• РЕГИСТРАЦИЯ

Испытание огнем: как создают российские двигатели

Su-35
Скоро много интересного о Т-50
18 ноября 10:38 7 2096

Современные газотурбинные двигатели для гражданской авиации — это воплощение всего того, что называется хай-теком. Постоянная борьба за топливную эффективность, экологичность и малошумность заставляет конструкторов искать решения на основе самых передовых технологий из области газодинамики, материаловедения, металлобработки. Еще недавно российское двигателестроение сильно отставало от мировых грандов, но, похоже, ситуация меняется.

 

В помещении цеха точного литья АО «ОДК-Пермские моторы» журналистов просят взвесить в руках два блока турбинных лопаток — один от двигателя ПС-90А, другой от перспективной силовой установки ПД-14, которая создана для среднемагистрального лайнера МС-21. Разница ощутима: лопатки от нового двигателя примерно в 2−3 раза легче. Это простейший способ оценить тот огромный прогресс, которого добились пермские конструкторы и производственники.

Пермский прорыв

До недавнего времени нашим новейшим двигателем для гражданской авиации (если не считать проблемную российско-французскую силовую установку SaM 146 для «Суперджета») оставался тот самый ПС-90. Он и поныне производится и обслуживается на «Пермских моторах», но в коммерческой авиации уже практически не применяется: эксплуатационные показатели не соответствуют современным требованиям (двигатель получил сертификат в 1992-м). Его устанавливают на фактически штучно производимые среднемагистральники Ту-204/214, модифицированную версию Ил-76, дальнемагистральные Ил-96, входящие также в Специальный летный отряд, который обслуживает первых лиц государства. ПД-14 — это прыжок в элиту мирового двигателестроения. На МС-21 он будет предлагаться на выбор в паре с PW1400G, то есть его эксплуатационные параметры должны быть как минимум не хуже показателей изделия Pratt & Whitney — одного из четырех (наряду с GE, Safran и Rolls-Royce) грандов отрасли.

Новый российский двигатель создается в широкой кооперации предприятий из разных городов нашей страны, но его головным разработчиком стало входящее в Объединенную двигателестроительную корпорацию конструкторское бюро «ОДК-Авиадвигатель». Серийно ПД-14 будет производиться на «Пермских моторах», систему автоматического управления двигателем (САУ-14) создает еще одно пермское предприятие — «ОДК-СТАР». К настоящему моменту произведено полтора десятка двигателей ПД-14, и два из них проходят испытания на летающей лаборатории в подмосковном Жуковском. В первой половине следующего года ПД-14 будут установлены на МС-21 для продолжения испытаний.

Металл, керамика и воск

Чтобы приблизиться к техническому уровню силовых установок, выпускаемых ведущими мировыми производителями, пермским двигателестроителям пришлось освоить с нуля 16 критических промышленных технологий, связанных с новыми материалами и их обработкой. Выдающийся прогресс, как уже говорилось, был достигнут в производстве лопаток, работающих в «горячей» части двигателя. Это лопатки турбин, обдуваемых мощным потоком раскаленных газов, которые выходят из камеры сгорания. Чем выше температура в камере сгорания, тем лучше топливная эффективность двигателя, однако температуру можно повышать лишь до таких значений, которые смогут выдержать лопатки. Важное значение имеет и вес: чем легче лопатки, тем меньше мощности отбирается у реактивной струи на вращение турбины и тем меньше вес самой силовой установки. Легкая, супержаропрочная, с оптимальными газодинамическими характеристиками лопатка — это то, без чего современные эксплуатационные характеристики двигателя недостижимы.

Газодинамика лопатки рассчитывается математически, но для воплощения расчетов в металл требуется несколько сложных производственных технологий. Для турбины высокого давления в лопатках ПД-14 применяется сплав ВЖМ4 на основе никеля. Деталь создается с помощью технологии монокристаллического литья, то есть во время отливки формируется в течение нескольких часов в виде единого кристалла определенной направленности. Это достигается особым режимом охлаждения и так называемых затравок. Но, прежде чем начнется отливка, рождение лопатки проходит ряд предварительных стадий.

