Lang ersehnt, Russisch
Nicht alle entwickelten Länder können es sich leisten, eigene Flugzeugtriebwerke zu bauen. Einst gehörte die Sowjetunion diesem Ehrenklub an und Russland ruhte sich jahrzehntelang auf seinen einstigen Lorbeeren aus. Die Serienproduktion von Triebwerken für zivile Flugzeuge ist ein echtes Hightech, das den wahren Stand der Technologieentwicklung im Land deutlich zeigt. Raketentriebwerke und Flugtriebwerke für militärisches Gerät liegen noch eine Stufe unter zivilen Einheiten. Erstens sind bei einem Kampffahrzeug die Wirtschaftlichkeit und die geringen Endkosten des Produkts nicht so kritisch wie bei einer "friedlichen" Ausrüstung. Zweitens sind die Ressourcen moderner ziviler Turbojet-Triebwerke in Verbindung mit der Zuverlässigkeit höher als die von militärischen Gegenstücken. Vor allem, wenn das Triebwerk nach internationalen Anforderungen zertifiziert ist, zum Beispiel der Europäischen Agentur für Flugsicherheit.
Die überwiegende Mehrheit der modernen Bypass-Turbojet-Triebwerke in Russland hat ihre Wurzeln in der sowjetischen Vergangenheit. Der von JSC "UEC - Perm Motors" produzierte PS-90 in verschiedenen Modifikationen wurde bereits Mitte der 80er Jahre entwickelt. Der Motor D-30KP-2 wird seit 1982 in Rybinsk produziert, seine Basisversion seit 1972. Bis vor kurzem war der leichteste SaM146 der modernste, aber dies ist ein russisch-französisches Projekt, bei dem einheimische Ingenieure für den nicht kritischsten "kalten" Teil des Motors verantwortlich waren. Der Fairness halber ist anzumerken, dass sich der Gasgenerator des "heißen" Teils des Motors von den Franzosen in Bezug auf die Zuverlässigkeit nicht als optimal erwies. Gleichzeitig traten Schwierigkeiten sowohl bei Ersatzteilen als auch bei Reparaturen auf. Erst jetzt nähert sich der Lokalisierungsgrad für die Reparatur von Gasgeneratoren in Rybinsk 55%.
Das einzige Turbojet-Zweikreis-Flugzeugtriebwerk, das von Grund auf für den zivilen Sektor in Russland entwickelt wurde, war das PD-14. Die Motorenbauer von Perm erhielten Ende 2007 die Leistungsbeschreibung für das Triebwerk, und 11 Jahre später unterzeichnete die United Engine Company einen Vertrag mit der Irkut Corporation über den Bau von fünf PD-14 für den MS-21-Liner.
In den letzten Jahren hatten die Russen viele Gründe, stolz auf das wissenschaftliche und technische Potenzial des Landes zu sein - dies sind die Armata-Plattform, der Hyperschallangriffskomplex Avangard und die Su-57. Aber es ist der Bau von PD-14, der darauf hindeutet, dass Russland auf den Hightech-Weltmarkt zurückkehrt.
Import ersetzt
Ursprünglich wurde der Mittelstreckenliner MC-21 mit der Erwartung gebaut, zwei Triebwerke zu installieren - den amerikanischen Pratt & Whitney 1431 G-JM und den russischen PD-14. Diese Entscheidung wurde nicht nur aufgrund des Mangels an inländischen Analoga zum Zeitpunkt des Entwicklungsbeginns getroffen. Es dreht sich alles um die Kunden. Der Anteil der Triebwerke an den Kosten jedes Verkehrsflugzeugs kann 30% erreichen, und dies sind die teuersten Einheiten in Bezug auf die Wartung. Es ist nicht verwunderlich, dass die Verbraucher das Recht haben, ihre eigenen Kraftwerke zu wählen, an die die Bodeninfrastruktur besser angepasst ist. So hatten Fluggesellschaften beim Kauf des abgekündigten A380 bisher die Wahl zwischen den Trent-Triebwerken von Rolls-Royce und der GP7200-Familie der Engine Alliance. Bitte beachten Sie, dass sich bei der Entwicklung des GP7200 vier Unternehmen zusammengeschlossen haben: amerikanische General Electric, Pratt & Whitney, französische SNECMA und deutsche MTU. Denn die Entwicklung eines modernen Triebwerks für ein Linienflugzeug ist teuer und zeitaufwendig.
