Первый отечественный мотор для пассажирских самолётов,
ПД-14 готовится встать на крыло.
Двигатель ПД-14 / Фото: Defence.ru
Базовый турбовентиляторный двигатель ПД-14 - первый полностью отечественный мотор для пассажирских самолётов, созданный в нашей стране за последние десятилетия. Работа по его проектированию велась с 2008 года в широкой кооперации предприятий "Объединенной двигателестроительной корпорации" (головной исполнитель по программе - входящая в "Ростех" ОДК, головной разработчик - "ОДК-Авиадвигатель", головной изготовитель - "ОДК-Пермские моторы"). Российский сертификат типа на двигатель получен спустя десять лет после начала разработки - в октябре 2018 года. Однако реализация проекта на этом не заканчивается: впереди испытания ПД-14 в составе силовой установки пассажирского самолёта МС-21-300, до начала которых осталось совсем немного, организация эффективной системы послепродажного обслуживания, а также работа по совершенствованию двигателя и созданию его модификаций. О текущем статусе программы ПД-14 и её дальнейшем развитии - в материале "АвиаПорта".
Лётные испытания продолжаются
Узкофюзеляжный среднемагистральный пассажирский самолёт нового поколения МС-21-300, для которого предназначен двигатель ПД-14, уже поднимается в небо с аэродрома Лётно-исследовательского института имени М.М. Громова в подмосковном Жуковском. В настоящий момент ПАО "Корпорация "Иркут" (разработчик и головной исполнитель программы создания лайнера, в реализации которой принимают участие ведущие предприятия "Объединенной авиастроительной корпорации") продолжает испытания самолёта в целях получения российского и европейского сертификатов типа. Все три воздушных судна, на которых выполняются сертификационные полёты, оснащены двигателями PW1400G производства компании Pratt & Whitney (США).
ПД-14 летает там же, в Жуковском, но пока отдельно от МС-21-300: мотор, установленный под крылом летающей лаборатории Ил-76ЛЛ, проходит третий этап лётных испытаний. "Идёт третий этап полётов, уже два двигателя там побывали, почти все высоты проверили. Очень современный стенд, в онлайн-режиме на землю сбрасываются две тысячи параметров. Двигатель летает в Жуковском, а мы здесь (в Перми - "АвиаПорт") можем смотреть все параметры", - отмечал на прошедшей в августе встрече с журналистами управляющий директор - генеральный конструктор АО "ОДК-Авиадвигатель" Александр Иноземцев.
Напомним, в июне министр промышленности и торговли Российской Федерации Денис Мантуров в интервью телеканалу "Звезда" заявил, что испытания самолёта с отечественным двигателем стартуют в начале 2020 года: ПД-14 будет установлен на пятый по счёту МС-21-300. "Сейчас третья машина подключилась к испытаниям. До конца года мы подключим к испытаниям четвёртую машину. ПД-14 будет ставиться на первую серийную, но при этом на пятую машину по порядковому номеру. Эта работа начнётся в начале следующего года. Я имею в виду цикл испытаний с ПД-14 на МС-21", - заверил глава ведомства.
В дальнейшем заказчикам МС-21-300 будут предлагаться оба варианта двигателей. А. Иноземцев считает, что в первую очередь на выбор в пользу ПД-14 будет влиять более низкая стоимость лётного часа. "Стоимость лётного часа всё будет определять. Самолётчики, когда мы оформляли с ними соответствующие документы, признали, что мы выигрываем у Pratt & Whitney примерно 3-5%", - констатировал А. Иноземцев.
Совершенству нет предела
Сертификат типа, выданный Федеральным агентством воздушного транспорта (Росавиацией), фактически подтвердил готовность ПД-14 к продаже и эксплуатации в нашей стране. "После почти четверти века простоя мы смогли сделать двигатель за десять лет, примерно так же работают наши западные коллеги. Сертификат - это первая бумага. Этот документ разрешает производить двигатель серийно, ставить его на самолёт и перевозить пассажиров", - подчеркнул А. Иноземцев.
