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!


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

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.

Страна: Россия Использование: Годы эксплуатации: с 1989 Применение: Ил-96 , Ту-204 , Ил-76МФ Производство: Всего выпущено: ~300 штук на 2010 год Варианты: ПС-90А, ПС-90А-76, ПС-90А-1, ПС-90А-2 Рабочие характеристики Тяга : 16000 кгс

ПС-90А разрабатывался специально для нового поколения российских самолётов , чтобы удовлетворить все требования авиакомпаний по экономичности, мощности и экологическим характеристикам. ПС-90 демонстрирует существенное превосходство над двигателями, разработанными в 60-х - 70-х и составляет конкуренцию аналогичным западным двигателям: .

ПС-90А имеет сертификат о соответствии нормам ИКАО 2008 года по эмиссии и обеспечивает всем самолетам на которые устанавливается соответствие нормам ИКАО на шум самолетов, в том числе и последним - по главе 4 .

Технические характеристики

Технические характеристики двигателей ПС-90А ПС-90А1 ПС-90А-76 ПС-90А2
Тяга на взлётном режиме, кгс 16000 17400 14500 16000
Тяга на крейсерском режиме (H=11 км, M=0,8), кгс 3500 3300 3500
Уд. расх. топлива на крейс. режиме (H=11 км, M=0,8), кг/кгс·час: 0,595
Степень повышения давления в компрессоре: 38
Степень двухконтурности: 4,5
Макс. расход воздуха, кг/с: 504
Макс. температура перед турбиной, К: 1640
Длина, мм : 4964
Диаметр вентилятора, мм : 1900
Сухая масса,кг : 2950 2950 2950 3000
Поставочная масса,кг : 4160 4250 4160 4230
Высота полета, : 13100
Высотность аэродромов, : до 3500
Температура воздуха у земли для запуска и работы,С: -47…+45

Модификации

Существует несколько модификаций двигателя: базовая ПС-90А, а также ПС-90А-76, ПС-90А-1 и ПС-90А-2. Осваивается производство модифицированного ПС-90А-3.

ПС-90А

Двигатель ПС-90А - базовая версия, устанавливаемая на Ил-96-300, Ил-96-400, и Ту-204, Ту-214. Максимальная тяга - 16 000 кгс . Этот двигатель впервые позволил российским самолётам конкурировать с западными по топливной эффективности . Разработка началась в 1979 году, а сертификат получен в 1992.

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 позволил устранить эти недостатки. Возможна конвертация в эту модификацию из ранее выпущенных двигателей базовой модификации ПС-90А, что позволяет заметно снизить стоимость. Максимальная тяга - 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. Внедрения лопаток нового сплава ЖС-36 вместо ЖС-26 в ПС-90А, перфорация кромок лопаток турбины высокого давления, около 200 шт на лопатку,а также керамическое напыление на основе ZrО2, позволило увеличить макимальную температуру газов перед турбиной на 200°К, т.е. температура составляет около 1821-1840°К. Керамическое напыление присутствует и в камере сгорания.

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

По сравнению с базовым ПС-90А двигатель ПС-90А-2 обладает рядом преимуществ, в числе которых:

  • повышение надёжности в 1,5…2 раза;
  • снижение стоимости жизненного цикла на 37 %;
  • уменьшение трудоемкости обслуживания в эксплуатации в 2 раза;
  • возможность форсирования по тяге до 18000 кгс;
  • полная взаимозаменяемость с двигателем ПС-90А;
  • сохранение весовых характеристик;
  • стабильность параметров в процессе эксплуатации;
  • соответствие нормам ИКАО 2006 года по шуму (самолетов Ту-204, Ил-96-300) и нормам ИКАО 2008 года по эмиссии;
  • разрешение на полеты ETOPS 180 2х-двигательных самолетов;
  • локализация разрушений при обрыве рабочей лопатки вентилятора под корень;
  • повышение пожаробезопасности в связи с заменой части топливных агрегатов на пневматические;
  • возможность замены рабочих и спрямляющих лопаток вентилятора в эксплуатации;
  • сертификация по АП-33 (соответствуют Нормам лётной годности США FAR 33).

Некоторые узлы, агрегаты и детали заменены на зарубежные аналоги. В ПС-90А2 использовались технологии двойного назначения, полученные в результате совместной работы с Pratt & Whitney , в результате чего на экспорт двигателя были наложены ограничения Госдепартаментом США . В частности, был сорван контракт на поставку новых самолётов Ту-204СМ в Иран .