В одном из помещений цеха точного литья можно увидеть металлические короба, наполненные каким-то сыпучим материалом вроде крупного серого песка или мелкого щебня. Это материал для создания керамических стержней. Керамическое сырье на основе корунда расплавляется, а после прессуется в металлических формах. На выходе получается что-то ребристое, наподобие рыбьего скелетика. На ощупь деталь мягкая, гибкая. Но это до того момента, пока ее не прокалят в печи. Теперь стержень обрел конструктивную прочность и жесткость. На следующем этапе он оказывается внутри модели из темно-зеленого воска. Восковая модель точно соответствует форме будущей лопатки. Из воска же создаются элементы литниковой системы — горловина, каналы, которые объединяются с моделями нескольких лопаток в литейный блок.

Изделия цеха точного литья подвергаются сразу нескольким процедурам неразрушающего контроля. одна из них — просмотр структуры металла в ультрафиолетовом свечении.

Конструкция попадает в оранжевую руку робота: она окунает блок в суспензию, затем отправляет его на обсыпку электрокорундом, потом сушка, затем снова суспензия, снова обсыпка. В несколько слоев формируется внешняя оболочка. Ей предстоят еще серьезные испытания: пар под давлением вытапливает воск, затем следует обжиг в печи, в процессе которого выгорают остатки воска, испаряется влага, суспензия и электрокорунд окончательно затвердевают. И наконец литье. Лить металл в холодную керамику нельзя: расплав мгновенно застынет, и точной отливки не получится. К примеру, для изготовления лопаток турбины низкого давления в печи форма предварительно нагревается выше 1000 градусов и отправляется в вакуумную заливочную установку. Если лопатка изготавливается по технологии равноосной кристаллизации (застывание в виде множества кристаллов-зерен), заливка металла длится всего минуты полторы, однако монокристаллическая металлургия требует часов высокотемпературного воздействия на форму, поэтому к материалам, из которых она создается, предъявляются особые требования.

Технологии точного литья позволяют производить высокопрочные детали со сверхмалыми толщинами отдельных элементов, что требует лишь небольших объемов механической обработки. Одно из важнейших преимуществ современного точного литья — это возможность создавать большие машины с применением литых прецизионных деталей, прямо как в швейцарских часах. В таких конструкциях минимизируются нежелательные протечки газа, что опять же повышает эффективность двигателя.

Но что же с керамическими стержнями, о которых мы почти забыли? Они остаются внутри лопатки до тех пор, пока с помощью выщелачивания керамику не удалят из металлической детали, оставив вместо нее систему отверстий, полостей и каналов. При работе двигателя воздух, отбираемый из компрессора, будет продуваться сквозь полости лопаток, охлаждая их. Это, наряду со свойствами металла, еще один способ обеспечить жаропрочность и выносливость турбины. Керамическая роса

Лопатка турбины высокого давления — крошечная деталь, выполненная по самым высоким технологиям, — должна выдерживать огромные температуры, охлаждаться через полую структуру и сохранять свою прецизионную форму.

Керамическая роса

А третий способ — это нанесение покрытий. Цех жаропрочных покрытий работает с лопатками, которые уже прошли мехобработку. Кроме того, на них обычно нанесены предварительные покрытия из алюминия (алитирование), которые могут дополняться подслоями ВСДП-3 или ВСДП-16. В цеху стоят установки для создания финишного жаропрочного покрытия плазменным или электронно-лучевым методом. Теоретически оба метода применяются для решения одинаковых задач, однако плазменная технология «вбивания» жаропрочного порошка в металл создает на поверхности детали структуру, отдаленно напоминающую используемую в хозяйстве металлическую губку. Электронно-лучевая технология формирует своего рода регулярную сетку из столбикообразных кристаллов размером 100 мкм.

На фото ниже хорошо видно, как керамические стержни встроены внутрь восковых моделей будущих лопаток. Модель будет покрыта керамической внешней оболочкой, затем воск вытапливают и на его место заливают металлический сплав. На последнем этапе внутренний керамический стержень выщелачивают, а после него остаются полости и каналы для охлаждения.

