Технические характеристики:

Длина двигателя, мм 4964

Сухая масса двигателя, кг 2950

Масса реверса, кг 450

На чрезвычайном режиме (Н=0, Мп=0, tН=+30 оС):

Тяга, кгс 16000

Удельный расход топлива, кг/кгс.ч. 0,38

Приведенный расход воздуха, кг/c 471

Степень двухконтурности 4,5

Суммарная степень повышения давления 31,9

Степень повышения давления в вентиляторе 1,67

Температура газа перед турбиной, К 1621

На крейсерском режиме (Н=11000 м, Мп=0,8)

Тяга, кгс 3500

Удельный расход топлива, кг/кгс.ч. 0,595

Приведенный расход воздуха, кг/c 504

Степень двухконтурности 4,4

Суммарная степень повышения давления 37,0

Степень повышения давления в вентиляторе 1,75

Температура газа перед турбиной, К 1370

Предназначен для самолетов Ту-204, Ту-214, Ту-330, Ил-96-300.

Модификации двигателя:

ПС-90А-76-турбореактивный двухконтурный двигатель со смешением потоков. Разработан на базе двигателя ПС-90А, по сравнению с которым имеет улучшенные ресурсные, акустические, эмиссионные характеристики и показатели надежности. Тяга 14500 кгс. Предназначен для замены двигателя ТРДД Д-30КП на самолете Ил-76МФ и позволяет снизить удельный расход топлива на 15%

ПС-90А2 — модификация двигателя ПС-90А с повышенной надежностью, улучшенной экономичностью, уменьшенной трудоемкостью обслуживания в эксплуатации, возможностью форсирования по тяге, полной взаимозаменяемостью, разрешением на полеты ETOPS для двухдвигательных самолетов, локализацией разрушений при обрыве рабочей лопатки вентилятора под корень, повышенной пожаробезопасностью в связи с заменой части топливных агрегатов на пневматические, возможностью замены рабочих и спрямляющих лопаток вентилятора в эксплуатации, возможностью замены покрытия над рабочим колесом вентилятора в эксплуатации. Pвзл. = 16000 кгс. Экономия топлива при наработке 1000 часов по сравнению с ПС-90А составляет 21т, 6000 часов — 168т. Высота запуска в полете 9000 м. Срок службы 12 лет. Использование чрезвычайного режима — многократное (в течении 3 минут) Разрабатывается совместно с фирмой "Прэтт энд Уитни".

ПС-90А12 — разрабатывается на базе серийного двигателя ПС-90А и является его модификацией с уменьшенной взлетной тягой. Конструктивные особенности двигателя и параметры цикла обеспечивают лучшие (по сравнению с базовым двигателем) ресурс, надежность, эксплуатационные и экологические характеристики. Предназначается для установки на ближне- и среднемагистральный самолет Як-46, а также может рассматриваться в качестве силовой установки модификаций самолетов Ил-76ТД, Ил-62М, Ту-154М Pвзл. = 12000 кгс

ПС-90А-154-модификация двигателя ПС-90А-154 с изменениями в конструкции обеспечивает боковое крепление двигателя в носовой части самолета Ту-154М2.

Постановка двигателя ПС-90А-154 на самолет Ту-154М2 позволит снизить расход топлива по сравнению с самолетом Ту-154 на 15% и обеспечит показатели самолета по шуму и эмиссии вредных веществ в соответствии с нормами ICAO. Pвзл. = 16000 кгс

ПС-90А (Д-90А) — базовый. Устанавливается на Ил-96-300, Ту-204, Ту-214.

ПС-90А-10 — дефорсированный до 9500-10500 кгс. Предназначен для пассажирского самолёта Ту-334-200.

ПС-90А-16-мод.

ПС-90АМ — форсированный с тягой 18000 кгс. Предназначен для аэробуса Ил-96М.

ПС-90ЭУ-16А — привод газотурбинной энергетической установки ГТЭ-16ПА. Разработан на базе ПС-90А2.

ПС-92 — на криогенном топливе.

ГТУ-12П — установка для перекачки природного газа.

ГТУ-16П — установка для перекачки природного газа.

Серийно выпускается с 1989 г. на заводе №19 им. Я.М.Свердлова в Перми. Всего изготовлено около 300 двигателей семейства ПС-90.

Разработчик: НПО "Авиадвигатель" г.Пермь (ОКБ П.А. Соловьева). Разрабатывается с 1981 года.

История создания и особенности конструкции:

В конце 1982 года был объявлен конкурс на унифицированный двигатель с тягой 16000 кгс для самолётов Ил-96-300 и Ту-204. ОКБ П.А.Соловьёва в рамках конкурса разработало проект турбовентиляторного двигателя Д-90А (с 1987 года — ПС-90А). Его производство организовано на заводе №19 им. Я.М.Свердлова в Перми в 1989 году. В 1992 году двигатель был сертифицирован. С 1993 года он эксплуатируется на пассажирских авиалиниях. В октябре 2000 года ПС-90А первым из отечественных двигателей прошёл сертификацию на птицеустойчивость.

ПС-90А выполнен по двухвальной схеме с реверсивным устройством в канале наружного контура. Состоит из 11 модулей. Вентилятор одноступенчатый с дополнительной подпорной ступенью. Компрессор 13-ступенчатый, имеет корпусы кольцевого типа без продольных фланцев, 3 поворотных направляющих аппарата. Турбина высокого давления имеет 2 ступени, низкого — 4. Камера сгорания трубчато-кольцевая с 12 жаровыми трубами. ПС-90А стал первым отечественным двигателем, имеющим электронно-цифровую систему управления и диагностики (система "Диагноз-90"). Она автоматически выбирает оптимальный расход топлива при любом режиме и метеоусловиях, уменьшает нагрузку на экипаж при запуске двигателя и наборе высоты, обеспечивает защиту от помпажа. Система имеет два независимых электронных канала управления и резервный гидромеханический.

В свете последних критических выступлений Президента РФ о плачевном состоянии дел в отечественном авиастроении, можно отметить тот фактор, что единственным лучом света в темном царстве этой отрасли являются двигатели ОАО «Пермского Моторного Завода». Именно эти моторы прошли аттестацию в Международной организации гражданской авиации (ИКАО) по объему выбросов вредных элементов в атмосферу и выделяемому шуму. Двигатель ПС-90А в результате этого разрешен в эксплуатации за рубежом. В отечественной авиации такие моторы стоят на многих транспортных, дальне- и среднемагистральных моделях известных марок: ТУ-204 , ИЛ-96-300, ТУ-214, ИЛ-76 модификаций ТД, МД и МФ и др.

История создания

В семидесятых годах флагманом авиации в СССР был ТУ-154. Но уже в это время в различных конструкторских бюро страны велась работа по создании самолетов будущего, которые станут достойной заменой детищу «туполевцев» и смогут оказать конкуренцию зарубежным аналогам. Параллельно с этим велись разработки нового эффективного и экономичного двигателя для самолета следующего поколения.

Исходя из постановлений советского министерства авиации начала восьмидесятых был взят курс на создание магистрального самолета, оснащенного двумя двигателями со взлетной тягой 16 000 кгс. Определились с моделью самолета: им стал ТУ-204, а силовым агрегатом к нему был выбран мотор Д-90, проект ОКБ П. А. Соловьева. Этот двигатель был также установлен на другом новом самолете, разработке КБ им. С. В. Ильюшина, ИЛ-96. Мотор, который в конце восьмидесятых получил название ПС-90 А, в честь скончавшегося к этому времени конструктора П. А. Соловьева, стал универсальным для новой серии магистральных отечественных самолетов разных марок.

В воздух ИЛ 96-300 поднялся осенью 1988 года, а ТУ-204 – в самом начале следующего. У каждого стояли моторы ПС-90 А. В 1989 году двигатель был запущен в серию. Его стали выпускать на Пермском моторном заводе. Через три года двигатель получил российскую сертификацию. В этом же, 1992, был аттестован ИЛ-96 с ПС-90 А, а в 1994, с ним же – ТУ-204.

Технические характеристики ПС-90 А

Это – турбореактивный двухконтурный двигатель, использующий смешение потоков наружного и внутреннего контуров. Он имеет эффективную систему шумоглушения и реверсивное устройство в канале наружного контура.

Приведем некоторые технические характеристики ПС-90 А.

Длина – 4 964 мм.

Диаметр вентилятора – 1 900 мм.

Масса (сухая) – 2 950 кг.

Рабочая температура для запуска мотора на земле – от – 47 до + 45 градусов.

class="eliadunit">

Допустимый потолок высоты – 13 100 м.

Расход горючего в крейсерском режиме – 0,595 кг/кгс в час.

Тяга на взлете – 16 000 кгс.

Степень сжатия в компрессоре – 35,5.

Для двигателя необходимо горючее Jet A -1 и Jet A. Для ПС-90 А используется специально разработанное моторное масло Niteс отечественного производства, хотя возможно применение других масел: Turbonicoil 525-2A, Castrol 325 DERD 2468 Castrol и др.

