Langverwacht, Russisch
Niet alle ontwikkelde landen kunnen het zich veroorloven om hun eigen vliegtuigmotoren te maken. Ooit zat de Sovjet-Unie in deze ereclub en Rusland rustte tientallen jaren op zijn voormalige lauweren. Serieproductie van motoren voor burgervliegtuigen is een echte hightech, die duidelijk het ware niveau van technologische ontwikkeling in het land laat zien. Raketmotoren en vliegtuigmotoren voor militair materieel staan nog steeds een stap onder civiele eenheden. Ten eerste zijn voor een gevechtsvoertuig de economie en de lage uiteindelijke kosten van het product niet zo kritisch als voor "vreedzame" uitrusting. Ten tweede is het vermogen van moderne civiele turbojetmotoren, in combinatie met betrouwbaarheid, hoger dan dat van militaire tegenhangers. Zeker als de motor is gecertificeerd volgens internationale eisen, bijvoorbeeld de European Aviation Safety Agency.
De overgrote meerderheid van de moderne bypass-turbostraalmotoren in Rusland hebben hun wortels in het Sovjetverleden. De PS-90, geproduceerd door JSC "UEC - Perm Motors" in verschillende modificaties, werd halverwege de jaren 80 ontwikkeld. De D-30KP-2-motor wordt sinds 1982 in Rybinsk geproduceerd en de basisversie is sinds 1972 in productie. Tot voor kort was de lichte SaM146 de meest moderne, maar dit is een Russisch-Frans project waarbij binnenlandse ingenieurs verantwoordelijk waren voor het niet meest kritische "koude" deel van de motor. Eerlijkheidshalve moet worden opgemerkt dat de gasgenerator van het "hete" deel van de motor uit de Fransen niet op de beste manier bleek te zijn in termen van betrouwbaarheid. Tegelijkertijd ontstonden er problemen met zowel reserveonderdelen als reparaties. Alleen nu nadert het niveau van lokalisatie voor de reparatie van gasgeneratoren in Rybinsk 55%.
De enige turbojet-vliegtuigmotor met twee circuits die helemaal opnieuw is ontwikkeld voor de civiele sector in Rusland, was de PD-14. Perm-motorenbouwers ontvingen eind 2007 het referentiekader voor de motor en 11 jaar later tekende de United Engine Company een contract met de Irkut-corporatie voor de bouw van vijf PD-14's voor de MS-21-voering.
In de afgelopen jaren hebben de Russen veel redenen gehad om trots te zijn op het wetenschappelijke en technische potentieel van het land - dit is het Armata-platform, het Avangard hypersonische aanvalscomplex en de Su-57. Maar het is de constructie van PD-14 die suggereert dat Rusland terugkeert naar de wereldwijde hightechmarkt.
Import vervangen
Aanvankelijk werd de MC-21 middellangeafstandsvoering gebouwd met de verwachting twee motoren te installeren - de Amerikaanse Pratt & Whitney 1431 G-JM en de Russische PD-14. Deze beslissing werd niet alleen genomen vanwege het ontbreken van binnenlandse analogen op het moment van de start van de ontwikkeling. Het draait allemaal om de klanten. Het aandeel van motoren in de kosten van elk vliegtuig kan oplopen tot 30%, en dit zijn de duurste eenheden in het ontwerp in termen van onderhoud. Het is niet verwonderlijk dat consumenten het recht hebben om hun eigen energiecentrales te kiezen, waarbij de grondinfrastructuur beter is aangepast. Zo hadden luchtvaartmaatschappijen bij de aankoop van de stopgezette A380 voorheen de keuze tussen Rolls-Royce's Trent-motoren en de GP7200-familie van de Engine Alliance. Houd er rekening mee dat vier bedrijven de handen ineen hebben geslagen om de GP7200 te ontwikkelen: American General Electric, Pratt & Whitney, Franse SNECMA en Duitse MTU. Dit komt omdat het maken van een moderne motor voor een hoofdlijnvliegtuig duur en tijdrovend is.
De geïmporteerde G-JM PW1431 is gemaakt op basis van de PW1000-familie, die in verschillende modificaties is gemonteerd op Airbus-, Mitsubishi- en Embraer-vliegtuigen. Voor de MC-21 was de grootste versie voorzien met een stuwkracht tot 14 ton en een ventilatordiameter van 2,1 meter. De eerste kant-en-klare motoren uit de VS arriveerden in 2015 in de vliegtuigfabriek in Irkoetsk, 7 jaar na de start van de ontwikkeling. Gelijktijdig met de ondertekening van een contract met Pratt & Whitney begon Rusland zijn eigen PD-14-motor te maken. In de afgelopen 30 jaar is dit het grootste project in de binnenlandse vliegtuigmotorenindustrie. Het is moeilijk te zeggen wat er met de hele industrie zou zijn gebeurd als het PD-14-verhaal niet was gebeurd.
