АО «ОДК – Пермские моторы» входит в АО «Объединенная двигателестроительная корпорация». Это предприятие с полным технологическим циклом производства газотурбинных двигателей. Его основные производственные возможности – литье заготовок (алюминий, магний, титан, жаропрочные сплавы и др.), горячая и холодная штамповка, механическая обработка, сварка, сборка, а также испытания, гарантийное и послегарантийное обслуживание авиационных двигателей и газотурбинных установок в эксплуатации, осуществление всех видов ремонта, обучение персонала эксплуатирующих организаций.

Основанное в 1934 году, в 1930-50-е годы предприятие выпускало массовыми сериями  поршневые авиационные моторы М-25, М-62, М-63, АШ-62ИР, АШ-82Ф, АШ-82ФН, АШ-73ТК и ряд других. В 1950-80-е годы завод производил турбореактивные двигатели АИ-20, Д-20П, Д-30 (для самолетов Ту-134 и т.д.); Д-30Ф6 (для истребителей-перехватчиков МиГ-31); Д-25В/ВФ, ТВ2-117 (для вертолетов типа Ми-6 и Ми-8). В начале 1990-х годов на «Пермских моторах» освоено производство авиационного двигателя 4-го поколения ПС-90А. Его модификации устанавливаются на самолеты Ил-96-300/400, Ту-204/214, Ил-76МФ, Ил-76МД-90А, используемые в отечественных и зарубежных авиакомпаниях. На основе ПС-90А и Д-30 выпускаются газотурбинные установки для предприятий нефтегазового комплекса. В частности, они работают в составе компрессорных станций на стратегических магистральных газопроводах Газпрома «Бованенково – Ухта», «Ухта – Торжок», «Северный поток», «Сила Сибири».

Сегодня многолетний опыт крупносерийного производства и модернизации двигателей Д-30, ПС-90А позволяет предприятию шаг за шагом двигаться к освоению двигателя пятого поколения ПД-14 для самолета МС-21. ПД-14 – базовый турбовентиляторный двигатель, который создается в широкой кооперации предприятий ОДК с применением новейших технологий и материалов, в том числе, композитных.  Головной исполнитель по программе ПД-14 — АО «ОДК», головной разработчик — АО «ОДК-Авиадвигатель», головной изготовитель — АО «ОДК-Пермские моторы». Это первая полностью российская силовая установка для пассажирских авиалайнеров, созданная в России за последние десятилетия.

Цех сборки авиационных двигателей - в этом производственном корпусе собирают авиационные моторы ПС-90А и ПД-14. В правой части цеха происходит сборка двигателей ПС-90А, которые применяются на самолетах Ту-204/214, Ил-96-300/400, Ил-76МД-90A и его модификаций. С левой стороны расположен участок сборки перспективного двигателя ПД-14 для самолета МС-21. Завод приступил к освоению этого мотора в 2015 году. Продукт новый и подходы к его производству более современные. Даже технологическую оснастку окрасили в ярко-оранжевый цвет, чтобы подчеркнуть особенность двигателя.

Экскурсоводом выступил начальник цеха сборки авиационных двигателей Иван Богданов: «В нашем цехе в две смены, пять дней в неделю работает 375  человек. При сборке мотора ответственность колоссальная. Специалисты, работающие на сборке ПД-14, имеют самые высокие разряды и немалый опыт сборки двигателей семейства ПС-90. Сборщики несут индивидуальную ответственность за каждую установленную систему, за каждый крепеж. Здесь реализован «цифровой вариант» технологического процесса, по которому сборщик непосредственно может пользоваться 3D моделями.

В режиме онлайн мы получаем все необходимые сведения о двигателе от разработчика АО «ОДК-Авиадвигатель», все изменения по конструктивному облику, спецификации, доработках по результатам испытаний на стендах. Рабочий может загрузить модель полноразмерного мотора, может загрузить одну систему, вторую, газогенератор – одним словом, абсолютно любой элемент двигателя, получить все наименования, всю спецификацию. В цехе организован поточный метод сборки. Все узлы собираются на определенных рабочих местах, потом состыковываются, и готовый  авиационный двигатель уходит на испытания.

