ПС-90А

ПС-90А — это двухконтурный турбореактивный двигатель с высокой степенью двухконтурности, разработанный в Пермском конструкторском бюро моторостроения (ныне АО «ОДК-Авиадвигатель») в 1980-х — начале 1990-х годов. Предназначен для установки на магистральные пассажирские самолёты Ил-96-300, Ту-204/214 и их модификации, а также на транспортные самолёты Ил-76МД-90А. Двигатель стал первым в СССР серийным авиационным двигателем, полностью спроектированным с использованием цифровых методов расчёта и оснащённым электронной системой управления (FADEC). ПС-90А пришёл на смену устаревшим двигателям Д-30КУ/КП и Д-30КВ, обеспечив существенное снижение расхода топлива, уровня шума и выбросов вредных веществ.

История создания

Предпосылки и начало разработки

К концу 1970-х годов в СССР остро встала проблема модернизации парка магистральных самолётов. Эксплуатировавшиеся двигатели Д-30КУ (для Ил-62М) и Д-30КП (для Ил-76) имели высокий удельный расход топлива (0,7–0,73 кг/кгс·ч) и не соответствовали международным нормам по шуму (Глава 2 ИКАО). В 1978 году вышло постановление ЦК КПСС и Совета Министров СССР о создании нового семейства двигателей тягой 12–18 тс. Пермское КБ (главный конструктор — Павел Соловьёв, с 1981 года — Юрий Решетников) приступило к проектированию двигателя, получившего индекс ПС-90 (первоначально — ПС-90А).

Этапы испытаний и доводки

Первый стендовый запуск опытного образца состоялся в 1982 году. В 1987 году двигатель прошёл государственные стендовые испытания, а в 1988 году — лётные испытания на летающей лаборатории Ил-76. В 1989 году ПС-90А получил сертификат типа (первый советский двигатель, сертифицированный по нормам АП-33, гармонизированным с FAR-33). Серийное производство освоено на Пермском моторном заводе (ныне АО «ОДК-Пермские моторы») в 1990 году. Первым серийным самолётом с ПС-90А стал Ил-96-300 (первый полёт в 1988 году, эксплуатация с 1993 года).

Проблемы и модернизация

В начальный период эксплуатации выявились проблемы с ресурсом горячей части турбины и надёжностью электронной системы управления. В 1990-х годах была проведена глубокая модернизация, в результате которой появилась версия ПС-90А1 (с 1996 года) с увеличенным ресурсом до 20 000 циклов и улучшенными характеристиками. В 2000-х годах на базе ПС-90А разработаны модификации ПС-90А-76 (для Ил-76МД-90А) и ПС-90А2 (сниженный уровень шума, соответствует Главе 4 ИКАО). По состоянию на 2024 год двигатель продолжает выпускаться и эксплуатироваться, хотя его производство постепенно сокращается в пользу более современных ПД-14.

Конструкция

Общая компоновка

ПС-90А выполнен по двухвальной схеме с раздельными роторами высокого и низкого давления. Основные элементы:

• Входное устройство — нерегулируемый воздухозаборник с противообледенительной системой.
• Вентилятор — одноступенчатый, титановый, с 22 лопатками (без бандажных полок). Диаметр вентилятора — 1,56 м. Степень повышения давления в вентиляторе — 1,6.
• Компрессор высокого давления — 13-ступенчатый осевой, с регулируемыми направляющими аппаратами первых 5 ступеней. Степень сжатия — 13,5.
• Камера сгорания — кольцевая, с 24 форсунками, обеспечивает низкий уровень выбросов NOx.
• Турбина высокого давления — одноступенчатая, с охлаждаемыми лопатками (монокристаллические сплавы).
• Турбина низкого давления — четырёхступенчатая, без охлаждения.
• Выходное устройство — смеситель потоков (внутреннего и наружного контуров), общий реактивный сопло с реверсивным устройством.

Системы

• Система управления — электронно-цифровая (FADEC) с гидромеханическим резервированием. Разработана НПО «Сатурн» (ныне в составе ОДК). Обеспечивает автоматический запуск, регулирование тяги, защиту от помпажа и превышения температуры.
• Масляная система — замкнутого типа, с автономным маслобаком и насосом.
• Система запуска — воздушная, от вспомогательной силовой установки (ВСУ) или наземного источника.
• Реверс тяги — решётчатый, с пневматическим приводом, обеспечивает реверсирование до 40% прямой тяги.

