سبع حقائق حول محرك الطيران PD-14
لماذا أصبح المحرك أهم مشروع في الطيران المدني خلال السنوات الـ 30 الأخيرة؟
بدأت في نهاية السنة الماضية الاختبارات على أحدث محركات الطيران الروسية ب د - 14 في المختبر الطائر إل - 76 ل ل، والتي أطلق عليها الأخصائيون "حدثًاً ذو أهمية استثنائية". ما هي إذن، الميزة الفريدة لهذا المحرك، ولماذا أُطلق عليه المشروع الروسي الأكثر أهمية في مجال الطيران المدني خلال السنوات الـ 30 الأخيرة؟ للتوضيح نذكر سبع حقائق حول ب د - 14.
ب د - 14 هو محرك من الجيل الخامس، يجمع بين أفضل التقاليد المحلية ومعايير الطيران الجديدة للقرن الحادي والعشرين. المحرك التوربيني النفاث هو من أكتر الأجهزة الهندسية تعقيدًا، والتي تتطلب حلول تصميمية معقدة للغاية. على سبيل المثال، واحدة من شفرة التوربينات، وعددها في المستويات حوالي 70، تدور بتردد 12 ألف دورة في الدقيقة، وتؤثر عليها قوة طرد مركزية تعادل 18 طنًا. للمقارنة: هذا يساوي ثقل الحافلة الندنية ذات الطابقين معلقة.
1. أول محرك طيران يتم إنتاجه في روسيا بعد انهيار الاتحاد السوفياتي
يعتبر مشروع ب د - 14 صفحة جديدة في تاريخ المحركات التوربينية الالتفافية، وأول تصميم محلي في مجال صناعة المحركات المدنية خلال 29 سنة الأخيرة: تمت أول رحلة جوية لـ إل - 76 ل ل من برنامج اختبارات ب س - 90 أ يوم 26 ديسمبر/كانون الأول عام 1986.
تم صنع ب د - 14 على أساس مولد غاز (غازوجين) مطور خاص فريد من نوعه، والذي يضم ثلاثة عناصر: ضاغط ذو كفاءة عالية وتوربينة الضغط العالي وغرفة الاحتراق منخفضة الانبعاثات. يسمح مولد الغاز (غازوجين) المُوَحَّد ب د - 14 بصنع محركات بقوة دفع من 8 إلى 18 طنًا.
2. المشروع الأساسي لعائلة المحركات
تسمح عائلة المحركات المُنتجة على أساس ب د - 14 بتزويد كافة الطائرات الروسية بالمحركات الحديثة تقريبًا: بدءًا من المحرك ب د -7 المُعد للمسافات القصيرة المُركب على الطائرة "سوخوي سوبرجت 100" إلى المحرك ب د - 18 الذي يمكن تركيبه على الطائرة إل - 96 للمسافات الطويلة. على أساس مولد الغاز (غازوجين) ب د- 14 يتم التخطيط لتطوير محرك طائرة الهليكوبتر ب د- 10 ف لتغيير المحرك د - 136 المُركب على أكبر طائرة هليكوبتر في العالم مي - 26 ويمكن أيضًا استخدام نفس المحرك في طائرات الهليكوبتر الثقيلة الروسية-الصينية، والتي تم البدء في تطوريها. يمكن على أساس مولد الغاز (غازوجين) ب د - 14 إقامة محطات لضخ الغاز أوحتى محطات توربينة لتوليد الكهرباء بقوة من 8 إلى 16 ميغاواط.
3. تم تطوير 16 تقنية جديدة لـ ب د - 14
تم تطوير 16 تقنية في منتهى الأهمية خاصة بـمحرك ب د - 14 تحت إشراف المعهد المركزي لصناعة محركات الطيران (تسيام)، والمعهد الرئيسي لقطاع الابحاث العلمية ومكتب التصميم التجريبي"آفيادفيغاتيل": شفرات التوربينة الأحادية البلوريية ذات الضغط العالي مع نظام التبريد الواعد، قادرة على العمل في درجة حرارة الغاز حتى 2000 درجة مئوية؛ وبفضل شفرة المروحة الواسعة الجوفاء المصنوعة من سبائك التيتانيوم، تم زيادة كفاءة مستوى المروحة بنسبة 5% مقارنة مع ب س - 90، وغرفة احتراق منخفضة الانبعاثات مُكوَّنة من سبائك من معدنين أو أكثر. الهيكل الممتص للصوت والمصنوع من مواد مركبة. الطلاء السيراميكي على قطع الاجزاء الحارة، وشفرات توربينية جوفاء ذات ضغط منخفض، وغيرها.
4. تم إنتاج 20 مادة جديدة من أجل المشروع
تم تطوير حوالي 20 مادة جديدة لـ ب د - 14 بمشاركة معهد عموم روسيا لمواد الطيران (فيام). تم استخدام المواد المركبة في تصميم المحرك وهيكله، وأدت شفرات المروحة الواسعة الجوفاء والمصنوعة من التيتانيوم إلى انخفاض كبير في وزن المحرك. يتفوق ب د - 14 بفضل المزايا الغير قابلة للجدل: بفضل خفض الاستهلاك المحدد للوقود بنسبة 10 - 15% وخفض تكلفة دورة الحياة بنسبة 15 - 20%، وكلفة استعمال هذا المحرك أقل بـ 14 - 17% من كلفة نظيره من المحركات الموجودة.
