Программа разработки самолета МС-21 — взгляд с Запада

Piotr Butowski и Antony Angrand в статье «L’Irkut MC-21 a fait son premier vol», опубликованной журналом «Air&Cosmos», рассказыва.т о программе разработке пассажирского самолета МС-21. Блог bmpd приводит перевод данного материала.

Утром 28 мая состоялся самый первый полет первого самолета МС-21-300 (серийный номер 21001, регистрационный номер «73051»), который взлетел с аэродрома корпорации «Иркут» в Иркутске. Полет продолжался в течение 30 минут под управлением летчиков-испытателей Олега Кононенко и Романа Таскаева. Полет прошел без замечаний на скорости 300 км/ч и на высоте 1000 м. МС-21 сопровождался учебно-боевым самолетом Як-130, который также производится в Иркутске.

Самолет МС-21-300 (регистрационный номер 73051, серийный номер 21001) в ходе первого полета в сопровождении учбено-боевого самолета Як-130, Иркутск, 28.05.2017 (с) Марина Лысцева / fotografersha.livejournal.com

Президент «Иркута» Олег Демченко заявил, что «этот день является историческим для нашей компании, а также всех тех, кто работал в тени процесса создания МС-21. В нашем самолете мы применили самые совершенные технические решения, которые позволят повысить комфорт пассажиров и предложить авиационным компаниям намного более привлекательные расходы на эксплуатацию».

Летные испытания МС-21, которые изначально планировались на начало 2017 года, переносились несколько раз. В конце февраля 2017 года в ходе статических испытаний в ЦАГИ на кессоне крыла из композиционных материалов появились трещины. По информации «Иркута», необходимые усиления крыла, которые были реализованы на первом прототипе, увеличили массу самолета на 25 кг и отложили начало летных испытаний на месяц. Крыло из композиционнных материалов приводит к снижению расхода топлива благодаря совершенной аэродинамике. Крыло имеет удлинение 11,5 и отличается повышенным аэродинамическим качеством. На скорости 0,78М аэродинамическое качество на 5,1% выше, чем у самолета Aibus A320 и на 6% превышает показатели крыла Boeing 737NG. На скорости 0,8М разница еще выше – 6 и 7% соответственно. Производство такого крыла при помощи обычной технологии из алюминиевых сплавов было бы невозможным, так как крыло стало бы слишком тяжелым.

Первый летный опытный образец самолета МС-21-300-0001 (регистрационный номер 73051, серийный номер 21001) в первом полете. Иркутск, 28.05.2017 (с) Андрей Захаренко / russianplanes.net

Крыло создано из композиционных материалов, на которые приходится от 35 до 37% от общей массы фюзеляжа МС-21. Благодаря применению композитов «Иркут» заявляет о том, что масса пустого самолета в расчете на одного пассажира на 5% ниже, чем у А320. Заявляется о том, что масса МС-21 также на 8% ниже, чем у самолета А320neo (но на 2% выше, чем у Boeing 737).

28 апреля МС-21 начал первые пробежки по взлетной полосе заводского аэродрома. В середине мая самолет осуществил испытания по рулежке. Наконец, первая встреча с Европейским авиационным агентством состоялась в Кельне 19-21 апреля, в ходе которой российская сторона презентовала МС-21 вместе с календарем сертификации в России, а затем и в Европе, и это также стало важным этапом программы.

Первый летный опытный образец самолета МС-21-300-0001 (регистрационный номер 73051, серийный номер 21001) в первом полете. Иркутск, 28.05.2017 (с) AndreyIKT / russianplanes.net

Другим решением, направленным на снижение стоимости эксплуатации, является использование одних из самых технологически совершенных авиационных двигателей. В конце 2009 года «Иркут» выбрал для МС-21 двигатель Pratt & Whitney PW1400G, оснащенный редуктором. Финальный контракт был подписан в 2012 году. По сравнению с А320 и B-737 экономичность МС-21 существенно выше, но по сравнению с А320neo и B737MAX ситуация уже иная. Двигатель PW1400G, предназначенный для России, практически тот же самый, что применяется для моторизации самолета А320neo.Первая модификация самолета МС-21-300 оснащена двумя двигателями PW1400G с взлетной тягой 137,9 кН. Вариант МС-21-200 будет оснащен двумя двигателями PW1428G с тягой 124,5 кН. Три двигателя уже поставлены в Иркутск, из которых два смонтированы на первом самолете, оставшийся используется в качестве запасного. Pratt & Whitney сертифицировала двигатель PW1400G в США в мае 2016 года, валидация в России ожидается до конца 2017 года. На сегодняшний день заказано 175 самолетов МС-21, и из 140 будут оснащены двигателями Pratt & Whitney.

В ходе предварительной проработки проекта самолета предусматривалось применение двигателя ПС-90А12, но в этом случае речь бы шла о двигателе предыдущего поколения, и с ним самолет не был бы конкурентоспособен. Затем русские в 2008 году стали реализовывать программу двигателя ПД-14. ПД-14 («перспективный двигатель тягой 14 тонн») будет ставиться на МС-21-300.  Дефорсированная версия ПД-14А с тягой 12,5 тонн будет выпускаться для модификации МС-21-200.

