Объединенной двигателестроительной корпорации» заказ на изготовление двигателя-демонстратора технологий (ДДТ) ПД-35, предназначенного для дальнемагистральных широкофюзеляжных самолетов. Согласно материалам системы «СПАРК-Маркетинг», до 5 декабря 2018 года «ОДК-Авиадвигатель» должно разработать техническое задание на ДДТ, до 5 декабря 2019 г. — эскизный проект. Через год должны быть изготовлены и собраны узлы демонстрационного газогенератора (ДГГ) ПД-35, еще через год — полностью изготовлен и испытан сам ДГГ. К 5 декабря 2022 г. необходимо собрать узлы ДДТ ПД-35, наконец, к 5 декабря 2023 г. должен быть собран и испытан непосредственно ДДТ.
В пресс-службе компании «ОДК-Авиадвигатель» ранее также сообщили, что авиадвигатель тягой порядка 35 тонн планируется сертифицировать в 2025 году.
По данным на январь 2018 года стоимость работ оценивалась в 64,3 млрд рублей.
Решение по разработке «тяжелого» двигателя тягой на 35 тонн было принято в 2016 году. Как отмечалось, он необходим для достижения топливной эффективности на дальнемагистральных авиалайнерах и мощных военно-транспортных самолётах.
23 сентября 2017 года президент РФ Владимир Путин в ходе встречи с руководителем Минпромторга Денисом Мантуровым заявил, что работы по региональному самолету Ил-114 и двигателю ПД-35 будут профинансированы не только в 2018-м, но и вплоть до 2020 года включительно.
Глава государства назвал эту работу одним из приоритетов. «Нам нужен региональный самолет свой, иначе мы так и будем вечно покупать все за границей в этом сегменте. Но и нужен двигатель мощный, ПД-35 нам нужен. Много проектов в авиации связано с этим двигателем», — сказал Путин.
В «ОДК-Авиадвигателе» отмечали ранее, что «на базе двигателя ПД-35 планируется в дальнейшем создать семейство авиадвигателей различной тяги вплоть до тяги на взлете до 50 т».
Генконструктор Иноземцев о двигателе ПД-14, вернувшем Россию в высшую лигу мировой авиации
Одной из самых ожидаемых новинок авиасалона МАКС-2021 стал гражданский среднемагистральный самолет МС-21-310 с новейшими отечественными двигателями ПД-14. Машина с новыми моторами впервые участвует в летной программе авиасалона.
Выполнение программы по созданию двигателя ПД-14 вернуло нашу страну в высшую лигу мировой авиации. В настоящее время специалисты Объединенной двигателестроительной корпорации (ОДК, входит в госкорпорацию «Ростех») активно работают над следующим двигателем этой серии — перспективным ПД-35 с тягой в 35 т для широкофюзеляжных самолетов. О том, как создавался ПД-14, какие трудности пришлось преодолеть, какие уникальные технологии применить, а также о перспективном ПД-35 рассказал в интервью ТАСС генеральный конструктор — управляющий директор АО «ОДК-Авиадвигатель», заместитель генерального директора АО «ОДК» по управлению НПК «Пермские моторы» Александр Иноземцев.
«Двигатель, который будет конкурировать с лучшими западными аналогами»
По словам Иноземцева, изначально Объединенная авиастроительная корпорация (ОАК) хотела покупать двигатели для самолета МС-21 у западных производителей, считая, что это значительно снизит риски выхода нового продукта — самолета МС-21 — на рынок. «Самое сложное было доказать, что мы можем сделать двигатель, который на равных будет конкурировать с лучшими западными аналогами. Переговоры с ОАК вела только что созданная в марте 2008 года ОДК, доказывая, что без отечественного двигателестроения Россия никогда не сможет вернуть себе звание мировой авиастроительной державы. ОДК в этом споре поддержало Министерство промышленности и торговли РФ», — отметил он.