Der importierte G-JM PW1431 wurde auf Basis der PW1000-Familie erstellt, die in verschiedenen Modifikationen auf Airbus-, Mitsubishi- und Embraer-Flugzeugen montiert sind. Für die MC-21 war die größte Version mit einer Schubkraft von bis zu 14 Tonnen und einem Lüfterdurchmesser von 2,1 Metern vorgesehen. Die ersten Fertigtriebwerke aus den USA kamen 2015, 7 Jahre nach Entwicklungsbeginn, im Flugzeugwerk Irkutsk an. Gleichzeitig mit der Vertragsunterzeichnung mit Pratt & Whitney begann Russland mit der Entwicklung eines eigenen PD-14-Triebwerks. In den letzten 30 Jahren ist dies das größte Projekt in der heimischen Flugzeugtriebwerksindustrie. Es ist schwer zu sagen, was mit der gesamten Branche passiert wäre, wenn die PD-14-Geschichte nicht passiert wäre.
Ein wenig über die Innovationen, die beim Design des heimischen Flugzeugmotors verwendet wurden. Das Allrussische Institut für Luftfahrtmaterialien hat 20 neue Materialien nur für PD-14 entwickelt. Forschungsteams von Perm JSC "UEC-Aviadvigatel" haben von Grund auf 16 neue kritische Technologien entwickelt, die in Zukunft die Grundlage für neue Flugzeugtriebwerke werden. Insbesondere Hochdruckturbinen sind mit monokristallinen Schaufeln ausgestattet, die bei Temperaturen über 1.700 Grad betrieben werden können. Im Kampf um die Kraftstoffeffizienz bestehen die hohlen Lüfterflügel aus Titan, was den Wirkungsgrad des Aggregats um 5 % erhöht hat. Zur Reduzierung von Lärm und Schadstoffemissionen in die Atmosphäre ist der Motor mit schallabsorbierenden Verbundelementen und einer emissionsarmen intermetallischen Brennkammer ausgestattet. Der wichtigste Parameter des Perm-Motors ist seine vollständig russische Herkunft, die in unserer Zeit zu einer Seltenheit geworden ist. Der größte Teil des "durchbrechenden" inländischen Tiefbaus ist eine Zusammenstellung veralteter russischer und moderner ausländischer Einheiten. Zum Beispiel können Sie zu Naberezhnye Chelny gehen. Das neue Elektroauto Kama-1 leiht sich in China Lithium-Nickel-Mangan-Kobalt-Oxid-Batterien, und die unbemannten KamAZ-Lastwagen des Ermak-Projekts sind mit Allison-„Automaten“und Continental-Radaren ausgestattet. PD-14 ist aus dieser Sicht vollständig importsubstituiert.
Der PD-14-Motor wurde als Konkurrent zum eigenen PW1431G-JM sowie dem PW1100G / JM für das A320NEO-Flugzeug entwickelt. Diese Marktnische umfasst auch die Motoren Leap-1A, Leap-1B, Leap-1C des CFMI-Konsortiums (GE / Snecma) für die Maschinen A320NEO, B737MAX bzw. C919. Unter Berücksichtigung des Dollarkurses und vollständig inländischer Herkunft werden die Preise auf den Weltmärkten für PD-14 recht attraktiv sein.
