Если вы думаете, что создать новый авиадвигатель это как собрать сложный конструктор Лего, то вы сильно заблуждаетесь. Это скорее попытка собрать тот же Лего в полной темноте, во время урагана, да еще и чтобы детали постоянно меняли свои размеры. А теперь представьте, что это история создания российского двигателя ПД-14, первого в постсоветской России с нуля. История, в которой было больше драмы, чем в сериале Игра престолов, только вместо драконов турбины, а вместо Белых Ходоков законы физики, с которыми приходилось договариваться.
Специалисты, подарившие небу этот шедевр инженерной мысли, с юмором и легкой дрожью в голосе вспоминают самые сложные моменты. Пристегните ремни, мы взлетаем!
1. Момент первый: Бриллиантовая пыль и керамика, которая не хотела жить дружно
Сердце любого современного двигателя это жаровая часть, та самая, где температура газов запросто переваливает за 1500-1600 °C. Это выше температуры плавления самих лопаток! Как же они не плавятся? Секрет в сложнейшей системе охлаждения и… саперах. Нет, не тех, что ищут мины. Речь о монокристаллических лопатках и керамическом теплозащитном покрытии.
Один из ведущих материаловедов на условиях анонимности (чтобы его не заставили делать еще и ПД-28) признается: Представьте, что вы выращиваете идеальный бриллиант. Малейшее отклонение в температуре, давлении, чихе в соседней комнате и вместо драгоценности получается кусок стекла. Так и с монокристаллом лопатки. Кристаллическая решетка должна быть безупречной, иначе она треснет под нагрузкой. Мы иногда шутили, что наше главное достижение это не двигатель, а создание самого большого в мире сапфира авиационного назначения.
А потом эту идеальную лопатку нужно покрыть слоем керамики, которая будет отражать жар. И здесь началась магия, граничащая с шаманством. Покрытие то отслаивалось, то трескалось, то вело себя абсолютно непредсказуемо. Инженеры вспоминают, как после очередной неудачной испытательной партии кто-то из уставших техников написал на доске: Дорогое покрытие, мы тебя любим. Пожалуйста, полюби и ты нас. Останься на своем месте. Юмор юмором, но именно прорыв в материалах стал ключом к успеху.
2. Момент второй: Умная турбина и ее силиконовая проблема
Чтобы двигатель был экономичным, ему нужен высочайший КПД. За это отвечает турбина низкого давления сложнейший вентилятор, который должен вращаться с бешеной скоростью, не разлетаясь на части. Ее лопатки огромные, титановые, полые внутри. Изготовление каждой это как ювелирная работа с габаритами кузнечного молота.
Главный конструктор как-то обмолвился в кругу коллег: Самое сложное было не сделать эти лопатки прочными. Самое сложное было заставить их быть достаточно гибкими. Оказалось, что при определенных режимах лопатки испытывали нештатные вибрации (флаттер). Это как если бы вы ехали на велосипеде, и у него вдруг задрожал и отвалился руль.
Команда аэродинамиков и прочнистов месяцами билась над проблемой. Шутки были соответствующие: Мы создали не двигатель, а самого дорогого в мире покемона. Он постоянно вибрирует, и мы не знаем, как его успокоить. Решение нашли в изменении геометрии и настройке системы демпфирования. Специалисты до сих пор с гордостью показывают графики, как они приручили флаттер, и называют этот процесс искусством компромисса между прочностью и податливостью.
3. Момент третий: Царь-испытание и стенд, который все слышит
Испытания это самый нервный и дорогой этап. Двигатель пытают на специальных стендах, выявляя все слабые места. Один из испытателей как-то сказал: Стенд это лучший психолог и самый злой критик. Он не соврет. Он либо хвалит тебя молчанием, либо ругается гулом, свистом и… хлопками.
Самым страшным испытанием был Птицеудар. В двигатель на полной тяге выстреливают тушкой мерзлой курицы (специальной установкой). Сценарий из фильма ужасов для мотора. Задача устоять и не разлететься на запчасти.
Первый блин был комом, с улыбкой вспоминает техник. Запускаем, стреляем птицей… и тишина. Не гудит, не свистит. Мы уже обрадовались, думаете выдержал! Подходим, а он… просто заглох. Вся система вентиляции забита фаршем. Пришлось пересчитывать аэродинамику и конструкцию вентилятора. Теперь мы знаем о куриных тушках больше, чем любой шеф-повар.
Были и курьезные случаи. Как-то раз на испытаниях двигатель начал издавать странный, не предусмотренный никакими ТЗ звук что-то среднее между свистом и всхлипом. Неделю искали причину, разбирали-собирали. Оказалось, в один из воздуховодов забралась и свила гнездо… птица. Не та, что стреляли, а самая настоящая живая. С тех пор на стенде появилась табличка: Просьба, не пускать птиц. Испытания и так проводятся.
4. Момент четвертый: Цифровой близнец и кошмар системного инженера
ПД-14 один из первых двигателей в мире, который с самого начала проектировался с помощью цифровых двойников. Это виртуальная 3D-модель, в которой просчитано все: от аэродинамики до прочности каждой заклепки.
Звучит футуристично? Так и есть. Но и здесь не обошлось без сложностей. Системные инженеры рассказывают байку о войне моделей. Одна программа (прочнистов) показывала, что деталь выдержит. Другая (тепловиков) что она расплавится. Третья (аэродинамиков) что вокруг нее будет неправильный поток.
Мы шутили, что наш цифровой двойник страдает раздвоением личности, смеется один из IT-специалистов. Иногда казалось, что мы разрабатываем не двигатель, а пытаемся заставить три разных оркестра, играющих в разных жанрах, исполнить одну симфонию. Дирижером был главный конструктор, а палочкой общая логика. Случалось, что палочка ломалась.
Синхронизация тысяч процессов вот что было настоящим адом. Ошибка в одной модели могла потянуть за собой шлейф изменений в других. Порой проще было бы выточить деталь в металле и проверить вживую, но это слишком долго и дорого. Пришлось учить цифровых близнецов дружить между собой. Этот опыт стал бесценным для всей отечественной промышленности.
Не сделали с нуля, а вернулись в будущее
Главный вывод, который делают все специалисты, звучит иронично и мудро: Мы не изобретали велосипед. Мы собирали феррари по старым чертежам, но с новыми технологиями и материалами, которых у авторов тех чертежей и в помине не было.
Создание ПД-14 это не просто техническая задача. Это был вызов всей системе: образования, материаловедения, станкостроения, логистики. Это история о том, как страна заново училась делать сложнейшие вещи мирового уровня.
И сегодня, глядя на взлетающий МС-21 с синими кольцами Пермского мотора, инженеры позволяют себе выдохнуть и улыбнуться. Они знают, что внутри этого железного сердца есть капелька их нервов, тонны юмора, который спасал в самые темные времена, и бессонные ночи, когда казалось, что ничего не получится. Но получилось.
А самое сложное, как признаются они? Не сдаться. Не опустить руки. И продолжать верить, что чадящий на стенде прототип когда-нибудь станет гордостью отечественного авиастроения. Что ж, у них это вышло.
А что вы думаете? Это действительно прорыв или догоняние Запада? Смогут ли наши инженеры создать еще более совершенный двигатель? Ждем ваши мнения в комментариях! Обсудим вместе.