При критических минусовых температурах, меньше -16С для запуска двигателя требуется его подогрев.

Модификации

Как у всех удачных моделей, у ПС-90 А имеются различные модификации. Расскажем о наиболее известных.

ПС-90 А-76. Мотор предназначен для транспортника ИЛ-76. Прежний двигатель, Д-30 КП, отличался повышенным шумом. Ужесточившиеся требования ICAO потребовали установки на воздушное судно более экологичного мотора, который он и получил в лице ПС-90-А. Величина взлетной тяги на модификации – 14 500 кгс. Сэкономит самолет и на расходе топлива – примерно, на 15% меньше прежнего.

ПС-90 А 1. Улучшенная модель базового варианта. Благодаря усовершенствованиям и применению инновационных материалов шумовыделение и выброс вредных веществ еще более уменьшилось. Модификация отличается большей тягой – 17 400 кгс.

ПС-90 А 2. В этой версии изменился материал, из которого сделаны лопатки вентилятора в двигателе. Это позволило значительно улучшить технические характеристики. В частности, почти в два раза повысилась надежность силового агрегата, появилась возможность увеличения тяги почти до 18 000 кгс, стала легче эксплуатация.

Также существуют модификации ПС-90 А-154, для установки на ТУ-154 М 2.В этом случае заметно, на 15%, снизилось потребление топлива, и позволит самолету соответствовать строгим критериям международных авиационных организаций по экологии и шуму.

Хочется верить, что у двигателя ПС-90 А и его родных братьев – модификаций есть хорошее будущее. На ОАО «Пермском моторном заводе» делают все, чтобы это случилось. Большое внимание уделяется качественному производству двигателей. Для этого закуплено современное импортное оборудование: роботокомплекс VATex, вакуумная печь Ipsen, фрезерные центры по обработке метала Cincinnati V-CNC-500 и многое другое.

class="eliadunit">

Российские производители авиационных моторов активно занялись модернизацией своих основных моделей для гражданских самолетов. Доводятся до "ума" более экологически "чистые" модификации ПС-90А1 и ПС-90А2. Готовится к полетам летающая лаборатория с Д-30КП3 "Бурлак". Вносятся улучшения в конструкцию Д-436, позволяющие сертифицировать Бе-200 и Ан-148 в Европе.

Долгожители рынка

Работа оживилась после выступления президента Владимира Путина в августе на петербургском совещании по вопросам авиадвигателестроения, где ситуация в отрасли рисовалась в мрачных тонах. Конкурентоспособность выпускаемых силовых установок крайне низкая, рентабельность отрасли сократилась с 27 до 7%, прибыль снизилась вдвое, а общий уровень продаж в 15 раз меньше, чем у мирового лидера - американской фирмы General Electric. "Производимые двигатели уступают мировым образцам практически по всем параметрам: по ресурсу, по расходу топлива, по уровню шумности и экологичности,- сказал Владимир Путин,- наиболее значительное отставание имеют двигатели, выпускаемые для пассажирской и транспортной авиации".

Пораженный системным кризисом российский авиапром выпускает очень мало магистральных самолетов. На этом фоне лучше всех на свободном рынке продаются машины четвертого поколения Ил-96 и Ту-204 с двигателями "Пермского моторостроительного комплекса" (ПМК) семейства ПС-90А. За пять лет работы системы авиационного лизинга авиакомпания KrasAir (AirUnion) получила два Ил-96-300, по одному Ту-204-100 и Ту-214, компания Cubana de Aviacion - три Ил-96-300 и два Ту-204-100, "Владивосток Авиа" - четыре Ту-204-300, "Дальавиа" - пять Ту-214 и "Трансаэро" - один Ту-214. Готовятся к передаче два Ил-96-400 "Атлант-Союзу", один Ил-96-300 - ГТК "Россия". ВВС России, авиакомпании "Волга-Днепр" и SilkWay получили по два Ил-76 с моторами ПС-90А76. Кроме того, в процессе модернизации на ПС-90А переоснащаются военно-транспортные Ил-76МД.

Хуже обстоят дела с реализацией Ил-76 и Ту-154 с моторами второго поколения семейства Д-30К завода НПО "Сатурн" (г. Рыбинск). Формально на собираемые в Ташкенте "илы" есть заявки ВВС Китая и Индии. Но их, скорее всего, "конвертируют" в ульяновские Ил-476 с ПС-90А. За последние два года "Авиакору" удалось реализовать всего три Ту-154М: два - "Авиалиниям Кубани", один - ФСБ России для обслуживания главы ведомства Николая Патрушева.

Для полноты картины следует упомянуть поисково-спасательную и пожарную амфибию Бе-200, оснащенную двумя Д-436. МЧС России получили четыре самолета из семи заказанных. Двигатели Д-436 выбраны для Ан-148 и Ту-334. Однако у них не российское происхождение, а "смешанное": моторы этой марки собирают на украинском предприятии "Мотор-Сич" с использованием комплектующих московского завода "Салют" и Уфимского моторостроительного производственного объединения.

Все перечисленные выше машины с ПС-90А и Д-436 сертифицированы на соответствие главе 4 ИКАО по шуму на местности и допускаются в Европу без ограничений. Расходные характеристики ПС-90 и Д-436 даже превосходят на 1-3% самые массовые модели в своих классах: американо-французский CFM56 и американский General Electric CF34. По части надежности счет тоже в нашу пользу. Не было ни одного случая катастрофы самолета, оснащенного ПС-90 или Д-436, тогда как счет разбившимся машинам с двигателями CFM56 и СF34 идет на десятки.

Получается, что критика президента была направлена в основном на рыбинские моторы семейства Д-30КУ/КП. Они - долгожители рынка (государственные испытания пройдены в 1972 году). С самого появления на свет Д-30КП проигрывал западным моторам. Удельный расход топлива составлял 0,7 кг/(кгс ч) против 0,6 у появившегося в 1974 году CFM56.

В течение двух лет НПО "Сатурн" вел испытания (наработка на стенде 152 часа) последнего варианта Д-30КП3, получившего название "Бурлак". За счет прилаживания ультрасовременного вентилятора к сильно устаревшему газогенератору (наработка более 48 млн. часов) попытались снизить удельный расход на 11%. Тем не менее, заказов на "Бурлак" не поступило (расход топлива уменьшился, но не достиг европейского уровня), хотя его активно предлагали государственным и частным структурам для ремоторизации Ил-76МД и Ил-86.

Однако "Бурлак" пригодился "Сатурну" в качестве платформы для "обкатки" новых технологий проектирования вентилятора с широкохордными безбандажными лопатками. Тем самым удалось снизить технические риски полностью нового мотора SaM146, создаваемого "Сатурном" на паритетных началах со Snecma.

Переход рыбинского завода с Д-30К на SaM146 станет для предприятия гигантским прыжком вперед - на целых два поколения авиационных двигателей. И не только. Закрытие линии Д-30КУ/КП сделает неактуальным упрек президента в том, что в России производят морально устаревшие моторы.

Шумим, братцы, шумим...

Некоторое время назад очень обсуждаемой была тема запретов на полеты "шумных" российских самолетов в страны ЕС, в Египет и другие государства. Речь шла главным образом о воздушных судах четырех типов: Ил-86 и Ту-134 (давно не выпускаются), Ил-76Т/ТД и Ту-154Б. Они не соответствуют требованиям главы 3 ИКАО. Установка дополнительных звукопоглощающих комплектов на более современные Ту-154М и Як-42Д дают этим самолетом запас в 5 дБ по сравнению с максимальным уровнем шума, допускаемым главой 3 ИКАО.

В 2006 году Европа ввела в действие главу 4. Пока она применяется только к новым самолетам, а ранее выпущенные проверяются на соответствие менее строгой главе 3. Выпущенные в конце прошлого - начале нынешнего века Ту-214 и Ил-96-300 были шумнее на 5 дБ. Сегодня все вновь выпускаемые "тушки" и "илы" соответствуют требованиям главы 4 с запасом 2-5 дБ.

ПС-90А полностью соответствует нормам ИКАО 2003 года по вредным выбросам. Правда, требуется доработка ранее выпущенных моторов во время капитального ремонта, чтобы понизить концентрацию в выхлопе окислов азота. Уложиться в ужесточаемые нормы поможет применение малоэмиссионной камеры сгорания.

Проблемы со сбытом пермской продукции возникнут из-за роста цен. "Порог, за которым Ил-96 и Ту-204 окажутся неконкурентоспособными, будет достигнут, если их двигатели будут стоить больше $5 млн. за штуку (Rolls-Royce Rb.211-535E продается за $ 7-8 млн.; в 2005 году ПС-90А продавался за $3 млн.- BG). От реформирования существующей системы мы хотели бы получить эффективный контроль за издержками и улучшение качества выпускаемой продукции",- сказал BG Александр Рубцов.