Помимо сборки новых моторов, мы производим переборку двигателей ПД-14 после различных видов сертификационных испытаний. Сейчас на переборке находится двигатель, который прошел два этапа летных испытаний и затем пойдет на стенд, чтобы защитить программу надежности. Еще один двигатель, который в данный момент собирается в цехе, также предназначен для программы надежности. Оба двигателя будут переданы на испытания в марте. Сейчас цикл сборки ПД-14 составляет порядка 23 рабочих смен – то есть полтора двигателя за два месяца.

Когда ПД-14 будет собираться серийно, цикл сборки одного двигателя составит не десять дней, как у ПС-90А, а семь. С 2015 года всего было собрано 13 двигателей ПД-14. В этом году на «ОДК-ПМ" будет произведено ещё 3 новых двигателя, которые уже пойдут для летных испытаний непосредственно на крыле МС-21. В мае первый серийный мотор будет собран и пойдет на испытания на  новый  стенд.

«ОДК-Пермские моторы» – это не только сборочное производство. Здесь осуществляется полный цикл изготовления газотурбинных установок, от литья сплавов и штамповки заготовок, до механообработки, сборки и испытаний двигателей. К сожалению, за отведенный промежуток времени мы не успели посетить литейное производство, но в механосборочном цехе, на производстве промышленных газотурбинных установок и на испытательной станции нам побывать удалось.

Позволим себе  небольшое отступление от темы ПД-14. В 1990-е годы продукция «Пермских моторов» спустилась с небес на землю, открыв новую нишу промышленного применения газотурбинных двигателей в нефтегазовой отрасли. Продуктовая линейка пополнилась новыми образцами газотурбинной техники, предназначенными для работы в составе газоперекачивающих агрегатов компрессорных станций магистральных газопроводов, газотурбинных электростанций, что позволило обеспечить энергобезопасность страны. Сегодня АО "ОДК-Пермские моторы" выпускает более 10 типов ГТУ мощностью от 2,5 до 25 МВт.

Мы также заглянули в один из механосборочных цехов. Здесь идет изготовление и сборка деталей статора - неподвижной части двигателя: корпуса и деталей с направляющими лопатками.

Но вернемся «в воздух». ПД-14 обладает проверенной современной конструкцией турбовентиляторного двигателя: компактная двухвальная схема, прямой привод вентилятора, оптимальная степень двухконтурности, эффективный газогенератор, цифровая САУ с полной ответственностью (типа FADEC); все это позволяет добиться высокой надежности и технологичности и снизить расходы. Модульная конструкция двигателя в совокупности с цифровой САУ, встроенной системой диагностики и организацией системы ППО обеспечивают успешное применение концепции эксплуатации двигателя по техническому состоянию.

В настоящее время ОДК проводит третий этап летных испытаний ПД-14. Они  проходят с участием представителей сертифицирующих органов и должны официально подтвердить итоги первых двух «предсертификационных» («инженерных») этапов. Далее последует получение Сертификата типа Федерального агентства воздушного транспорта (Росавиация). При этом в составе самолета Ил-76ЛЛ испытывается двигатель, изготовленный по типовой конструкции (серийного облика). В течение 2015-2017 гг. проведены 1-й и 2-й этапы летных испытаний двигателя в составе летающей лаборатории во всем диапазоне высот, скоростей полета и  режимов работы двигателя. По результатам испытаний подтверждена работоспособность двигателя и его систем в условиях, приближенных эксплуатации.

О работах по освоению производства двигателя нам рассказал управляющий директор АО «ОДК-Пермские моторы» Сергей Попов: «На сегодняшний момент идет этап сертификации двигателя ПД-14. В производстве находятся 3 двигателя для летных испытаний в составе самолета МС-21. Срок поставки – конец 2018 года. Потом будет проверка систем, проверка совместимости двигателя и самолета, отладка. Только после этого – первый полет во втором квартале 2019 года. Двигатели же серийной поставки пойдут после завершения сертификации с 2021 года.

