Как создавался и проходил испытания двигатель для ближнемагистрального авиалайнера

Фото: Объединенная двигателестроительная корпорация

Объединенная двигателестроительная корпорация Ростеха завершила комплекс сертификационных испытаний новейшего двигателя ПД-8 для самолета «Суперджет». Опытные силовые установки отработали более 6500 часов на стендах, в составе опытных самолетов и летающих лабораторий, подтвердив надежность, безопасность и соответствие всем заявленным характеристикам. В ближайшее время ожидается получение сертификата типа, что станет важнейшим этапом программы импортозамещения в отечественной гражданской авиации.

Первый полет «Суперджета-100» с отечественными двигателями ПД-8 состоялся 17 марта 2025 года в Комсомольске-на-Амуре. С этого момента началась стадия летных испытаний нового двигателя в составе самолета. За последующие месяцы ПД-8 также прошел серию сложнейших проверок, включая испытания в условиях обледенения, ливня, шквалистого града, попадания птиц и др.

Создание ПД-8 стало одним из ключевых проектов российского авиадвигателестроения последних лет. Новый двигатель предназначен прежде всего для импортозамещенной версии «Суперджета», но область его применения значительно шире. В будущем ПД-8 планируется устанавливать и на самолеты-амфибии Бе-200.

Младший в перспективном семействе

Технологиями полного цикла создания современных газотурбинных двигателей владеют лишь несколько стран, и Россия входит в их число. При этом разработка и производство современного авиадвигателя считается одной из самых сложных задач в машиностроении, зачастую более трудоемкой и дорогостоящей, чем разработка самого самолета.

Сегодня в России формируется целое семейство перспективных двигателей серии ПД. Первым представителем линейки стал ПД-14 для среднемагистрального лайнера МС-21. Продолжением серии стал ПД-8 — двигатель меньшей тяги, предназначенный для ближнемагистрального «Суперджета».

Фото: Объединенная авиастроительная корпорация

Важно, что ПД-8 создавался не с нуля. При его разработке использовались технологии, решения и научно-технический задел, полученные в ходе работ над ПД-14. Многие узлы обоих двигателей унифицированы, что позволило существенно сократить сроки проектирования и испытаний.

Параллельно с ПД-8 в России создается и самый мощный двигатель ПД-35 тягой около 35 тонн. Силовая установка такого класса разрабатывается в отечественной истории впервые. Она предназначена для широкофюзеляжных пассажирских самолетов и тяжелых транспортников, а в перспективе планируется создать линейку двигателей тягой от 24 до 50 тонн. На данный момент разработан и проходит испытания двигатель-демонстратор ПД-35.

Как создавался ПД-8

ПД-8 стал одним из самых современных отечественных авиадвигателей с точки зрения технологий проектирования. Его разработка с самого начала велась в цифровой среде с применением технологий цифрового двойника и компьютерного моделирования. Значительная часть процессов предварительно отрабатывалась в виртуальном пространстве, что позволило быстрее находить оптимальные технические решения.

Еще одной особенностью проекта стал метод параллельной разработки, при котором отдельные элементы двигателя создавались одновременно. Благодаря этому сроки реализации проекта удалось существенно сократить. Если в мировой практике разработка нового авиационного газотурбинного двигателя обычно занимает не менее десяти лет, то ПД-8 был создан примерно вдвое быстрее.

В работе над двигателем широко применялись современные российские цифровые продукты. Одним из первых примеров их серийного использования стало проектирование и производство элементов мотогондолы ПД-8 с применением отечественного программного обеспечения.

Фото: Объединенная двигателестроительная корпорация 

При создании двигателя использовались и аддитивные технологии. Часть деталей изготавливается методом 3D-печати. При этом все комплектующие и материалы для ПД-8 являются российскими.

Специально для двигателя были разработаны новые жаропрочные материалы. В частности, ВИАМ создал перспективный никелевый сплав для рабочих лопаток турбины высокого давления и сопловых аппаратов. Вместе с современной системой охлаждения это позволяет деталям выдерживать экстремальные температуры.

