Магистраль в XXI век (часть 2)

30 июня 2016

Почему для будущего России пассажирский самолет МС-21 важнее, чем истребитель 5-го поколения

МС-21 — «Магистральный самолет XXI века». Это всего лишь четвертый авиалайнер в мире, который оснащен «черными» крыльями из углепластика. Однако технология, по которой они изготовляются, уникальна и применяется в России впервые в мире.

Пекут как пирожки

Углепластик позволяет создавать конструкции необычной формы: например, крыло обратной стреловидности истребителя Су-47 © РИА Новости Традиционно углепластиковые детали выполняют следующим образом: в специальной форме выкладывают раскроенные листы так называемого препрега — углеволоконной ткани, заранее пропитанной жидкой полимерной смолой, которой предстоит стать матрицей. После выкладки изделие помещают в автоклав — герметичную печь-котел, где при высокой температуре и давлении «выпекается» изделие. Высокая температура нужна, чтобы в смоле произошла реакция отверждения, то есть полимеризация. А давление повышается, чтобы смола под его действием равномерно заполнила все пустоты в слоях ткани.

Использование препрега — довольно сложная процедура. Во-первых, хранить и перевозить его можно при температуре не выше минус 18 градусов. При комнатной температуре смола довольно быстро затвердевает. Но даже при низкой температуре срок хранения препрега строго ограничен, потому что в смоле все-таки идут процессы полимеризации, и через 9–12 месяцев дорогостоящий материал становится не пригодным для дальнейшего использования. Все это представляет собой постоянную головную боль в условиях массового производства. Кроме того, время выкладки, которая происходит отнюдь не на морозе, а в цеху при обычной температуре, также строго ограничено. Поэтому крупноразмерные изделия, вроде деталей крыла, таким способом изготовить трудно. Процесс выкладки просто не успевает завершиться до того, как препрег «схватывается». А ведь когда мы говорим, что крыло состоит из углепластика, то это упрощение. На самом деле его панели имеют сложную трехслойную структуру: наружные слои — из углепластика, внутренний — из алюминиевых сот. С панелями стыкуются силовые подкрепляющие детали — шпангоуты и стрингеры. В общем, есть с чем возиться. Крыло МС-21 состоит из 9 тысяч деталей! И чем крупнее можно изготовить компоненты крыла, тем меньше приходится использовать крепежа между ними, а это дополнительный выигрыш как в прочности, так и в массе. Длина углепластиковой панели крыла МС-21 составляет 18 м, ширина — до 3 м! По автоклавной технологии изготовить такую деталь затруднительно.

В Ульяновске построен завод для серийного производства крупногабаритных деталей из углепластика © aerocomposit.ru Поэтому в России при изготовлении крыла МС-21 впервые в мире освоили технологию вакуумной инфузии: деталь выкладывается из лент обычной, сухой углеткани, а связующая смола хранится отдельно в бочках при низкой температуре и попадает в заготовку (ее называют преформой) уже после выкладки. Чтобы все слои как следует пропитались, преформу помещают в так называемый вакуумный мешок — герметичную оболочку, из-под которой выкачивают воздух. Оболочка, на которую действует внешнее атмосферное давление, равномерно обжимает поверхность всей преформы и «вдавливает» смолу в слои ткани. Поскольку давление создает воздух атмосферы, то автоклав не нужен. Выкладка помещается в обычную печь, хотя и очень большую — длиной 22 м. Даже при изготовлении «черного» крыла истребителя 5-го поколения подобная процедура еще не используется.

Любопытно, что эта технология была куплена у австрийской компании и первоначально применялась для изготовления пластиковых лыж Fisher. Наши специалисты научились изготавливать «лыжи» побольше. Но самое главное, что эта технология освоена в России в промышленных масштабах. В Ульяновске построен завод «АэроКомпозит» по производству крупноразмерных углепластиковых изделий методом инфузионной пропитки. Инвестиции — 5 млрд рублей. На этом предприятии создана самая большая в стране чистовая комната площадью 11 тыс. кв. м. Чистота воздуха в этом цеху сравнима с чистотой воздуха в операционной. Транспортируют огромные заготовки исполинские «клешни» с сотнями вакуумных присосок, чтобы не повредить поверхность углепластика. Раскрой ткани ведется лазерами, а выкладку осуществляют роботы. Правда, углеткань пока везут из-за границы, печь с градиентом температуры на более 2 градусов по всей 22-метровой длине — немецкая, роботы — французские и испанские. Ни одного российского поставщика на этом производстве, увы, нет. Но разработано это оборудование по нашему заказу, и в целом вся эта технология — российское ноу-хау. Нигде в мире не собраны вместе безавтоклавная инфузия, автоматическая выкладка материалов, автоматические фрезерные центры, автоматический неразрушающий контроль. А главный секрет — процедура подачи связующего под вакуумный мешок в преформу, помещенную в печь, — разработан в лабораториях «АэроКомпозита». Все здесь организовано на самом передовом уровне, в то время как материал для крыльев Т-50 все еще кроят женщины обычными ножницами. Правда, из отечественной углеткани. Эту технологию в стране удалось сохранить, и в дальнейшем российские материалы планируется использовать и в МС-21.

