Плюс сотни часов летного ресурса

Российская наука справилась с модернизацией авиадвигателя

ВИАМ разработал двадцать новых материалов для авиационного двигателя пятого поколения ПД-14, который послужит основой для целого семейства двигателей. Об этом в интервью «Российской газете» рассказал академик Евгений Каблов, генеральный директор ВИАМ.

Фото: Глеб Щелкунов, Коммерсантъ  /  купить фото

В апреле вскрылись крупные мошенничества в авиастроительном гиганте «Боинг» и авиационном регуляторе США, который выдавал разрешение на эксплуатацию опасных самолетов. Скандал с Boeing 737 MAX вызвало не столько количество жертв, сколько то, что производитель имел представление о проблеме и скрывал ее.

Россия может предложить конкурента новейшему Boeing: к коммерческой эксплуатации готовится самолет МС-21, в конце мая 2017 года он совершил первый полет. Предполагается выпускать две его версии: МС-21-200 (от 132 до 165 мест) и МС-21-300 (от 163 до 211 мест). В дальнейшем планируется создание версии МС-21-400 (до 250 мест).

«Аэрофлот» намерен взять в лизинг партию из 35 самолетов МС-21 в дополнение к уже ранее заказанным 50. Эти 35 самолетов МС-21 для «Аэрофлота» будут оснащены российским двигателем ПД-14.

Сейчас самолет МС-21 проходит летные испытания с двигателями PW-1400G производства компании Pratt & Whitney. Российский ПД-14 получил сертификат типа в конце 2018 года, сейчас идут испытания первого серийного образца.

Создать современный двигатель ПД-14 удалось на основе научно-технических достижений технологии литья охлаждаемых лопаток с регламентированной макроструктурой. Как рассказал директор ВИАМ Евгений Каблов, способность государства производить литые охлаждаемые лопатки (а вовсе не ядерное оружие) — показатель высочайшего уровня развития машиностроения. Всего четыре страны — Великобритания, Россия, США и Франция — владеют технологиями полного цикла создания современных турбореактивных двигателей. Китай, к примеру, несмотря на предпринимаемые усилия, добиться этого пока не может. Так, китайские ученые быстро скопировали истребитель Су-27, однако скопировать его двигатель АЛ-31Ф им до сих пор не удалось.

Инновационность проекта ПД-14 состоит в том, что при его разработке удалось получить качественное изменение основных параметров рабочего режима двигателя. «Мы добились увеличения степени двухконтурности в два раза, повышения температуры газа перед турбиной на 100 К, до 1900 К, суммарной степени сжатия в компрессоре на 20%, до примерно 61%,— перечислял достижения Евгений Каблов.— Отдельно необходимо отметить разработку нового жаропрочного сплава, легированного рением и рутением; использование композиционных материалов в конструкции двигателя и мотогондолы; полые широкохордные титановые лопатки вентилятора двигателя».

В результате удельный расход топлива снизился на 12%, а экономичность работы двигателя и соответствие экологическим параметрам значительно повысились. По расчетам, эксплуатация двигателя обойдется на 14–17% дешевле действующих аналогов, а общая стоимость жизненного цикла снизится на 15–20%.

Примечательно, что ВИАМ организовал у себя 25 малотоннажных производств. «Мы производим лучшие жаропрочные сплавы с минимальным содержанием вредных примесей — серы, кислорода, азота, которые не должны превышать пять частей на миллион. Все металлургические заводы выдают сплавы с содержанием вредных примесей на уровне двадцать частей на миллион. А разница между пятью и двадцатью частями на миллион предполагает сотни тысяч часов ресурса!» — с гордостью говорит Каблов.

В институте продолжаются материаловедческие и технологические исследования.

В частности, детально исследован новый запатентованный жаропрочный сплав с редкоземельными элементами — на основе интерметаллида TiAl, разработанный специалистами ФГУП ВИАМ. Сплав имеет рабочую температуру 750°С и характеризуется прекрасными физико-механическими и эксплуатационными свойствами, а также низкой склонностью к образованию ликвационной неоднородности химического состава. Редкоземельный элемент (РЗЭ) является модификатором расплава и необходим для формирования как можно более тонкопластинчатой литой структуры «(TiAl)+2(Ti3Al)» за счет повышения гетерогенной скорости зарождения частиц 2-фазы. Второй положительный эффект от введения РЗЭ обусловлен выделением в сплаве сложных оксидов, которые позволяют связать до 90% примесных атомов кислорода в стойкое оксидное соединение, приводя к существенному рафинированию сплава. Оксидные фазы выделяются вследствие склонности РЗЭ к внутреннему окислению из-за большого химического сродства к кислороду. Примесные атомы кислорода, находясь преимущественно на границах бывшего высокотемпературного зерна, тормозят дислокации и препятствуют их перемещению от одного зерна к другому, что существенно затрудняет протекание деформационных процессов, поэтому связывание атомов кислорода в оксидные соединения и, как следствие, освобождение границ зерен способствуют повышению пластичности сплава. Сбалансированный комплекс физико-механических характеристик сплава позволяет изготовлять изделия в виде фасонных отливок методом высокоточного литья в керамические формы по выплавляемым моделям.

Владимир Тесленко, кандидат химических наук

Картина дня

Загрузка новости...
Загрузка новости...
Загрузка новости...
Загрузка новости...
Загрузка новости...
Загрузка новости...
Загрузка новости...
Загрузка новости...
Загрузка новости...
Загрузка новости...
Загрузка новости...