Взлёт, 2014 спецвыпуск

ПС-90А семейство двигателей для пассажирских и транспортных самолетов

Созданный в Перми под руководством Генерального конструктора П.А. Соловьева двигатель ПС-90А считается одним из важнейших достижений российской авиапромышленности конца прошлого века. По заданному уровню термодинамических и удельных параметров он соответствовал нормам научно-технического уровня 90-х гг. и не уступал по основным данным и параметрам рабочего процесса лучшим зарубежным аналогам. ПС-90А проектировался как унифицированный двигатель для установки на самолеты Ил-96 и Ту-204, а также как базовый с целью создания модификаций для широкого диапазона использования. Сегодня, спустя 30 лет после начала испытаний, двигатели ПС-90А в нескольких модификациях находятся в серийном производстве и устанавливаются на новые авиалайнеры Ту-204/214, Ил-96, транспортные Ил-76МД-90А и ряд самолетов специального назначения. Суммарная наработка двигателей этого типа превысила 3,5 млн ч.

В 70-е гг., несмотря на большую загрузку текущими работами по сопровождению и модернизации двигателя Д-30 и разработке Д-30Ф6, пермское моторостроительное КБ продолжало работать «на опережение». В числе перспективных тем был двигатель для пассажирских и транспортных самолетов тягой до 14 тс. Его судьба оказалась тесно связанной с последними в истории СССР лайнерами Ту-204 и Ил-96, причем роль «буксира» для нового пермского мотора сыграла туполевская машина.

Эскизные проработки самолета, который должен был прийти на смену «рабочей лошадке» советской гражданской авиации Ту-154, шли с начала 70-х гг. Министерство авиационной промышленности СССР поставило перед разработчиками задачу: достичь на этих машинах мирового уровня экономичности, шума и эмиссии, а также обеспечить конкурентоспособность с лучшими образцами зарубежных фирм Boeing. Lockheed и Airbus. Естественно, большое внимание уделялось и силовой установке будущего лайнера.

Уровни шума и эмиссии должны были соответствовать перспективным нормам ICAO. Для обеспечения заданных характеристик требовалось создание турбовентиляторных двигателей большой степени двухконтурности, оснащенных звукопоглощающими конструкциями в газовоздушном тракте, электронными системами управления и контроля. Сама конструкция двигателя должна была обеспечивать принцип модульности – замены вышедшего из строя узла без разборки всего двигателя.

На роль двигателя для преемника Ту-154 претендовали как модернизированные пермские Д-30, так и проекты других КБ. Не без влияния зарубежных широкофюзеляжных самолетов DC-10 и L-1011 для будущего Ту-204 была выбрана компоновка с тремя двигателями – двумя под крылом и одним – в основании киля. Несмотря на весьма жесткую конкуренцию среди двигателистов, для самолета был выбран перспективный пермский Д-90 с тягой 12,5 тс, который был проработан глубже других проектов. Это решение было узаконено постановлением Совета Министров СССР №782-230 от 11 августа 1981 г.

В 1982 г. состоялось утверждение эскизного проекта самолета, а несколько позже – заседание макетной комиссии.

Первоначально пермские конструкторы выбрали для Д-90 для исходного трехдвигательного варианта самолета Ту-204 трехвальную схему. Были выпущены общий вид двигателя, чертежи основных узлов, в производстве начато изготовление деталей компрессора высокого давления (КВД). В ходе дальнейших конструкторских проработок, оценки параметров термодинамического цикла, сравнительных расчетов различных схем было решено разрабатывать двигатель по двухвальной схеме. Тогда же произошло разделение на варианты: Д-90 (тяга 13 300 кгс, удельный расход топлива 0.605 кг/кгс-ч) – для Ту-204 и Д-90А (14 750 кгс. 0.615 кг/кгс • ч) – для Ил-96.

В процессе перехода от трехвального варианта к окончательной конфигурации Д-90А было спроектировано несколько других – с газогенераторами как в размерности Д-30КУ, так и Д-30. Они носили обозначения Д-91, Д-90УТ. Д-90УН. Д-90Е и др. Принятый в дальнейшую разработку вариант двигателя имел газогенератор в размерности Д-30 с 13-ступенчатым компрессором -и двумя подпорными ступенями на валу вентилятора.

Однако в существующем на тот момент виде проект нового туполевского лайнера с соловьевскими двигателями не устраивал пришедшего в начале 1981 г. на пост министра авиационной промышленности СССР Ивана Силаева. Он придавал большое значение как ускорению создания новых лайнеров, так и их конкурентоспособности с реализуемыми на тот момент зарубежными проектами – Boeing 757 и Airbus 310. В результате новый Ту должен был стать двухдвигательным.

