俄羅斯PD-14發動機項目簡介

PD-14是俄羅斯最新的國產航空發動機，其基本型可配裝中短程幹線飛機MS-21，該發動機是俄羅斯聯合發動機製造集團下屬企業在廣泛合作的基礎上採用新工藝、新材料研製而成。俄羅斯對PD-14發動機寄予厚望，將在其核心機基礎上研製推力7-18噸的不同用途的動力裝置；還將通過提高核心機推力的計劃，進而研製推力級為24、28和35噸的系列發動機，從而滿足大型運輸機等需求。

1．項目研製進展

PD-14項目的主要執行方是聯合發動機製造集團，主要研製者是集團下屬的「航空發動機」公司，主要製造商是「彼爾姆發動機」公司。該發動機是俄羅斯最近十年來第一型完全自主研製的用於民用客機的現代化動力裝置，具有緊密的雙軸布局、優化涵道比、高效的燃氣發生器、全權數字化控制系統（FADEC）等。模塊化結構結合數字化控制系統、內埋式診斷系統和售後服務系統保證了PD-14能夠在良好的技術狀態下穩定運營，達到較高的可靠性和較低的使用成本。

聯合發動機製造集團在2015-2017年已完成PD-14發動機前期「取證前」和「工程」兩個階段飛行試驗，完成了所有高度和速度範圍以及工作狀態下試驗，並進行了官方總結。目前聯合發動機製造集團正在認證機構代表參與下進行第三階段飛行試驗，後續將取得俄羅斯聯邦空中運輸局的認證。試驗過程中，按照標準設計製造（批生產型）的發動機將裝在伊爾-76LL飛行試驗室上，根據試驗結果確定發動機及其系統在接近實用環境下的工作能力，飛機裝有儀器能夠記錄實時狀態下發動機的2000個參數，工程師和設計人員對此進行處理，以便確認發動機在不同狀態和高度下的工作情況。另一方面，完成兩階段飛行試驗的PD-14發動機正在翻修，隨後將進入試驗台進行可靠性項目驗證。預計2019年PD-14發動機將安裝在MS-21飛機上開始飛行試驗。發動機在批生產開始前，還應當取得EASA認證，使其能夠用於歐洲和其他國家市場運營的飛機，目前認證申請已經遞交歐洲航空局。

2.生產能力準備

「彼爾姆發動機」公司擁有多年D-30、PS-90A發動機批生產和改進的經驗，使企業能夠逐步的掌握PD-14的生產能力。該企業具有燃氣渦輪發動機全部周期生產能力，包括毛坯鑄造（鋁、鎂、鈦、熱強合金等）、冷熱衝壓、機械加工、焊接、裝配、以及航空發動機和燃氣渦輪裝置試驗、使用保障和售後服務能力，能夠實現各種修理，培訓運營機構人員等。

「彼爾姆發動機」公司在2015年掌握PD-14發動機生產裝配能力。目前， PD-14裝配周期約為23個人*班，轉入批量裝配時，單台發動機裝配周期將不超過10天，類似PS-90A只用7天。從2015年開始，公司總共裝配了13台PD-13發動機，今年彼爾姆發動機公司還將生產3台新發動機，5月份第一台批生產型發動機將裝配完成並在新的台架上進行試驗。「彼爾姆發動機」公司的生產能力特點包括以下幾個方面。

圖：製備和裝配靜子零件——機匣和導向葉片的機加工車間，工藝設備都塗上了明亮的橙黃色，強調發動機的特點，生產方式也更加現代化。

（1）「數字化」裝配

「彼爾姆發動機」公司參與裝配的PD-14人員具有最高的專業等級和豐富的PS-90系列發動機裝配經驗。每個安裝系統、每個緊固件都有獨立的責任人。在車間里實行「數字化」工藝過程，裝配工人可以在該過程中直接利用3D模型。裝配人員可以在線情況下得到來自「航空發動機」公司研製者的必要信息，所有結構外形的變更、技術要求、台架試驗結果處理等。工人可以載入全尺寸發動機模型，也可以載入一個系統、第二個系統、核心機等，即可以獲取任何種類的發動機部件和所有的技術要求。公司在車間組織了流水作業的裝配方法，所有零件的裝配都在固定工位上，然後完成對接。

