Długo oczekiwany, rosyjski
Nie wszystkie kraje rozwinięte mogą sobie pozwolić na tworzenie własnych silników lotniczych. Kiedyś Związek Radziecki był w tym honorowym klubie, a Rosja przez wiele dziesięcioleci spoczywała na swoich dawnych laurach. Produkcja seryjna silników do samolotów cywilnych to prawdziwa zaawansowana technologia, która wyraźnie pokazuje prawdziwy poziom rozwoju technologii w kraju. Silniki rakietowe i silniki lotnicze do sprzętu wojskowego są wciąż o krok poniżej jednostek cywilnych. Po pierwsze, dla pojazdu bojowego ekonomia i niski koszt końcowy produktu nie są tak istotne, jak w przypadku „pokojowego” wyposażenia. Po drugie, zasoby nowoczesnych cywilnych silników turboodrzutowych w połączeniu z niezawodnością są wyższe niż w przypadku odpowiedników wojskowych. Zwłaszcza jeśli silnik jest certyfikowany zgodnie z wymogami międzynarodowymi, na przykład Europejskiej Agencji Bezpieczeństwa Lotniczego.
Ogromna większość nowoczesnych silników turboodrzutowych z obejściem w Rosji ma swoje korzenie w sowieckiej przeszłości. PS-90 produkowany przez JSC „UEC - Perm Motors” w różnych modyfikacjach został opracowany w połowie lat 80-tych. Silnik D-30KP-2 produkowany jest w Rybińsku od 1982 roku, a jego podstawowa wersja jest produkowana od 1972 roku. Do niedawna najnowocześniejszy był lekki SaM146, ale jest to projekt rosyjsko-francuski, w którym za mało krytyczną „zimną” część silnika odpowiadali krajowi inżynierowie. W trosce o uczciwość należy zauważyć, że generator gazu „gorącej” części silnika od Francuzów okazał się nie najlepszy pod względem niezawodności. Jednocześnie pojawiły się trudności zarówno z częściami zamiennymi, jak iz naprawami. Dopiero teraz poziom lokalizacji do naprawy generatorów gazu w Rybińsku zbliża się do 55%.
Jedynym dwuobwodowym silnikiem turboodrzutowym opracowanym od podstaw dla sektora cywilnego w Rosji był PD-14. Konstruktorzy silników w Permie otrzymali specyfikację silnika pod koniec 2007 roku, a 11 lat później United Engine Company podpisała kontrakt z korporacją Irkut na budowę pięciu PD-14 do liniowca MS-21.
W ostatnich latach Rosjanie mieli wiele powodów do dumy z naukowego i technicznego potencjału kraju – to platforma Armata, hipersoniczny kompleks uderzeniowy Avangard i Su-57. Ale to konstrukcja PD-14 sugeruje, że Rosja powraca na światowy rynek zaawansowanych technologii.
Podstawiony import
Początkowo liniowiec średniego zasięgu MC-21 był budowany z myślą o zainstalowaniu dwóch silników – amerykańskiego Pratt & Whitney 1431 G-JM oraz rosyjskiego PD-14. Ta decyzja została podjęta nie tylko z powodu braku krajowych odpowiedników w momencie rozpoczęcia rozwoju. Chodzi o klientów. Udział silników w koszcie każdego samolotu pasażerskiego może sięgać 30% i są to najdroższe jednostki w konstrukcji pod względem konserwacji. Nic dziwnego, że konsumenci mają prawo do wyboru własnych elektrowni, do których infrastruktura naziemna jest lepiej dostosowana. Na przykład, kupując wycofany A380, linie lotnicze miały wcześniej wybór między silnikami Trent Rolls-Royce'a a rodziną GP7200 Engine Alliance. Należy pamiętać, że cztery firmy połączyły się w celu opracowania GP7200: amerykański General Electric, Pratt & Whitney, francuski SNECMA i niemiecki MTU. Wynika to z faktu, że stworzenie nowoczesnego silnika dla głównego samolotu pasażerskiego jest kosztowne i czasochłonne.
Importowany G-JM PW1431 powstał na bazie rodziny PW1000, które w różnych modyfikacjach montowane są w samolotach Airbus, Mitsubishi i Embraer. W przypadku MC-21 przewidziano największą wersję o ciągu do 14 ton i średnicy wentylatora 2,1 metra. Pierwsze gotowe silniki z USA dotarły do irkuckiej fabryki samolotów w 2015 roku, 7 lat po rozpoczęciu prac rozwojowych. Równolegle z podpisaniem kontraktu z Pratt & Whitney Rosja zaczęła tworzyć własny silnik PD-14. W ciągu ostatnich 30 lat jest to największy projekt w krajowym przemyśle silników lotniczych. Trudno powiedzieć, co by się stało z całą branżą, gdyby nie doszło do historii PD-14.