Это ставило перед пермскими моторостроителями серьезную задачу. Двигатель должен был «подрасти» по тяге до 16 тс. сохраняя при этом высокую экономичность (удельный расход на крейсерском режиме 0,595 кг/кгс-ч). надежность, а также сниженные по сравнению с предыдущими двигателями эксплуатационные расходы. Коллектив разработчиков во главе с Павлом Соловьевым положился на имеющийся к тому времени научно- технический задел и принял вызов.

В конце 1982 г. Минавиапром объявил новый конкурс. Теперь требовалось создать унифицированный двигатель с тягой 16 тс для уже двухдвигательного среднемагистрального самолета Ту-204 и четырехдвигательного дальнемагистрального самолета Ил-96-300. В конкурсе приняли участие пермский Д-90 с увеличенной с 13 300 до 16000 кгс тягой и НК-64(модификация трехвального двигателя НК-56) с уменьшенной с 18 000 до 16 000 кгс тягой разработки куйбышевского КБ Н.Д. Кузнецова.

Компоновочная схема двигателя ПС-90А с высокой степенью двухконтурности

Ближе к концу 1983 г. техническое задание на двигатель, получивший обозначение Д-90А, было утверждено на коллегии МАП. К декабрю 1983 г. был собран и поставлен на испытательный стенд первый полноразмерный двигатель. При его доводке использовалось 65 экспериментальных и стендовых установок. Это позволило получить на первом же двигателе характеристики, близкие к расчетным.

В июне и декабре 1984 г. второй экземпляр двигателя прошел сравнительные испытания с НК-64 в термобарокамере ЦИАМ. Испытания показали превосходство двигателя Павла Соловьева по удельному расходу топлива (Д-90А – 0.609 кг/кгс • ч. НК-64 – 0.635 кг/кгс • ч). Это преимущество было достигнуто благодаря высоким параметрам пермского двигателя: степень двухконтурности Д-90А составляла 4.4. а у Н К-64 – 4.1; степень сжатия в компрессоре Д-90А – 35.5, у НК-64 – 27.

В марте 1985 г. конкурсная комиссия признала победителем двигатель Д-90А. У него, по сравнению с Н К-64. был меньший на 3.5% удельный расход топлива, а весил он на 150 кг меньше. В конце того же года была составлена комплексная программа развития Д-90А, предусматривавшая изготовление до 1989 г. 52 двигателей и выполнение комплекса сертификационных работ для обеспечения его летной годности.

Постановление Совета Министров СССР, которым задавалась разработка Ту-204 с двумя двигателями Д-90А, появилось в начале 1986 г. Тогда же было принято решение о том, что магистральный самолет Ил-96 также будет оснащаться пермскими двигателями (в варианте Д-90АН, но позже двигатели для обоях самолетов будут унифицированы).

В пермском КБ развернулись работы по доводке двигателя с целью увеличения долговечности и надежности. снижения массы. Одновременно Пермское ПО «Моторостроитель» им. Я.М. Свердлова (в настоящее время – «Пермский моторный завод») начало подготовку к серийному выпуску нового двигателя. Это потребовало серьезного переоснащения производства и освоения новых технологических процессов. Для изготовления турбинных лопаток – самого сложного компонента современных двигателей – завод применил такие передовые технологии, как огнеупорные керамические формы, газостатирование и газоциркуляционное нанесение специальных покрытий, напыление теплозащитных покрытий и др. Появились новые промышленные установки, серьезной модернизации подвергалось уже имеющееся оборудование.

Со второй половины 80-х гг. в авиапроме, как и во всей советской экономике, начали развиваться деструктивные процессы. Тем не менее, ильюшинцам и туполевцам удалось довести свои проекты до стадии реализации «в металле». Опытный Ил-96-300 впервые взлетел 28 сентября 1988 г., а первый Ту-204 – 2 января 1989 г. Оба самолета подняли в воздух двигатели ПС-90А. Такое обозначение пермский мотор получил в 1987 г.. чем было увековечено имя его создателя – Павла Соловьева. Примечательно, что первый взлет Ил-96-300 выполнил с Центрального аэродрома Москвы (Ходынка), после чего он перелетел на аэродром Л И И в Жуковском над московскими и подмосковными жилыми массивами. Это свидетельствовало о том доверии, которое было оказано не только новому «Илу», но и результатам работы пермских двигател истов.

Испытания на стендах и в составе опытных самолетов позволили пермякам 3 апреля 1992 г. получить на ПС-90А сертификат типа №16-Д Авиационного регистра Межгосударственного авиационного комитета (АР МАК). Оснащенные этими двигателями самолеты Ту-204. Ил-96-300 и модифицированные Ил-76 соответствуют нормам Международной организации гражданской авиации ICAO по шуму на местности и эмиссионным выбросам.