На предприятиях ОДК в Перми делают не только авиадвигатели, но и наземные газотурбинные установки для электрогенерации и газоперекачивающих станций. Наземная ГТУ один раз включается и дальше работает долгие часы в стабильном режиме. Авиадвигатель запускается, переходит во взлетный режим, потом долго работает в крейсерском режиме, снижает обороты и наконец выключается после посадки. Все это приводит к частым циклам теплового расширения-сжатия, результатом чего становится усталость металла и разрушение покрытий. Так вот сетка кристаллов, создаваемых электронно-лучевым способом, «дышит» вместе с лопаткой, не разрушаясь, и именно эта технология принята для обработки лопаток высокого давления для авиадвигателей. Плазменной обработке подвергаются детали для ГТУ. Интересен принцип электронно-лучевого покрытия: здесь нет никакого «вбивания». Под воздействием потока электронов из электронно-лучевой пушки слитки диоксида циркония испаряются, а потом этот пар конденсируется на более холодных лопатках.

Все эти новшества, новые материалы и новые технологии, конечно же, стоят значительных денег. Если лопатка турбины ПС-90A весит в несколько раз больше аналогичной детали для ПД-14, то она и стоит в несколько раз дешевле. На разработку ПД-14 уже потрачено несколько десятков миллиардов рублей, на создание ПД-35 — тоже разрабатываемого в Перми перспективного двигателя для дальнемагистральных лайнеров — выделена сумма, эквивалентная 3 млрд долл. Остается надеяться, что деньги, потраченные на технологический прорыв на земле, однажды окупятся в воздухе.

https://www.popmech.ru/technol...

Скоро много интересного о Т-50

Война на Донбассе: продолжить – нельзя – закончить
  • Rustik
  • 10 декабря 17:19
  • Промо

В Париже завершился саммит «нормандской четверки». Президенты России, Украины, Франции, а также канцлер Германии собрались в Елисейском дворце для проведения переговоров касательно стаб...

Блогерша-мать двоих сыновей запустила петицию против препарата Кагоцел, вызывающего бесплодие
  • alexkolos
  • 8 декабря 12:17
  • Промо

В горящую избу: русские женщины в очередной раз спасают своих мужиков. Популярная блогер и мать двоих сыновей Марина Ярославцева объявила войну токсичному противопростудному препарату «...

Люди Действия - проект создания в России объединения единомышленников

Всем доброго здоровья!Чуть больше месяца назад было. Щёлкал я себе преспокойно по клавишам компа, никого не трогал. И тут на тебе, почти на весь экран, проигнорировать было ну очень сложно - "Бросьте ...

Ваш комментарий сохранен и будет опубликован сразу после вашей авторизации.

0 новых комментариев

    Su-35 9 декабря 17:16

    России угрожает острый дефицит пилотов в ближайшие три года

    Ситуация в России с недостатком пилотов продолжает усугубляться, и в ближайшие годы страну ждет их дефицит. Об этом сообщает газета "Известия" со ссылкой на Профсоюз летного состава России. Эксперты предсказывают начало острого кадрового голода уже в 2021-23 гг. после ухода на пенсию возрастных пилотов, выпустившихся в 1980-90 гг. Действующие летные у...
    586
    Su-35 9 декабря 07:47

    Откровения летчиков о том, чего не знают пассажиры

    Почему пилоты в рейсе всегда едят разную пищу, кто управляет самолетом большую часть времени — автоматика или человек, о каких сложностях, возникающих в небе, никогда не узнают пассажиры — на эти вопросы РИА Новости ответили летчики, за плечами которых тысячи часов в воздухе. Ко Дню гражданской авиации мы записали рассказы пилотов об их непростой профе...
    4708
    Su-35 8 декабря 20:34

    "МиГ" разрабатывает боевые скоростные беспилотники

    МОСКВА, 8 дек — РИА Новости. Корпорация "МиГ" разрабатывает боевые скоростные беспилотники, которые смогут работать в единой информационной системе с истребителями МиГ-35 и другими самолетами, сообщили журналистам в пресс-службе предприятия.В воскресенье, 8 декабря, "МиГ" отмечает 80-летие. "Корпорация &...
    1041
    Su-35 8 декабря 18:44