Характеристики

Основные параметры (версия ПС-90А)

Экологические показатели

ПС-90А соответствует нормам ИКАО по выбросам CO, HC, NOx (Глава 4 по шуму для версии ПС-90А2). Уровень шума на взлёте — 89 EPNdB, на посадке — 94 EPNdB (для ПС-90А).

Модификации

ПС-90А (базовая)

Устанавливался на Ил-96-300 и Ту-204 (ранние серии). Сертифицирован в 1989 году.

ПС-90А1

Модернизированная версия (1996 год) с увеличенным ресурсом и улучшенной системой управления. Устанавливается на Ту-204-100/200, Ту-214.

ПС-90А-76

Версия для Ил-76МД-90А (с 2005 года). Отличается усиленной конструкцией корпуса и увеличенным ресурсом в условиях пыльных аэродромов. Тяга — 16 000 кгс, ресурс — 20 000 циклов.

ПС-90А2

Модификация с пониженным уровнем шума (соответствие Главе 4 ИКАО) и улучшенной экономичностью. Разработана в 2000-х годах, устанавливалась на опытные образцы Ту-204СМ. Серийно не выпускалась из-за прекращения программы Ту-204СМ.

ПС-90А3

Экспортная версия для китайских самолётов (проект не реализован).

Применение

Самолёты

• Ил-96-300 — четыре двигателя ПС-90А (базовая версия). Эксплуатируется с 1993 года, в основном в Специальном лётном отряде «Россия» и авиакомпании «Аэрофлот» (до 2014 года).
• Ту-204/214 — два двигателя ПС-90А или ПС-90А1. Эксплуатируется авиакомпаниями «Red Wings», «Авиастар-ТУ», «Владивосток Авиа» (до 2013 года), а также в составе правительственного авиаотряда.
• Ил-76МД-90А — четыре двигателя ПС-90А-76. Производится с 2012 года на заводе «Авиастар-СП» (Ульяновск). Поставки в Минобороны РФ и гражданским операторам.
• Ил-78М-90А — топливозаправщик на базе Ил-76МД-90А, с двигателями ПС-90А-76.

Другие применения

Двигатель использовался в качестве прототипа для создания газотурбинных установок наземного применения (ГТУ-16П) для газоперекачивающих агрегатов.

Производство и эксплуатация

Производитель

Серийное производство осуществляется АО «ОДК-Пермские моторы» (г. Пермь). Разработчик — АО «ОДК-Авиадвигатель» (г. Пермь). По состоянию на 2024 год выпущено более 1 200 двигателей семейства ПС-90А.

Эксплуатанты

Основные эксплуатанты: Министерство обороны РФ (Ил-76МД-90А, Ил-78М-90А), Специальный лётный отряд «Россия» (Ил-96-300), авиакомпании «Red Wings» (Ту-204-100), «Авиастар-ТУ» (Ту-204-100), а также правительственные структуры России и стран СНГ.

Надёжность

Налёт парка ПС-90А превышает 5 млн часов. По данным Росавиации, уровень отказов в полёте составляет менее 0,05 на 1 000 часов (для версии ПС-90А1). Основные проблемы — износ лопаток турбины высокого давления и сбои электроники при эксплуатации в условиях высокой влажности.

Сравнение с аналогами

ПС-90А уступает западным аналогам по ресурсу и удельному расходу топлива (на 3–5%), но превосходит их по ремонтопригодности и адаптации к российским условиям эксплуатации (низкие температуры, пыльные аэродромы).

Перспективы

С 2020 года в России началось серийное производство двигателя ПД-14 (тяга 14 000 кгс), который должен заменить ПС-90А на самолётах МС-21-310 и, в перспективе, на Ту-214 и Ил-96-400М. Однако ПС-90А остаётся в эксплуатации на Ил-76МД-90А и Ту-214 как минимум до 2030 года. Ведутся работы по продлению ресурса ПС-90А-76 до 30 000 циклов.

Источники

• «Авиационные двигатели. Конструкция и эксплуатация» / Под ред. В. А. Скибина. — М.: Машиностроение, 2005.
• Техническое описание двигателя ПС-90А. — Пермь: АО «ОДК-Авиадвигатель», 2010.
• Сертификат типа № СТ-1-ПС-90А. — Межгосударственный авиационный комитет, 1989.
• Отчёты о лётных испытаниях Ил-76МД-90А. — М.: ГосНИИ ГА, 2013.
• «Двигатели ПС-90А: 30 лет в небе» // Журнал «Авиация и космонавтика», № 3, 2020.