Иноземцев подчеркнул, что основную роль в положительном решении вопроса создания собственного двигателя сыграли Виктор Христенко, Юрий Слюсарь, Андрей Богинский, Александр Ивах, Александр Пономарев. Большую помощь оказали руководители ФГУП «ЦИАМ» — Владимир Скибин, Александр Ланшин и ФГУП «ВИАМ» — Евгений Каблов.
Консолидированная поддержка ОДК со стороны отраслевых институтов и Минпромторга РФ позволила в конце 2008 года начать финансирование проекта ПД-14.
Затем началась работа над самим изделием, где тоже пришлось столкнуться и преодолеть немало трудностей. Так, по словам Иноземцева, были затруднения с изготовлением материальной части. «Когда мы начинали проект в 2008 году и формировали кооперацию предприятий, все заводы были почти без работы и стремились максимально увеличить долю своего участия в проекте. А потом у всех появился гособоронзаказ, все сроки поползли вправо. Поэтому своевременное изготовление материальной части стало серьезной проблемой», — поделился воспоминаниями генеральный конструктор.
Много внимания и сил отнимала организация работ по проекту, разработка и реализация концепции программно-проектного управления проектом, прохождение первых контрольных рубежей. «Мы были первыми в ОДК, и приходилось самим разрабатывать методологию программно-проектного управления и реализовывать ее на практике», — подчеркнул он.
Проект по созданию ПД-14 делился на определенные стадии, характеризующиеся законченным этапом работ и необходимостью принятия решения о начале финансирования следующего, более дорогостоящего этапа. На каждом контрольном рубеже внимательно рассматривалось состояние работ по проекту по нескольким ключевым критериям, главный из которых — техническая реализуемость и экономическая эффективность проекта, оценка экономических рисков реализации проекта.
Ключевые технологи ПД-14
По признанию Иноземцева, сложными оказались практически все основные этапы созданию ПД-14. Одним из новшеств проекта ПД-14 стало создание рабочих групп по ключевым направлениям. Помимо конструкторов «ОДК-Авиадвигатель» в эти группы привлекались ведущие специалисты предприятий ОДК, отраслевых институтов и академической науки.
Двигатель-демонстратор ПД-14 был собран в июне 2012 года. Ключевым риском этого этапа стала технология изготовления пустотелой титановой рабочей лопатки вентилятора методом диффузионной сварки и сверхпластической формовки. В создании и освоении этой технологии кроме специалистов АО «ОДК-Авиадвигатель» большую роль сыграли специалисты ФГБУН «Институт проблем сверхпластичности металлов» Российской академии наук, АО «ОДК-УМПО», ФГУП «ЦИАМ», ФГУП «ВИАМ». «Без этой технологии двигатель ПД-14 не состоялся бы», — подчеркнул Иноземцев.
Серьезным вопросом также стала разработка турбины низкого давления. Она была создана совместными усилиями уфимского ОКБ «Мотор» и пермских конструкторов. «Опуская подробности, скажу, что при разработке турбины низкого давления спорили две идеологии: делать турбину большего диаметра с меньшим количеством ступеней или, наоборот, меньшего диаметра с большим количеством ступеней. Победила вторая, более консервативная идеология, обеспечившая высокий КПД турбины на крейсерском режиме полета», — рассказал генконструктор.
В проекте ПД-14 предприятие «ОДК-Авиадвигатель» впервые в практике отечественного двигателестроения разрабатывало не только сам двигатель, но и мотогондолу. Специалисты пермского конструкторского бюро отказались от общепринятого в мире типа реверсивного устройства распашного типа, когда мотогондола состоит из двух С-образных каналов, которые, как крылья бабочки, распахиваются и открывают доступ к двигателю.
Другой особенностью реверсивного устройства, которую специалисты «ОДК-Авиадвигатель» применили одни из первых в мире и точно первые в России, стало использование электрического привода для реверсивного устройства ПД-14. Уникальную систему электропривода разработали отечественные фирмы ООО «Электропривод» и ГК «Диаконт».