Новое оборудование позволяет не только выполнить работу с большим качеством, но и увеличить объем производства. В последние годы продажи ПС-90 растут. В 2005 году реализовали 14 моторов, в 2006-м - 28, в этом году - уже 36. В течение ближайших пяти лет ПМК планирует довести производство до ста моторов в год.

По расчетам ИФК, реализация самолетостроительной программы ОАК на период до 2015 года потребует 538 двигателей ПС-90А и 79 резервных. Выход на нужный темп производства требует вложения 5 млрд. руб. в техническое перевооружение пермского завода.

Остро стоит и проблема качества продукции отечественных моторостроителей. "Качеством мы не вполне довольны. Правда, какие-то подвижки здесь есть, но до мирового уровня еще очень далеко",- продолжает господин Рубцов.

О подвижках в производстве ПС-90А можно судить по списку нового дорогостоящего импортного оборудования, установленного на пермском заводе. В 2004 году для изготовления лопаток турбин ввели в действие роботокомплекс VATeh и вакуумную плавильно-заливочную установку ALD, для прессования моделей отливок ГТД - Пресс MPI, плоскошлифовальные станки ELB-SCHLIFF моделей SS013CNC и MicroCut 4-250S. В 2004-2006 годах для производства лопаток компрессора внедрили вертикальные фрезерные обрабатывающие центры CINCINNATI V-CNC-500 и Arrow-500, и SPINNER. Напылением колец КВД занимается установка для нанесения теплозащитных покрытий SUZLER METCO 2005. С 2005 года производство валов ведется на токарно-фрезерном центре WFL модели MillTurn M65, термообработка лопаток - в вакуумной печи IPSEN. Сварка швов делается на установке автоматической плазменной сварки Fronius.

ПС-90А1

Создание ПС-90А1 с тягой на взлетном режиме 17 400 кгс, что на полторы тонны больше серийного ПС-90А, стало актуальным после неудачи с "американским" вариантом Ил-96. Ил-96М/Т отличался от базового Ил-96-300 удлиненным на 9 м фюзеляжем, комплектом авионики Collins и моторами Pratt & Whitney PW2337 тягой по 17 100кгс. Машина прошла сертификационные испытания и получила одобрение АРМАК и FAA. Но возникли непреодолимые трудности политического и финансового характера, не позволившие реализовать заказ "Аэрофлота" на двадцать Ил-96М/Т.

После многолетнего стояния на воронежском заводе неукомплектованные "аэрофлотовские" планера облюбовали "Атлант-Союз" и "Волга-Днепр", пожелавшие получить "илы" в грузовом варианте в полностью российской комплектации. Они даже соглашались на использование серийных ПС-90А с ограничением взлетного веса самолета до 250 т и полезной нагрузки до 60 т. Однако все же решили дождаться ПС-90А1 - ведь с его установкой взлетную массу можно увеличить до 270 т, что сделает возможной перевозку груза весом 92 т на расстояние до 7 тыс. км.

Повышенная тяга требуется только во взлетном режиме. Ее обеспечили путем применения "скоростного" вентилятора, увеличения подачи топлива (температура газов на входе в турбину повышается с 1640 градусов Кельвина почти до 1700°), перенастроив систему управления двигателем (БСКД-90 и РЭД-90). Поскольку газодинамическая мощность мотора не изменилась, режим повышенной тяги действует только до температуры наружного воздуха 25 градусов Цельсия. После взлета ПС-90А1 ведет себя как обычный ПС-90А.

При запуске ПС-90А1 он заявлялся куда более продвинутым, чем получился окончательный вариант. Однако двигателестроители пошли навстречу авиакомпаниям, желавшим побыстрее получить новые Ил-96-400Т. Доработки свели к минимуму (2%), предполагая в будущем перейти на более совершенный ПС-90А2М - вариант повышенной мощности (до 30°, 18 тыс. кгс) нового базового ПС-90А2.

ПС-90А2

Разработка ПС-90А2 рассматривалась как совокупность мер, направленных на улучшение базовой конструкции, работы над которой начались в 1983 году. Планировалось повысить наработку на выключение в полете с 30 до 100 тыс. часов, а готовность к вылету на 0,15%, в два раза сократить трудоемкость обслуживания, на треть снизить стоимость жизненного цикла.

Однако в итоге ПС-90А2, как и ПС-90А1, получается проще. В данном случае определяющим были не сроки, а отсутствие у акционеров желания продвигать проект. Соинвестором выступала двигателестроительная фирма Pratt & Whitney, которая владеет 25% пакетом акций ОАО "Пермский моторный завод" - ключевого предприятия ПМК. Переговоры с ней затянулись на семь лет, завершившись официальной презентацией проекта в апреле 1999 года. Тогда предполагалось очень широкое участие американцев в улучшении ПС-90.

Сначала Pratt & Whitney предлагала пермякам заведомо неприемлемый вариант - собственный газогенератор. Затем - турбину высокого давления. Однако спроектированные в США новые лопатки турбины оказались неудачными, пермякам пришлось их переделывать.

"Мы действительно хотели получить у них новые технологии, но они нам так ничего и не передали", - говорит главный конструктор ПС-90 Александр Семенов. Постепенно дело свелось только к оплате американским акционером чертежей ПС-90А2, сделанных КБ "Авиадвигатель". В соответствии с инвестиционным контрактом 2003 года американцы участвуют как инвесторы, получая по лицензионному договору роялти с продаж.

Лишенные доступа к высоким технологиям Pratt & Whitney, пермяки не преуспели в деле создания вентилятора с широкоходными лопатками без бандажного кольца, обещавшего снизить потери на 2-3%. Повторить попытку хотели позднее с использованием последних научных достижений в проекте ПС-90А3 с кольцевой камерой сгорания. Однако новое руководство ПМК решило не разбрасываться, сосредоточив усилия на разработке мотора следующего поколения - ПС-12.

Сроки сертификации ПС-90А2 переносились многократно. В 2003 году, при очередном перезапуске программы,- на январь 2005 года. Стендовые испытания начались лишь летом 2005 года, летные намечены на 2008-й.

Сейчас все усилия пермских моторостроителей направлены на соблюдение графика сертификации ПС-90А2, чтобы обеспечить поставку модернизированных Ту-204-100 Iran Airtour и "Авиалиниям-400" (Red Wings) в 2009 году. Наверное, иранцы выбрали ПС-90А2 потому, что он проектировался в расчете на полное соответствие американским нормам.

Когда Иран выдал заявку на Т-204 с двигателями ПС-90А2, пермяки забеспокоились. Но в высоких кабинетах ответили: "Вы продаете двигатели ИФК, а не Ирану. Нужно разрешение Pratt & Whitney? Это не Ваша проблема". Осложнений по линии государственного департамента США надеются избежать, поскольку в поставочной ведомости доля американских комплектующих близка к нулю, а сам проект - чисто гражданский.

Надежность

С начала коммерческой эксплуатации Ил-96 в 1993 году не произошло ни одной катастрофы с самолетами, оснащенными ПС-90А. Это кое-что говорит об их надежности. Отказов, правда, зарегистрировано немало. Некоторые сопровождались разрушением моторов в полете, с "вылетом" лопаток компрессора и турбины. Постепенно надежность ПС-90А довели до уровня Д-30КП/КУ, а у вновь изготовленных моторов она даже лучше.

В начале эксплуатации авиакомпании снимали моторы "с крыла" через 500-600 часов. В 1997 году авиационные власти продлили межремонтный срок ПС-90А до расчетных 2500 часов, а назначенный - до 5000 часов. Вскоре моторы этого типа разрешили эксплуатировать "по состоянию". Первым этим воспользовался "Аэрофлот". В 1998 году национальный перевозчик заключил соглашение с пермским заводом о почасовой оплате за исправные моторы, по принципу "power by hour" (тяга из часового расчета). В соответствии с ним изготовитель взялся обеспечивать работоспособность мотора в течение 20 тыс. летных часов, при том, что гарантийный ресурс составляет всего 3000.

Повышение заинтересованности производителя отразилось на качестве и своевременности профилактических мероприятий, что позволило за короткое время добиться впечатляющих результатов. Наработка на отправку в ремонт (выключение в полете) увеличилась с 2010 часов в 1997 году до 4000 часов в 1998-м. В ноябре 1998 года Аэрофлот торжественно объявил о достижении мотором налета 6008 часов (за 1180 циклов). Налет часов на один исправный Ил-96-300 увеличился с 8-10 в 1996 году до 14 - в 1998-м.

По статистике "Аэрофлота", годовой налет на исправный Ил-96-300 в 2004 году достиг 5179 часов. Что выше, чем имел Boeing 737-400, но ниже чем Boeing 767-300ER. Не уверенный в надежности моторов первых серий, Аэрофлот приобрел 51 ПС-90А в расчете на парк из шести Ил-96. По данным авиакомпании, приобретение самолетов обошлось ей в $392 млн., двигателей - в $180 млн.