    Су-35 ВКС РФ совершили перехват израильских истребителей

    Российские Су-35 на юге Сирии совершили перехват израильских истребителей, которые, предположительно, собирались нанести серию авиаударов по базе Т4 (аэродром Тияс, также известный как «Тифор», крупнейшая военная авиабаза Сирии), вторгнувшись в воздушное пространство республики, пишут СМИ со ссылкой на сообщения в соцсетях. О перехвате сообщает порт...
    3779
    Su-35 5 декабря 20:04

    Вторая авария МиГ-29М ВВС Египта

    В четверг, 5 декабря, в Египте при выполнении учебно-тренировочного полета потерпел крушение один из истребителей МиГ-29, поставленный Россией для ВВС Египта в рамках коммерческого контракта от 2016 г. По предварительной информации, египетский пилот успел катапультироваться, но пока о состоянии его здоровья конкретных данных не поступало, сообщили два менеджера...
    730
    Su-35 5 декабря 14:45

    Гражданское авиастроение дошло до ручки

    Кабина МС-21 Следственный комитет России счёл виновным пилота в катастрофе самолёта SSJ-100 в мае этого года, когда при аварийной посадке в столичном аэропорту Шереметьево погиб 41 человек. Как сообщает "Коммерсантъ": "По версии следствия, 5 мая после взлёта в SSJ, следовавший в Мурманск, попала молния, что привело к переходу управления бортом в...
    1653
    Su-35 3 декабря 15:49

    Летчик упорно не признает убийство людей

    Следователи назвали виновным капитана воздушного судна Дениса Евдокимова. А значит его будут судить и сажать. СКР завершил расследование дела о катастрофе SSJ100 в Шереметьеве, которая произошла в апреле. Людей убил командир корабля. По версии СКР, когда в суперджет ударила молния, пилот Денис Евдокимов получил разрешение вернуться в аэропорт, но совершил посад...
    2791
    Su-35 1 декабря 17:22

    Про Росавиацию

    “Российская авиация переходит на новую ступень” – МиГ-41 будет способен сбивать спутники Российские разработчики военной авиации уже заявили о скором появлении новейшего истребителя, способного забираться на высоту ближнего космоса. Разработки новейшего вооружения в России набирают обороты на фоне агрессивного ведения политики США, нужно по...
    2774
    Su-35 27 ноября 10:26

    F22 vs F35

    Несколько картинок F35  и F22 с прошедшего на прошлой неделе авиашоу в Дубае. Два года назад была информация о том, что США предложат ОАЭ закупить некоторое количество F-35. Накануне авиашоу руководитель по международным связям ВВС США ответил на вопрос defensenews о том, состоялась ли закрытая презентация самолёта, весьма уклончиво: спросите у Миноборон...
    1815
    Su-35 26 ноября 11:45

    «Фактически это новый самолёт»: каким будет модернизированный стратегический бомбардировщик Ту-160М

    К концу 2021 года Минобороны России получит первый построенный с нуля стратегический ракетоносец серии Ту-160М. Об этом сообщил генеральный директор ПАО «Туполев» Александр Конюхов. Внешне новый самолёт не будет отличаться от базового Ту-160, однако его оснастят новыми видами вооружения, бортовым оборудованием и модернизированными двигателями. Эксперты отм...
    1686
    Su-35 24 ноября 02:00

    Две страны заинтересовались SSJ-100

    Россия обсуждает с Норвегией и Турцией поставки самолетов Sukhoi Superjet 100 (SSJ-100). О переговорах с норвежской стороной сообщил глава Минпромторга РФ Денис Мантуров, передает ТАСС. «Диалог [о поставках SSJ-100] идет, действительно. Конечно, пока еще никаких решений нет», — отметил министр. Глава Объединенной авиастр...
    1500
    Su-35 23 ноября 19:21

    Из комментариев: от специалиста про Суперджет

    Начало дискуссии тут: https://cont.ws/@su-35/1510249 Я в аэропорту проработал 4 года (и если бы не смена государства проживания, то и остался бы работать), аэропорт небольшой - 5-10 самолетов в день, поначалу еще "долетывали" Тушки и "горбатые" (Ан-24), но в основном боинги и аэрбасы, боинги разные, а аэрбасы все семейства А-320 (прилет...
    4724
    Su-35 22 ноября 09:13