Доводка и освоение серийного производства ПС-90А пришлись на самый сложный период новейшей истории нашей страны. Спроса на новые отечественные самолеты практически не было – авиаперевозчики «добивали» парк, доставшийся от советских времен. Соответственно, крайне невелики были заказы и на новый двигатель. За пять лет – с 1996 по 2001 гг. – не было поставлено ни одного ПС-90А… Тем не менее, процесс доводки и совершенствования двигателя шел. К середине 2003 г. десять эксплуатантов использовали уже 74 двигателя ПС-90А.

Первый опыт эксплуатации, как всегда бывает, выявлял «детские болезни» нового двигателя. Выходили из строя элементы конструкции, случались утечки масла и топлива, двигатель самопроизвольно выключался… Создатели двигателя на это отвечали оперативными доработками конструкции и повышением качества изготовления. На ПС-90А появились модифицированные вентилятор и компрессор низкого давления (КНД), что улучшило стабильность газодинамических параметров двигателя. Ротор компрессора высокого давления был доработан. что повысило его надежность и увеличило ресурс. Внедрялись новые технологии. позволявшие, в т.ч., улучшить ремонтопригодность отдельных узлов двигателя. Совершенствовались методы контроля, позволяя диагностировать развитие дефектов на самых ранних стадиях.

Процесс доводки двигателя в первый период эксплуатации, в общем, является стандартным для практики мирового и отечественного моторостроения. А вот другое изменение в программе ПС-90 А. которое было реализовано в 1997 г.. было для нашего авиапрома революционным. Концепция эксплуатации двигателя изначально подразумевала управление ресурсом по так называемой первой стратегии. т.е. традиционное установление фиксированных ресурсов в моточасах. Однако начавшаяся в 1993 г. регулярная эксплуатация на дальних маршрутах самолетов Ил-96-300 поставила авиакомпании в не слишком приятную ситуацию. При средней продолжительности полета в 10 и более часов начального ресурса в моточасах хватало ненадолго. При этом процедура увеличения назначенных и межремонтных ресурсов, существовавшая еще с середины века, требовала больших затрат – финансовых, временных и трудовых, поскольку подразумевала проведение длительных (ресурсных) стендовых испытаний двух двигателей для подтверждения увеличения ресурса. Поскольку реальные условия полетов отличались от заложенных в ТЗ и при проектировании (увеличенная протяженность маршрутов и. как следствие, меньшее относительное время работы двигателя на взлетных режимах), резервы имелись. За их счет в период с 1993 по 1997 гг. назначенный ресурс ПС-90А был поэтапно увеличен с 1000 до 5000 ч.

Сегодня двигатели ПС-90А поднимают в небо широкофюзеляжные лайнеры Ил-96-300, работающие не только в России, но и на Кубе

Крупнейший коммерческий эксплуатант самолетов Ту-204-100 с двигателями ПС-90А сегодня – авиакомпания Red Wings

Однако на этом возможность увеличения ресурсных показателей двигателя «уперлась» в циклические ресурсы. Ситуацию усугубили начавшиеся в 1996 г. регулярные коммерческие полеты Ту-204. Это самолет работал на менее протяженных, нежели Ил-96-300, трассах, и потому имел другое («неблагоприятное») соотношение часового и циклического ресурсов.

В рамках традиционной стратегии требовалась длительная доводка двигателя с подтверждением результатами стендовых испытаний. Для выхода из этого тупика «Авиадвигатель» предложил впервые в российском двигателестроении перейти к эксплуатации «по техническому состоянию». В разработке новой стратегии приняли участие специалисты ЦИАМ, ГосНИИ ГА и АР МАК. Общие усилия принесли быстрый результат. Уже в начале 1997 г. ПС-90А получил Дополнение к Сертификату типа №16-Д/11, которым вводилась так называемая Стратегия №2 управления ресурсом двигателя. Новый подхол подразумевал отсутствие назначенного ресурса «двигателя в целом» на основе установления назначенного ресурса основным деталям (ОД). При этом опережающие циклические испытания ОД можно было проводить на установках поузловой доводки, без того, чтобы «гонять» на стендах полномасштабные двигатели. Кроме того, это позволяло избирательно поднимать ресурс критичных элементов, выявленных в реальной эксплуатации ПС-90А.

Переход на новую стратегию позволил разработчику снизить затраты на увеличение ресурса. Авиаперевозчики же получили возможность эксплуатировать ПС-90А так же, как и западные авиационные двигатели – т.е. в пределах назначенных циклических ресурсов ОД без ограничения часовой наработки, без фиксированных ресурсов двигателя и регламентированных съемов для ремонта. Введению новой стратегии способствовала модульность конструкции ПС-90А. Она позволяла менять модули, имеющие относительно меньший ресурс и исчерпавшие его, без снятия двигателя.

Новая стратегия дала результат. В результате планомерных и последовательных усилий разработчиков уже к концу 2003 г. было получено шесть Дополнений к Сертификату типа (№16-Д/15, 16, 17, 19, 20, 21). Эти документы подтверждали, что все основные детали и узлы ПС-90А практически достигли максимальных для существующей типовой конструкции ресурсов. На практике новая стратегия позволила лидерным двигателям к тому же моменту (конец 2003 г.) достичь наработки без отправки в ремонт на уровне 7,5 тыс. ч.