Первый летный прототип пассажирского самолета МС-21-300 в ходе рулежек, май 2017 года (с) АО «Объединенная авиастроительная корпорация»

По сравнению с американским двигателем ПД-14 является двухконтурным двигателем со степенью двухконтурности 8,5 (у PW1400G заявляется 12). По словам генерального директора пермского предприятия «Авиадвигатель» Александра Иноземецва, которое отвечает за разработку двигателя, технология вентилятора с редуктором «является очень передовой технологией», и ее показатели являются весьма обещающими для двигателя такой размерности. Параметры ПД-14 были выбраны исходя из задачи достижения минимальных эксплуатационных расходов. Газогенератор состоит из компрессора с восемью ступенями и степенью сжатия 17, прямоточной камера сгорания и двухступенчатой турбиной. Ключевая технологий ПД-14 – применение широкохордных пустотелых лопаток из титана. Такие же лопатки применены в шести ступенях турбины низкого давления. Пустотелые лопатки позволяют снизить массу на 500 кг, по сравнению с традиционными лопатками, а полная масса двигателя составляет 3,8 тонны. Двигателестроительный завод в Уфе (УМПО) разработал собственную технологию, которая защищена патентом и позволяет выпускать лопатки. По словам Александра Иноземецева, двигатель PW1400G, расход топлива будет на 1% выше, но благодаря своей массе и его более скромных габаритов под крылом МС-21, наш двигатель будет на 0,5-0,7% лучше.

Размеры газогенератора выбраны исходя из идеи разработки семейства двигателя. В будущем на базе ПД-14 будет разработана вся гамма двигатель тягой от 9 до 18 тонн. Холодная часть ПД-14 состоит из камеры сгорания, трехступенчатого компрессора высокого давления и турбины низкого давления с шестью ступенями. Мотогондола короткая и состоит из композитных материалов на 65%. 30 октября 2015 года прототип ПД-14 приступил к летным испытаниям на летающей лаборатории Ил-76ЛЛ. ПД-14 должны быть установлены на первом МС-21-300, который приступит к летным испытаниям в конце июня 2018 года. Первоначальная модификация МС-21-300 на 163 кресла (в двухклассной компоновке) получила больше всего заказов, и к тому разрабатывается первой. Затем будет разработана укороченная на 5,5 метров версия МС-21-200, которая будет рассчитана на 132 пассажира. На сегодняшний момент это все имеющиеся варианты самолета, которые предлагает «Иркут». Окончательное решение в отношении модификации МС-21-400 в ближайшем будущем принято не будет. В «Иркуте» над этим работает департамент маркетинга.

Первый опытный самолет МС-21-300 в ходе официальной церемонии выкатки. Иркутск, 08.06.2016 (с) bmpd

К концу текущего года иркутский завод должен выпустить еще два дополнительных прототипа, которые присоединятся к летным испытаниям – МС-21-300 с серийными номерами 0003 и 0004. Согласно графику производителя, к концу марта 2018 года должен быть готов самолет с серийным номером 0005, предназначенный для усталостных испытаний. В свою очередь, фюзеляж с номером 0002 с прошлой весны участвует в прочностных испытаниях в ЦАГИ.Если верить последнему варианту государственной программы развития авиационной промышленности на период 2013-2025 годы, одобренную правительством России 31 марта 2017 года, сертификация самолета с двигателями Pratt&Whitney должна быть завершена 30 декабря 2018 года, а с двигателями ПД-14 — к 30 декабря 2019 года. 30 июня 2019 года должен быт собран первый прототип укороченной версии МС-21-200. Для реализации программы МС-21 русские осуществили значительные инвестиции в глубокую модернизацию производства, закупая оборудование на Западе. Германская компания Durr Systems GmbH разработала и поставила линию окончательной сборки на иркутский авиационный завод. Линия окончательной сборки на ульяновском предприятии «Авиастар-СП» была произведена компанией ThysssenKrupp, а машины для установки заклепок были выпущены американской компанией Gemcor. Другим поставщиками оборудования являются компании Broetje-Automation и Handtmann. «Иркут» получил определенный опыт в рамках производства отдельных компонентов для самолетов А320, включая ниши шасси. По словам вице-президента «Иркута» по маркетингу Кирилла Будаева, это «стало школой современного производства».

Кабина пилотов самолета МС-21-300 (с) Марина Лысцева / fotografersha.livejournal.com

На сегодняшний день «Иркут» имеет 175 твердых заказов на МС-21, а также 110 – в в виде опционов и протоколов о намерениях. Стартовым заказчиком выступает госкорпорация «Ростехнологии», которая в августе 2011 года заказала 35 МС-21-300 и 15 МС-21-200 для авиакомпании «Аэрофлот». Все эти самолеты будут оснащены двигателями PW1400G. В апреле 2017 года генеральный директор «Аэрофлота» Виталий Савельев заявил, что его компания рассчитывает получить первые три самолета в 2019 году. Среди тех, кто выдал твердые заказы на МС-21 нет ни одной иностранного заказчика. Темп производства должен достичь шесть самолетов в месяц (72 машины в год) в 2022 году.