（2）「模塊化」修理

俄羅斯有研製軍用、民用、地面和海上燃氣渦輪發動機的寶貴經驗，但在售後服務方面仍舊需要加強。關於售後服務在發動機設計之初就要考慮。模塊化的發動機設計有助於在最短時間和最低勞動支出情況下完成修理更換。對於「彼爾姆發動機」公司來說則需要擁有適當的裝備和設備，實現模塊或其他部件修理，且不用將發動機從機翼上卸下。其中包括智能感測器，能夠在飛行時採集信息並加工實時傳回地面，從而最大限度縮短檢驗時間；另外需要建立代表網路、備件倉庫，形成出色的售後服務系統。

（3）「適配性」試驗台

「彼爾姆發動機」公司的郊外試驗站可進行發動機試驗。公司去年完成了試驗台改造，這是俄羅斯最新的現代化試驗台架，其最顯著的特點是通用性，可以進行各種類型發動機，包括PS-90A和PD-14發動機的試驗。

圖：在台架上將進行所有批生產發動機PD-14的試驗

試驗台架的通用性通過適配性技術保障。不同的發動機具有自己特有的布線、緊固件、連接系統，早先每台發動機需要經過9小時裝配在台架上，然後試驗工作組進行系統安裝，控制、燃油、氣動、測量系統等。通過適配技術「彼爾姆發動機」公司不用為每型發動機建造台架，通過給發動機接上類似「轉接頭」的適配器，實現快速內埋連接，只需半小時即可完成台架安裝。

「彼爾姆發動機」公司主要試驗台架設備（測量設備和高架）加拿大MDS AeroSupport Corporation設計交付。其他部分——建造方案、工程方案、輔助工藝設備都是俄羅斯公司自行完成。此外試驗站所需的整體泵式燃料站燈設備都是俄羅斯企業設計生產的。預計今年四月份試驗台架將獲得鑒定書。

3．PD-14技術特點

當前PD-14發動機在創新和技術方面的一些信息如下：

1）風扇

3D氣動設計

空心寬弦鈦合金葉片

2）高壓壓氣機

3D氣動設計

1、2和5級盤採用鈦合金製造

6-8級盤採用鎳基粉末高溫合金製造

3）燃燒室

3D氣動設計

用熱強金屬間化合物合金製造燃燒區域部件

低輻射燃燒，帶有空氣調節能力的噴嘴

2代陶瓷基熱防護塗層

4）高壓渦輪

3D氣動設計

新一代單晶合金製造轉子和導向器葉片

2代陶瓷基熱防護塗層

新一代鎳合金盤

主動間隙控制

5）低壓渦輪

3D氣動設計

1-6級空心轉子和導向器葉片

主動間隙控制

6）發動機短艙

帶有機電傳動機構的逆向柵格裝置

複合材料（重量的65%）

7）符合當前和未來市場需求設計

較高的燃油效率：巡航狀態下耗油率降低12-16%（與目前運營的發動機相比）

高可靠性設計

降低飛行小時成本≥15%（與目前運營的發動機相比）

相對ICAO第4章要求雜訊裕度15-20 EPNdB

相對ICAO CAEP 6要求NOx排放裕度30-45%

總體來說，PD-14是基本型發動機，在其核心機基礎上聯合發動機製造集團將根據客戶的具體要求研製推力在9-18噸的發動機，可用於近-中程幹線客機和運輸機、甚至直升機。由於可利用已有核心機技術，不難預見系列中新型發動機的研製周期將大大縮短。

（航空工業發展研究中心 張慧）

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