Давно хотел написать, материала много. Раньше двигателей было много на любой вкус и кошелек. Со временем остались только наиболее экономичные разработки, которые развивались и к настоящему времени стали одними из наиболее сложными разработок человеческой цивилизации. Двигатели для космических ракет – примитивные поделки по сравнению с двигателем пассажирского лайнера. Вообще говорят, что планер самолёта – это примитивная конструкция для поддержания работы авиадвигателей. Сами авиадвигатели пошли по пути максимальной экономичности за счёт использования широких вентиляторов, что и обосновывает использование существующих компоновок, а также снижение скорости по сравнению с самолётами прошлого века. Новых возможностей для экономии пока нет, увеличение диаметра вентилятора растёт.
При текущей стоимости авиадвигателей их производство выглядит крайне выгодным, но, по факту, оно является глубоко убыточным в связи с повышенной конкуренцией между производителями. До сих пор GE и RR сводили концы с концами за счет сервисных контрактов, но эта система некоторое время назад перестала покрывать убытки (потому что сервис оттягивают на себя производители самолетов), и теперь двигателестроители выживают только за счет госдотаций. Не секрет, что RR теряет на каждом проданном моторе Trent около 1,6 млн фунтов. Немногим меньше теряет и GE на своих больших моторах. Ну и международные сотрудничества в большей степени получились формальными, так как каждый оригинальный производитель отвечает только за свою часть двигателя.
Естественно, в такой ситуации (денег нет, да ещё и государства требуют вложений) вложений в новые разработки особо можно не ждать. Но отрасль требует – стоимость керосина растёт (кто помнит, чтобы она реально снижалась без субсидий и механизмов), поэтому приходится придумывать варианты. Например, жутко прорывной GE9X от General Electric является по своей сути слегка измененной версией всем известного GE90 – вместо 22 лопаток у вентилятора стало 16 широких композитных, остальное – небольшие доработки, чуть изменили форму лопаток в турбине, чуть выше стала температура в камере сгорания, чуть изменилась структура движения газа в жаровых трубах.
Хотя General Electric является мировым флагманом авиационного двигателестроения. LEAP делался при глубоком взаимодействии со SNECMA (даже более глубоком, чем при строительстве Sam146 в России, но об этом позже). Кстати, Пратт-Уитни сами сварганили семейство PW1000, пусть оно и получилось более проблемным. По сути, LEAP появился в результате модернизации лучшего гражданского авиадвигателя CFM56, который родился в результате взаимодействия GE со SNECMA. У GE был неплохой двигатель F101 для стратегического бомбардировщика B-1 Лансер. Французы дополнили его собственным вентилятором и турбиной низкого давления (ТНД), слегка доработали и получился двигатель, который с середины восьмидесятых ставился на основные среднемагистральные пассажирские самолёты в мире – А-318/319/320/321 и Боинг-737-600/700/800/900.
В прошлом десятилетии потребовалось повысить экономичность, получился LEAP, который и пошел на А-319/320/321Neo и Боинг-737 МАХ. А по сути, он получился в результате изменений вентилятора и ТНД – увеличили размеры первого и второго (там вообще она получилось гипертрофированным чудом), ну и компрессор низкого давления поменялся, в результате компрессор не в состоянии на некоторых режимах наддувать камеру сгорания должным образом. И это сказывается не только на провалах тяги — но и, что важнее, на долговечности мотора.
Пратт-Уитни разработали новый двигатель самостоятельно, но тоже не с нуля. За основу были взяты их турбовинтовые наработки, лучшие в классе, которым вместо винта приделали вентилятор, соответствующим образом поменяли ТНД, оставили редуктор, чтобы не особо заморачиваться с ТНД, в результате – текут сальники редуктора, а проблема, понятное дело, не в самих сальниках, а в конструкции редуктора. Проблема и с торцевыми уплотнениями.
В России есть собственный схожий двигатель этого же класса – ПД-14, по экономичности он, как и LEAP будет уступать PW1000, но зато он более прост и надежен. Редуктора нет, как и в LEAP, но ТНД сильно отличается всё же, так как применили широкохордные лопатки (наше ноу-хау), что позволило упростить и уменьшить турбину (меньше колёс и этих лопаток). При этом степень двухконтурности у ПД-14 почти такая же, как у LEAP-1B (8.5-8.6 против 9), при схожей компрессии (около 40). Причем LEAP-1B развивает взлетную тягу 130 кН против 137 кН у ПД-14. Более мощный LEAP-1C тоже имеет взлётную тягу в 137 кН, но при этом и более габаритный.
В разработках где-то находил и такого зверя, как ПД-18Р (это к вопросам о том, что можно ставить на Ту-214/Ил-96 в текущем исполнении), который представляет собой редукторную версию ПД-14 с тягой 178 кН и более широким вентилятором. Может быть увидит свет. С ним Ту-214 смог бы и до Камчатки дойти, и до Владивостока…
Камеры сгорания в ПД-14 подозрительно схожи с PW1000 (не зря делали МС-21 изначально под него, скорее всего кое-что подсмотрели), но широкохордные лопатки ТНД и блиски компрессора – точно уникальные.