Разработка двигателя началась в середине 1990-х, из-за перебоев с финансированием сертификат выдан в январе 2010 года

ПС-90А-3

ПС-90А-3 - модификация сертифицированного в 2009 году двигателя ПС-90А2. Главной причиной создания этой модификации послужила невозможность экспорта ПС-90А2 из-за запрета, наложенного Госдепартаментом США.

Сертификат типа выдан в январе 2011 года

Ссылки

Примечания

Сегодня небольшой общий обзор, посвященный отечественному турбовентиляторному двигателю ПС-90А .

Двигатель ПС-90А на самолете Ту-214.

Во второй половине 70-х годов в Советском Союзе вышло постановление Совета Министров СССР, касающееся развития и совершенствования тогдашнего парка самолетов гражданской авиации. Речь шла о разработке новых магистральных самолетов, которые бы по эффективности и комфортабельности не уступали зарубежным аналогам и были бы достаточно конкурентноспособными.

К тому времени прошло более пяти лет после успешного введения в эксплуатацию самолета ТУ-154 , ставшего в последствии флагманом советской гражданской авиации, и не менее успешно продолжалась эксплуатация Ту-134 . ММЗ «Опыт» (КБ А.Н.Туполева) , тогда уже несколько лет в инициативном порядке занимавшееся проектно-исследовательскими работами в этом направлении, опираясь на имеющиеся наработки, начало серьезную работу по созданию перспективного пассажирского самолета, который в дальнейшем смог бы прийти на смену Ту-154.

Проектов было достаточно много. Речь велась как о разработке отдельных типов магистральных лайнеров, так и об использовании этих типов в качестве базовых конструкций для дальнейшего развития целого семейства ближне- и среднемагистральных самолетов .

Так, например, одним из первых проектов, получившим наименование Ту-204, стала разработка ближнемагистрального самолета с двумя двигателями в хвостовой части (компоновка подобна Ту-134). В этой конструкции использовались базовые принципы самолетов Ту-134А и Ту-154. В качестве же силовой установки предполагались двигатели НК-8-2У .

Самолет Ту-154М.

Пасссажирский лайнер Ту-134А3.

В дальнейшем на первый план вышла идея широкофюзеляжного аэробуса близкого по своим компоновочным характеристикам к самолетам McDonnell Douglas DC-10 и L-1011 TriStar . Во многом работы именно по этому проекту, хотя и сильно измененному, в итоге вылились в создание ныне существующего лайнера Ту-204. Большой комплекс инженерно-исследовательских работ касался и выбора силовой установки для такого самолета.

Рассматривались варианты по использованию двигателя Д-30А , специальной модификации Д-30КП для пассажирского самолета с (в 1978 году его испытания были прекращены), модернизированного Д-30КУ (применявшегося на самолете ИЛ-62М ), некоторые другие варианты перспективных ТРДД с большой степенью двухконтурности и даже проекты.

Самолет Ил-62М.

В итоге выбор пал на новейшие по тому времени разработки ОКБ П.А.Соловьева . Двигатель, получивший наименование Д-90 , начал разрабатываться конкретно под новый проект самолета «204». Исходные требования к двигателю, в особенности касательно удельных параметров, были достаточно высокими и, кроме того, менялись параллельно с изменением концепции самого летательного аппарата.

Так, изначально было отдано предпочтение трехдвигательной схеме самолета с расположением двух двигателей на крыле и одного в хвостовой части (по принципу DC-10). Решающим здесь стал тот факт, что в то время исходя из ускоренных, согласно вышеуказанному постановлению, сроков создания нового самолета (и двигателя) обеспечить высокие удельные параметры (в частности топливную эффективность) можно было только для взлетной тяги не более 12000-14000 кгс .

В августе 1981 года вышло очередное постановление Совета Министров СССР, конкретизирующее создание среднемагистрального пассажирского самолета с тремя двигателями Д-90. В июле следующего года были утверждены технические задания как на самолет и оборудование, так и на двигатель, и уже к концу 1982 года были подготовлены эскизный проект и макет самолета.

Модель одного из первоначальных проектов Ту-204.

Самолет L-1011-385 TriStar C2. Пример расположения двигателей на первоначальных проектах Ту-204.

Пассажирский лайнер DC-10-30. Однаиз предполагаемых схем расположения двигателей при проектировании Ту-204.