ولكن إنتاج المادة - هو نصف العمل: من أجل استخدامها في محركات الطائرات المدنية، يجب الحصول على شهادة تتفق مع المعايير الدولية. وخلاف ذلك فإن المحرك مهما كان جيدًا فلن يُسمح له بالطيران خارج حدود روسيا. القواعد هنا صارمة للغاية، حيث أن الحديث يدور حول سلامة الناس. الأمر نفسه ينطبق على عملية تصنيع المحرك: يتطلب من شركات القطاع إصدار شهاداة وفق معايير وكالة سلامة الطيران الأوروبية (EASA). كل هذا يحتم الرفع من ثقافة الإنتاج. تصميم محرك ب د - 14 بحد ذاته تم بشكل جديد باستعمال التكنولوجيا الرقمية، والتي بفضلها تم تجميع العينة السابعة من المحرك في مدينة بيرم وفق تكنولوجيا الإنتاج المتسلسل، بخلاف ما كان عليه في السابق، حيث كانت تُنتج دفعة تجريبية بحجم يصل إلى 35 عينة. بشكل عام، فإن مشروع ب د - 14 سوف يوفر لروسيا أكثر من 10 آلاف منصب شغل ذات كفاءة عالية.
5. محرك طائرة بدون ضوضاء وصديق للبيئة.
تحسين معايير الدورة الديناميكية الحرارية وغرفة الاحتراق منخفضة الانبعاثات وانخفاض استهلاك الوقود، كل هذا ساعد على الحد من الانبعاثات الضارة من المحرك ب د - 14. تم تحقيق مؤشر الانبعاثات أقل من المعايير المحددة بنسبة 30 - 45%.
ب د -14 هو محرك بدون ضوضاء. بفضل استعمال البرمجيات الثلاثية الأبعاد 3D لمحاكاة العقد الأيرودينامية وزيادة مستوى الالتفافية للانتقال إلى المنطقة ذات التردد المنخفض واستخدام نظم فعالة من الجيل الخامس للتخفيف من الضوضاء، وتم تقليل مستوى الضوضاء بشكل ملحوظ. تتفوق مؤشرات الضوضاء بفارق كبير على معايير المنظمة الدولية للطيران المدني.
6. أول محرك طائرات روسي من الجيل الخامس
يتميز التقدم في مجال صناعة محركات الطائرات بالعديد من المعايير، لكن أهمها هي درجة حرارة الغاز قبل التوربين. تميز الانتقال إلى كل جيل جديد من المحركات التوربينية النفاثة، البالغ عددها خمسة، بزيادة درجة الحرارة هذه بمعدل 100 - 200 درجة مئوية.
هكذا فإن درجة الحرارة في محركات الجيل الأول في نهاية الأربعينيات من القرن العشرين لم تتجاوز 877 درجة مئوية، فيما مؤشر درجة الحرارة للجيل الثاني (عام 1950) ارتفع إلى 977 درجة مئوية، أما لدى الجيل الثالث (عام 1960) فقد ارتفع هذا المعيار إلى 1176 درجة مئوية، في حين وصلت حرارة الغاز في محركات الجيل الرابع (عامي 1970-1980) إلى 1376 درجة مئوية. إن شفرات توربينات محركات الجيل الخامس للنماذج الأولى من المحركات، التي ظهرت في الغرب في منتصف التسعينات من القرن الماضي، تعمل عند حرارة 1626 درجة مئوية. في الوقت الراهن فقط 15% من المحركات المستخدمة في العالم تنتمي إلى الجيل الخامس.
7. إن تكنولوجيا ب د - 14 هي سر دولة
إلى جانب الشركات المحلية، فقط الشركات الأمريكية والبريطانية والفرنسية تمتلك الدورة كاملة من التكنولوجيا لإنتاج المحركات التوربينية النفاثة الحديثة. يعني أن البلدان التي تنتج المحركات التوربينية النفاثة الحديثة للطائرات، أقل من الدول التي تمتلك الأسلحة النووية أو التي تطلق الأقمار الصناعية إلى الفضاء. على سبيل المثال، فإن جهود الصين على مدى سنوات طويلة وإلى غاية اليوم لم تؤد إلى النجاح في هذا المجال. نسخ الصينيون بسرعة المقاتلة الروسية سوخوي 27، لكنهم لم يتمكنوا من نسخ محركها أ ل - 31 ف. لا تزال الصين حتى هذا الوقت مجبرة على شراء هذا المحرك من روسيا، والذي لم يعد منذ فترة طويلة الأكثر حداثة. ولهذا تُحفظ تكنولوجيا تطوير محركات الطائرات كأهم سر للدولة.
المصدر