Китайцы разрабатывают CJ1000, но там ещё очень далеко до завершения, в то время как с ПД-14 уже год выполняет сертификационные полёты МС-21. Есть и монстр WS-20, где у копии АЛ-31Ф – WS-10 (ставится на Су-27 и китайские аналоги) взяли газогенератор и прицепили к нему вентилятор и ТНД (по сути как сделали CFM56), однако и здесь до внедрения далековато, чтобы оценить успешность. Оба варианта в будущем планируют ставить на С919, но там ещё не было летных испытаний, не говоря о сертификационных полётах.
В России для производства Sam146, устанавливаемого на Сухой Суперджет французы сами создавали горячую часть (в отличие от CFM56, где на них наоборот была холодная часть), а холодная часть была чисто российской. Горячая часть Sam146 была полигоном для отработки ноу-хау, которые потом внедрили на LEAP (в частности, французы наконец переделали камеру сгорания и горячую турбину, изменив их древнюю американскую схему GE на якобы свою собственную, более модную). Да-да, речь про пресловутую камеру сгорания Twin-Annular, Pre-Mixing Swirler — камера сгорания одинарная, но с двойным закрученным потоком и двумя зонами горения, которую GE придумали для большого мотора GEnx (чтобы конкурировать с RR), а французы скопировали идею и адаптировали к размерности CFM56.
Так что сложилась парадоксальная ситуация – производителей двигателей много, а производителей самолётов намного меньше. Airbus обеспечивает всю линейку машин, Боинг уже проиграл гонку и плетётся в хвосте. Поэтому иногда прорывается информация о том, что производители самолётов ставят условия производителям двигателей о необходимости финансировать разработку лайнеров, чтобы двигатели ставились от конкретного производителя. Приводит это к тому, что современные двигатели унаследовали технологии 70-80 годов прошлого века, которые слегка модернизируются по времени.
Качество новых разработок при этом становится заметно хуже. Вспомните, как я в начале недели разбирал проблемы PW1000. В Индии в IndiGo были задолго до выработки ресурса из-за коррозии сняты сразу 42 двигателя. Причина снятия – появление стружки в масле, если помните, была схожая проблема в Д-30, которые лет на 50 старше PW1000. После изучения снятых двигателей при осмотре с помощью бороскопа были обнаружены закупоренные отверстия для охлаждения в панелях камер сгорания. В 2018 году Индия вводила ограничения на полёты с двигателями этой серии. В том же году были отмечены повышенные вибрации двигателя.
Конкретно, на PW1500, установленных на А-220, отмечены многочисленные случаи коррозии на ступицах компрессора высокого давления, что привело к сокращению их ресурса. В 2019 году были зафиксированы 4 случая отказа двигателя в полёте из-за проблем с турбиной низкого давления. В 2019 году на самолётах А-220 Swiss в июле, сентябре и октябре зафиксированы случаи не просто остановки, а разрушения элементов компрессора низкого давления. Проблемы были выявлены, но решение было в программном ограничении оборотов двигателя на определенных режимах (похоже на MCAS, как костыль).
Россия и Китай смогли достаточно быстро сократить технологическое отставание в гражданских авиадвигателях и уже могут представить свои модели, которые не уступают западным конкурентам. Технологическое отставание России было связано с тем, что авиационное двигателестроение развивалось по иному пути – были созданы отличные двигатели для военных самолётов (АЛ-31Ф и НК-32), но в гражданском авиастроении не ставили экономику во главу угла. Ту-154 был реально быстрым самолётом, чего не было бы с двигателями с широким вентилятором. Тем не менее, в восьмидесятые был создан ПС-90, который доводили до ума более 20 лет. Работа с ним привела к производству современных и надежных двигателей.
-------------------------------------------------------------------------------
1. Размещать больше форму со сбором на пиво не буду. В переводах на развитие канала не нуждаюсь, так как пишу регулярно для аудитории, это моё увлечение, ну не блогер я профессиональный. Однако, форма сбора была полезна, чтобы я видел, что читателю особенно что-то понравилось и писал чаще на данную тематику. Поэтому напишу номер карты, куда можно сбросить на кружку пива/мороженое ребенку/цветы жене: 2202 2019 3089 2183.
2. Копия данной статьи расположена на платформе Livejournal по адресу:
3. Автором данной публикации является владелец данного канала. Статья не содержит конкретных данных по какому-либо рейсу и перевозчику, не содержит конфиденциальную и коммерческую информацию.
4. Информация о сотрудничестве, партнерстве и об авторе публикуется на страницах:
https://travelfoxes.livejournal.com/212431.html
https://zen.yandex.ru/media/skyexpert/plany-po-blogu-i-politika-na-2022-god-61df2948d516294f57069fa4
