Двигатели CFM International и Pratt & Whitney: битва мощностей

Подобно боксерам-тяжеловесам, готовясь к сражению века среди реактивных двигателей, два соперника — CFM International и Pratt & Whitney — принимают боевую стойку и запускают новую серию решающих конструкционных испытаний двух своих конкурирующих силовых установок.

Для CFMI эти испытания — ключевой этап тщательно разработанной стратегии развития, которые в случае успешного исхода позволят компании сохранить лидирующие позиции на рынке, завоеванные ранее двигателем CFM56. Перед Pratt & Whitney, в свою очередь, стоит задача вновь вернуться на рынок гражданских авиадвигателей и оставаться в рамках планомерного развития, предлагая заказчикам первые экземпляры семейства редукторных турбовентиляторных двигателей PW1000G. Двигатель именно этой модификации предполагается устанавливать на самолетах Airbus A320NEO.

Компания Pratt & Whitney уже получила более 2500 заказов и опционов на двигатели с редукторным приводом турбовентилятора, первые из которых — PW1200G и PW1500G — для самолетов Mitsubishi Regional Jet (MRJ) и Bombardier CSeries соответственно. В битве с CFMI за мощность среди двигателей средней тяги компания Pratt & Whitney делает выводы из бесценного опыта разработки именно этих двигателей, приступая к работам над более мощными PW1100G для ремоторизованных Airbus и двигателями следующей версии PW1400G для самолета аналогичного сегмента МС-21 корпорации "Иркут".

Силовая установка для Bombardier СSeries, установленная на одной из двух летающих лабораторий P&W на основе самолета Boeing 747SP, 5 марта прошла второй этап испытаний на базе летно-испытательного центра в Мирабеле (Квебек). Первый испытательный прототип двигателя PW1200G, номер 404, для самолета MRJ готовят к летным испытаниям в Мирабеле на второй летающей лаборатории P&W Boeing 747SP. Аэродинамические испытания силовой установки были проведены во Флориде в феврале, летные испытания начинаются в апреле.

"Все идет по плану, — отмечает вице-президент P&W Боб Сайя, руководитель программы двигателей нового поколения. — В самое ближайшее время начнется сборка первого PW1100G для Airbus A320NEO. Эта первая программа с моим участием, работы по которой идут столь успешно и слаженно". Двигатели уже наработали около 2000 ч испытаний, из которых 1300 ч составляет наработка пяти двигателей для ВС CSeries. Были построены и запущены четыре двигателя для MRJ. Общее количество произведенных на данный момент двигателей семейства PW1000G с учетом вновь собранных двух силовых установок для Bombardier CSeries и одного двигателя для MRJ составляет 12 единиц.

Аналогично программам испытаний двигателей для MRJ и СSeries будут проведены тесты восьми силовых установок для A320NEO, первая из которых выйдет на испытания в IV квартале. "Чтобы достичь тяги 15 т, в двигателе применяются сплавы, более устойчивые к воздействию высоких температур, а также усовершенствована система охлаждения; при этом основная конструкция осталась без изменения, — говорит Сайя. — Oчень скоро начнется производство узлов двигателя. Мы готовы применить усовершенствования, полученные в ходе доработок предыдущих модификаций двигателей, к силовой установке для A320NEO".

По завершении первого этапа летных испытаний в объеме 25 полетов и 115 летных часов на самолете-лаборатории Boeing 747SP двигатель 802 для Bombardier был возвращен на наземные тесты с установкой в гондолы Goodrich. Перед стартом цикла прочностных испытаний в объеме 1000 моделируемых полетов в двигателе были произведены конструктивные усовершенствования и "незначительные обновления". "Было модифицировано распределение смазывающих жидкостей с целью уменьшить давление на опоры и уплотнительные детали, обеспечивающие распределение масла и прохождение воздуха в системе охлаждения. Данные испытания входят в ранний этап, мы предполагаем провести серию экспериментов для оценки схемы распределения и сделаем выводы, что лучше для двигателя", — говорит Сайя.

Второй этап испытаний включает в себя 26 полетов, 130 летных часов и проводится с целью оценки технологических свойств, потенциала перезапуска и необходимости доработок для улучшения КПД компрессора и вентилятора. В данном случае рассматриваются вопросы теплового расширения и уменьшения зазоров между деталями, а также незначительное изменение аэродинамического профиля лопатки вентилятора по отношению к стандартному, заключающееся в увеличении изгиба к наружной части", — продолжает Сайя.