При реализации программы ПД-14 отработаны критические технологии и созданы новые материалы, благодаря чему разработчику в сотрудничестве с другими предприятиями ОДК и ведущими отраслевыми институтами удалось догнать западных коллег-двигателестроителей, которые начали разработку своих моторов на 10 лет раньше. "Мы ничего не делали 25 лет, а американцы в это время шли вперёд. Чтобы ни в чём не уступать фирме Pratt & Whitney, мы создали и внедрили в производство новые технологии и материалы", - подчеркнул А. Иноземцев, уточнив, что в общей сложности создано 16 критических технологий и около двух десятков новых материалов. Так, например, нововведения коснулись одной из площадок завода-производителя: в рамках подготовки к производству ПД-14 специалисты литейного цеха "ОДК-ПМ" освоили технологии тонкостенного литья, сокращающие последующую механическую обработку лопаток, нанесение керамических теплозащитных покрытий на лопатки турбин высокого давления (ТВД) и элементы камеры сгорания, а также внедрили метод электроэрозийной обработки при перфорировании лопаток ТВД.
Разработчик заявляет, что по техническим характеристикам ПД-14 уже не уступает зарубежным аналогам, которые сейчас находятся в эксплуатации, а по ряду параметров (по выбросам в атмосферу, шумам и так далее) превосходит их. Тем не менее, работа над его дальнейшим совершенствованием продолжается. В июле "АвиаПорт" сообщал, что КБ направило в Росавиацию заявки на внесение основных изменений в ПД-14, необходимых для улучшения эксплуатационных характеристик мотора и повышения его конкурентоспособности. К тому времени уже были выполнены работы по замене материала типовой конструкции лопаток соплового аппарата второй ступени турбины высокого давления. Также специалисты "Авиадвигателя" провели дополнительные длительные испытания ПД-14 в режиме redline (при максимально допустимых значениях основных параметров). В общей сложности речь идёт об одиннадцати изменениях: пять из них будут внесены уже в этом году, три в следующем году, и ещё пять - в 2021 году. "После малейших изменений вносятся дополнения к сертификату. В других странах работы, связанные с сертификацией и валидацией технических характеристик, как правило, заканчиваются, когда списывается последний двигатель, - отметил руководитель КБ. - У нас трёхлетний контракт (на внесение изменений - "АвиаПорт"), но работа не закончится и в 2021 году. Двигатель будет совершенствоваться, начнём лечить "детские болезни".
Сейчас "ОДК-Авиадвигатель" продолжает работу по валидации сертификата типа ПД-14 Европейским агентством авиационной безопасности (EASA). Согласно текущим планам, она завершится уже в будущем году. "Есть такое понятие - "теневая" сертификация. Они (представители EASA - "АвиаПорт") сидят здесь и смотрят все наши материалы. Мы с ними заранее договариваемся о том, что ничего не будем переделывать, переиспытывать, и они принимают все наши российские материалы. Это и есть валидация российского сертификата, то есть мы никаких специальных испытаний не делаем, потому что заранее позаботились о том, чтобы весь объём проведённых работ был признан не только EASA, но и американским FAА (Federal Aviation Administration, Федеральное управление гражданской авиации США - "АвиаПорт"), - объяснил А. Иноземцев. - Этот процесс сейчас идёт, пока нам всё удаётся".
Производство "всем миром"
В широкой кооперации по программе ПД-14 принимают участие практически все заводы "Объединенной двигателестроительной корпорации" и другие промышленные предприятия РФ. Так, например, пермское предприятие АО "ОДК-СТАР" разработало и наладило выпуск системы автоматического управления (САУ), которая обладает улучшенными показателями надёжности и может работать без гидромеханического резерва (электроника отвечает за все режимы работы двигателя - от запуска до остановки). В конструкции агрегатов САУ применяются только современные российские компоненты и элементная база. За ПАО "ОДК-Уфимское моторостроительное производственное объединение" (ОДК-УМПО) закреплён выпуск более 30% деталей и сборочных единиц двигателя ПД-14. В частности, в зону ответственности завода входит изготовление полых титановых рабочих лопаток вентилятора (раньше такие лопатки в России не изготавливались), ротора компрессора высокого давления, разделительного корпуса, отливок для корпуса приводных агрегатов, центрального привода и валопровода, а также разработка конструкторской документации и изготовление модуля турбины низкого давления с задней опорой. Кроме того, в поставке деталей и узлов ПД-14 принимают участие ПАО "ОДК-Сатурн", Производственный комплекс "Салют" АО "ОДК", АО "Металлист-Самара", АО "Обнинское научно-производственное предприятие "Технология" им. А.Г. Ромашина", ПАО "Воронежское акционерное самолётостроительное общество", АО "Пермский завод "Машиностроитель" и другие промышленные предприятия. На данный момент широкая кооперация насчитывает порядка 120 отечественных поставщиков.