Technische Souveränität
Von Anfang an planten die Ingenieure zu Recht auf Basis der PD-14 eine ganze Familie von Flugtriebwerken mit Schub von 9 bis 18 Tonnen zu entwickeln, auf die etwas später eingegangen wird. Der fertige Gasgenerator der Perm-Neuheit, also das Herzstück des Motors, stand im November 2010 für Prüfstandstests bereit. Im Juni 2012 wurde auf dem Stand erstmals ein fertiger Prototyp, auch Technologiedemonstrator genannt, fertig gestellt. Das Triebwerk hob im Oktober 2015 erstmals ab, allerdings nicht unter den Flügeln der MS-21, sondern zusammen mit dem IL-76LL Fluglabor Nr. 08-07.
Die allerersten Studien der Parameter des Motors bestätigten seinen technischen Vorteil gegenüber importierten Gegenstücken. Der spezifische Kraftstoffverbrauch wurde um 10-15% und die Lebenszykluskosten um 20% gesenkt. Den Entwicklern gelang es auch, mit dem Lärm umzugehen, aufgrund dessen heimische Motoren im Westen nicht zertifiziert werden konnten. PD-14 erwies sich als 15-20 dB leiser als von den Standards der Internationalen Zivilluftfahrt-Organisation (ICAO) gefordert. Anfangs planten die Top-Manager der United Aircraft Building Organization optimistisch, die MS-21 Anfang 2018 auf heimische Triebwerke zu bringen. Dies geschah jedoch, wie wir sehen können, erst im Dezember 2020.
Im Januar dieses Jahres legten drei Motoren, von denen einer ein Reservemotor ist, auf Autoanhängern 4000 Kilometer von Perm nach Irkutsk zurück, um unter den Flügeln des MC-21 mit der Nummer 0012 zu stehen. Diese Motoren wurden damals in Perm hergestellt 2018, aber erst jetzt stellte sich heraus, dass sie gefragt sind. Im vergangenen Jahr wurden zwei weitere Motoren montiert, auf denen die MC-21-310 für das Luftverkehrsbundesamt zugelassen wird. Auch 2021 wollen sie ein ähnliches Zertifikat von der Europäischen Agentur für Flugsicherheit EASA erhalten. Und wenn alles nach Plan läuft, werden im Werk Perm bis zu 50 PD-14-Flugmotoren pro Jahr produziert. Eine forcierte Version mit bis zu 14,5 Tonnen Schubkraft PD-14A, sowie eine noch leistungsstärkere PD-14M, ausgelegt für maximal 15,6 Tonnen Schubkraft, sind in Entwicklung. Es besteht die Idee, auf Basis des Gasgenerators des Perm-Triebwerks eine Light-Version PD-8 für den SuperJet zu entwickeln.
Dann beginnt die Magie der Zahlen. Durch die Erweiterung des Bypasses wird die PD-16 für die schwere Version des Flugzeugs MS-21-400 mit einem Startschub von 17 Tonnen gebaut. Wird der Lüfterdurchmesser reduziert, kann PD-10 mit einer Schubkraft von fast 11 Tonnen montiert werden. Die Hubschrauber-Turbowellenversion mit einer Leistung von 11, 5 Tausend l / s auf Basis des Perm-Turbojets wird künftig den Namen PD-12V tragen. In dieser Version wird es bereits in der Heeresluftfahrt Anwendung finden. Und schließlich für die Industrie bei der Entwicklung der „Land“-Gasturbinenkraftwerke GTU-12PD und GTU-16PD.
Im Jahr 2021 ist geplant, ein weiteres Flugtriebwerk mit dem Namen PD für Prüfstandstests auf den Markt zu bringen, nur der Index wird 35 betragen. Bisher wurden Triebwerke dieser Klasse in Russland und der UdSSR überhaupt nicht produziert: Schubbereich von 25 bis 50 Tonnen, Lüfterdurchmesser 3, 1 Meter, Außendurchmesser 3, 9 Meter und die Länge der Gondel bis zu 8 Meter. Der Riese soll 2027 in Produktion gehen. Mit dem Aufkommen dieses Motors wird Russland Hoffnung auf die Wiederbelebung der legendären Ruslans oder fortschrittlicherer Analoga haben.