Для летных испытаний нового двигателя была восстановлена летающая лаборатория на базе Ил-76ЛЛ, которая позволяет оценивать около 2 тыс. параметров двигателя в процессе полета. Первый вылет Ил-76ЛЛ с двигателем ПД-14 состоялся 30 ноября 2015 года на аэродроме ЛИИ им М.М. Громова. «Примерно треть из этих 2 тыс. параметров мы наблюдали онлайн на базе в Жуковском и в Перми. Это первая в России летная лаборатория с такими возможностями», — отметил генеральный конструктор.
С сертификацией двигателя тоже было все непросто. Когда были развернуты работы по проведению сертификационных испытаний ПД-14, вышло постановление правительства России о перераспределении полномочий по сертификации авиационной техники — от Межгосударственного авиационного комитета (МАК) в Росавиацию. Правительственный маневр примерно на два года задержал все работы по сертификации ПД-14. Особенно работы с EASA. Но в конечном итоге все испытания были успешно проведены, и в октябре 2018 года ПД-14 получил сертификат типа.
Перспективный двигатель прошел сложнейшие сертификационные испытания, в первую очередь по обрыву рабочей лопатки вентилятора, в ходе которых была подтверждена локализация повреждений и отсутствие опасных последствий, связанных с двигателем. Для этого испытания был существенно доработан стенд «ОДК-Авиадвигатель». Специалисты пермского КБ разработали уникальную методику подрыва пирозаряда, обеспечивающего гарантированное отделение рабочей лопатки вентилятора от ротора на заданном режиме работы двигателя и не приводящего к дополнительному негативному воздействию на двигатель.
Успешно прошло сложное испытание по обрыву вала турбины низкого давления, доказавшее отсутствие опасных последствий для двигателя и самолета.
«Подобные испытания в «ОДК-Авиадвигатель» не проводились почти 30 лет», — рассказал Иноземцев, добавив, что сертификационные испытания проходили не только в Перми, но и в Москве на стендах ЦИАМ в Тураево, в Жуковском в ЛИИ им. М.М. Громова, в Рыбинске на открытом стенде «ОДК-Сатурн» в Палуево.
Транзит технологий в двигатель ПД-35
Логическим продолжением двигателя ПД-14 стала работа коллектива «ОДК-Авиадвигатель» над двухконтурным турбореактивным двигателем сверхбольшой тяги ПД-35, который предназначен для установки на перспективные широкофюзеляжные самолеты.
Опыт, полученный при разработке двигателя для самолета МС-21, планируется в полной мере применить в новом проекте. «Из освоенных на ПД-14 технологий в коммерческом двигателе ПД-35 будут применены технологии изготовления лопаток турбин, элементов камеры сгорания, звукопоглощающих конструкций, новые методы ремонтов и диагностики, кроме этого планируется использовать технологии, увеличивающие прочность и ресурс двигателей», — рассказал Иноземцев.
Он также уточнил, что принципиально новыми разработками для перспективного двигателя ПД-35 будут рабочая лопатка вентилятора и его корпус, изготовленные из полимерных композиционных материалов, позволяющих существенно снизить массу двигателя. Также технологии сварного ротора, снижающие массу и повышающие надежность двигателя. Кроме того, в двигателе планируется использовать малоэмиссионную камеру сгорания, отвечающую перспективным экологическим требованиям вплоть до 2030 года.
Форсуночные модули с электрическими устройствами воздействия на топливо для авиационных двигателей
Описание
Применение
Газотурбинные авиационные двигатели и другие типы двигателей, работающих на керосине.
Актуальность
В настоящее время во всём мире ведутся активные исследования по созданию высокоскоростных транспортных средств, обеспечению экологии и высокой энергоэффективности авиационных двигателей. Эти исследования прежде всего направлены на повышения качества распыла жидкого топлива и сгорания топливно-воздушной смеси. Как правило, существенного улучшения качественных показателей распыла и горения существующими методами и технологиями не удаётся. Поэтому обеспечение заданных характеристик топливно-воздушной смеси при её сгорании с использованием новых физических явлений является актуальной задачей для авиакосмической промышленности.