Ранее ОДК не создавала двигатели в такой широкой кооперации, поэтому сейчас предприятия стараются прийти к единым стандартам, налаживают взаимодействие друг с другом. "Если уровень локализации выпуска двигателей ПС-90 (на площадке "ОДК-ПМ" - "АвиаПорт") составляет 70-80%, то в части ПД-14 мы всего лишь порядка 40-45% делаем самостоятельно, - поделился управляющий директор АО "ОДК-Пермские моторы" Сергей Попов. - Управление кооперацией приобрело смысловую нагрузку. Предприятия, которые участвуют в кооперации, привыкли работать по несколько разным стандартам. Но в рамках подготовки к серийному производству ПД-14 мы вырабатываем взаимоотношения, которые выравнивают наши стандарты. Стараемся, чтобы все предприятия соответствовали тому уровню, который задаётся нами и EASA".
Весь цикл сборки ПД-14 осуществляется на площадке завода "ОДК-ПМ" - в цехе №53, где также собирается двигатель ПС-90 и его модификации (устанавливаются на самолёты Ту-204, Ту-214, Ил-76 и Ил-96). Цех разделён на две части: участки сборки ПС-90 расположены с правой стороны, а участки сборки ПД-14 - с левой. Производственный процесс построен по поточной схеме, начиная от сборки узлов и заканчивая окончательной сборкой двигателя, его осмотром и оформлением на испытания. Для удобства технологическая оснастка ПД-14 обозначена ярко-оранжевым цветом. За счёт новых технологий, в том числе и изготовления модулей (турбины низкого давления, разделительного корпуса и других), трудоёмкость сборки в сравнении с ПС-90 удалось снизить в два раза. При производстве нового мотора в "ОДК-ПМ" используют современные цифровые технологии. В цехе есть как передвижные, так и стационарные станции с мониторами, а установленное программное обеспечение позволяет сборщику в онлайн-режиме получать все сведения о двигателе, включая информацию о текущих доработках и готовящихся испытаниях. По словам начальника цеха Ивана Богданова, над сборкой двигателей здесь сегодня трудятся 362 человека. Большинство участков цеха работают в две смены пять дней в неделю, за исключением участка №6 (на этом участке в общей сложности работают 60 человек в три смены). За каждым сборщиком, как правило, закреплено выполнение определённой операции. "Есть люди, которые могут делать всё, но таких мало", - отметил И. Богданов.
После сборки все двигатели проходят проверку работоспособности на загородной испытательной станции (ЗИС) "ОДК-ПМ" в посёлке Новые Ляды (Пермский край). Реконструкция испытательного стенда №1 завершилась в декабре 2017 года. В рамках этого проекта был полностью реконструирован не только сам стенд, но и два зала подготовки двигателей к испытаниям. Общий объём инвестиций в проект за три года составил около 1 млрд рублей. На сегодняшний день этот стенд - самый современный в России. Благодаря адаптерной технологии на нём можно испытывать разные типы двигателей (сейчас на ЗИС есть адаптеры для ПД-14 и ПС-90А). "Сравнительно недорогое изделие - адаптер - позволяет на дорогом стенде испытывать разные типы двигателей. Второе преимущество заключается в том, что все рутинные подготовительные и заключительные операции вынесены в зал подготовки. Если на стендах №№3 и 4 подготовка двигателя ПС-90А занимает около 9 часов, то на этом стенде - всего 30 минут. После подготовки двигатель переезжает в испытательный бокс, буквально в считанные минуты состыковывается со стендом за счёт платы быстроразъёмных соединений, и сразу после этого можно начинать процесс испытаний", - объяснил директор по инфраструктуре "ОДК-ПМ" Николай Андреев. - Серийный стенд снимает около 200 параметров, но система позволяет снимать до 2000 параметров. Конечно, это не опытный стенд, но, тем не менее, такая возможность есть".
В будущем ОДК планирует выпускать до 50 авиадвигателей ПД-14 в год. По словам С. Попова, на проектную мощность завод "ОДК-ПМ" рассчитывает выйти к 2025 году. На данный момент мощности цеха №53 позволяют осуществлять сборку только 12 двигателей ПД-14 в год (для сравнения, мощность площадки по сборке ПС-90 - семь двигателей в месяц). Пока сборка одного ПД-14 занимает от 14 до 22 дней, в зависимости от сложности. Однако здесь нужно внести небольшую ремарку: пока все моторы проходят сборку, частичную разборку и повторную сборку перед отгрузкой заказчику. Следовательно, после перехода на разовую сборку, который станет возможным с началом коммерческой эксплуатации двигателей, пропускная способность сразу же повысится практически вдвое. При этом в "ОДК-ПМ" уже реализуются несколько проектов, которые позволят и дальше наращивать темпы производства в соответствии с потребностями заказчиков. В частности, они предполагают выделение дополнительных площадей и закупку нового оборудования под планируемое увеличение пропускной способности. Часть оборудования уже приобретена и установлена в цехах завода.