К 1999 году суммарная наработка ПС-90 на пассажирских перевозках достигла 300 тыс. часов. Пожалуй, наступил долгожданный перелом в отношении авиакомпаний к новейшему отечественному мотору. Конечно, его еще оценивали ниже западных аналогов, но уже перестали считать хуже прочих отечественных. Увеличение суточного налета на списочную машину и поступление в эксплуатацию новых Ил-96 и Ту-204 способствовали быстрому росту наработки парка ПС-90. В сентябре 2007 года она превысила 1,5 млн. часов. Мотор налетал 28 тыс., а максимальная наработка двигателя без съема с крыла достигала 9 тыс. часов. В 2005 году соответствующие цифры были 1 млн., 21 и 8 тыс. Прогресс очевиден.

К настоящему времени изготовлено порядка 250 ПС-90А. Ежегодно завод-изготовитель проводит капитальный ремонт 60-70 моторов. Это позволяет своевременно внедрять доработки по мере выявления дефектов.

Однако говорить о "полном выздоровлении больного" пока рано. Авиакомпании продолжают отмечать недостатки и фиксировать отказы. Не редкость поломки гидронасосов, причем насосы почему-то чаще отказывают на Ил-96. Моторостроители обвиняют производителей насосов, те - моторостроителей. Авиакомпании ждут не дождутся конца этого спора.

К положительным моментам можно отнести в целом хорошие показатели эксплуатации пермских моторов первым иностранным заказчиком. Прошлым летом к трем Ил-96-300 кубинского национального перевозчика Cubana de Aviacion прибавился грузовой Ту-204-100С. Первым делом он прошел серию испытаний в условиях высокогорья и жаркого климата, подтвердив заявленные в поставочном контракте характеристики.

В настоящее время лидерство по суточному налету на списочный самолет (числящийся за авиакомпанией, но необязательно готовый к вылету.- BG) у ПС-90А перехватила приморская авиакомпания "Владивосток Авиа". Она ставит свои Ту-204-300 на дальние линии, протяженностью 10 часов и более, налетывая по 300 часов и более на списочный самолет и 450 - на исправный самолет (готовый к вылету. - BG). При этом ей удается успешно конкурировать с Аэрофлотом, летающим во Владивосток на Boeing 767-300ER.

Заместитель генерального директора - начальник ИАС "Владивосток Авиа" Игорь Маценко говорит, что некоторые претензии к силовой установке остаются, но они не носят принципиального характера, поскольку эффективность самолета в целом не снижается. Он считает, что в том, что касается поддержки двигателей в эксплуатации, пермский завод - лучший среди отечественных моторостроительных фирм.

Правда, кое в чем ПС-90 выглядит хуже Д-30КУ - это если судить формально, по утвержденным еще в советское время показателям надежности. Причина - в более глубокой диагностике, принятой для ПС-90А как мотора четвертого поколения.

"По моим понятиям ПС-90А - более надежный, чем Д-30КУ. Особенно если судить по количеству выключений в полете и наработке до съема с крыла; ни один Д-30КУ не отработал даже 7 тыс. часов,- говорят его конструкторы.- Что касается выключений в воздухе, то на самолетах "Владивосток Авиа" ни одного такого случая с пермскими двигателями не было".

Пермский мотор выгодно отличает эксплуатация "по состоянию". А Д-30КУ продолжает работать по старой системе, когда двигатель снимается в обязательном порядке после наработки определенного регламентом количества часов. Главный конструктор ПС-90 Александр Семенов продолжает: "Наш двигатель может быть снят по исчерпанию ресурса одной из основных деталей; возникновению дефекта, который не может быть устранен в эксплуатации; при ухудшении параметров ниже пороговых значений".

Догнать западные моторы по ресурсным показателям надеются с внедрением ПС-90А2, в котором минимальный ресурс отдельных модулей (как правило, это детали турбины) увеличен с 3600 до 15 000 циклов.

До появления в эксплуатации более совершенных, созданных с широким применением новейших технологий (трехмерный расчет тепловой машины, безбумажное проектирование и документация, точное изготовление деталей на новейших станках с числовым программным управлением и т. д.) двигателей поколения "4+" и "5", ПС-90 останется самым продвинутым отечественным мотором для магистральных самолетов.

От того, как пойдет совершенствование его базовой конструкции и внедрение новейших модификаций ПС-90А1/А2, напрямую зависит выполнение амбициозной самолетостроительной программы ОАК. Шансы на успех есть, но они обусловлены многими обстоятельствами, техническими и политическими. Дело усложняется обилием объективной критики со стороны авиакомпаний, недовольных надежностью моторов первых серий, а также умелой PR-работой структур, не заинтересованных в успехе политики замещения импортной продукции высокотехнологичной отечественной.

Единственный на сегодня серийный двигатель для гражданской авиации, полностью спроектированный и освоенный в серийном производстве в России, ПС-90А является таким же бесценным достоянием страны, как оснащенные им магистральные лайнеры Ил-96 и Ту-204, а также модернизированный грузовой Ил-76.

ТУ-204 - среднемагистральный самолет на 210 пассажиров был задуман, как целое семейство самолетов, включающее в себя пассажирские, грузовые, грузопассажирские и быстро конвертируемые варианты. Оснащен двигателями ПС-90А и RB.211-535E4.

Геометрические характеристики
Длина самолета, м
Высота самолета, м
Размах крыла, м
Площадь крыла, м2
Размеры сечения фюзеляжа, м
Весовые характеристики
Макс. взлетный вес, т
Макс. посадочный вес, т
Макс. запас топлива, т
Пассажировместимость
Дальность полета при макс.коммерч. нагрузке, км
Крейсерская скорость
Длина ВПП
Двигатели

Двигатели семейства самолетов Ту-204: слева RB.211-535E4 и справа ПС-90А

Авиационный турбореактивный двигатель ПС-90А

Существует 4 модификации двигателя: базовая ПС-90А, а также ПС-90А-76, ПС-90А-1 и ПС-90А-2. ПС-90А — российский двухконтурный турбореактивный авиационный двигатель с максимальной тягой 16 000 кгс. Устанавливается на пассажирских самолётах Ил-96-300, Ил-96-400, Ту-204-100, Ту-204-300, Ту-214 и транспортном Ил-76МФ. Последняя разработка авиаконструктора П. А. Соловьёва, в честь которого и назван. Производство осуществляет ОАО «Пермский Моторный Завод». Двигатель ПС-90А (ПС - Павел Соловьев) относится к классу турбовентиляторных двигателей, является одним из важных достижений российской авиационной промышленности девяностых годов. Он позволил почти вдвое повысить экономичность самолетов нового поколения и одновременно обеспечить их соответствие мировым нормам по экологии. Унифицированный, турбовентиляторный, двухконтурный, двухвальный, со смешением потоков наружного и внутреннего контуров, с реверсом в наружном контуре и системой шумоглушения.

ПС-90А-76 -Модификация базовой версии ПС-90А. Разработан специально для замены устаревших Д-30КП на самолётах Ил-76. Этот чрезвычайно удачный транспортный самолёт столкнулся в 90-х с жёсткими международными требованиями по экологичности и шуму. ПС-90А-76 позволяет устранить эти недостатки. Номинальная мощность — 14 500 кгс.
ПС-90А-1 -Модификация базовой версии ПС-90А. Увеличена тяга двигателя на максимальном режиме до 17 400 кгс. Кроме этого, двигатель оснащен малоэмиссионной камерой сгорания и новыми звукопоглощающими конструкциями 2-го поколения. Предназначен для эксплуатации на транспортном самолёте Ил-96-400Т и на пассажирском Ил-96-400М. В последние дни 2007 года ОАО «Авиадвигатель» получило официальный документ, подтверждающий сертификацию авиационного двигателя ПС-90А-1 - дополнение № 29 к сертификату типа двигателя ПС-90А.

ПС-90А-2 -Модификация ПС-90А. Унифицированный двигатель ПС-90А-2 предназначен для самолетов типа Ил-96, Ту-204/Ту-214.

Авиационный двухконтурный двигатель ПС-90А имеет модульную конструкцию. Число модулей - 11. Отдельные модули могут быть заменены в эксплуатации. Авиадвигатель оборудован двухканальной электронной системой управления и контроля параметров, обеспечивающей своевременное выявление неисправностей и эксплуатацию по состоянию. Действующие ресурсы (часов / циклов / лет)- Бюллетень № 94262-БЭ-Г - эксплуатация по стратегии № 2 - ресурс двигателя ограничивается ресурсом основных деталей: в часах - 11000 час,в циклах - 1943 цикла в течение 10 лет.

Если Вы хотите оценить любой тип воздушного транспорта - обратитесь к нам, используя Звоните, поможем! Надеемся увидеть Вас в числе наших клиентов!