Третий этап испытаний планируется на конец лета и подразумевает тесты двигателя в полноразмерной гондоле, а также доведение системы электронного управления параметрами двигателя. "Эта система позволит контролировать параметры компрессора и изменение диаметра сопла", — отмечает ­Сайя. Отрицая предположения о том, что компания может отказаться от этого ключевого блока в конструкции двигателя, Сайя говорит, что такие слухи могли появиться после проведения испытаний в январе, при тестировании ситуации с отказом, когда двигатель работает на полной мощности, а сопло установлено на крейсерский режим.

Испытания первого двигателя с обозначением Block 2, в конструкцию которого будут внедрены упомянутые доработки, с последующей сертификацией, стартовали с тестирования противообледенительной системы на совместном предприятии Pratt & Whitney и Rolls-Royce в Манитобе. После их завершения силовая установка вернется в США, где будут проведены испытания для оценки ее устойчивости при столкновении с птицами. "Полностью завершены испытания двигателей Block 1 для самолетов Bombardier СSeries, программа тестов силовых установок для MRJ выполнена на две трети", — заявляет Сайя.

В свою очередь стратегия CFMI предполагает прежде всего усовершенствование продвинутого газогенератора двигателей Leap. "Оба участника совместного предприятия CFMI, компании General Electric и Snecma, инициируют испытания газогенератора для исследования потенциала снижения рисков и совершенствования технологий, которые в итоге воплотятся в двигателях семейства Leap", — сообщает Дейл Карлсон, недавно назначенный руководителем CFMI по технологической стратегии Leap. "Мы не хотели бы рисковать нашим совместным предприятием в случае сбоев в программе разработки", — продолжает Карлсон, отмечая, что за истекшие 40 лет предприятие запустило в серию 21 тип двигателей и 8 программ доработок — с четким соблюдением сроков и спецификаций.

Третий газогенератор-демонстратор eCore сейчас находится в процессе сборки. "Он пройдет опробование приблизительно в конце III квартала на заводе компании General Electric в Ивендейле, шт. Огайо", — говорит Карлсон. В ближайшее время стартуют ключевые ресурсные наземные испытания усовершенствованных технологий для Leap с использованием двигателей GEnx для 747-8 и 787. Первое испытание двигателя GEnx 2-B будет проведено с целью оценить функционирование усовершенствованной лопатки турбины высокого давления с улучшенной системой охлаждения, которую предполагается устанавливать на двигатели семейства Leap.

Следующие испытания состоятся в сентябре, на этот раз — двигателя GEnx-1B с камерой сгорания, турбиной высокого давления и кожухом компрессора нового типа. Третий этап испытаний запланирован на февраль 2013 г. Задача этих тестов — оценка функционирования полностью обновленных лопаток, тогда как четвертая стадия испытаний в июне 2013 г. позволит собрать данные о работе двигателя с использованием большого количества датчиков. Разработка вентилятора на основе технологии легкого литьевого прессования, а также системы локализации аварии, которые внедрило предприятие Snecma, идет по графику, сообщает Карлсон. Фокус внимания постепенно смещается с разработки к подготовке серийного производства и цепи поставок. "Наша команда уже два года готовит промышленное производство на базе технологии легкого литьевого прессования в Олбани, шт. Нью-Гемпшир", — говорит Карлсон.

Вызов поставлен серьезный, CFMI уже собрала рекордное количество заказов в 2011 г. — контракты на 1500 двигателей CFM56 и протоколы о намерениях на приобретение более 3050 силовых установок линейки Leap. С начала 2012 г. объем продаж стабильно возрастает: на сегодня продано 326 силовых установок CFM56 и получено 206 твердых заказов на двигатели семейства Leap. Ожидается, что в 2015–2016 гг. темпы производства последних будут планомерно возрастать. Обновленная модификация силовой установки будет запущена в серию в 2018–2019 гг. Начало коммерческой эксплуатации двигателей семейства Leap запланировано на 2016 г. на самолетах Airbus A320NEO, Comac C919 и на 2017 г. — на Boeing 737MAX.

Данный материал публикуется по эксклюзивному соглашению между AVIATION WEEK и "Авиатранспортное обозрение". Портал ATO.ru и журнал "Авиатранспортное обозрение" имеют эксклюзивные и исключительные права на использование материалов AVIATION WEEK на русском языке.
Некоммерческое использование материалов сайта ATO.ru (в том числе цитирование и сокращенное изложение) разрешается при условии размещения прямой ссылки на цитируемый материал или на главную страницу www.ato.ru. Любое коммерческое использование, а также перепечатка материалов возможны только с письменного разрешения редакции.