Двигатель ПД-8 создавали не как простую замену SaM146 с другими деталями. При доводке инженерам ОДК пришлось отдельно решать задачу быстрого перехода на повышенный режим без потери газодинамической устойчивости компрессора.
В ПД-8 увеличили запас газодинамической устойчивости компрессора и изменили геометрию соплового аппарата турбины высокого давления.
Разбираемся, как именно задумка рыбинских двигателестроителей влияет на поведение самолёта в воздухе и почему ради секундной приёмистости инженерам пришлось переосмыслить самую горячую часть мотора.
28 против 22,8 и другая газодинамика
У ПД-8 степень повышения полного давления достигает 28, тогда как у SaM146 этот показатель составляет около 22,8. Это означает более высокую степень сжатия воздуха в газогенераторе российского двигателя. Официальная характеристика ПД-8 подтверждает значение 28.
При этом у ПД-8 7 ступеней компрессора высокого давления против 6 у SaM146. Если считать весь компрессор вместе с вентилятором и подпорными ступенями, получается 11 ступеней против 10.
Именно КВД формирует основную часть степени повышения давления, а его работа напрямую связана с запасом устойчивости на переходных режимах.
ПД-8 при этом развивает 8056 кгс на максимальном взлётном режиме и 7477 кгс на нормальном взлётном. Максимальная тяга SaM146 зависит от модификации: у версии 1S17 она составляет 7740 кгс, а у более мощной 1S18 — до 8180 кгс. Поэтому говорить о кратном превосходстве здесь нельзя: по тяге двигатели находятся в одном классе.
Новая турбина высокого давления
Главная конструктивная доработка касается горячей части. В ПД-8 применили новую сверхзвуковую ступень турбины высокого давления. Для неё разработали соответствующий сопловой аппарат, а степень понижения давления на ступени достигает 4:1.
То есть давление газового потока при прохождении этой ступени снижается примерно в четыре раза. Такое решение позволяет эффективнее отбирать энергию горячего газа для привода компрессора.
Изменение геометрии соплового аппарата помогает сформировать требуемые параметры потока перед рабочим колесом и обеспечить устойчивую работу горячей части на разных режимах.
Проще говоря, новую геометрию турбине дали для того, чтобы она моментально утилизировала и разгоняла резко возросший объём газов. Это ликвидирует опасную воздушную пробку за камерой сгорания и защищает компрессор от срыва потока.
Всего при создании ПД-8 внедрили 25 критических технологий, причём 17 из них разработали впервые для предприятия. Новая сверхзвуковая ступень турбины высокого давления стала одним из наиболее сложных решений проекта.
Педаль в пол — тяга растёт
Когда экипаж резко переводит двигатель на повышенный режим, подача топлива увеличивается быстрее, чем установившиеся параметры воздушного потока успевают измениться. Если компрессор не имеет достаточного запаса устойчивости, возникает риск срыва нормального течения — помпажа.
Поэтому разработчикам ПД-8 пришлось не просто настроить автоматику управления, а изменить саму газодинамическую схему.
ОДК прямо указывает, что для улучшения способности двигателя «ходить за РУДом» потребовались увеличение запаса газодинамической устойчивости компрессора и новая геометрия соплового аппарата турбины высокого давления.
Отличие ПД-8 от SaM146 в этой части — не просто новая автоматика. Российский двигатель получил другую газодинамическую настройку горячей части и увеличенный запас устойчивости компрессора, а одним из ключевых элементов доработки стала новая геометрия соплового аппарата турбины высокого давления.