Ранее стало известно, что на сегодняшний день уже более 65 авиакомпаний по всему миру прекратили эксплуатацию узкофюзеляжных самолетов Airbus с двигателями серии GTF. То есть это самолеты версии Airbus А220, A320neo и A321neo с силовыми установками от Pratt & Whitney.
Стоит отметить, что разработанный специально для сегмента современных узкофюзеляжных лайнеров, и поставляемый авиапроизводителям с 2016 года новейший турбовентиляторный авиадвигатель со сверхвысокой степенью двухконтурности Pratt & Whitney семейства Pure Power PW1100G, также известный как GTF, в свою очередь был призван разработчиком совершить переворот в индустрии авиаперевозок.
Согласно заявленным характеристикам PW1000G, основными преимуществами двигателей стало до 20% меньшее потребление топлива, до 50% снижение эмиссии вредных веществ и до 75% снижение шума на местности.
Основной причиной такого технологического прорыва стало то, что в отличие от ранее выпускаемых традиционных турбовентиляторных двигателей предыдущего поколения, в конструкцию GTF был внедрен промежуточный планетарный редуктор вентилятора FDGS (Fan Drive Gear System), создающего более 70% тяги.
Выдерживающий высокие механические и тепловые нагрузки, благодаря применению в конструкции новейших сплавов, этот редуктор позволяет вентилятору работать на гораздо меньших оборотах, а вместе с этим увеличивает крутящий момент одноступенчатого вала, на котором находится компрессор и турбина низкого давления.
В традиционной же конструкции двухвального турбоветиляторного двигателя, эффективность двигателя ограничена скоростью вращения вентилятора, так как на лопастях вентилятора крайне нежелательно допускать сверхзвукового течения воздуха.
Вследствие сверхзвукового течения воздуха между лопастями может возникнуть негативный эффект в виде скачков уплотнения воздуха, за чем последует возросшее сопротивление и вдобавок к этому существенно увеличится уровень шума. Как правило, эффективность такого двигателя можно повысить только установкой вентилятора большего диаметра.
Установленный же на PW1000G планетарный редуктор обладает передаточным числом 3, что собственно и обеспечивает скорость вращения вентилятора в три раза меньше, чем у вала с турбиной низкого давления, что собственно и сказалось на значительном уменьшении шума, снижения расхода топлива, а как следствие и на снижении эмиссии вредных веществ.
То есть это то самое инновационное решение, которое позволило существенно повысить производительность и эффективность двигателя GTF без изменения размера лопаток вентилятора.
При этом до 12,5:1 повысился такой показатель, как степень двухконтурности, что, пожалуй, на сегодняшний день является рекордом для серийных турбовентиляторных двигателей в этом классе.
Для справки, степень двухконтурности авиадвигателя - это отношение количества расхода воздуха, проходящего через вентилятор, и воздуха, проходящего через саму камеру сгорания. То есть, чем больше степень двухконтурности, тем ниже удельный расход топлива.
У большинства традиционных авиадвигателей предыдущего поколения в этом классе, установленных сегодня на большинство узкофюзеляжных среднемагистралов, этот показатель в лучшем случае составляет 6:1.
К примеру, степень двухконтурности российского двигателя Соловьева ПС-90А для Ту-204/214 и Ил-96, составляет 4,5:1. Собственно отчасти по этой причине эти самолеты ранее и были выведены из эксплуатации российскими авиаперевозчиками.
Возвращаясь к двигателям Pratt & Whitney стоит отметить, что конструкторам также удалось снизить и массу двигателя GTF, что с запасом компенсировало наличие самого редуктора, вес которого составляет порядка 300 кг.
То есть благодаря полученным преимуществом от применения в конструкции двигателя планетарного редуктора, появилась возможность уменьшить диаметр самой турбины низкого давления, а также количество её ступеней.
Лётные испытания прототипа новейшего двигателя PW1000G или GTF стартовали в 2008 году в составе летающей лаборатории Boeing 747SP. Помимо этого, для подтверждения заявленных преимуществ GTF, специалисты компании Airbus провели собственную лётную программу на летающей лаборатории А340, исход которой был чрезвычайно важен для Pratt & Whitney.
Испытания европейских специалистов подтвердили по-настоящему впечатляющие результаты, которые были опубликованы в открытых источниках. В результате двигатель GTF получил крупные и впечатляющие заказы.
Сразу пять авиапроизводителей выбрали именно эту силовую установку для своих проектов, где помимо Airbus с самолетами линейки А320neo и А220, была канадская компания Bombardier со своим CS 100, бразильская Embraer с семейством E-Jet E2, японская компания Mitsubishi Heavy Industries с региональным MRJ и российский ИРКУТ (сегодня «Яковлев») с проектом MС-21-300, первый полёт которого состоялся в мае 2017-го года.
В компании Pratt & Whitney уже "потирали ладошки" и подсчитывали будущие прибыли от поставок своих инновационных авиадвигателей. Но уже в начале 2020 годов компания Pratt & Whitney потеряла сразу двух клиентов.
Сначала из-за проблем с сертификацией, для прохождения которой необходимо было вносить изменяя в конструкцию планера, японская Mitsubishi Heavy Industries полностью закрыли программу разработки авиалайнера MRJ, потратив на нее более 10 млрд долларов. А следом из-за введенных санкционных ограничений США, выпал и российский проект МС-21-300.