Trochę o innowacjach zastosowanych w konstrukcji krajowego silnika lotniczego. Wszechrosyjski Instytut Materiałów Lotniczych opracował 20 nowych materiałów tylko dla PD-14. Zespoły badawcze Perm SA „UEC-Aviadvigatel” stworzyły od podstaw 16 nowych krytycznych technologii, które w przyszłości staną się podstawą dla nowych silników lotniczych. W szczególności turbiny wysokociśnieniowe są wyposażone w monokrystaliczne łopatki zdolne do pracy w temperaturach przekraczających 1700 stopni. W walce o oszczędność paliwa wydrążone łopatki wentylatora wykonano z tytanu, co zwiększyło sprawność urządzenia o 5%. Aby zmniejszyć hałas i szkodliwe emisje do atmosfery, silnik wyposażono w dźwiękochłonne elementy kompozytowe oraz niskoemisyjną międzymetaliczną komorę spalania. Najważniejszym parametrem silnika permskiego jest jego całkowicie rosyjskie pochodzenie, które w naszych czasach stało się rzadkością. Większość „przełomowej” krajowej inżynierii lądowej to kompilacja przestarzałych rosyjskich i nowoczesnych jednostek zagranicznych. Na przykład możesz przejść do Naberezhnye Chelny. Nowy samochód elektryczny Kama-1 pożycza w Chinach baterie litowo-niklowo-manganowo-kobaltowo-kobaltowe, a bezzałogowe ciężarówki KamAZ projektu Ermak są wyposażone w „automaty” Allison i radary Continental. PD-14 z tego punktu widzenia całkowicie zastępuje import.
Silnik PD-14 został opracowany jako konkurent własnego PW1431G-JM, a także PW1100G/JM dla samolotu A320NEO. Ta nisza rynkowa obejmuje również silniki Leap-1A, Leap-1B, Leap-1C z konsorcjum CFMI (GE / Snecma) odpowiednio do maszyn A320NEO, B737MAX i C919. Biorąc pod uwagę kurs dolara i całkowicie krajowe pochodzenie, ceny na rynkach światowych dla PD-14 będą dość atrakcyjne.
Suwerenność techniczna
Od samego początku inżynierowie słusznie planowali na bazie PD-14 opracowanie całej rodziny silników lotniczych o ciągu od 9 do 18 ton, o czym będzie mowa nieco później. Gotowy generator gazu nowości Perm, czyli serce silnika, był gotowy do testów na stanowisku w listopadzie 2010 roku. Gotowy prototyp, czy też, jak to się nazywa, demonstrator technologii, został po raz pierwszy zwinięty na stoisku w czerwcu 2012 roku. Silnik wystartował po raz pierwszy w październiku 2015 roku, ale nie pod skrzydłem MS-21, ale razem z latającym laboratorium IL-76LL nr 08-07.
Już pierwsze badania parametrów silnika potwierdziły jego przewagę techniczną nad importowanymi odpowiednikami. Jednostkowe zużycie paliwa zostało zmniejszone o 10-15%, a koszt cyklu życia został zmniejszony o 20%. Deweloperom udało się również poradzić sobie z hałasem, przez który silniki krajowe nie mogły być certyfikowane na Zachodzie. PD-14 okazał się o 15-20 dB cichszy niż wymagają tego normy Międzynarodowej Organizacji Lotnictwa Cywilnego (ICAO). Początkowo najwyżsi menedżerowie United Aircraft Building Organization optymistycznie planowali podniesienie MS-21 do silników krajowych na początku 2018 roku. Ale, jak widzimy, stało się to dopiero w grudniu 2020 roku.
W styczniu tego roku trzy silniki, z których jeden jest rezerwowy, przejechały na przyczepach samochodowych 4000 kilometrów z Permu do Irkucka, aby znaleźć się pod skrzydłem MC-21 o numerze 0012. Silniki te zostały wyprodukowane w Permie jeszcze w roku 2018, ale dopiero teraz okazało się, że są poszukiwane. W ubiegłym roku zmontowano jeszcze dwa silniki, na których MC-21-310 będzie certyfikowany przez Federalną Agencję Transportu Lotniczego. Również w 2021 roku planują otrzymać podobny certyfikat od Europejskiej Agencji Bezpieczeństwa Lotniczego EASA. A jeśli wszystko pójdzie zgodnie z planem, zakład w Permie będzie produkować do 50 silników lotniczych PD-14 rocznie. Opracowywana jest wersja wymuszona o ciągu do 14,5 tony PD-14A, a także jeszcze potężniejszy PD-14M, zaprojektowany na maksymalnie 15,6 tony ciągu. Pojawia się pomysł opracowania lekkiej wersji PD-8 dla SuperJet, opartej na generatorze gazu silnika Perm.
Wtedy zaczyna się magia liczb. Dzięki zwiększeniu obwodnicy PD-16 zostanie zbudowany dla ciężkiej wersji samolotu MS-21-400 o ciągu startowym 17 ton. Jeśli średnica wentylatora zostanie zmniejszona, PD-10 można zmontować z naciskiem prawie 11 ton. Śmigłowiec w wersji turbowałowej o wydajności 11,5 tys. l/s na bazie turboodrzutowego Perm będzie w przyszłości nosił nazwę PD-12V. W tej wersji znajdzie już zastosowanie w lotnictwie wojskowym. I wreszcie dla przemysłu w rozwoju „lądowych” elektrowni z turbiną gazową GTU-12PD i GTU-16PD.
W 2021 r. planowane jest uruchomienie kolejnego silnika lotniczego o nazwie PD do testów stanowiskowych, tylko indeks wyniesie 35. Wcześniej silniki tej klasy w ogóle nie były produkowane w Rosji i ZSRR: zakres ciągu od 25 do 50 ton, średnica wentylatora 3,1 metra, średnica zewnętrzna 3,9 metrów, a długość gondoli do 8 metrów. Gigant trafi do produkcji w 2027 roku. Wraz z pojawieniem się tego silnika Rosja będzie miała nadzieję na odrodzenie legendarnych Rusłanów lub bardziej zaawansowanych analogów.