Всего при создании ПД-8 было внедрено 25 критических технологий, из которых 17 разработаны впервые. Среди наиболее сложных решений — новая сверхзвуковая ступень турбины высокого давления со степенью понижения давления, равной четырем.

Головным разработчиком и производителем ПД-8 выступает рыбинский «ОДК-Сатурн», но рекордные темпы создания нового двигателя стали возможны только благодаря широкой кооперации с другими предприятиями ОДК и всего авиастроительного комплекса страны.

Вода, лёд и птицы: экзамены для нового двигателя

Программа сертификационных испытаний ПД-8 включала десятки различных проверок — как на стендах, так и в составе самолета. Общая наработка двигателей превысила 6590 часов, из которых почти полторы тысячи пришлись на полеты «Суперджета» и летающей лаборатории.

Одним из важных этапов стали испытания по забросу воды, имитирующие попадание самолета в сильный дождь. Проверки проходили на открытом стенде предприятия «ОДК-Сатурн» под Рыбинском. Специалисты моделировали различные режимы полета — взлет, набор высоты и посадку — при интенсивном воздействии воды на двигатель. Для испытаний был создан специальный комплекс из четырех коллекторов с форсунками, распыляющими воду с точно заданным размером капель. За один цикл через двигатель проходило несколько тонн воды. ПД-8 работал на всех режимах — от малого газа до взлетного — включая резкие изменения оборотов. Испытания подтвердили устойчивую работу двигателя в условиях ливневых осадков.

ПД-8 проверили и на устойчивость к воздействию града. Для испытаний было изготовлено более трех тонн ледяных гранул диаметром 16 мм. Во время основной проверки в двигатель за полминуты было выпущено около 220 килограммов льда со скоростью до 240 метров в секунду. Даже в таких условиях двигатель сохранил устойчивую работу. Испытания подтвердили прочность лопаток и основных элементов конструкции.

Одними из наиболее сложных считаются испытания в условиях обледенения. ПД-8 проходил их как на стенде ЦИАМ, так и в ходе реальных полетов «Суперджета» в Архангельской области. На стенде специалисты моделировали образование льда на элементах двигателя при помощи обводнения воздушного потока и низких температур. Затем испытания продолжились уже в воздухе в условиях естественного обледенения. Самолет выполнял полеты в зонах интенсивного образования льда, где за короткое время на поверхности могла появляться ледяная корка толщиной до сантиметра. Проверки подтвердили устойчивую работу ПД-8 во всем диапазоне высот и режимов эксплуатации. Несмотря на суровые условия, двигатель сохранял тягу и продолжал работать в штатном режиме.

Фото: Объединенная двигателестроительная корпорация 

Не менее сложными являются испытания на обрыв лопатки вентилятора. Подобные проверки обязательны при сертификации авиационных двигателей: в случае разрушения лопатки ее фрагменты не должны пробить корпус двигателя и повредить самолет. Для проведения испытаний в одну из лопаток вентилятора поместили пиротехнический заряд. После вывода двигателя на взлетный режим заряд был подорван. Лопатка разрушилась, однако корпус двигателя удержал все фрагменты внутри. Проверка подтвердила безопасность конструкции и соответствие двигателя сертификационным требованиям.

Еще одним обязательным этапом стали испытания на попадание птиц. Во время работы двигателя на максимальном взлетном режиме в вентилятор из специальной четырехствольной установки запускались тушки птиц, имитирующие столкновение самолета со стаей. Испытания проводились с учетом реальных условий эксплуатации — скорости полета при взлете и посадке, а также наиболее уязвимых зон вентилятора. Несмотря на экстремальную нагрузку, двигатель сохранил работоспособность и управляемость.

Линейка двигателей ПД должна закрыть потребности российской авиации в силовых установках по трем самым востребованным направлениям рынка: ближнемагистральных, среднемагистральных и дальнемагистральных перевозок. Сертификация двигателя ПД-8 приближает выполнение задачи по созданию полностью импортозамещенных российских самолетов и ключевых систем для них, а появление нового серийного двигателя подтверждает, что отечественная промышленность сохраняет полный цикл компетенций в авиадвигателестроении.