В результате крупнейший американский производитель силовых установок GTF лишился дохода от потенциальной продажи нескольких сотен двигателей этой линейки, а самое главное - понес убытки, связанные с разработкой модификаций PW1200G для японского MRJ и PW1400G для российского МС-21.
Тем не менее «львиную долю» объёма заказов и прибыль, в компании Pratt & Whitney все же планировали получить непосредственно в сотрудничестве с Airbus, причем сразу по нескольким проектам узкофюзеляжных пассажирских самолётов серии А220 и А320neo, где «Neo» означает «New Engine Option», то есть «Новый вариант двигателя».
Однако согласно информации из открытых источников, на сегодняшний день уже более 65 авиаперевозчиков по всему миру пострадали от проблем, связанных с двигателями серии GTF, "приземлив" при этом сотни самолетов.
Стоит отметить, что еще в 2023 году крупнейшая индийская частная авиакомпания Go First Airways вообще объявила о приостановке полетов более половины своего парка самолетов Airbus A320neo с двигателями PW1100G, который на тот момент насчитывал 56 самолетов этой линейки. Тогда в компании Pratt & Whitney завили, что смогут решить эту проблему с двигателями в течение полутора лет.
Более того, индийский авиаперевозчик заявил о начале процедуры банкротства, обвинив Pratt & Whitney в ненадежности двигателей GTF, отсутствия у компании запасных частей, а также в отсутствии подменных силовых установок. По данным Go First на 2023 год, проблемы с двигателями PW1100G у парка Airbus A320neo привело к убыткам компании в размере 1,3 млрд. долларов.
В ноябре 2024 года российские СМИ также сообщили, что отечественные авиаперевозчики приостановили полеты на 34 лайнерах Airbus A320/А321neo из-за проблем с двигателями. А это ни много ни мало половина всех самолетов данного семейства в России.
Более того, по манию ряда экспертов, из-за санкционной политики США, в России окончательный вывод из эксплуатации всех относительно новых лайнеров линейки A320/A321neo с двигателями GTF может начаться уже в 2026 году.
Тут стоит отметить, что во время эксплуатации самолетов с этими двигателями, все внимание было приковано именно к планетарному редуктору. Однако оказалось, что редуктор тут не при чем. Как раз он оказался одним из самых надежных узлов силовой установки.
Еще начиная с 2018 года, концерн Airbus уведомил Европейское агентство по безопасности полетов о том, что выявил дефекты в 30% двигателей Pratt & Whitney, установленных на находящихся в эксплуатации самолетах A320neo.
Как позже выяснилось, проблемы в двигателях GTF были связаны с повышенной вибрацией при взлете, за чем следовало разрушение компрессора низкого давления.
Более того, проблемы вылезали и из-за негерметичного уплотнения на охладителе топливного масла двигателя, что приводило к потере давления масла, а также срыву компрессии ядра двигателя, из-за чего собственно и происходило неожиданное отключение двигателя в полете.
Для устранения этой причины необходимо было снимать двигатель с крыла, за которым следовал длительный ремонт, причем в условиях нехватки запасных частей.
Многие авиакомпании по всему миру жаловались, что на момент выхода из строя двигателей GTF их ресурс не превышал даже 1 тыс. летных часов при заявленных производителем 30 тыс. лётных часов межремонтного интервала.
Тем не менее в период с 2019-го по 2021 год в Pratt & Whitney проблему вроде как бы решили, разработав обновление программного обеспечения для системы управления двигателем, ограничивающую обороты компрессора низкого давления и снижающее мощность при взлете и некоторых режимах работы двигателя.
Помимо этого, проблему, связанную со срывом компрессии, решили путем оптимизации направляющих лопаток входного отверстия двигателя и датчиков расхода воздуха. Это вроде как устранило основную причину изменения реакции двигателя на определенные условия и неожиданное отключение двигателя в полете. По крайней мере на сегодняшний день не было зафиксировано ни одного случая компрессионного срыва.
Однако все это мелочи, так называемые "детские болезни", по сравнению с ситуацией, которая вылезла в последние 2 года. Согласно официальным данным, на конец 2024 года более 650 бортов A320/A321neo простаивают из-за проблем с двигателями PW1100G. То есть треть от всех выпущенных самолетов Airbus с этими двигателями.
Как показало внутреннее расследование, всему виной стал некачественный метал и наличие посторонних примесей в конструкции дисков турбин высокого давления, что в рамках эксплуатации привело к повышенному риску появления микротрещин в двигателях PW1100G, выпущенных в период до 2021 года.
Для понимания, за это время уже построено более 3 тыс. двигателей GTF. В июле 2023 года Pratt & Whitney отозвала 3000 турбовентиляторных двигателей PW1100G с редуктором, используемых на A320neo.
На проверку и устранение этой проблемы, Pratt & Whitney отводит более 300 дней, в связи с чем авиаперевозчики, в парке которых есть самолёты Airbus серии A320/A321neo, сегодня несут немалые убытки.
Однако несмотря на все эти неприятные обстоятельства, в Pratt & Whitney постепенно решают данную проблему с двигателями, при этом еще и умудряются заключать многомиллионные контракты на поставку двигателей GTF. Более того, сегодня компания проводит испытания обновленной версии этого двигателя.
Так что с большой долей вероятности, уже в ближайшее время инновационные редукторные двигатели в Pratt & Whitney все же "допилят".