В процессе сертификационных летных испытаний самолета с двигателем ПД-14, возможно, возникнут какие-то замечания, которые должны быть устранены. Возможно, придется немного подкорректировать конструкцию двигателя, с учетом всех замечаний, которые могут возникнуть. Вот на это и отводится 2-3 года. Предполагается и европейская сертификация конструкции двигателя, и уже подана заявка в Европейское агентство по сертификации производства этого двигателя. К началу серийного производства мы должны получить эти сертификаты. Это даст возможность продавать эти двигатели в составе самолета на европейском рынке и в другие страны.

Сертификационные испытания двигателя идут по графику. Есть несколько серьезных типов испытаний. Циклические испытания,  испытания  на аэродинамику – когда двигатель должен отработать определенное количество часов на нетипичных для него высоких температурах. Испытания на заброс птиц, града, льда, на обдув бокового ветра. Они будут проводиться на открытом испытательном стенде в Рыбинске на «ОДК-Сатурн». В рамках программы сертификационных испытаний успешно прошло испытание на обрыв лопатки. Сейчас планируется проведение испытания на обрыв вала. И очень серьезная программа, связанная с подготовкой каждого двигателя к испытаниям, с переборкой после них, с анализом того, что произошло, какие характеристики и параметры получены.

Идут испытания и на летающей лаборатории. Эта лаборатория на базе самолета Ил-76 создавалась специально для испытаний ПД-14. Самолет оснащен аппаратурой, которая позволяет в режиме реального времени снимать с двигателя 2000 параметров, и она тут же обрабатывается инженерами, конструкторами для того, чтобы понимать, что происходит, как ведет себя мотор на различных режимах и высотах. Причем инженеры находятся и на борту самолета, и имеют возможность удаленно получать информацию в реальном времени и тут же ее анализировать.

Мы не сомневаемся, что мотор, с точки зрения техники, у нас получится. У России есть богатый опыт создания газотурбинных двигателей, гражданских, военных, наземных, морских... Вопрос, прежде всего, в том, чему нам ещё предстоит научиться. И это вопрос послепродажного обслуживания. Прежде всего, надо четко понимать, когда говорят про ППО,  это все закладывается ещё на этапе проектирования двигателя. От того, какие технические решения конструктора закладывают, зависит и сам сервис. Будет ли этот двигатель модульным, будет ли позволять оперативно, с минимальными временными и трудозатратами заменять эти модули в эксплуатации, или будет иметь большую единую конструкцию, которую не разобрать, и в случае выхода из строя везти весь двигатель на завод?

Необходимо разработать соответствующую оснастку, приспособления, чтобы осуществлять модульный или иной ремонт не снимая двигатель с крыла. Это и интеллектуальные датчики, которые позволят снимать информацию в полете, обрабатывать ее и отправлять на землю в реальном времени. Перед конструкторами стоит задача и максимального сокращения времени проведения «чеков». Это и оперативное реагирование, и создание сети представителей, складов запчастей… Лично для меня успех проекта очевиден. С техникой у нас все хорошо, и послепродажное обслуживание мы сделаем отличным».

На испытательной станции в поселке Новые Ляды нас встретил директор по инфраструктуре «ОДК-Пермские моторы» Николай Андреев: «Мы находимся на территории загородной испытательной станции «ОДК - Пермские моторы». Здесь расположены два действующих стенда, где мы производим испытания двигателей, которые летают. В прошлом году завершена реконструкция испытательного стенда. Это новый и самый современный в России универсальный адаптерный стенд. Его универсальность заключается в том, что мы на нем можем испытывать разные типы двигателей, и ПС-90А, и ПД-14.

На этом стенде будут производиться испытания всех серийных двигателей ПД-14. В июне состоятся первые такие испытания. В прошлом году мы отмечали 100-летие со дня рождения основоположника газотурбинного двигателестроения в СССР Павла Александровича Соловьева. Это основатель пермской школы реактивного двигателестроения. Все наши двигатели созданы Павлом Соловьевым, в том числе и ПС-90А. Поэтому новый стенд мы назвали его именем.