М.А.НИХАМКИН

М.М.ЗАЛЬЦАН

КОНСТРУКЦИЯ ОСНОВНЫХ УЗЛОВ ДВИГАТЕЛЯ ПС-90А

Рекомендовано Учебно-методическим объединением учебных заведений Российской Федерации по образованию в области авиации, ракетостроения и космонавтики в качестве учебного пособия для студентов, обучающихся, по направ­лению 55100 "Авиа- и ракетостроение" и специальности 130200 "Авиационные двигатели и энергетические установки"

ПРЕДИСЛОВИЕ

Настоящее учебное пособие предназначено для самостоятельного изучения студентами конструкции основных узлов и элементов авиационного газотурбинно­го двигателя на примере двухконтурного двигателя ПС-90А. Этот двигатель, соз­данный в Пермском АО "Авиадвигатель", является одной из последних отече­ственных разработок в области авиационного двигателестроения, вобравшей в себя наиболее современные конструкторские решения. По уровню этих решений, параметрам рабочего процесса он соответствует, а отчасти и превосходит лучшие зарубежные двигатели своего класса, В течение 15-20 лет он останется одним из основных авиационных двигателей Российской авиация, а также базовым для гаммы двигателей наземного применения.

Ограниченное учебное время делает затруднительным использование подроб­ных технических описаний двигателя, составленных предприятием-разработчиком . Настоящее пособие содержит лишь необходимые для учебных целей сведе­ния о конструкции, В то же время в него включены некоторые разъяснения и обос­нования конструкции узлов и элементов. Приведены общие сведения о двигателе и его основных узлах, силовая и кинематическая схемы, более подробно описаны основные узлы: вентилятор с подпорными ступенями, компрессор высокого дав­ления, разделительный корпус, камера сгорания, турбины высокого и низкого дав­ления, реверсивное устройство.

В процессе доводки и опытной эксплуатации конструкция двигателя претерпе­ла многочисленные изменения, которые не нашли отражения в . Приведенное в пособии описание и иллюстрации соответствуют тому варианту, который кон­струкция двигателя получала к настоящему моменту.

Пособие предназначено для студентов специальности "Авиационные двигате­ли" технических вузов, изучающих курс конструкции воздушно-реактивных двига­телей, а также для самостоятельного изучения конструкции двигателя ПС-90А при дипломном проектировании.

Авторы выражают глубокую благодарность за консультации специалистам АО "Авиадвигатель" Ю.А.Дылдину, А.И.Ковалеву, А.В.Медведеву, Н.А.Рокко, Ю.Н. Сорокину, А.П.Трушникову. Особую признательность за помощь в подго­товке и издании пособия авторы выражают научному редактору проф. В.Г. Августиновичу, заведующему кафедрой "Авиационные двигатели" Пермского государственною технического университета А.Д.Дическулу, преподавателю этой кафедры Л.В.Воронову, а также Л.В.Шайхутдиновой, подготовившей все графиче­ские материалы.

ВВЕДЕНИЕ

Двигатель ПС-90А турбореактивный, двухконтурный, двухвальный со смешением потоков наружного и внутреннего контуров, общим реактивным соплом и реверсирова­нием тяги. Двигатель разработан в 1982-92 гг., сертифицирован в 1993г. и устанавливает­ся на дальнемагистральном самолете ИЛ-96-300 и среднемагистральных ТУ-204 и ТУ-214.

Конструкция двигателя постоянно совершенствуется и модифицируется. В настоя­щее время разрабатывается ряд модификаций двигателя с тягой 10, 12, 14 и 18 тыс.кг, а также модификаций, предназначенных для использования в наземных силовых установ­ках (электростанциях и газоперекачивающих агрегатах).

Наиболее существенными изменениями конструкции, введенными в последние годы, являются следующие:

Ротор низкого давления в первоначальном варианте имел четыре опоры, одна из которых представляла собой межвальный подшипник, расположенный внутри вала рото­ра высокого давления. В ходе совершенствования конструкции от этого подшипника удалось отказаться, упростив конструкцию и повысив тем самым надежность.

Разработана новая конструкция камеры сгорания, обеспечившая существенное по­вышение ресурса лопаток турбины.

При самостоятельном изучении конструкции двигателя предлагается придерживаться следующих методических рекомендаций: при изучении конструкции узлов обращать внимание на то, какие нагрузки действуют на элементы конструкции, какими элементами они воспринимаются, какие элементы конструкции образуют силовой каркас узла, как обеспечивается центрирование элементов роторов и статора, какие мероприятия преду­смотрены для регулировки положения элементов, балансировки роторов, как собираются и разбираются узлы двигателя, как обеспечивается охлаждение элементов горячей части двигателя и свобода их теплового расширения, как обеспечивается фиксация и контровка деталей, какие материалы выбраны для изготовления тех или иных элементов и почему. Именно эти вопросы, приведены в конце каждого раздела пособия в качестве контроль­ных.

Во многих случаях информация, необходимая для ответов на контрольные вопросы, содержится непосредственно в чертежах и схемах. С методической точки зрения полезно сначала попытаться найти ответы на контрольные вопросы анализируя чертежи, а уже затем обратиться к тексту описания. При изучении чертежей рекомендуется пользовать­ся макетами узлов.

ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ О ДВИГАТЕЛЕ

Краткие сведении об основных технических данных двигателя

У земли при стандартных атмосферных условиях (Н=0, Р=760 мм рт.ст., Тн=288К) и скорости полета Мп=0 взлетный режим работы двигателя характеризуется следующими данными:

Тяга двигателя - 161,4 кН (16000 кс);

Удельный расход топлива - не более 0,0382 кг/Нч (0,382 кг/кг ч);

Часто та вращения ротора каскада высокого давления - 11 740 об/мин;

Частота вращения ротора каскада низкого давления - 4340 об/мим;

Секундный расход воздуха - 534 кг/с.

В тех же условиях на крейсерском режиме (0,92 N6):

- тяга двигателя - 125 кН (12500 кг);

Удельный расход топлива - не более 0,0370 кг/Нч (0,370 кг/кг ч);

Частота вращения ротора каскада высокого давления - 11365 об/мин;

Частота вращения ротора каскада низкого давления - 3940 об/мим;

На крейсерском режиме при высоте Н=11км и скорости полета Мп =0,8:

Тяга двигателя - 35 кН (3500 кг);

Удельный расход топлива - не более 0,0595 кг/Нч (0,595 кг/кг ч);

Частота вращения ротора каскада высокого давления - 11300 об/мин.

На режиме реверса максимальная обратная тяга равна 36 кН (3600 кг) при частоте вращение ротора высокого давления 11490 об/мин.

Сухая масса двигателя составляет 2950 кг, а удельная масса (по отношению к тяге па взлетном режиме) 0.018 кг/Н (0,18 кг/кг). Длина двигателя - 5330 мм, максимальный диаметр - 2396 мм.

Из приведенных данных видно, что двигатель НС-90А по удельным параметрам не уступает лучшим образцам зарубежных авиационных двигателей этого класса.

При работе двигателя замеряются следующие основные параметры, характеризую­щие его работу:

Частота вращения роторов высокого и низкого давления;

Температура газа за турбиной;

Давление масла на входе в двигатель;

Давление воздуха в системе суфлирования;

Температура масла на входе в двигатель и на выходе из полостей опор;

Давление топлива перед форсунками;

Температура топлива;

Вибрация двигателя.

Информация о параметрах двигателя, а также о положении регулируемых элементов его систем, поступает в самолетную многоканальную систему регистрации параметров (МСРП).

КОМПРЕССОР

Назначение компрессора - сжатие воздуха и подача его в наружный контур и в ка­меру сгорания. Кроме того, сжатый в компрессоре воздух используется для противообледенителной системы самолета и наддува кабин и пассажирского салона, а также для ох­лаждения горячей части двигателя, наддува полостей уплотнения подшипниковых уч­ло», обеспечения работы агрегатов автоматики двигателя, для регулирования радиаль­ных зазоров и компрессоре высокого давления (КВД) и турбине.

Компрессор двигателя осевой, двухвальный, левого вращения. Основными узлами ком­прессора являются вентилятор, подпорные ступени, разделительный корпус и КВД.

Вентилятор

Вентилятор двигателя трансзвуковой (т.е. относительная скорость воздуха, обтекаю­щею профили лопаток но радиусу, изменяете» от дозвуковой до сверхзвуковой), приво­дится во вращение турбиной низкого давления ("ГНД)- Напомним, что в ТРРД с большой степенью двухконтурности вентилятор создает основную часть тяги. Общий вид венти­лятора и подпорных ступеней покачан на рис.2.1.

Вентилятор состоит из следующих основных узлов: рабочего колеса 3 с обтекате­лем 4, вала вентилятора 9, деталей опор вала, спрямляющего аппарата вентилятора 6 и корпуса вентиля гора 2 с переходником 1.