Однако, в это же самое время из-за смены руководства авиационной промышленности (пост Министра тогда занял И.С. Силаев) на первый план опять выдвинулась концепция двухдвигательного лайнера . Новый министр был сторонником курса на ускорение создания новых средне- и дальнемагистральных самолетов, которые бы по своему техническому уровню соответствовали типичным представителям своего класса за рубежом: американским Boeing-757 и 767 , а также европейским Airbus серии «300».

То есть самолет должен был стать двухдвигательным. В общем-то это было логичным с точки зрения технической рациональности (вес, запасы топлива и др.). Нужно было только увеличить взлетную тягу двигателя. Кроме того такой вариант по уровню безопасности полетов оказывался не хуже трехдвигательного. В итоге проект Ту-204 окончательно превратился в двухдвигательный и узкофюзеляжный (для сохранения топливной эффективности).

В связи с этим естественно изменились параметры технического задания на двигатель. Теперь планировалось увеличить его взлетную тягу до 16000 кгс с сохранением эффективных удельных параметров. Новое техническое задание было утверждено в декабре 1983 года, и сам двигатель получил новое наименование Д-90А . Вскоре появилось и соответствующее постановление Совета Министров СССР о новом варианте Ту-204 с двигателями Д-90А.

Практически одновременно с созданием самолета Ту-204 в том же направлении и с теми же целями (создание нового перспективного магистрального самолета) в КБ им. С.В. Ильюшина проводились работы по глубокой модернизации лайнера Ил-86 , вылившиеся в итоге в создание нового самолета Ил-96 со всеми его последующими модификациями.

Первоначально самолет в качестве силовой установки получил разрабатывавшиеся тогда двигатели НК-56 со взлетной тягой 18000 кгс. НК-56 создавался как раз для дальнемагистральных тяжелых пассажирских и транспортных самолетов. Однако, по различным причинам (не все из которых наверняка можно отнести к техническим:-)), он был снят с испытаний и в середине 1983 года его разработка была полностью прекращена.

Предпочтение опять же было отдано новому Д-90А (16000 кгс), несмотря на то, что из-за его меньшей тяги потребовалась значительная переделка конструкции самолета с уменьшением размеров и, как следствие, пассажировместимости. Для самолета Ил-96 этот двигатель первоначально получил в названии дополнительную букву «Н» и носил наименование Д-90АН .

Да и сам самолет Ил-96 получил наименование Ил-96-300 . Он становился уже не просто модернизацией исходного Ил-86. Это был по сути дела совершенно новый самолет. Изменились принципиальные подходы к конструированию современных пассажирских лайнеров.

А двигатель Д-90А должен был стать в некотором роде типовым (или точнее унифицированным) двигателем для магистральных самолетов гражданской авиации в то время. Хотя далеко не всем планам по созданию новой авиационной техники суждено было тогда осуществиться. Это ведь был конец 80-х – 90-е годы, тяжелый период в российской истории.

Двигатель ПС-90А.

Тем не менее, первый опытный самолет Ту-204 с двигателями ПС- 90А поднялся в воздух 2 января 1989 года, а Ил-96-300 даже чуть раньше – в сентябре 1988 года. С 1987 года наименование двигателя было изменено с конкретизацией имени его главного разработчика Павла Александровича Соловьева (ПС – Павел Соловьев ).

Серийное производство двигателя было налажено на заводе №19 в Перми с 1989 года. Это бывший завод им. Я.М. Свердлова, ныне ОАО «Пермский моторный завод» , входящий в «Пермский моторостроительный комплекс», как составная часть Объединенной двигателестроительной корпорации (ОДК) .

В 1992 году, 3 апреля, двигатель был сертифицирован в России. Ил-96-300 с этими двигателями был сертифицирован 29 декабря 1992 года, а Ту-204 получил сертификат летной годности в декабре 1994 года. ПС -90А соответствовал тогдашним нормам ИКАО по шуму и с запасом по эмиссионным выбросам.

Общий вид двигателя ПС-90А.

Самолет Ту-204-300.

С 1997 года двигатель был переведен на более прогрессивный метод эксплуатации по техническому состоянию. То есть для него не установлены фиксированные межрегламентные ресурсы. На такой основе сейчас работает практически вся современная авиационная техника.

К сожалению «становление» двигателя пришлось на тяжелый период в истории страны, реалии которого самым неблагоприятным образом отразились на авиационной промышленности. Так в период с 1996-го по 2001-й год не было выпущено ни одного нового двигателя ПС. Однако работы по его совершенствованию и модификации тем не менее продолжались.

