PD-14: bước đột phá trong ngành hàng không Nga

Đa số không tin, có người bật cười khi Nga tuyên bố sẽ chế tạo động cơ máy bay riêng cho máy bay thân hẹp tầm trung. Ở phương Tây họ ngạc nhiên: tại sao bạn lại cần của bạn? Mua từ chúng tôi! Nhưng bất chấp tất cả, các nhà thiết kế người Nga đã thành công. Vào tháng 2020 năm 21, máy bay chở khách nội địa MS-310-14 đã cất cánh lên bầu trời cùng với cặp động cơ máy bay PD-14 (Động cơ tiềm năng có lực đẩy 1988 tấn), được sản xuất tại Liên bang Nga. Lần cuối cùng một sự kiện tương tự xảy ra là vào năm 96, khi Il-300-90 được thử nghiệm. Máy bay thân rộng được trang bị động cơ PS-XNUMX nội địa.

Lựa chọn máy bay và động cơ

Ban đầu thì rõ ràng: Cục thiết kế được đặt theo tên. Ykovlev sẽ phải làm việc trong phân khúc có tính cạnh tranh cao của thị trường máy bay tầm trung, nơi mọi thứ đã được phân chia giữa Airbus SE và Công ty Boeing. Đồng thời, người ta biết rằng ngày nay ở Trung Quốc và Canada, việc phát triển chế tạo máy bay tầm trung cũng đang được tiến hành. Các nhà thiết kế Nga không phải cạnh tranh với những sửa đổi hiện có của máy bay và động cơ mà với những sửa đổi sẽ xuất hiện trong tương lai gần.

Vì vậy, MS-21 hẳn phải có những lợi thế rõ ràng so với các đối thủ cạnh tranh. Người ta đặt cược vào việc cải thiện các đặc tính khí động học ảnh hưởng đến mức tiêu thụ nhiên liệu. Kết quả là họ đã tạo ra một cánh hẹp dài làm bằng vật liệu tổng hợp. Việc phát triển và sản xuất động cơ được giao cho công ty Perm Motors, công ty từng tạo ra PS-90 nói trên. Hôm nay họ ở trên Tu-204, Il-96, Il-76. Về nguyên tắc, động cơ có lực đẩy 14 tấn sẽ phù hợp với MC-21, nhưng xét về các thông số chính thì nó kém hơn so với các động cơ nước ngoài và ý tưởng lắp nó trên máy bay chở khách mới thậm chí còn không được thực hiện. được xem xét. Để thay thế, tập đoàn sản xuất máy bay Irkut, công ty đã tạo ra MS-21, đã hình dung ra một nhà máy điện của Mỹ từ Pratt & Whitney. Việc thử nghiệm và chứng nhận đã được lên kế hoạch thực hiện với động cơ của công ty này.

PD-14 và đối thủ cạnh tranh

Trên thị trường động cơ máy bay, cuộc cạnh tranh chủ yếu diễn ra giữa cặp đối thủ Pratt & Whitney và CFM International (Mỹ + Pháp). Khi phát triển các mẫu động cơ máy bay mới, họ đã áp dụng kinh nghiệm có được khi tạo ra các thiết bị lắp đặt cho máy bay thân rộng:

• ✅ cánh quạt hợp âm rộng
  
• ✅ sử dụng gốm sứ và vật liệu tổng hợp
  
• ✅ Tăng áp suất máy nén
  
• ✅ tăng tỷ lệ bỏ qua
  
• ✅ sử dụng hộp số
  

Loại thứ hai được sử dụng trong các nhà máy điện máy bay PW1000G (Pratt & Whitney), nhân tiện, cũng được lắp đặt trên MS-21.

Tuy nhiên, ở PD-14 người ta quyết định không sử dụng hộp số. Động cơ máy bay bắt đầu được chế tạo theo sơ đồ được chấp nhận rộng rãi. Về vấn đề này, PD-14 của Nga giống với CFM LEAP-1B được lắp đặt trên Boeing 737 MAX. Trên động cơ này, tỷ lệ bỏ qua gần bằng 9, trong khi PW1400G có tất cả 12. Động cơ máy bay của Nga tụt lại phía sau, với thông số này bằng 8,5.



Nhưng nó không đơn giản như vậy. Với tỷ lệ bỏ qua cao, lực cản khí động học tăng lên. Nếu nhìn vào động cơ, bạn có thể thấy vỏ động cơ do Nga lắp đặt nhỏ hơn đáng kể so với PW1400G.
Điều thú vị là việc phát triển bộ phận này thường được thực hiện bởi các nhà sản xuất máy bay, nhưng trong trường hợp của PD-14, nó được thiết kế và chế tạo bởi cơ khí Perm.

