Двигатель ПД-35 проектируют с температурой газа перед турбиной около 2000 К — примерно 1727 °C. Для сравнения, GE9X относится к следующему уровню по возможностям горячей части, хотя точную температуру перед турбиной американская компания публично не раскрывает.
Разбираемся, как именно задумка пермских двигателестроителей влияет на всю конструкцию силовой установки и в чём её конкретное преимущество.
2000 К — только часть задачи
ПД-35 должен развивать 35 000 кгс тяги, иметь вентилятор диаметром 3,1 м, степень сжатия 53 и степень двухконтурности 11. ОДК рассчитывает получить на крейсерском режиме расход топлива на 10–15% ниже уровня двигателей предыдущего поколения (вроде ПС-90А) и на уровне западных аналогов 2010-х годов.
Высокая температура перед турбиной повышает эффективность цикла, но одновременно увеличивает нагрузку на лопатки. Поэтому каждый дополнительный градус приходится компенсировать жаропрочными сплавами, покрытиями и охлаждением.
GE9X получил запас за счёт CMC
GE9X развивает около 105 тыс. фунтов, или 47,6 тс, а его вентилятор имеет диаметр 134 дюйма — 3,4 м. Двигатель получил 11-ступенчатый компрессор высокого давления с отношением давлений 27:1, а суммарная степень повышения давления достигает примерно 60:1.
Ключевая особенность горячей части — керамические матричные композиты CMC. GE использует их в камере сгорания, корпусных элементах и сопловых аппаратах первых ступеней турбины. По данным компании, CMC примерно в 3 раза легче металлических сплавов и выдерживают более высокие температуры, требуя меньше охлаждающего воздуха.
100 градусов — это не один новый материал
Если разница действительно составляет более 100 градусов, речь идёт не о замене одной детали. Чтобы поднять температуру перед турбиной, приходится одновременно улучшать весь газогенератор: камеру сгорания, лопатки, покрытия, систему охлаждения и компрессор.
ПД-35 при этом имеет собственный серьёзный запас по характеристикам: 35 тс тяги, 53-кратное сжатие и 11-кратную степень двухконтурности. Но GE9X показывает, куда уходит современное двигателестроение: максимальная температура горячей части всё сильнее зависит не от одного жаропрочного сплава, а от сочетания новых материалов, охлаждения и аэродинамики.