Рабочее колесо (РК) вентилятора вместе с ротором подпорных ступеней (ПС) образу­ет единый ротор компрессора низкого давления. Соединение обеих частей ротора и кре­пление их к валу осуществляются при помощи призонных болтов 13. Фланцы центри­руются по внутренней и наружной цилиндрическим поверхностям на фланце вала.

Диск рабочего колеса вентилятора является одной из наиболее нагруженных дета­лей двигателя, центробежная сила, действующая на одну лопатку па взлетом режиме, составляет около 600 кН (60 т). Диск выполнен из высокопрочного титанового сплава ВТ8, толщина его определяется требованием обеспечения статической прочности.

Рабочие лопатки вентилятора 3 имеют антивибрационные полки. На рабочем колесе расположены 33 лопатки, выполненные из титанового сплава ВТ8М. Они кренятся к дис­ку замком елочного типа, такой тип крепления лопаток позволяет уменьшить нагрузку на один зуб хвостовика лопатки и выступа диска по сравнению с традиционным креп­лением типа "ласточкин хвост". Кроме того, меньшая ширина хвостовика позволяет разместить большее число лопаток на ободе диска. Пол­ки в комлевой части лопаток образуют плавную поверхность проточной части.

Задний лабиринт вентилятора 12 с передним кольцом входного направляющего аппарата ПС образует воздушное уплотнение, препятствующее перетеканию воздуха повышенного давления из-за вентилятора. Благодаря этому уменьшается осевое усилие, действующее на упорный шариковый подшипник передней опоры вентилятора. Задний лабиринт 12 крепится болтами к выступу на ободе диска, он же удерживает рабочие лопатки 3 от пе­ремещения назад под действием осевой составляющей центробежной силы. От переме­щения вперед под действием давления воздуха лопатки удерживаются передним коль­цом, закрепленным на диске.

Рабочее колесо вентилятора закрыто вращающимся обтекателем 4, который обеспе­чивает плавный вход воздуха в рабочее колесо вентилятора и предотвращает попадание посторонних предметов во внутренний контур двигателя. Для этого его поверхность специально спрофилирована таким образом, чтобы не происходило срыва погранично­го слоя при обтекании и чтобы посторонние предметы, которые могут попасть в двига­тель, отражались в наружный контур.

В связи с тем, что обтекатель вращающийся, он должен быть тщательно отбаланси­рован, а его крепление предусматривает центрирование относительно рабочего колеса вентилятора по цилиндрическому пояску на переднем кольце. Обтекатель состоит из двух частей сварной конструкции из титанового сплава ОТ4.

Крепление обтекателя предусматривает возможность его быстрого съема при замене рабочих лопаток вентилятора, подверженных повреждениям от попадания в них посто­ронних предметов. Конструкция этого крепления показана на рис.2.1. Обтекатель 4 кре­пится к диску рабочего колеса вентилятора 16 болтами 19 через кольцо 17. Болты 19 имеют удлиненную головку; при отвинчивании болта головка входит в специальное от­верстие в кольце 18. Самоконтрящиеся гайки приклепаны к фланцу обтекателя 4 с внут­ренней стороны. Кольцо 18 фиксирует рабочие лопатки вентилятора от перемещения вперед. При замене лопаток откручиваются болты 19, снимается обтекатель и кольца 17 и 18, а затем лопатки. Для сохранения балансировки лопатки при замене подбирают по статическому моменту.

Задний конец вала вентилятора соединяется с валом турбины низкого давления. Конструкция этого соединения показана на рис.2.4. Крутящий момент от ТНД ротору вентилятора передается через эвольвентное шлицевое соединение валов. Для уменьше­ния осевого усилия на шарикоподшипник передней опоры и фиксирования ротора тур­бины низкого давления в осевом направлении роторы вентилятора и ТНД связаны соединительным болтом 5 (рис.2.4), Задним концом соединительный болт вворачивается в гайку 26. вставленную в вал ротора ТНД, Гайка 26 через сферическое кольцо 27 упира­ется в выступ вала; от проворачивания она удерживается выступами на торце вала венти­лятора, а в осевом направлении фиксируется разжимным стопорным кольцом 12. Головка соединительного болта 5 через два сферических кольца 6 и 7 опирается на выступ вала вентилятора. Сферические кольца благодаря возможности их самоустановления обеспе­чивают работу соединительного болта только на растяжение (т.е. исключают возмож­ность его изгиба). От отворачивания соединительный болт удерживается шлицевой контровочной втулкой 9, которая своими задними шлицами соединена с внутренними шли­цами головкой соединительного болта 5, а передними - с шлицевой втулкой 8. Втулка 9 удерживается крышкой 10, которая сама опирается через регулировочное кольцо 11 и разрезное пружинное кольцо 12 на шлицевую втулку 8. Последняя соединена с валом 3 цилиндрическими шрифтами. Чтобы разъединить валы вентилятора и ТНД необходимо снять пружинное кольцо 12, кольцо 11, крышку 10, втулку 9, а затем вывернуть соеди­нительный болт 5. При сборке эти операции производятся в обратном порядке.

Для балансировки ротора вентилятора предусмотрена установка балансировочных грузиков под головками винтов крепления заднего лабиринта и внутри задней цапфы вала.

За рабочим колесом вентилятора поток воздуха раздваивается (см. рис.2. Г): боль­шая часть его поступает в наружный контур, а меньшая - во внутренний (в подпорные ступени и далее в КВД). Та часть потока, которая идет в наружный контур, проходит спрямляющий аппарат (СА) вентилятора 6, который спрямляет поток воздуха, закру­ченный лопатками вентилятора, до осевого направления; при этом продолжается повы­шение давления воздуха за счет преобразования его кинетической энергии в потенци­альную так как канал между лопатками С А диффузорный.

Наклонное положение лопаткам СА придано с целью уменьшения составляющей вектора скорости, перпендикулярной передней кромке лопатки. Благодаря этому умень­шаются волновые потери при обтекании лопаток (тот же эффект, что для стреловидного крыла самолета) и повышается КПД вентилятора. Большой осевой зазор между лопатка­ми СА и рабочими лопатками вентилятора позволяет снизить уровень шума.

Лопатки спрямляющего аппарата выполнены методом холодного вальцевания из ти­танового сплава ОТ4. Внутренняя и наружная полки лопаток приклепаны к ее перу. Они образуют проточную часть наружного контура. Наружные полки лопаток СА крепятся винтами к корпусу СА, а внутренние к кожуху при помощи болтов. Кожух 7 образует плавную проточную часть, заполняя пространство между внутренними полками СА и разделительным корпусом. На кожухе 7 расположены звукопоглощающие панели.

Корпус вентилятора 2 - сварной конструкции, изготовлен из титанового сплава ВТ6. Наружная поверхность его обмотана органитом 6НТ, назначение которой - Удержание лопаток, в случае их обрыва. Корпус вентилятора своим задним фланцем крепится к корпусу спрямляющего аппарата 5. К переднему фланцу корпуса вентилятора 2 крепится переходник 1. Центрирование этих фланцев обеспечивается цилиндрическими поясками. Обтекатель 4 (см.рис.2.1) обогревается горячим воздухом из-за 7-й ступени КВД. Воздух поступает по трубопроводам 14 и 15 и далее через отверстие "А" в вале вентилятора и трубу 11 в полость "Б" обтекателя и выходит через отверстия "В" в проточную часть.

Подпорные ступени

Напорность вентилятора зависит от квадрата окружной скорости, которая изменя­ется по радиусу. Поэтому в корневой части лопаток степень повышения давления воз­духа значительно ниже средней в вентиляторе. Подпорные ступени (ПС) предназначе­ны для повышения давления воздуха на входе в КВД. Степень сжатия воздуха в компрес­соре низкого давления составляет около 2,5, температура воздуха за подпорными ступе­нями около 100°С.

Для обеспечения устойчивой работы подпорных ступеней на нерасчетных режимах осуществляется перепуск воздуха за спрямляющим аппаратом ПС при помощи засло­нок перепуска, расположенных в разделительном корпусе.

Подпорные ступени (см.рис. 2.2) состоят из следующих узлов: ротора, входного на­правляющего аппарата (ВНА) подпорных ступеней 1, корпусов 1-й и 2-й подпорной ступеней (поз.З и 5) с направляющими аппаратами, спрямляющего аппарата (СА) под­порных ступеней 7.

Ротор подпорных ступеней является частью ротора вентилятора и включает рабочие колеса 1-й и 2-й ступеней (поз. 14 и 10 рис.2.2) и диск привода подпорных ступеней 12. Диски рабочих колес обеих ступеней крепятся к фланцу диска привода ПС призонными болтами. Центрирование этих деталей производится по цилиндрическим по­верхностям. Передним фланцем диск привода ПС крепится вместе с рабочим колесом вентилятора к валу также призонными болтами (рис.2.3).