Еще одним новшеством, направленным на улучшение эксплуатационных характеристик ПС-90А. стала автономная система контроля и регистрации параметров двигателя АСК-90. Основным ее отличием от штатных самолетных систем регистрации и контроля была высокая частота опроса датчиков и систем, которая достигает 50 Гц. Это позволяло не только оперативно реагировать на критичные изменения в работе двигателя непосредственно в полете, но и выявлять в ходе послеполетного контроля угрозы отказов, проявляющиеся в виде быстро протекающих процессов, которые штатные системы регистрации просто «не видят» вследствие низкой частоты фиксации параметров. Кроме того. АСК-90 давала дополнительные возможности по распознаванию отказов электронных агрегатов двигателя (САУ-90 и БСКД-90). Это, в свою очередь, приводило к снижению частоты досрочных съемов этих агрегатов и, как следствие, к уменьшению эксплуатационных расходов на поддержание летной годности самолетов, оснащенных двигателями ПС-90А.

Система АСК-90 прошла полный комплекс сертификационных испытаний на борту и начала устанавливаться на самолеты Ту-204. начиная с машины №64026. и Ту-214, начиная с №64506. Доработка самолетов, введенных в эксплуатацию ранее, выполнялась по бюллетеням.

Первый самолет Ил-76МД-90А ульяновского производства с двигателями ПС-90А-76

Совершенствование ПС-90А не перекрывало весь спектр требований и пожеланий заказчиков, поэтому неизбежным было появление модификаций. Наиболее значимой из них можно считать двигатель ПС-90А-76. Его появление позволило пермским двигателестроителям увеличить число типов самолетов, оснащенных двигателями ПС-90, причем за счет популярного у военных и гражданских эксплуатантов и имеющего неплохие перспективы транспортного Ил-76.

Толчком к созданию ПС-90А-76 стали планы ВВС России по ремоторизации части парка Военно-транспортной авиации. Результатом стало появление опытного самолета Ил-76МД-90 (RA-78854), который в 2005 г. вместо двигателя Д-30КП (также пермской разработки) получил ПС-90А-76. К сожалению, финансовые ограничения не позволили тогда российскому Минобороны приступить к массовой ремоторизации его парка Ил-76МД.

Но эстафету подхватили коммерческие эксплуатанты Ил-76.

Ужесточение международных нормативов по шуму на местности н эмиссии ставило под угрозу возможность эксплуатации самолетов типа Ил-76 за рубежом, поскольку Д-30КП новым ограничениям уже соответствовать не мог. Один из крупнейших мировых авиационных грузоперевозчиков – »Волга-Днепр» – быстро среагировал на изменение условий и разместил заказ на пять модернизированных Ил-76ТД-90ВД с двигателями ПС-90А-76 и более современной авионикой. Еще два Ил-76ТД-90 с подобными двигателями получила азербайджанская авиакомпания Silk Wiy Airlines.

Поскольку максимальная взлетная масса Ил-76 меньше, чем у Ил-96-300, появилась возможность снизить тягу, которая у ПС-90А для данного случая избыточна. «Транспортная» версия пермского двигателя имеет тягу 14,5 тс. Это позволило увеличить ресурс, а также уменьшить уровень шума и количество вредных выбросов. Впрочем, при необходимости (рост максимальной взлетной массы носителя или ужесточение требований к его взлетно-посадочным характеристикам) имеется возможность вернуть тягу к прежнему значению – 16 тс.

В конце 2003 г. ПС-90А-76 был сертифицирован Авиарегистром МАК (Дополнение к Сертификату типа №16-Д/22) и с 2004 г. выпускается серийно Пермским моторным заводом.

Двигатели ПС-90А-76 нашли применение также на модифицированных транспортных Ил-76МФ с удлиненным фюзеляжем и возросшей грузоподъемностью. Помимо одного опытного самолета. были изготовлены два серийных Ил-76МФ. поставленных в Иорданию. Применяются они и на самолетах дальнего радиолокационного обнаружения и управления А-50ЭИ, эксплуатируемых ВВС Индии. В эту страну уже поставлено три таких комплекса, оснащенных двигателям и ПС-90А-76, и ведется изготовление двух следующих.

Ну, а главные перспективы ПС-90А-76 сегодня связаны с глубоко модернизированным транспортным самолетом Ил-76МД-90А («476»), серийный выпуск которого в настоящее время разворачивается на ЗАО «Авиастар-СП» в Ульяновске. Опытный самолет такого типа впервые взлетел в сентябре 2012 г.. а в ноябре этого года состоялась поставка заказчику первого серийного Ил-76МД-90А. Российским Минобороны уже заказаны 39 самолетов Ил-76МД-90А с двигателями ПС-90А-76. ожидается крупный контракт на самолеты-заправщики на базе Ил-76МД-90А, на основе этой платформы ведется создание ряда специальных версий. Большой интерес к самолету Ил-76МД-90А и его коммерческой версии Ил-76ТД-90А проявляют ряд других потенциальных заказчиков, в т.ч. МЧС России.