В проекте предлагается для улучшения качества распыла топлива и сгорания топливно-воздушной смеси использовать соответствующим образом организованные электрические поля в цепях подачи топлива к форсунке и (или) непосредственно в самой форсунке при распыливании топлива на капли. При этом под форсуночным модулем понимается электрическое устройство воздействия на топливо (ЭУВТ) и топливная форсунка.
Научная и практическая значимость
При реализации проекта предложена стратегия исследований и разработок форсуночных модулей, основанная на разработанной технологии Динамического конструирования, предусматривающей использование суперкомпьютерных вычислений и верификации экспериментом на современном лазерно-оптическом и другом оборудовании, обеспечивающая патентоспособность и конкурентоспособность разработок на рынке с целым рядом «ноу-хау» за счет оптимального выбора взаимосвязанных параметров. Как правило, все полученные результаты обладают мировой новизной, поскольку такие исследования применительно к авиационным двигателям осуществляются впервые.
Партнеры
- Индустриальный партнер — АО «ОДК- Авиадвигатель»
Используемые ресурсы и оборудование
Суперкомпьютерный кластер СПбПУ на новейших процессорах семейства Intel Xeon E5-2697 v3 : Пиковая суммарная производительность вычислителей достигает 1.3 Петафлопс.668 узлов: 2 x (Intel Xeon E5-2697 v3) х14 ядер (2.60 GHz), всего 18 704 ядер, 64 GB RAM на узел. 56 узлов: 2 x (Intel Xeon E5-2697 v3) х 14 ядер (2.60 GHz), всего 1568 ядер 64 GB RAM на узел + 2 x NVidia Tesla K40X . 32 модуля x8 Intel Xeon Phi 5120D (60 ядер х4 потока; 1.038ГГц; 8ГБ RAM); x2 IB FDR. Всего: 15360 ядер; 61440 потоков; 2048 ГБ RAM;
Трёхкомпонентный лазерно-оптический доплеровский анемометр- 3D-LDA ЛАД-056С (Институт оптико-информационных технологий, Россия): 2 полупроводниковых диодных лазера типа ML1013R-01 MitsubishiElectric Corp;
Результаты
В результате выполнения ПНИ теоретически получено и экспериментально подтверждено, что при использовании электрических полей в форсуночных модулях авиационных газотурбинных двигателей улучшаются параметры распыла керосина, и сгорания керосино-воздушной смеси. Результаты огневых испытаний разработанных форсуночных модулей на пятигорелочном отсеке реальной камеры сгорания газотурбинного двигателя в АО «ОДК-Авиадвигатель» показали, что при воздействии на керосин электрического поля на режиме малого газа работы авиадвигателя происходит уменьшение CO в исходящих продуктах горения на 10,61% и концентрации выхлопных углеводородов HC – на 57,3% по сравнению с базовой форсункой без электрического поля. Все это свидетельствует об улучшении параметров распыла топлива и увеличении полноты сгорания топлива.
Индустриальный партнер своим Заключением подтвердил, что проект готов к переходу на стадию ОКР.
Разработки защищены 4-мя патентами Российской Федерации, еще 2 заявки на выдачу патентов РФ находятся на рассмотрении в Роспатенте
- Патент № 2582376 (РФ). Нагорный В.С., Колодяжный Д.Ю. Способ повышения эффективности распыла топлива. Заявитель: Санкт-Петербургский государственный политехнический университет. Опубликовано: 27.04.2016. Бюл. № 12.
- Патент № 2562505 (РФ). Нагорный В.С., Колодяжный Д.Ю., Марчуков Е.Ю., Фёдоров С.А., Пщелко Н.С. Способ повышения эффективности сгорания углеводородного топлива. Заявитель: Санкт-Петербургский государственный политехнический университет. Опубликовано: 10.09.2015 Бюл. № 25.
- Патент № 2571990 (РФ). Нагорный В.С., Колодяжный Д.Ю. Способ повышения эффективности сгорания топлива в двигателе самолёта. Заявитель: Санкт-Петербургский государственный политехнический университет. Опубликовано: 27.12.2015. Бюл. № 36.