На сегодняшний день существуют несколько модификаций, как живых, так и не вышедших из стадии бумажного проектирования.

Модификации.

Головной двигатель ПС-90А . Имеет взлетную тягу 16000 кгс и удельный расход топлива 0,595 кГ/кгс ч. Устанавливается на самолеты Ил-96-300 , Ил-96-300ПУ (президентские самолеты), Ту-204 и Ту-214 . В том числе и на самолеты этих типов, эксплуатирующиеся в зарубежных авиакомпаниях.

Двигатель ПС-90А1 . Этот двигатель был сертифицирован в 2007 году в полном соответствии с международными нормами ИКАО по шуму и эмиссионным выбросам. Имеет специальную малоэмиссионную камеру сгорания и его максимальная тяга увеличена до 17400 кгс . Устанавливается на транспортную версию Ил-94 – Ил-96-400Т.

Грузовой самолет Ил-96-400Т с двигателями ПС-90А1.

Двигатель ПС-90А-76 . Этот двигатель позволил увеличить возможности чрезвычайно удачного и по этой причине широко используемого самолета Ил-76 . Эксплуатанты самолета с ранее установленными на нем двигателями Д-30КП (в различных модификациях) столкнулись с ужесточением международных авиационных требований по шуму и эмиссионным выбросам.

Вновь установленный двигатель позволяет решить эту проблему, потому что соответствует не только действующим нормам, но и перспективным. Кроме того он имеет более низкий расход топлива (до 18-19%) при более высокой тяге, что увеличивает дальность полета.

ПС-90А-76 был сертифицирован в 2003 году и начал выпускаться в Перми с 2004 года. Имеет максимальную тягу 14500 кгс, то есть ниже, чем у головного ПС, но за счет этого увеличен его ресурс. Однако, при необходимости тяга может быть форсирована до 16000 кгс .

Двигатель ПС-90А-76.

Транспортник Ил-76-90МД-90А с двигателями ПС-90А-76.

Транспортный самолет Ил-76ТД-90ВД. Двигатели ПС-90А-76. Посадка на одном из Канарских островов.

Этот двигатель предназначен для следующих модификаций транспортника: Ил-76ТФ , модернизированные Ил-76МД, вновь изготавливаемые Ил-76МД-90, Ил-76ТД-90ВД, Ил-76МФ, Ил-76ТФ, а также для заправщика Ил-78МК-90.

С тремя вышеуказанными двигателями проводились также испытательные и исследовательские работы с целью расширения сертификационных ограничений на их работу в условиях обледенения, что позволило улучшить возможности сертификации в соответствии с правилами ЕТОРS и соответственно увеличило конкурентноспособность российских самолетов на международном рынке.

В итоге в 2011 году сертификат типа получили модификации трех двигателей с расширенным диапазоном низкотемпературной эксплуатации (до -30°С; у исходных двигателей эта температура равнялась -16,5° С). Это двигатели ПС-90АЕ , ПС-90АЕ1 и ПС-90АЕ-76 , в которых использованы новые специализированные температурные датчики.

Следующая модификация головного двигателя одна из самых серьезных в плане объема и качественных изменений. Это двигатель ПС-90А2 , получивший сертификат летной годности в последние дни 2009 года. Он создавался в сотрудничестве с американской компанией Pratt & Whitney . Первая попытка совместной работы была предпринята в 1994 году, когда планировалась разработка двигателя ПС-9П .

Этот двигатель должен был иметь большую тягу за счет увеличенного расхода воздуха, который бы обеспечивался вентилятором большего размера, чем у исходного ПС-90А . Однако эти планы осуществлены не были. Сотрудничество возобновилось в 1998 году. Результатом стало создание двигателя ПС-90А2.

Двигатель ПС-90А2.

В процессе работы были внесены значительные изменения и усовершенствования в исходный ПС-90А и в особенности в узлы турбины, камеры сгорания и опор двигателя. Использовались передовые технологии американской разработки, а также узлы и детали одиннадцати других компаний из США, Франции, Германии, Швеции и Швейцарии.

КПД турбины увеличился на 3%, что способствовало уменьшению расхода топлива. Значительно возрос ресурс рабочих лопаток ТВД (более 10000 часов). Лопатки 1-й и 2-й ступеней турбины высокого давления стали монокристаллическими из сплава ЖС-36МОНО .