Если у версии ПС-90А-76 для самолетов типа Ил-76 тяга была уменьшена, то с модификацией ПС-90А1 все обстояло наоборот. Она создавалась под «грузовик» Ил-96-400Т, который по сравнению с прототипом (Ил-96-300) имел увеличенную взлетную массу. Вследствие этого тяга двигателя выросла до 17 400 кгс. причем она сохранялась до температуры наружного воздуха +25°С. Несмотря на существенный рост тяги, разработчикам удалось удержать двигатель в рамках международных требований к уровню вредных выбросов. Поскольку прогнозируемые объемы выпуска ПС-90А1 невелики. внесение существенных изменений в конструкцию двигателя было признано нецелесообразным. Дополнение к Сертификату типа № 16-Д/29 на двигатель ПС-90А1 было получено 28 декабря 2007 г.

В авиакомпании «Полет» в течение нескольких лет успешно эксплуатировались три грузовых самолета Ил-96-400Т с двигателями ПС-90А1. В настоящее время они проходят переоборудование в специальные версии для государственных заказчиков. Подобную конверсию уже претерпел в этом году и четвертый изготовленный Ил-96-400Т с ПС-90А1. превратившийся в самолет-салон ИЛ-96-400ВПУ.

Разработка глубоко модернизированного ПС-90А2 имела целью создание двигателя, полностью соответствующего авиационным правилам АП-33 и АП-34. Поскольку они гармонизированы с зарубежными требованиями (американскими FAR-33 и европейскими JAR-33), новая версия двигателя «автоматически» соответствовала мировым стандартам. Помимо этого. ПС-90А2 отличался от прототипа повышенной надежностью, а также более чем на треть сниженной стоимостью жизненного цикла.

В работе над этим проектом участвовала компания Prati amp; Whitney. В результате этого сотрудничества пермским моторостроителям удалось познакомиться с методиками и технологиями проектирования партнера, а также привлечь западных производителей комплектующих изделий для ПС-90А2.

Объем конструкторских и экспериментальных работ, выполненных при разработке и последующей сертификации двигателя ПС-90А2, сопоставим по масштабам с процессом создания двигателя «с нуля». Усилиями специалистов пермского КБ на ПС-90А2 появилось много модифицированных узлов и систем, а большинство оставшихся от прототипа модифицированы до неузнаваемости. Например, в отличие от ПС-90А. модификация А2 получила новую турбину высокого давления. Ее рабочие лопатки стали монокристаллическими. В сочетании с применением для их изготовления жаростойкого сплава ЖС-36МОНО это позволило заметно увеличить ресурс ТВД, которая работает в наиболее жестких условиях, какие только существуют в двигателе, а также повысить ее КПД. Кроме того, новая ТВД в сочетании с другими элементами конструкции ПС-90А2 дает возможность в случае необходимости повысить тягу двигателя до 18 тс.

Полностью обновились система управления двигателем, его цифровой электронный регулятор и бортовая система контроля двигателя. Они получили новую архитектуру и программное обеспечение. а также новую элементную базу. За счет этого не только увеличились надежность и ресурс самих САУ и БСКД. Оптимизация законов управления и их реализация с высокой точностью обеспечили заметное повышение эксплуатационных характеристик двигателя в целом.

Для реализации жестких требований по отказобезопасности, прописанных в АП-33, специалисты «Авиадвигателя» применили передовые конструктивные и технологические решения, которые обеспечили локализацию обрыва рабочей лопатки вентилятора «под корень».

Впервые в практике пермского КБ проведены 150-часовые испытания в соответствии с требованиями АП-33, жестко регламентирующими работу двигателя на повышенных и чрезвычайных режимах. В частности. ПС-90А2 должен был подтвердить способность в течение 18 ч 45 мин работать на взлетном режиме – с максимальными частотами вращения роторов высокого и низкого давления и температурой газа перед турбиной. и в течение 45 ч – при предельных параметрах режима набора высоты. При этом тяговые характеристики двигателя не должны быть меньше заданных техническими требованиями.

Перечень отличий ПС-90А2 от предшественника велик. В него входят звукопоглощающие конструкции второго поколения, пневматические агрегаты топливной системы (что повысило уровень пожарной безопасности), модифицированная система охлаждения ТВД, новый подшипниковый узел турбины, камера сгорания с новым термозащитным покрытием и т.д. ПС-90А2, в отличие от других версий ПС-90А. получил Сертификат типа №309-АМД от 29 декабря 2009 г. по АП-33.