Рабочие лопатки обеих ступеней соединяются с дисками замком типа "ласточкин хвост". От перемещения вдоль паза лопатки 1-й ступени удерживаются пластинчатым замком. Крестообразный пластинчатый замок вкладывается в крестообразную выемку, выфрезерованную в подошве хвостовика лопатки и загибаются вниз на торцах дисков с двух сторон. Лопатки 2-й ступени фиксируются штифтами.

Обод рабочего колеса 1-й ступени 14 имеет в передней и задней части кольцевые выступы с гребешками лабиринтного уплотнения.

Диски подпорных ступеней и вал привода ПС выполнены из титанового сплава ВТ8, рабочие лопатки - из сплава ВТ8М, а вал вентилятора - из стали ЭП517.

Входной направляющий аппарат подпорных ступеней 1 (рис.2.2) состоит из 77 ло­паток, внутреннего кольца 15 и разделительного носка 2. Лопатки ВНА выполнены из титанового сплава ВТ8М. Лопатки вставлены в разделительный носок и закреплены в нем болтами. Внутреннее кольцо ВНА с помощью заклепок соединяется с передним кольцом, образующим проточную часть. Цилиндрическая поверхность кольца 15 с гре­бешками диска 1-й подпорной ступени 14 образует лабиринтное уплотнение. С целью уменьшения радиального зазора в этом уплотнении цилиндрическая поверхность имеет срабатываемое покрытие. ВНА в собранном виде крепится винтами к корпусу 1-й под­порной ступени 3.

Корпус 1-й подпорной ступени 3 с направляющим аппаратом 4 состоит из наружного корпуса, кольца с направляющими лопатками и двух фланцев лабиринтов 11 и 13. Кор­пус изготовлен из титанового сплава ВТ6, на его внутренней поверхности имеется сра­батываемое покрытие. Лопатки выполнены из титанового сплава ВТ8М. С наружным кольцом они соединяются замком типа "ласточкин хвост". Внутренние полки лопаток образуют проточную часть. К буртикам внутренних полок приклепаны фланцы лабирин­тов со срабатываемым покрытием на цилиндрической поверхности.

К заднему фланцу корпуса 3 крепится своим фланцем корпус 2-й подпорной ступе­ни 5. Корпус 2-й подпорной ступени и спрямляющий аппарат 8 образуют проточную часть за ротором подпорных ступеней. Спрямляющий аппарат спрямляет поток воздуха до осевого направления. Корпус 2-й ступени выполнен из титанового сплава ВТ6.

Спрямляющий аппарат 8 состоит из наружного и внутреннего колец и лопаток. Ло­патки СА выполнены из титанового сплава ВТ8М и имеют наружные и внутренние пол­ки. Наклонное положение продольной оси лопаток СА соответствует криволинейное™ канала проточной части. Внутренние полки лопаток приклепаны к кольцу 9, образую­щему проточную часть за СА, Наружными полками лопатки соединяются с фланцами корпуса 5 2-й ступени СА и наружного корпуса СА 7 с помощью болтов, а задние концы полок входят в проточку наружного корпуса.

Опоры ротора КВД

Передняя опора ротора КВД (см.рис. 2.8) - упруго-демпферная (УДО). Конструкция ее аналогична рассмотренной в п.2.3 задней опоре ротора вентилятора. Наружное коль­цо роликового подшипника 3 монтируется в стакане внутренней рессоры 5 и затянуто гайкой 7, законтренной пластинчатым замком 14. На внешней поверхности внутренней рессоры проточены две канавки, в которые устанавливаются по два маслоуплотнительных кольца 13. Наружная рессора 4 своим задним фланцем крепится к корпусу при­водов, а передним фланцем соединяется с фланцем внутренней рессоры. Между маслоуплотнительными кольцами в зазорах между наружной и внутренней рессорами обра­зована демпферная полость, в которую подводится масло по каналам в корпусе. Отсюда же по сверлениям во внутренней рессоре масло поступает на смазку подшипника.

Радиальные усилия, возникающие в передней опоре ротора КВД, передаются через УДО. корпус опоры и разделительный корпус на узлы крепления двигателя. Уплотнение масляной полости роликового подшипника лабиринтное, двухступенчатое. Фланцы 10и 11 лабиринтов, сопрягаемые с лабиринтами 8 и 9, установленными на передней цапфе вала ротора КВД, крепятся к корпусу приводов. Внутренняя поверхность фланцев лаби­ринтов с целью уменьшения радиального зазора имеет истираемое покрытие.

Задней опорой ротора КВД (см.рис.2.9) является шариковый подшипник, который воспринимает радиальные усилия, а также разность осевых усилий, действующих на роторы КВД и ТВД. Наружное кольцо шарикового подшипника 16 монтируется в стальном стакане 26, запресованном в корпус опоры, которая конструктивно входит в сварной узел внутреннего корпуса камеры сгорания.

Усилия с шарикового подшипника через опору передаются на спрямляющий аппа­рат 2 13-й ступени и далее через кольцо подвески и тяги силовой схемы к узлу крепления двигателя.

Уплотнение масляной полости шарикового подшипника - лабиринтное, трехсту­пенчатое. Фланцы лабиринтов 23, 24, 25 крепятся к корпусу опоры. Сопрягаемые с лабиринтами 17. 18, 19 поверхности имеют истираемое уплотнительное покрытие. Для уменьшения теплоотдачи в масло стенка переднего фланца лабиринта 25 имеет слой теплоизоляции, удерживаемый кожухом. Между стенками фланцев лабиринтов 25 и 24 образована полость, которая обдувается воздухом. Воздух для наддува лабиринтов отби­рается из-за подпорных ступеней. Масло для смазки и охлаждения подшипника подво­дится по внешнему трубопроводу к масляным форсункам 22 и впрыскивается на бего­вую дорожку подшипника через жиклер.

Контрольные вопросы

1 .Назовите и найдите на чертеже основные элементы статора и ротора вентилятора.

2.Назовите и найдите на чертеже основные элементы статора и ротора подпорных ступеней.

3.Какие элементы образуют силовую схему КНД?

4.Как соединяются и центрируются элементы корпуса вентилятора и подпорных сту­пеней?

5.Какие усилия действуют на лопатки спрямляющего аппарата вентилятора? Как крепятся лопатки?

6.Чем обьясняется криволинейная форма проточной части подпорных ступеней?

7.Как расположены и как кренятся лопатки статора ПС? Какие усилия они воспри­нимаю!?

8.Найдите на чертеже основные элементы ротора вентилятора и подпорных ступе­ней. К какому типу роторов можно отнести ротор КПД?

9.Как осуществляется центрирование рабочего колеса вентилятора и передача на не­го крутящего момента с турбины?

10.Как крепятся рабочие лопатки вентилятора? Как они зафиксированы от перемещений в осевом направлении?

11.Для чего предназначен обтекатель, как он крепится и центрируется?

12.Каким образом можно заменить рабочую лопатку вентилятора без разборки вен­тилятора?

13,Каким образом можно заменить рабочее колесо вентилятора без разборки всего вентилятора?

14.Каким образом уплотняется газовоздушный тракт между вентилятором и подпор­ными ступенями?

15 .Для чего предназначены полки на рабочих лопатках вентилятора? Преимущества и недостатки такой конструкции?

16,Как осуществляется центрирование деталей ротора подпорных ступеней и пере­дача на них крутящего момента с турбины?

17.Каким образом уплотняется газовоздушный тракт в подпорных ступенях?

18.Как крепятся рабочие лопатки подпорных ступеней? Как они фиксируются от осевых перемещений?

19.Какие меры предусмотрены для уменьшения радиальных зазоров между ротором и статором в подпорных ступенях?

20.Каким образом обеспечивается динамическая балансировка ротора вентилятора и подпорных ступеней?

21.Найдите на чертеже опоры ротора вентилятора и подпорных ступеней. Какие ти­пы подшипников использованы в опорах и почему? Какие усилия они воспринимают?

22.Назначение и принцип работы упруго-демпферной задней опоры ротора вентиля­тора и подпорных ступеней.

23.Поясните схему передачи осевого усилия от рабочих лопаток вентилятора к кор­пусу. Какие детали при этом нагружены и как направлены действующие на них силы?

24.Какими деталями воспринимаются радиальные усилия в опорах ротора вентиля­тора и подпорных ступеней?

25.Для чего и как связаны между собой в осевом направлении роторы вентилятора и турбины низкого давления? Поясните конструкцию этого соединения, способы передачи крутящего момента и осевых усилий.

26.Каким образом регулируются осевые зазоры между деталями ротора и статора в вентиляторе и подпорных ступенях?

27.Поясните схему смазки подшипников ротора вентилятора и подпорных ступеней. Каким образом уплотняются масляные полости?

28.Принципиальный порядок сборки узла вентилятора и подпорных ступеней.

29.Как предотвращается образование льда на деталях вентилятора?

30.Какие материалы применяются для изготовления деталей вентилятора и подпор­ных ступеней.

31 .Найдите на чертеже основные элементы статора и ротора КВД.