    "Сухой Superjet 100" - мнение авиационного специалиста

    В комментариях к моей заметке про "Суперджет" завязалась острая полемика. Мне очень понравился комментарий Юрия Ельяшевича и с его разрешения, я решил сделать из этого комментария отдельный пост. Аргументированное мнение авиационного специалиста: "На всякий случай, я авиационный инженер с большим опытом работы на эксплуатации, с допусками на пя...
    22525
    Su-35 18 ноября 11:28

    Китайские истребители с АФАР потеснят на рынке российские самолёты?

    Радар XXI века В ноябре 2019 года издание Defense Aerospace сообщило, что для китайского истребителя J-11B (не что иное, как копия Су-27СК) создали новую бортовую радиолокационную станцию с активной фазированной антенной решеткой (АФАР). Это более чем интересно, учитывая большой парк этих машин. Однако еще любопытней посмотреть на ситуацию в целом. ...
    2179
    Su-35 15 ноября 12:47

    Проблемы отечественного гражданского авиапрома

    Любой разговор о SSJ и МС-21 ведет к обсуждению происхождения компонентов. Школьники хают SSJ за басурманность, любители ждут ПД-14 на МС-21 и вот тогда-то он станет «полностью русским» (подсказка – после это в нем станет «чуть более 50% отечественных поставщиков», это не экспертная оценка, а ответ ОАК на прямой вопрос на МАКС-2019), ...
    2880
    Su-35 15 ноября 06:54

    США пообещали проблемы Египту в случае закупок российских истребителей

    Москва. 15 ноября. INTERFAX.RU - Госсекретарь США Майк Помпео и шеф Пентагона Марк Эспер предупредили Египет о возможных санкциях за приобретение российских истребителей СУ-35, сообщила газета Wall Street Journal. "Крупные новые оружейные сделки с Россией, как минимум, осложнят будущие оборонные соглашения США с Египтом и оказание помощи Египту в обеспечен...
    2596
    Su-35 14 ноября 13:51

    Минобороны в 2020 году получит шесть самолетов Ил-76МД-90А

    Ил-76МД-90А для Минобороны. Фото пресс-службы АО "Авиастар-СП" 14 ноября 2019 г., AEX.RU –  Авиационный комплекс им. С.В. Ильюшина в 2020 году передаст Минобороны шесть новых тяжелых военно-транспортных самолетов Ил-76МД-90А. Об этом рассказал генеральный директор компании Юрий Грудинин, сообщает РИА Новости. ...
    2460
    Su-35 14 ноября 11:27

    B-52 имитировали атаку на базу российских подлодок

    Три бомбардировщика В-52 военно-воздушных сил США подошли на максимально близкое расстояние к району Баренцева моря, где базируются российские подводные лодки, пишет журнал The National Interest. Самолеты вылетели с авиабазы Фэрфорд в Великобритании, куда ранее были направлены для учений. Журнал отмечает, что за последние несколько месяцев бомбардировщики В-52 ...
    3111
    Su-35 11 ноября 09:05

    Андрей Шальопа о кино, авиации и женщине-легенде

    Сегодня у меня необычное интервью. Оно не с летуном, а с продюсером и заодно сценаристом и одним из двух режиссеров фильма «28 панфиловцев» Андреем Шальопой. Ибо теперь творческая группа под его началом планирует съемки фильма о нашей советской летчице-истребителе Лидии Литвяк, и, сами понимаете, ФБ просто не мог пройти мимо этой темы и не задать Андрею па...
    5315
    Su-35 10 ноября 14:48

    Новейший сверхпроводниковый электродвигатель для авиапрома РФ проходит стендовые испытания

    В рамках авиасалона МАКС-2019 компания «СуперОкс» представила прототип новейшего электродвигателя большой мощности, созданного с использованием сверхпроводников. Данная технология, со слов директора предприятия - разработчика, Сергея Самойленкова, позволит России значительно опередить западных конкурентов. Отечественный инновационный агрегат, разр...
    5020
    Служба поддержи

    Яндекс.Метрика