С момента начала освоения производства ПД-14 "ОДК-ПМ" совместно с "ОДК-Авиадвигатель" собрали 16 моторов. Первые 13 из них предназначались исключительно для проведения внутренних "экспериментов". Эти моторы прошли большое количество натуральных испытаний, в том числе с забросом птиц и льда. Ещё три двигателя (№№14, 15 и 16) собраны по заказу "Иркута" для испытаний в составе МС-21-300, пока они остаются в Перми на ответственном хранении. По состоянию на август 2019 года мотор №14, который встанет на левое крыло МС-21-300, находился в сборочном цехе "ОДК-ПМ", его дублёр (№15) - на ЗИС, а №16 - в "Авиадвигателе" (был установлен на открытом испытательном стенде КБ). Кроме того, в прошлом месяце завод-производитель приступил к сборке ещё двух двигателей для "Иркута" (№№17 и 18): как ожидается, эта работа будет завершена в I квартале 2020 года. Первым серийным станет двигатель №19, его сборка начнётся уже в будущем году. "Этот двигатель будет поставлен уже не на летающие лаборатории "Иркута", он пойдёт на производство самолётов. Мы должны начать сборку этого двигателя в следующем году", - уточнил С. Попов.
Параллельно с работой КБ по валидации сертификата типа в EASA завод "ОДК-ПМ" занимается вопросом сертификации производства ПД-14 по европейским стандартам. На прошедшем недавно Международном авиационно-космическом салоне МАКС-2019 С. Попов сообщил журналистам, что пермское предприятие планирует получить сертификат в следующем году. "В 2017 году мы подали заявку и весь 2018 год готовили пакет документов для EASA, сделали описание организации, сформировали документы по их требованиям, перевели всё на английский язык. В марте этого года прошёл первый аудит, в октябре-ноябре 2019 года состоится второй аудит. Задача, которую мы для себя ставим, - получение сертификата EASA к концу 2020 года", - рассказал руководитель "ОДК-ПМ".
Всё для удобства эксплуатантов
Одна из главных задач программы ПД-14, которая будет поэтапно решаться в ближайшие несколько лет, заключается в создании качественной, эффективной и максимально удобной для заказчиков системы послепродажного обслуживания (ППО). Как уже писал "АвиаПорт", ОДК будет предлагать эксплуатантам комплексное решение по поставкам нового двигателя с учётом стоимости жизненного цикла, включающее ППО. В корпорации ранее отмечали, что модульная конструкция двигателя в совокупности с цифровой системой автоматического управления, встроенной системой диагностики и организацией системы ППО обеспечат успешное применение концепции эксплуатации двигателя по техническому состоянию.
Масштабная работа по формированию системы ППО уже идёт полным ходом сразу по нескольким направлениям. На сегодняшний день фактически сформирована "техническая аптечка" для "Иркута", в неё войдут запчасти, которые могут понадобиться корпорации на первом этапе эксплуатации. "Уже есть понимание, какие детали будут востребованы именно в начальный период, на данный момент идёт наполнение этой "технической аптечки", - прокомментировал С. Попов.
Одновременно с этим ОДК ведёт переговоры с партнёрами и потенциальными эксплуатантами. На данном этапе обсуждаются вопросы создания пула подменных двигателей, управлением которого займётся головная компания, а также запуска ремонтных цехов и подготовки персонала. "Прежде всего, в части развития системы ППО мы взаимодействуем с партнёрами, которые могут оказать нам поддержку в этом проекте. Уже встречались с представителями S7 Technics, проговаривали возможность их участия в ППО ПД-14. У них есть определённые мощности в "Домодедово", а их сотрудники уже имеют опыт работы с двигателями CFM56 (устанавливаются на самолёты Boeing 737 и Airbus A320 - "АвиаПорт"). Это то, что мы делаем в "поле", - рассказал С. Попов. - Внутри заводов идёт разработка подробного руководства по эксплуатации, выпуск технических публикаций, которые позволят менять модули и производить замену деталей. Без этого невозможно будет обойтись после 2022 года, когда начнётся серийная эксплуатация самолёта с двигателем ПД-14".