Een beetje over de innovaties die zijn gebruikt bij het ontwerp van de binnenlandse vliegtuigmotor. Het All-Russian Institute of Aviation Materials heeft 20 nieuwe materialen ontwikkeld, alleen voor PD-14. Onderzoeksteams van Perm JSC "UEC-Aviadvigatel" hebben vanaf het begin 16 nieuwe kritieke technologieën gecreëerd, die in de toekomst de basis zullen worden voor nieuwe vliegtuigmotoren. In het bijzonder zijn hogedrukturbines uitgerust met monokristallijne bladen die kunnen werken bij temperaturen van meer dan 1.700 graden. In de strijd voor brandstofefficiëntie zijn de holle ventilatorbladen gemaakt van titanium, waardoor de efficiëntie van de unit met 5% is verhoogd. Om geluid en schadelijke emissies naar de atmosfeer te verminderen, is de motor uitgerust met geluidabsorberende composietelementen en een emissiearme intermetalen verbrandingskamer. De belangrijkste parameter van de Perm-motor is de volledig Russische oorsprong, die in onze tijd een zeldzaamheid is geworden. Het grootste deel van de "doorbraak" binnenlandse civiele techniek is een compilatie van verouderde Russische en moderne buitenlandse eenheden. Voor voorbeelden kunt u naar Naberezhnye Chelny gaan. De nieuwe elektrische auto Kama-1 leent lithium-nikkel-mangaan-kobalt-oxide-batterijen in China, en de onbemande KamAZ-vrachtwagens van het Ermak-project zijn uitgerust met Allison "automatische machines" en Continental-radars. PD-14 is vanuit dit oogpunt volledig import-gesubstitueerd.
De PD-14-motor is ontwikkeld als concurrent van zijn eigen PW1431G-JM, evenals de PW1100G/JM voor het A320NEO-vliegtuig. Deze marktniche omvat ook de Leap-1A-, Leap-1B-, Leap-1C-motoren van het CFMI-consortium (GE/Snecma) voor respectievelijk de A320NEO-, B737MAX- en C919-machines. Rekening houdend met de wisselkoers van de dollar en de volledig binnenlandse oorsprong, zullen de prijzen op de wereldmarkten voor PD-14 behoorlijk aantrekkelijk zijn.
technische soevereiniteit
Vanaf het begin planden ingenieurs terecht op basis van PD-14 om een hele familie vliegtuigmotoren te ontwikkelen met een stuwkracht van 9 tot 18 ton, die iets later zal worden besproken. De voltooide gasgenerator van de Perm-noviteit, dat wil zeggen het hart van de motor, was in november 2010 klaar voor banktests. Een kant-en-klaar prototype, of zoals het ook wel een technologiedemonstrator wordt genoemd, werd in juni 2012 voor het eerst op de stand geliquideerd. In oktober 2015 ging de motor voor het eerst van start, weliswaar niet onder de vleugel van de MS-21, maar samen met het IL-76LL vlieglaboratorium nr. 08-07.
De allereerste studies van de parameters van de motor bevestigden zijn technische voordeel ten opzichte van geïmporteerde tegenhangers. Het specifieke brandstofverbruik is met 10-15% verminderd en de levenscycluskosten zijn met 20% verlaagd. De ontwikkelaars slaagden er ook in om het geluid aan te pakken, waardoor huishoudelijke motoren in het Westen niet konden worden gecertificeerd. PD-14 bleek 15-20 dB stiller dan vereist door de normen van de International Civil Aviation Organization (ICAO). Aanvankelijk waren de topmanagers van de United Aircraft Building Organization optimistisch van plan om de MS-21 begin 2018 op binnenlandse motoren te verhogen. Maar zoals we kunnen zien, gebeurde dit pas in december 2020.
In januari van dit jaar legden drie motoren, waarvan één reservemotor, 4000 kilometer af van Perm naar Irkoetsk op autotrailers om onder de vleugels van MC-21 met nummer 0012 te komen. Deze motoren werden in Perm geproduceerd in 2018, maar pas nu bleek dat er veel vraag naar was. Vorig jaar werden er nog twee motoren geassembleerd, waarop de MC-21-310 zal worden gecertificeerd voor de Federal Air Transport Agency. Ook in 2021 zijn ze van plan een soortgelijk certificaat te ontvangen van het European Aviation Safety Agency EASA. En als alles volgens plan verloopt, zal de fabriek in Perm tot 50 PD-14-vliegtuigmotoren per jaar produceren. Een geforceerde versie met een stuwkracht tot 14,5 ton PD-14A, evenals een nog krachtigere PD-14M, ontworpen voor maximaal 15,6 ton stuwkracht, worden ontwikkeld. Er is een idee om een lichte versie PD-8 voor de SuperJet te ontwikkelen op basis van de gasgenerator van de Perm-motor.
Dan begint de magie van getallen. Door de bypass te vergroten wordt de PD-16 gebouwd voor de zware versie van het vliegtuig MS-21-400 met een startstuwkracht van 17 ton. Als de ventilatordiameter wordt verkleind, kan de PD-10 worden gemonteerd met een stuwkracht van bijna 11 ton. De helikopter-turboshaftversie met een capaciteit van 11,5 duizend l/s op basis van de Perm-turbojet zal in de toekomst de naam PD-12V dragen. In deze versie zal het al zijn toepassing vinden in de legerluchtvaart. En, ten slotte, voor de industrie bij de ontwikkeling van "land" gasturbinecentrales GTU-12PD en GTU-16PD.
In 2021 is het de bedoeling om nog een vliegtuigmotor met de naam PD te lanceren voor banktests, alleen de index zal 35 zijn. Eerder werden motoren van deze klasse helemaal niet geproduceerd in Rusland en de USSR: stuwkrachtbereik van 25 tot 50 ton, ventilatordiameter 3, 1 meter, buitendiameter 3, 9 meter, en de lengte van de gondel tot 8 meter. De reus staat gepland voor productie in 2027. Met de komst van deze motor zal Rusland hoop hebben op de heropleving van de legendarische Ruslans of meer geavanceerde analogen.