Параллельно с проведением работ по сертификации Пермский моторный завод вел подготовку к серийному производству ПС-90А2.Традиционно «Авиадвигатель» привлекает своего главного партнера – ПМЗ – к изготовлению опытных деталей и узлов на самых ранних стадиях создания двигателей. Сертификационные испытания практически всегда проходят двигатели, полностью изготовленные и собранные в серийном производстве ПМЗ, что резко сокращает этап подготовки, освоения и этап квалификационных испытаний новых двигателей.

Получению сертификата типа предшествовали летные испытания. Они проводились на борту самолета Ту-204-100В, Доработки летающий лаборатории были минимальными – этому способствовали относительная простота интерфейса системы управления двигателем и штатно встроенные в него средства регистрации параметров с высокими возможностями. Помимо специалистов разработчика и производителя ПС-90А2 в испытаниях приняли участие представители ОАО «Туполев». ГосНИИ ГА. а также производителя Ту-204 – ульяновского завода «Авиастар-СП».

Двигатель ПС-90А2, что называется, получился. Трудоемкость обслуживания снизилась вдвое, в полтора-два раза выросла надежность, стоимость жизненного цикла, несмотря на рост себестоимости, по сравнению с ПС-90А, уменьшилась на 37%.

Первоначально ПС-90А2 планировали устанавливать на модернизированные авиалайнеры Ту-204СМ новой постройки. В планах пермяков была и замена на ПС-90А2 ранних версий ПС-90А, установленных на ранее выпущенных самолетах «Ту» и «Ил». Специалисты КБ «Авиадвигатель» продолжали совершенствование своего детища (в частности, вырос запас по температуре турбинного узла).

На сборке – очередной ПС-90А

В 2011 г. сертифицирован авиационный двигатель ПС-90А3 – модификация сертицифированного в 2009 г. двигателя ПС-90А2. Новая разработка пермского КБ сохранила все преимущества ПС-90А2 относительно базового двигателя: высокий запас по температуре газаоа турбиной, более высокие ресурсы основных деталей, более совершенная САУ. ПС-90А3 предназначен для замены базового ПС-90А на крыле самолетов Ту-204/214, а также для оснащения Ту-204СМ. Это заинтересует авиакомпании, имеющие в своем авиапарке оба типа самолетов. Разработка унифицированного ПС-90А3 – уникальная возможность с относительно небольшими затратами использовать технологии и конструктивные решения, внедренные специалистами пермского КБ при создании авиадвигателя ПС-90А2.

Потенциальным эксплуатантам ПС-90А3 дает двукратное увеличение межремонтной наработки, снижение стоимости летного часа и трудоемкости технического обслуживания на 30%. Трудоемкость технического обслуживания сокращается до 0,2 человеко-часа на час налета. Существенно сокращается время простоев, обусловленных заменой двигателя. Время нахождения двигателя в ремонте за жизненный цикл снижено почти в 2,5 раза (50 и 22 месяца соответственно). Запас по температуре позволяет поддерживать высокую тягу двигателя по мере выработки ресурса. Высокая стабильность КПД основных узлов двигателя (в первую очередь, ТВД) позволяет снизить расход топлива на 4% за 10 тыс. часов наработки двигателя.

ПС-90А3 получил Дополнение к сертификату типа №16-Д/34 от 20 января 2011 г. При этом сертифицирован он по требованиям НЛГС-3. Стремясь побыстрее дать эксплуатантам более совершенный двигатель, пермские конструкторы просто не успели «обойти» конструктивные решения, защищенные патентами американского экс-партнера.

В частности, не удалось реализовать полноценную защиту при отрыве лопатки вентилятора «целиком» – ПС-90А3 гарантирует безопасное разрушение только при отрыве надполочной части лопатки. Однако КБ «Авиадвигатель» продолжает работать над этими проблемами. и можно надеяться, что задача сертификации новой версии ПС-90А по нормам АП-33 в недалеком будущем будет решена.

Еще в ходе сертификации ПС-90А3 на его основе началась разработка его модификаций ПС-90А3-76. ПС-90А3-1. Они предназначены для замены двигателей ПС-90А-76 и ПС-90А1 соответственно.

Появление новой версии означало «возвращение к истокам», к концепции универсального двигателя, которую закладывал еще в Д-90 его создатель Павел Соловьев. Однако разработчики самолетов не всегда думали о мотористах. В ходе создания новых версий летательных аппаратов обеспечивалась взаимозаменяемость двигателей по посадочным местам.

Для решения этих проблем и появился ПС-90А3. Он должен «вставать» без доработки борта как на Ту-204/214. так и на самолеты семейства Ил-96 и различные версии Ил-76, но при этом трудозатраты на «подгонку» двигателя под конкретный тип самолета должны быть минимальными. При этом на самолете не обязательно менять все двигатели сразу – ПС-90А3 способен работать «в одной упряжке» с двигателями всех предыдущих версий. Это позволит эксплуатантам переводить свой парк на более совершенный вариант двигателя с минимальными затратами.