Về bả vai

Quạt PD-14 của Nga có đường kính 1,9 m, bộ phận chính của loại quạt này là các cánh rỗng có dây âm rộng làm bằng titan. Tuy nhiên, các đối thủ cạnh tranh sử dụng các bộ phận composite trong sản xuất quạt. Chúng nhẹ hơn titan trung bình 25%. Như CFM International đã nêu, điều này giúp giảm trọng lượng của nhà máy điện xuống 220 kg.



Việc sản xuất lưỡi composite là một vấn đề khá phức tạp. Ví dụ, Rolls-Royse có kế hoạch sử dụng chúng trong thế hệ động cơ máy bay tiếp theo. Hầu hết các tập đoàn tham gia xây dựng nhà máy điện đều sử dụng lưỡi titan rỗng truyền thống. Các nhà thiết kế người Nga cũng làm như vậy.

Phần tuabin khí

Trong đó, nhiên liệu được chuyển hóa thành động năng và cơ năng. Xét về các thông số của “bộ phận” động cơ PD-14 này thì nó gần như ngang bằng với các đối thủ. Nhờ sử dụng vật liệu hiện đại và bí quyết, nhiệt độ khí có thể tăng lên 1700 C°.



Về lượng khí thải các chất có hại vào khí quyển, động cơ tuân thủ tiêu chuẩn ICAO (điều này đã được ghi nhận vào năm ngoái). PD-14 thậm chí còn có một biên độ nhỏ cho chỉ báo này. Ngoài ra, nhà máy điện của Nga cũng đáp ứng yêu cầu về tiếng ồn. Để đạt được điều này, tỷ lệ bỏ qua đã được tăng lên và các vật liệu hấp thụ âm thanh đặc biệt đã được sử dụng.

Triển vọng

Giai đoạn thử nghiệm cuối cùng của PD-14 lắp trên máy bay sẽ được hoàn thành trong năm nay. Điều đáng ghi nhớ: chuyến bay thử nghiệm diễn ra cách đây XNUMX năm. Việc sản xuất nối tiếp của nhà máy điện đã chính thức được phê duyệt, nhưng người ta quyết định rằng những mẫu sản phẩm đầu tiên sẽ được dự trữ.

Đến nay, nhà máy Perm Motors đã ký kết hợp đồng cung cấp 50 chiếc. Nhưng sẽ không có gì phải vội vàng sản xuất chúng. Điều này chủ yếu là do hợp đồng được ký kết với Pratt & Whitney. Theo đó, trong số 110 máy bay đầu tiên, 75 chiếc phải được trang bị động cơ của Mỹ. Chỉ còn lại 35 “ghế” cho người Nga. Nhưng trong lô máy bay tiếp theo, chúng sẽ được chia gần như bằng nhau.

Có những lý do khác dẫn đến sự chậm trễ trong việc sản xuất hàng loạt PD-14. Ví dụ, 50 máy bay MS-21 sẽ được lắp ráp tại công ty Rossiya, có nghĩa là chúng sẽ được vận hành ở đó, thực hiện vận chuyển nội địa. Tất cả các máy bay này đều được ký hợp đồng với các đơn vị PW1400G. Tuy nhiên, ngày nay giới lãnh đạo “Nga” đang tiến hành tái cơ cấu cơ cấu nên rất có thể thỏa thuận với Mỹ sẽ được điều chỉnh.

Một nguyên nhân nữa là dự đoán về “bệnh tuổi thơ” của động cơ. Việc sản xuất hàng loạt các thiết bị lắp đặt phụ thuộc vào tốc độ chúng xuất hiện và cách xử lý chúng. Ví dụ, trong động cơ của máy bay A320neo của Mỹ, "bệnh thời thơ ấu" xuất hiện ngay lập tức, khiến việc giao sản phẩm bị trì hoãn. Superjet 100 cũng không thoát khỏi số phận tương tự, PD-14 của Nga cũng phải đi theo con đường này để chứng tỏ khả năng cạnh tranh với động cơ Mỹ.

Những phát hiện

Chúng ta có thể nói một cách an toàn rằng PD-14 là một loại đột phá trong việc chế tạo động cơ máy bay của Nga. Ngày nay đã đạt được nhiều điều, nhưng vẫn còn những thử nghiệm phía trước liên quan đến việc loại bỏ “vết loét” và đưa việc lắp đặt trở nên lý tưởng. Kết quả hoạt động trên cùng các tuyến đường mà đối thủ cạnh tranh Mỹ sẽ hoạt động sẽ cho thấy các nhà thiết kế máy bay Nga đã thành công như thế nào với động cơ phản lực cánh quạt sạch.