Универсальность стенда обеспечивается такой технологией, как адаптер. Вот вы видите здесь три рабочие станции с адаптерами. Что дает адаптерная технология? За счет адаптера нам не придется строить свой стенд для каждого типа двигателей. У разных моделей двигателей свои схемы монтажа, свои узлы крепления, свои системы подсоединения. Теперь же двигатель сначала подсоединяется к своему адаптеру, а уже потом устанавливается на стенд, где происходит подключение за счет плат быстроразъемных соединений, практически как «вилка в розетку».

Благодаря этому мы также значительно сокращаем время испытаний, все рутинные процессы переносятся в зал подготовки, а время нахождения двигателя на самом стенде практически сведено к самому процессу испытаний.  Ранее же каждый мотор в течение 9 часов проходил монтаж на самом стенде. Затем испытательная бригада производила монтаж систем: управления, топливных, воздушных, измерительных… Сейчас это происходит в течение получаса.

Основное стендовое оборудование (измерительное оборудование и сам портал) нам проектировала и поставляла канадская фирма MDS Aero Support Corporation. Это один из мировых лидеров по созданию испытательных стендов. Все остальное – строительные решения, инженерные решения, вспомогательное технологическое оборудование делали наши российские компании. Испытательная станция – это не только сам стенд, но и множество инженерных и технологических систем. Здесь расположена целая насосная топливная станция, которая обеспечивает работу этого стенда. Все это оборудование российских производителей и проектировщиков, в том числе и нашего предприятия. Сейчас проходят аттестационные работы. Наша задача – обеспечить получение аттестата этого стенда в апреле текущего года».

В заключение хочется отметить, что ПД-14 – базовый двигатель. На основе его газогенератора ОДК готова под конкретные требования заказчика разрабатывать двигатели в диапазоне тяги от 9 до 18 тонн, предназначенные, в частности, для ближне-, среднемагистральных пассажирских и транспортных самолетов. При этом за счет использования уже разработанного газогенератора сроки создания новых двигателей значительно сокращаются.

Также параллельно с работами по ПД-14, ОДК приступила к разработке гражданского двигателя большой тяги ПД-35 для перспективных широкофюзеляжных дальнемагистральных самолетов. Но этой теме мы планируем посвятить отдельный материал. А пока некоторые данные для специалистов по инновациям и технологиям ПД-14:

Вентилятор

• 3D аэродинамическое проектирование
• Широкохордные полые титановые лопатки

Компрессор высокого давления

• 3D аэродинамическое проектирование
• Блиски из титанового сплава на 1, 2 и 5 ступенях
• Диски 6…8-ой ступеней из никелевого гранульного сплава нового поколения

Камера сгорания

• 3D аэродинамическое проектирование
• Детали зоны горения из жаростойкого интерметаллидного сплава
• Малоэмиссионное горение, форсунки с пневмораспылом
• Керамическое теплозащитное покрытие 2-го поколения

Турбина высокого давления

• 3D аэродинамическое проектирование
• Рабочие и сопловые лопатки из монокристаллических сплавов нового поколения
• Керамическое теплозащитное покрытие 2-го поколения
• Диски из никелевого сплава нового поколения
• Активное управление зазорами

Турбина низкого давления

• 3D аэродинамическое проектирование
• Полые рабочие и сопловые лопатки 1…6-ой ступеней
• Активное управление зазорами

Мотогондола

• Реверсивное устройство решетчатого типа с электромеханическим приводом
• Композиционные материалы (~65% по массе)

Соответствие современным и перспективным требованиям рынка:

• Высокая топливная эффективность: снижение удельного расхода топлива на крейсерском режиме на 12-16 %*;
• Высокая надежность: надежность вылета по расписанию, связанная с двигателем ≥ 0.9996;
• Снижение стоимости летного часа на ≥ 15%*;
• Запас по шуму относительно требований Главы 4 ICAO
  15…20 EpNdB;
• Запас по эмиссии NOx относительно требований CAEP 6 ICAO 30 - 45%.

* - по сравнению с двигателями, находящимися в эксплуатации.

фото: Ю.Кузьмина

Читайте также: О производстве современных систем управления для российских авиадвигателей