 

Композиты — это материал XXI века. От металлов их отличает большая прочность при меньшем весе, что особенно важно именно в авиации

 

Важнее денег

Выкладку преформы производят роботы (в верхнем правом углу) © aerocomposit.ru Достаточно ли сказанного выше, чтобы потеснить конкурентов на мировом рынке? Пока сказать сложно. Boeing и Airbus обладают налаженной системой сервиса со складами и центрами обслуживания во всех уголках планеты. Западные поставщики, например, гарантируют клиенту бесплатную доставку запасного двигателя в любую точку планеты в течение суток. Сумеем ли мы справиться с сервисными проблемами так же, как с техническими? Ведь самолет, чтобы приносить прибыль, должен летать, а не месяцами ждать запчастей на земле. Обслуживание поставленной техники во все времена было слабым местом отечественной авиапромышленности, даже когда речь шла о военных поставках. Задача сама по себе непростая и также очень затратная.

Но дело ведь не только в прибылях и долях рынка. Собственной авиационной промышленностью обладают считанное число стран. В кооперации по производству МС-21 участвуют 70 предприятий, со многими из которых, надо отметить, активно сотрудничает банк ВТБ, а в целом отрасль — это сотни тысяч квалифицированных людей, которые будут гордиться своим трудом и, что также немаловажно, кормить свои семьи в не самых богатых регионах страны. Но вернемся собственно к технологиям. Применение композитов в самолете традиционной схемы, состоящем из привычного фюзеляжа и крыльев, на самом деле не дает заметного выигрыша. «Черное» крыло весит всего-то на 300 кг легче алюминиевого, при этом углепластик в 6 раз дороже металла. Но, как уже говорилось выше, главное преимущество композитов состоит в том, что они позволяют изготовлять конструкции, которые невозможно сделать из металла. Речь идет, к примеру, о лайнерах с интегральной аэродинамической схемой типа самолет-крыло, где не будет отдельно крыльев, а подъемную силу будет создавать фюзеляж сложной формы. Такие, несколько похожие на летающие тарелки самолеты будут вмещать значительно больше пассажиров при тех же массе, габаритах и расходе топлива, что у современных лайнеров. И создать их смогут только те страны, которые обладают соответствующими технологиями. Выпадать из числа этих стран вряд ли разумно, пусть даже на это и придется потратить часть нефтяных доходов без особой надежды на сверхприбыли.

Именно в этом подлинное значение МС-21. Именно в этом смысле стоит понимать слова о том, что без этого самолета будущего у российской авиации нет. XX век — век гордости России за свою авиацию. Каким будет XXI век? Сейчас это зависит от МС-21 — «Магистрального самолета XXI века».

 

Поделитесь с друзьями:
Facebook Вконтакте Твиттер Одноклассники LiveJournal МойМир Google Plus Эл. почта
Подписаться на новости раздела «Высокие технологии»
Материалы по теме

29 апреля 2016

12 фактов об ударном вертолете Ка-50 Эволюция вертолета: от «Черной акулы» до «Катрана»
12 фактов об ударном вертолете Ка-50

3 марта 2016

Заслуженный летчик-испытатель, Герой Советского Союза Виктор Георгиевич Пугачев рассказал, как впервые выполнил знаменитую «кобру» У истоков сверхманевренности
Заслуженный летчик-испытатель, Герой Советского Союза Виктор Георгиевич Пугачев рассказал, как впервые выполнил знаменитую «кобру»

3 августа 2015

Коротко и доступно о том, чем отличаются истребители нового поколения и о том, на что они на самом деле способны Как распознать истребитель, который может все
Коротко и доступно о том, чем отличаются истребители нового поколения и о том, на что они на самом деле способны
Новости раздела Высокие технологии