В ОДК намерены создать несколько центров, где будет осуществляться ремонт двигателей ПД-14 различной степени сложности. Предполагается, что они будут располагаться близко к будущим эксплуатантам, что позволит максимально сократить возможные простои. Вероятнее всего, первым появится цех модульного ремонта в московском регионе, откуда совершают полёты большинство потенциальных заказчиков. "Мы понимаем на 90%, что это будет московский хаб, а в "Шереметьево" или "Домодедово" - уже не столь принципиально. Перечень стартовых эксплуатантов примерно понятен: "Аэрофлот", Red Wings, у "ИрАэро" было желание поучаствовать. Также нужно договариваться, кто будет делать бороскопирование, требуется ли обучить персонал (авиакомпаний - "АвиаПорт") замене лопаток вентилятора после попадания птиц. Вот эти нюансы как раз сейчас проговариваются с эксплуатантами, - прокомментировал С. Попов. - Эксплуатант не должен чувствовать каких-то неудобств. К началу эксплуатации, то есть к 2022 году, все эти элементы должны быть готовы". Он дополнил, что большой цех капитального ремонта появится немного позже, этот проект в ОДК рассчитывают реализовать к 2023-2025 году.
Наконец, для удобства заказчиков ОДК планирует запустить специальный портал, где будет представлена вся необходимая информация о моторах. "Сейчас головная компания вырабатывает единые стандарты, которые мы сможем использовать не только для ПД-14, но и других продуктов ОДК, в том числе и для военных двигателей. Создание портала - комплексный труд головной компании, КБ, "ОДК-ПМ" и других предприятий кооперации. Соединив свои усилия, мы должны создать интерфейс, который позволит заказчикам и эксплуатантам получать необходимую для них информацию как о состоянии эксплуатируемых двигателей, так и о существующих коммерческих предложениях", - прокомментировал С. Попов.
Безусловно, организация эффективной системы ППО, включая первоначальное наполнение складов запасных частей и создание пула подменных двигателей, требует больших финансовых вложений, поэтому без помощи государства ОДК обойтись не сможет. В августе на встрече с представителями СМИ С. Попов отмечал, что соответствующие заявки на получение госфинансирования уже поданы в Минпромторг, и пока речь идёт о выделении порядка 36 млрд рублей в период до 2030 года. Окончательная сумма государственных инвестиций, разбитых на несколько этапов, будет немного варьироваться в зависимости от количества эксплуатируемых двигателей. "Есть некая константа - организация ремонтного производства, создание сети полевых представителей, информационной системы, но определённая часть инвестиций, которая потребуется для наполнения резервного пула, будет зависеть от парка летающих с моторами ОДК самолётов, - объяснил С. Попов. - Я рассчитываю, что в следующем году это финансирование начнётся".
Заглядывая в будущее
В завершение дополним, что в перспективе КБ "Авиадвигатель" планирует разработать несколько модификаций ПД-14. "Для более тяжёлого самолёта, МС-21-400, мы планируем сделать форсированный двигатель, который будет называться ПД-14М. Ещё будем работать над дефорсированным ПД-14 с тягой 10 тонн для ближне-среднемагистрального самолёта", - поделился планами А. Иноземцев.
На базе газогенератора ПД-14 уже точно будет создано семейство промышленных газотурбинных установок - об этом ОДК объявила ещё в декабре 2018 года. Тогда в пресс-службе корпорации сообщали, что в рамках программы сотрудничества с ПАО "Газпром", рассчитанной до 2030 года, ОДК собирается реализовать проект по разработке семейства газотурбинных установок (ГТУ) промышленного назначения мощностью 6-8 и 12-16 МВт. Глава КБ подтвердил, что работа по проектированию ГТУ мощностью 12 МВт в интересах энергетической компании уже началась.
Кроме того, научно-технический задел, полученный при создании ПД-14, будет использован при разработке перспективного двигателя большой тяги ПД-35. Этот мотор будет устанавливаться на широкофюзеляжные гражданские лайнеры и транспортные самолёты. Не исключено, что этим двигателем оснастят и создаваемый сейчас российско-китайский широкофюзеляжный самолёт CR929 (совместный проект "Объединенной авиастроительной корпорации" и Commercial Aircraft Corporation of China, серийное производство должно быть запущено к 2025-2027 году). Двигатель-демонстратор технологий ПД-35 будет создан в 2023 году, а к серийному производству "ОДК-ПМ" сможет приступить в 2028 году.