Изменилась конструкция системы охлаждения ТВД, что позволило увеличить циклический ресурс основных деталей и узлов, а также поддерживать тягу двигателя неизменной в процессе эксплуатации. Изменилась конструкция подшипникового узла турбины.

Значительно изменилась и улучшилась система цифрового автоматического управления двигателем и система его контроля. Агрегаты САУ-90А2 изготовлены на новой элементной базе с применением передовых технологий (использованы принципы системы FADEC (двигатели )), что повышает их ресурс и надежность.

Использование новых сплавов и технологий при производстве лопаток турбины высокого давления, в том числе технологии керамического напыления теплозащитного покрытия на лопатки ТВД и элементы камеры сгорания, а также гранульного сплава ЭП741НП для дисков ТВД позволило увеличить максимально возможную температуру газов перед турбиной практически на 160-180 К (по некоторым источникам:-)) по сравнению с прототипом ПС-90А .

Теперь она может достигать величин порядка 1820 К и, соответственно, максимальная тяга от стандартной 16000 кгс может быть форсирована до 18000 кгс . При этом новый двигатель с достаточным запасом (то есть с расчетом на будущее) соответствует нормам ИКАО по шуму (2006 год) и эмиссионным выбросам (2008 год).

Проведенные работы позволили существенно улучшить эксплуатационные свойства базового двигателя, то есть в некотором роде его осовременить и сделать более надежным, более выгодным и удобным в эксплуатации, тем самым повысив его конкурентноспособность.

Параметры надежности различных узлов повышены практически от 50% до 100%. Некоторые гидравлические исполнительные механизмы заменены пневматическими, что повысило пожарную безопасность. Этот двигатель соответствует нормам ETOPS 180, самым жестким нормам для двухдвигательного самолета. То есть такому самолету, как Ту-204 фактически гарантируется безопасный отрезок полета в течение 3-х часов пр отказе одного из двигателей.

При этом трудоемкость в обслуживании снижена практически в 2 раза, и в итоге так называемая «стоимость жизненного цикла » (то есть по сути расходы на обслуживание) уменьшена практически на 38%. И хотя сам двигатель из-за внедрения новых технологий стал дороже (практически на 20%), общая итоговая его стоимость всего его жизненного цикла (около 50000 часов) из-за снижения расходов осталась неизменной.

Другие жесткие авиационные нормы, по которым сертифицирован ПС-90А2 это правила стран СНГ АП-33 (соответствуют, в частности, американским FAR-33 и европейским CS-E) по летной годности и АП-34 по окружающей среде (вредные выбросы).

Согласно правилам АП-33, например, новый двигатель защищен от глобальных разрушений при обрыве лопатки вентилятора «под корень». Эти разрушения локализуются корпусом вентилятора. Однако, при этом корпус имеет увеличенный вес, что отрицательно влияет на вес двигателя в целом.

Первый тип самолета, на котором был установлен новый двигатель это модификация Ту-204 – новый пассажирский лайнер Ту-204СМ . Когда испытания это самолета близились к концу, был заключен контракт на поставку его Ирану. Однако, взаимодействие с компанией Pratt & Whitney сыграло здесь плохую службу и выполнение этого контракта оказалось затруднительным.

Самолет Ту-204СМ с двигателями ПС-90А2.

Все дело в производственных технологиях так называемого двойного назначения, использованных в частности при разработке турбины двигателя. Из-за них Госдепартамент США наложил ограничения на экспорт самолетов с двигателями ПС-90А2 в такие страны, как Иран и Сирия. С сирийской авиакомпанией SyrianAir в конце сентября 2011 года также был подписан меморандум о поставке Ту-204СМ.

И даже не смотря на то, что в 2011 году Pratt & Whitney прекратила свое сотрудничество с Пермским моторным заводом и ОАО «Авиадвигатель» и продала свои пакеты акций Объединенной двигателестроительной корпорации (ОДК), а также передала все права на технологии, использованные в ПС-90А2, россиянам, эта проблема до конца так и не решилась.

Создавшееся, прямо скажем, неприятное положение дел стало одной из причин, по которым в начале все того же 2011 года была завершена сертификация еще одной разновидности двигателя ПС-90А . Новая модификация получила наименование ПС-90А3 .