32.Какие элементы образуют силовую схему КВД?

33.Как соединяются и центрируются элементы корпуса КВД?

34.Поясните устройство входного направляющего аппарата КВД.

35."Каким образом крепятся лопатки ВНА? Какие усилия на них действуют и какими деталями они воспринимаются?

36. Зачем и как осуществляется регулирование положения лопаток ВНА?

37.Чем объясняется различие в длине наружных цапф лопаток ВНА и поворотных на­правляющих аппаратов КВД? Для чего необходимы сферические кольца в креплении лопаток ВНА?

38.Поясните устройство направляющих аппаратов 3-12 ступеней КВД. Как крепятся лопатки? Преимущества и недостатки такой конструкции?

39.Отличия конструкции СА 13-й ступени от конструкции напавляющих аппаратов 3 - 12-й ступеней. С чем связаны эти отличия?

40.Найдите на чертеже основные элементы ротора КВД. К какому типу роторов можно отнести ротор КВД?

41.Как осуществляется центрирование рабочих колес КВД и передача на них крутя­щего момента с турбины?

42.Как крепятся рабочие лопатки КВД? Как они зафиксированы от перемещений в осевом направлении?

43.Каким образом уплотняется газовоздушный тракт КВД?

44.Почему рабочие лопатки 1 - 3-й ступеней КВД имеют антивибрационные полки, а лопатки остальных ступеней - не имеют?

45.Какие меры предусмотрены для уменьшения радиальных зазоров между ротором и статором в КВД?

46.Каким образом обеспечивается динамическая балансировка ротора КВД?

47.Найдите на чертеже опоры ротора КВД. Какие типы подшипников использованы в опорах и почему? Какие усилия они воспринимают?

48.Поясните схему передачи осевого усилия от рабочих лопаток КВД к корпусу. Ка­кие детали при этом нагружены и как направлены действующие на них силы?

49. Какими деталями воспринимаются радиальные усилия в опорах ротора КВД?

50. Поясните конструкцию соединения роторов КВД и ТВД, способы передачи кру­тящего момента и осевых усилий.

51.Каким образом регулируются осевые зазоры между деталями ротора и статора в КВД?

52.Поясните схему смазки подшипников ротора вентилятора и подпорных ступеней. Каким образом уплотняются масляные полости?

53.Порядок сборки узла КВД.

54.Какие материалы применяются для изготовления деталей КВД (валов, дисков, ло­паток, корпусов) и чем объясняется выбор материалов в каждом случае?

55.Как обеспечивается устойчивая работа компрессора? Перечислите противопомпажные мероприятия.

56.Как соединить и разъединить роторы КВД и ТВД?

57.Как соединить и разъединить роторы КПД и ТНД?

ПРИВОДОВ

Разделительный корпус расположен за спрямляющими лопатками вентилято­ра, а во внутреннем контуре - между подпорными ступенями и компрессором высо­кого давления (рис. 1.1).

Разделительный корпус (рис.3.1) является одним из основных элементов силовой схемы двигателя. На нем расположены узлы и детали передней подвески двигателя к са­молету и транспортировочные приспособления. Внутри разделительного корпуса разме­щены детали центрального привода и передачи мощности на привод агрегатов. Коробка приводов к агрегатам крепится к нижней части разделительного корпуса (рис.3.2). В раз­делительном корпусе размещаются узлы перепуска воздуха из-за подпорных ступеней. Кроме того, к нему крепятся трубопроводы отбора воздуха из-за подпорных ступеней компрессора на наддув уплотнений задней опоры ротора двигателя и для системы актив­ного управления радиальными зазорами компрессора высокого давления и турбины.

Разделительный корпус литой, из легкого магниевого сплава МЛ-5ПЧ. Конструктив­но он состоит из внутренней 2 и наружной 1 частей, соединенных между собой шпиль­ками (см.рис.3.1). Наружная часть разделительного корпуса является частью наружно­го контура двигателя. В ней имеется 12 стоек; четыре (верхняя, нижняя и две горизон­тальные) - радиальные и четыре пары наклонных. Такая схема обеспечивает достаточ­ную жесткость конструкции.

Во внутренней части 2 разделительного корпуса находится канал проточной части внутреннего контура двигателя. В нем расположены 6 радиальных стоек. Через нижнюю полую радиальную стойку проходит вал отбора мощности для коробки приводов (см.рис.3.2). Он состоит из двух частей 9 и 12, соединенных между собой шлицами. В полости разделительного кольца расположена дополнительная опора 10 этого вала. Верхний вал своими шлицами сопрягается с ведомой конической шестерней центрально­го привода, а нижний вал - с ведущим зубчатым колесом коробки приводов.

Через верхнюю стойку разделительного корпуса (см.рисЗ.1) проходит труба 5, через которую суфлируется (сообщается с атмосферой) его внутренняя полость, коробка при­водов, кожух вала турбины, полость задней опоры турбины и маслобак.

На наружном ободе разделительного корпуса имеется ряд фланцев для крепления коробки приводов, трубы суфлирования, транспортировочных и такелажных кронштей­нов, агрегата зажигания, датчиков давления и температуры, маслобака, теплообменника.

В полости между внутренним 2 и наружным 1 корпусами расположены 12 окон для перепуска воздуха из наружного контура в КВД. Это необходимо для облегчения за­пуска двигателя. Дело в том, что при запуске вначале раскручивается ротор высокого давления, а ротор низкого давления в это время еще не раскручен. При этом подпорные ступени создают дополнительное сопротивление на входе в КВД, в результате чего снижение расхода воздуха может привести к помпажу КВД. При открытых окнах пере­пуска это явление предотвращается. После запуска эти окна закрываются с помощью гидроцилиндров.

Центральный привод расположен во внутренней полости разделительного корпуса (см.рис. 1.1 и 3.2). Он служит для отбора мощности от ротора КВД на коробку приводов агрегатов. Кинематическая схема (рис.3.3) центрального привода представляет собой две пары шестерен: цилиндрическую и коническую. Ведущая цилиндрическая шестерня расположена на валу ротора КВД. Ведомая цилиндрическая шестерня и пара конических смонтированы в одном блоке в корпусе приводов, который установлен в полости внут­реннего корпуса. Благодаря тому, что ведущая шестерня выполнена цилиндрической с прямыми зубьями, она не препятствует перемещению конца вала ротора КВД в осевом направлении при нагреве и охлаждении.

Шестерни и подшипники центрального привода смазываются маслом, которое по­ступает по сверлениям и расточкам к жиклерам центрального привода. Слив масла осуществляется через трубку слива 13 и кожух 11 вала (см.рис.3.2), расположенные в нижней стойке разделительного корпуса.

Спереди на внутренней части разделительного корпуса крепится корпус задней опоры с роликовым подшипником вала вентилятора. В задней стенке расположен роли­ковый подшипник, являющийся передней опорой ротора КВД (см.рис.3.1).

Коробка приводов служит для размещения на ней агрегатов двигателя, а также агрегатов самолета, приводимых во вращение двигателем. Детали приводов размещены внутри коробки. Коробка приводов крепится к разделительному корпусу при помощи проушин четырьмя призонными болтами. Таким образом обеспечивается фиксация коробки относительно разделительного корпуса в определенном положении. Перечень агрегатов, размещенных на коробке приводов, приведен в п. 1.2. Следует отметить, что на двигателе ПС-90А все агрегаты и их приводы скомпонованы в одной коробке, в отли­чие от двигателей более ранних конструкций, где обычно имелось по две и более коро­бок приводов (верхняя, нижняя, боковые).

Корпус и крышка коробки, как и разделительный корпус, отлиты из магниевого сплава МЛ-5. Соединяются они между собой шпильками, ввернутыми в корпус, и само­контрящимися гайками. Разъем между крышкой и корпусом уплотняется резиновым уплотнительным кольцом. В корпусе и крышке имеются бобышки, в расточки которых запрессованы стальные обоймы под подшипники. На фланцах устанавливаются переходники агрегатов, к которым при помощи быстросъемных хомутов крепятся сами агрегаты.

Кинематическая схема приводов изображена на рис.3.3. Привод от ротора КВД включает в себя конические зубчатые колеса с круговым зубом. Зубчатые колеса выполнены заодно с валиками, шейки которых опираются на подшипники. Централь­ное цилиндрическое колесо имеет хвостовик, который одним концом опирается на роли­ковый подшипник, а другим концом входит в шлицы конического колеса. Валики от ко­нических колес двухопорные. Отсутствие консольного крепления уменьшает изгибные нагрузки и, следовательно, габариты передачи.

На центральном фланце корпуса коробки имеются четыре фланца для установки датчиков частоты вращения. Каждый из датчиков выдает сигнал на свою систему кон­троля и управления. На этом же фланце крепится переходник привода прокрутки (прокрутка ротора производится при техническом обслуживании двигателя). В рабочем положении этот привод закрывается резьбовой заглушкой.