Будущее двигателей семейства ПС-90А сейчас связывают с вариантом ПС-90А-76 для новых транспортных самолетов Ил-76МД-90А и их различных специальных модификаций

Разговор о модификациях ПС-90А был бы неполон без упоминания версий. которые по тем или иным причинам (в подавляющем большинстве случаев, из-за прекращения разработки самолетов. для которых эти двигатели были предназначены) не вышли из стадии создания чертежей, а то и эскизов. Кратко перечислим некоторые из них.

ПС-90П. Проработка в рамках возможного сотрудничества с компанией Pratt amp; Whitney, выполненная в середине 90-х гг. Предполагалось повысить степень двухконтурности и тягу двигателя за счет установки вентилятора увеличенного диаметра.

ПС-90А-42. Проработка в интересах программы создания поисково-спасательной амфибии А-42. Модификация двигателя заключалась в его «оморячивании» (повышении коррозионной стойкости в условиях морского тумана и мерах защиты от попадания воды на вход двигателя при взлете и посадке), изменении узлов подвески и стыковки с самолетными системами. Тяга была ограничена величиной 14.5 тс. реверс тяги не предусматривался.

ПС-90А-154. Проработка в интересах проекта ОАО «Туполев» по ремоторизации самолетов семейства Ту-154 с заменой трех двигателей на два большей тяги и соответствующей доработкой хвостовой части самолета. Замена трех Д-30КУ-154 (также пермской разработки) на два ПС-90А-154 обещала снижение расхода топлива на 15%. а также полное соответствие требованиям ICAO по шумам на местности и эмиссии. Изменения включали новые узлы подвески (слева и справа по бокам хвостовой части фюзеляжа), а также доработку узлов стыковки с самолетными системами. Проект самолета (иногда его называют Ту-154М2) из стадии эскизного проектирования не вышел.

ПС-90АК. Проработка в интересах проекта ОАО «Туполев» по созданию самолета Ту-204К. использующего в качестве топлива сжиженный природный газ (продолжение работ по темам Ту-155 и Ту-156). Изменения включали модернизацию топливной системы и камеры сгорания под газообразное топливо, а также изменения программного обеспечения управляющей электроники двигателя. Проект Ту-204К реализован не был.

ПС-90А-10. Проработка в интересах проекта Ту-334-200, предусматривавшего увеличение пассажировместимости (за счет вставки в фюзеляже) и применение нового крыла увеличенной плошади. Изменения двигателя включали снижение тяги до 10.5 тс. новые узлы подвески (по бокам хвостовой части фюзеляжа, слева и справа), а также доработку узлов стыковки с самолетными системами. Проект Ту-334-200 не дошел до стадии детальной проработки вследствие коммерческого провала базовой версии – Ту-334-100.

ПС-90А-12. Проработка в интересах проекта Як-242 (он послужил основой для разработки в дальнейшем самолета МС-21) и Як-46. Изменения включали снижение тяги до 12 тс. а для Як-46-новые узлы подвески. Оба проекта ОКБ им. А.С. Яковлева не вышли из стадии эскизных проработок.

Помимо «летающих» модификаций ПС-90А. на базе газогенераторов двигателей этого семейства разработано несколько видов газотурбинных установок для газоперекачивающих агрегатов и для электростанций.

В Специальном летном отряде «Россия», обеспечивающем авиационные перевозки высших должностных лиц нашего государства, сегодня эксплуатируется 28 самолетов с двигателями, разработанными ОАО «Авиадвигатель». В списке главных «пассажиров» – Президент и Премьер-министр РФ, руководители Совета Федерации и Госдумы, главы Конституционного Суда и Администрации Президента Российской Федерации, министр иностранных дел, а также другие официальные лица. О сотрудничестве отряда с разработчиками двигателей для его самолетов Виктору Осипову рассказал начальник АТБ ФГБУ «СЛО «Россия» Виталий Митрохин.

Виталий Николаевич, справедливо ли утверждение, что история Вашего авиаотряда неразрывно связана с самолетами. оснащенными двигателями разработки пермского КБ?

Судите сами. Правительственный авиаотряд был создан в июне 1941 г., когда была сформирована Московская авиагруппа особого назначения, занимавшаяся перевозками высшего руководства страны как на самолетах ПС-9 (АНТ-9) и С-47 с зарубежными двигателями «Титан» и R-1830, так и на многоцелевых Ли-2, оснащенных силовой установкой на базе двух звездообразных двигателей воздушного охлаждения АШ-62ИР, созданных под руководством генерального конструктора пермского КБ Аркадия Швецова.

В 1956 г. правительственный авиаотряд особого назначения пополнился самолетами Ил-12, Ил-14, вертолетами Ми-4. Путевку в небо этим уникальным машинам дали швецоеские «звезды» семейства АШ-82: АШ-82ФН. ALU-82T и АШ-82В.