Этот двигатель по своим параметрам практически идентичен исходному для него ПС-90А2, но на нем установлен вентилятор от ПС-90А . Таким образом, он не может обеспечить локализацию разрушений при отрыве всей лопатки вентилятора, то есть «под корень», но делает это, если лопатка отрывается не вся, а только ее надполочная (то есть верхняя) часть.

Это позволяет сертифицировать двигатель не по правилам АП-33, а согласно главе 6 российских Норм Летной Годности гражданских самолетов (НЛГС-3 ). В итоге двигатель может быть установлен на всех летательных аппаратах, которые предназначены для использования ПС-90А2, без снижения их эксплуатационных свойств.

А применены они могут быть теми эксплуатантами, которые по различным (достаточно понятным:-)) причинам могут обойтись без соответствия жестким требованиям АП-33.

Разработка ПС-90А3 послужила также основой для создания еще одной группы перспективных модификаций ПС-90А , говоря о которой, стоит вспомнить о вышеупомянутом принципе универсальности, который изначально закладывался в идею создания двигателя нового поколения.

Этот же принцип рассматривался как основополагающий при разработке ПС-90А2. То есть идея была в том, чтобы вновь созданный двигатель с более высокими эксплуатационными параметрами можно было бы без проблем ставить на все самолеты, где использовались ПС-90А (то есть Ту-204, Ту-214, Ил-96-300).

Но не все оказалось так гладко, как хотелось. Внешняя взаимозаменяемость (по весу, габаритным размерам и узлам подвески двигателя) была обеспечена, а вот соответствия по системам автоматического управления (САУ ), системе контроля двигателя (БСКД ) и некоторым другим внешним системам, то есть соответствия интерфейсов достичь не удалось.

В случае замены ПС-90А на ПС-90А2 требовалась доработка самолета. Именно поэтому ПС-90А2 был установлен на новый Ту-204СМ, изначально построенный с доработанным интерфейсом.

В 2011 году на базе имеющейся разработки ПС-90А3 началось создание модификации ПС-90А3у , то есть унифицированного двигателя (пометка «у»). Здесь сразу предусмотрены три подвида: ПС-90А3у – для замены двигателей ПС-90А на самолетах Ту-204/214 и Ил-96-300; ПС-90А3у-76 – для замены двигателей ПС-90А-76 на самолетах семейства Ил-76; ПС-90А3у1 – для замены двигателей на самолетах Ил-96-400Т.

САУ и БСКД всех этих модификаций будет адаптирована под интерфейс тех самолетов, для которых они предназначены. Потребуется также доработка внешних систем и коробки приводов для самолетов КБ им. С.В. Ильюшина . Более высокий уровень эксплуатационных параметров, унаследованный новым двигателем от ПС-90А2 позволит значительно повысить эффективность коммерческого использования самолетов.

Кроме того ПС-90А3у , так же как и ПС-90А3 оборудован облегченным корпусом вентилятора, поэтому сертифицироваться этот двигатель будет по нормам НЛГС-3 . Новые унифицированные двигатели могут либо изготавливаться заново, либо переоборудоваться из имеющихся ПС-90А путем замены и модернизации таких деталей, как узлы турбины, камеры сгорания и компрессора, агрегаты и элементы САУ,

Будет также предусмотрена возможность совместной работы на одном самолете обоих двигателей, ПС-90А и ПС-90А3у.

Другие модификации.

В процессе работ над двигателем ПС-90А существовало несколько проектов, которые так и не пошли в серию или даже не вышли из стадии «бумажного» проектирования. Причина этого по большей части в том, что самолеты, для которых могли бы предназначаться эти двигатели, тоже либо были изготовлены в единичном экземпляре, либо так и не поднялись в воздух.

Некоторые наиболее заметные из них.

Двигатель ПС-90А-42. Двигатель с тягой 14500 кгс, прочими параметрами идентичными исходным. Изменена система крепления на фюзеляже и, в связи с этим, трассировка коммуникаций. Отсутствует устройство реверса тяги, улучшена коррозионная стойкость и применены специальные меры водозащиты. Двигатель предполагалось максимально унифицировать с уже отработанным ПС-90А-76.

Эскиз двигателя ПС-90А-42, предназанчавшегося для самолета Бе-42.

Двигатель прорабатывался для установки на многоцелевой самолет-амфибию А-42, военный аналог летающего Бе-200 . История с созданием этого самолета тянулась долго и с переменным успехом. Планировалась даже поставка нескольких экземпляров в войска к 2015 году. Однако на данный момент все затихло. Финансирование остановлено, и дальнейшая судьба самолета и, естественно, двигателя непонятна.

ПС-90А-154 . Двигатель с измененной системой подвески, конструкцией внешних систем, но с сохраненными параметрами прототипа. Планировался для установки (боковая, в задней части фюзеляжа) на двухдвигательную версию самолета Ту-154М, получившей наименование Ту-154М2 .

Такая версия могла бы полностью соответствовать нормам ИКАО по шуму и вредным выбросам. Кроме того она обладала бы значительно лучшей экономичностью (до 15%) по сравнению с Ту-154М. Однако, проект так и не был воплощен в жизнь, не было построено ни одного самолета.

ПС-90АК . Двигатель для работы на сжиженном природном газе (СПГ) на самолете Ту-204К . Проект осуществлен не был.

ПС-90А-10 . Двигатель с уменьшенной тягой (до 10500 кгс). Так сказать, проект для проекта. Один из вариантов силовой установки для проекта самолета Ту-334-200 .

ПС-90А-12Б . Двигатель с уменьшенной тягой (до 12000 кгс). Вариант для установки на самолеты Як-242 (как альтернатива двигателям серии CFM56) и Як-46 . Оба эти самолета (как и двигатели) не вышли из стадии предварительного проектирования.

Эскизное изображение проекта Як-242.

Кроме того на базе газогенераторов ПС-90А и ПС90А2 разработано несколько видов наземных газотурбинных энергетических установок и агрегатов для перекачки природного газа с высокими эксплуатационными параметрами.

О конструктивных особенностях.

ПС-90А . Основной состав элементов .

Двигатель в совокупности со всеми своими модификациями представляет собой , или по принятому определению турбовентиляторный (степень двухконтурности 4,7-4,8) двухвальный турбореактивный двигатель со смешением потоков первого и второго контуров.

Во втором контуре организовано устройство реверса тяги . Перекладка механических элементов системы реверса производится при помощи гидравлической системы, являющейся частью гидросистемы самолета. Общий принцип работы реверса показан на рисунке.

Принцип включения реверса, используемый на двигателе ПС-90А.

Двигатель ПС-90А. Видны гидромеханизмы включения реверса.

Реверс двигателей ПС-90А на самолете Ту-204.

Самолет Ил-76ТД-90ВД с двигателями ПС-90А-76. Реверс двигателей включен.

Вентилятор одноступенчатый : обтекатель (титановый сплав ВТ-6), рабочее колесо (33 лопатки, выполненные из титанового сплава) и спрямляющий аппарат (СА). Обтекатель и диск вентилятора спрофилированы так, чтобы в случае попадания посторонних предметов в двигатель, они бы перенаправлялись во внешний контур.

Для снижения уровня шума расстояние между рабочими лопатками и лопатками спрямляющего аппарата увеличено. Число лопаток СА больше, чем рабочих в два раза. Корпус вентилятора выполнен в виде специальной звукопоглощающей конструкции (ЗПК).

Чертеж-схема двигателя ПС-90А.

Двухступенчатый компрессор низкого давления (КНД), называемый еще подпорными ступенями вентилятора и тринадцатиступенчатый компрессор высокого давления (КВД) со степенью повышения давления 35,5 (несколько варьируется для других модификаций), с регулируемым входным направляющим аппаратом и регулируемыми лопатками направляющего аппарата первых 2-ух ступеней.

Видеобороскоп XLVU.

Видеобороскоп XLGO+.

Видеобороскоп XLG-3 с функциями компьютера.

Однако, стоит отметить, как недостаток, не очень высокую технологичность подготовки к самому процессу визуального оптического контроля на этом двигателе. Для этого часто приходится открывать множество панелей газогенератора и снимать много заглушек, при этом подход к ним не всегда удобен, а процесс открывания трудоемок. К тому же все эти работы проводятся из наружного контура двигателя.

Шумоглушение.

Уровню шума , издаваемого реактивными двигателями, как и количеству вредных выбросов которые они оставляют за собой, до сравнительно недавнего времени не уделялось особенно пристального внимания. Но с ростом интенсивности воздушного движения эти проблемы, особенно для районов, находящихся возле аэропортов стали достаточно ощутимыми.

Россия по «старой советской традиции» 🙂 не особо озадачивалась этой проблемой, пока европейские и американские нормативы не ужесточились настолько, что изначально призрачная возможность на запреты полетов за границу наших самолетов с нашими двигателями стала превращаться в реальность.