С газотурбинными двигателями разработки Павла Соловьева наш авиаотряд впервые встретился в начале 60-х. Тогда в эксплуатацию поступили имевшие хорошие эксплуатационные характеристики первые в истории отечественного авиапрома реактивные Ту-124. Высокая надежность планера, силовой установки на базе Д-20П позволила использовать эти лайнеры для выполнения литерных рейсов как внутри страны, так и за ее пределами.

В 1967 г. правительственный авиаотряд пополняется самым надежным в истории отечественного авиапрома Ту-134 с соловьевскими Д-30. Чуть позже Ту-134 начинает летать в государства Европы, Среднего и Дальнего Востока, а в 1975 г. он совершил сверхдальний перелет из Москвы в Гавану. Кстати, до сих пор пять самолетов Ту-134 успешно несут свою службу в нашем авиаотряде.

Позднее в правительственном авиапарке в разное время появляются трансконтинентальный Ил-62М с двигателями Д-30КУ, обеспечивший беспосадочный перелет через Атлантику, Ту-154М с экономичными Д-39КУ-154 и, конечно, флагманы современной отечественной магистральной авиации – лайнеры типа Ил-96 и Ту-204/214, оснащенные малошумными двигателями ПС-90А.

В 2015 г. воздушные суда с двигателями ПС-90А отметят небольшой юбилей – 20 лет службы в Вашем отряде. Как Вы оцениваете летные характеристики, надежность, удобство в эксплуатации силовой установки на базе этого двигателя, его возможности и перспективы?

За годы эксплуатации многочисленные модификации Ил-96 и Ту-204/214, оснащенные ПС-90А, зарекомендовали себя как безопасные и комфортабельные лайнеры с хорошим потенциалом при полетах на международных и внутренних линиях средней и дальней протяженности.

Как и любой двигатель, будь он отечественный или зарубежный, ПС-90А обладает и преимуществами, и недостатками. За долгие годы сотрудничества с разработчиком – ОАО «Авиадвигатель» – мы убедились, что специалисты пермского конструкторского бюро идут в ногу со временем, постоянно совершенствуя продукцию собственной разработки. За эти годы ПС-90А стал надежнее и проще в эксплуатации. Философию конструктивного облика ПС-90А, уровень примененных технических решений, идеологию работы автоматики и встроенного контроля мы оцениваем достаточно высоко.

А если сравнивать самолеты марок «Ил» и «Ту» с зарубежными аналогами, то без труда можно отметить, что российские машины практически ни в чем им не уступают, а по некоторым параметрам и превосходят их. В первую очередь это касается надежности и приспособленности к эксплуатации в условиях российских и зарубежных аэропортов.

На ноябрь 2014 г. в эксплуатации в России и за рубежом находилось 253 двигателя семейства ПС-90А: 181 – на самолетах пассажирской авиации, 72 – грузовой.

Наработка лидерных двигателей ПС-90Акэтому временисоставила41 971 ч и 6413 циклов, а двигателей ПС-90А-76 – 35 139 ч и 5145 циклов. Наработка двигателей без съема с крыла достигла 11 055 ч (2426 циклов) для ПС-90А и 12 330 ч (3298 циклов) для ПС-90А-76. Суммарная наработка по всем модификациям двигателей семейства ПС-90А составила более 3,5 млн ч и почти 700 тыс. циклов.

Двигатели семейства ПС-90А сегодня используют десять российских и пять иностранных эксплуатантов. Они поднимают в небо 56 пассажирских лайнеров. 27 самолетов военно-транспортной и грузовой авиации, а также 14 летательных аппаратов специального назначения.

Основные перспективы семейства двигателей ПС-90А связаны с программой Ил-76МД-90А. Серийный выпуск этих самолетов организован недавно в Ульяновске (Министерство обороны в октябре 2012 г. заключило контракт на 39 таких машин). Ведется разработка самолета-заправшнка и нескольких специальных версий на базе платформы Ил-76МД-90А. Ряд государственных структур (в частности, МЧС России) и коммерческих операторов рассматривают возможность приобретения гражданской версии машины – Ил-76ТД-90А. Немалый потенциал у самолетов этого семейства имеется и на мировом рынке. Все эти машины будут оснащаться пермскими двигателями ПС-90А-76.

Ну а самым заметным признанием высокой надежности ПС-90А является тот факт, что двигателями этого типа оснащаются самолеты, на которых летает Президент Российской Федерации. Сегодня в СЛО «Россия» на самолетах Ил-96, Ту-204 и Ту-214 различных модификаций эксплуатируется 78 двигателей ПС-90А, и число лайнеров с пермскими силовыми установками в «президентском» авиаотряде в ближайшие годы еще больше возрастет.

Александр ИНОЗЕМЦЕВ, Зинаида ЮДИНА