Примером тому стал один из «самых громких» самолетов в мире, Ту-134А , эксплуатация которого в странах ЕС после 2002 года была запрещена. Кстати, на этом самолете стоит Д-30, двигатель конструкции П.А.Соловьева, то есть того же КБ, что и ПС-90А . Но только это уже был двигатель перспективный, создававшийся с определенным прицелом на будущее.

ПС-90А (и все его модификации) первый и пока единственный российский двигатель в своем классе, который удовлетворяет всем последним требованиям по шуму и вредным выбросам. Что касается эмиссионных характеристик, то по ним двигатель что называется рассчитан на перспективу, потому что значительно опережают нормы ИКАО.

Двигатель, как известно, основной источник шума на самолете, и по этому показателю самолеты Ту-204/214 и Ил-96-300/400Т и Ил-76 с двигателями ПС-90А (А1, А-76) изначально соответствовали нормам главы 3-й специальных требований ИКАО по шуму на местности (принятых еще в 90-х годах). Но с 2006 года в силу вступали новые требования, так называемая 4-я глава, поэтому были предприняты мероприятия по дополнительному улучшению шумовых характеристик.

Функции шумоглушения на ПС-90А главным образом выполняют специальные звукопоглощающие покрытия (ЗПК) . Они кроме снижения шума еще обычно формируют проточную часть, а также входят в силовую схему двигателя и часто несут на себе его узлы и агрегаты.

Расположение звукопоглощающих конструкций (ЗПК) на двигателе ПС-90А.

Звукопоглощающие конструкции (ЗПК) 1-го и 2-го поколений.

Изначально ЗПК на ПС-90А были однослойные (в основном металлические). Однако для соответствия новым нормативам (глава 4) были разработаны так называемые двухслойные ЗПК второго поколения (ЗПК II). Они были выполнены полностью взаимозаменяемыми с исходными как по форме, так и по присоединительным размерам.

Эффективность шумопоглощения не должна была сочетаться с увеличением массы, поэтому везде, где было возможно, использовались полимерные композитные материалы (на базе стекло- и углепластика и их комбинаций). Еще одна схема использования ЗПК второго поколения:

Звукопоглощающие конструкции (ЗПК) на двигателях ПС-90А и модификациях.

Звукопоглощающие панели вентилятора из полимерных материалов.

Такие материалы удовлетворяют всем требованиям изготовления и эксплуатации, но максимальная температура эксплуатации не превышает 120° С. На тех участках, где эксплуатационные температуры выше (до 350° С.) предусмотрено применение металлического двухслойного ЗПК с промежуточным слоем.

В результате проведенных модернизационных работ массовые характеристики двигателя (а значит и коммерческая нагрузка самолетов) не изменились. В конце декабря 2006 года самолет Ил-96-300 с двигателями ПС-90А получил сертификат соответствия главе 4 норм ИКАО по шуму. Аналогичный сертификат был выдан в июле 2008 года самолету Ту-204.

Новое ЗПК второго поколения устанавливается на всех вновь изготавливаемых ПС-90А и его модификациях, а также на имеющиеся двигатели во время ремонта и доработок.

Заключение.

Таковы основные черты ПС-90А , двигателя, который явно еще не утратил облик перспективного, но, можно сказать, достиг зрелого возраста. Ведь после его первой сертификации уже утекли практически 22 года. Однако, по словам одного из представителей МАК, он «прошел не более половины своего пути».

Перспектива действительно существует. Что с ней будет дальше, и как сложится вторая половина пути (или большая его часть:-)) зависит, видимо, не только от двигателя, но скорее, говоря глобально, от состояния всей российской авиации в целом. Очень хочется верить, что у них обоих хорошее будущее.

В заключение несколько хороших фотографий, которые «не влезли» 🙂 в текст.

Фотографии кликабельны.

До новых встреч на страницах сайта.

Грузовая версия Ту-204С.

Двигатели ПС-90А на самолете Ил-96-300.

Пассажирский лайнер Ил-96-300.

Транспортный самолет Ил-76МД-90А с двигателями ПС-90А-76.

Самолет Ту-204-100В.

Пассажирский лайнер Ил-96-300 с двигателями ПС-90А.

Пассажирский самолет Ил-96-300. Включен реверс двигателей.

Транспортник Ил-76ТД-90ВД. Двигатели ПС-90А-76.