МС-21 — лайнер с «чёрным» крылом
Опубликовано
12.08.2016 |
@AviaRu | 5 043
В мировой гражданской авиации есть всего три самолёта, у которых крылья изготовлены из полимерных композиционных материалов (ПКМ). Это Boeing B787 Dreamliner, Airbus A350 XWB и Bombardier CSeries. Совсем недавно компанию этой тройке
составил и российский
МС-21.
Одним из преимуществ композитных деталей является их устойчивость к коррозии и распространению повреждений. Композиты можно назвать универсальными материалами, они могут использоваться в самолётостроении, оборонной промышленности, кораблестроении и прочих областях, в которых к материалу предъявляют повышенные требования по таким характеристикам как прочность и жёсткость, хорошее сопротивление хрупкому разрушению, жаропрочность, устойчивость свойств при резкой смене температуры, долговечность.
Изготовление композитных деталей в авиапромышленности производится методом автоклавного формования - получение многослойных изделий из так называемых препрегов - композиционных материалов-полуфабрикатов, получаемых предварительной пропиткой полимерной смолой углеродных тканей. Одним из существенных недостатков этой технологии является высокая стоимость получаемых деталей, которая во многом определяется длительностью процесса их формования, ограниченным сроком хранения препрегов и высокой стоимостью технологического оборудования. По нормативным документам гарантийный срок хранения препрега в морозильной камере в диапазоне температур от -19°С до -17°С составляет 12 месяцев. Время хранения препрега при температуре 20±2°С - 20 суток, при этом заготовку детали можно выкладывать в условиях производственного участка только в течение 10 суток.
Альтернативой препрегово-автоклавной технологии являются «прямые» процессы (directprocesses), суть которых заключается в совмещении операций пропитки углеродного волокна или стеклоткани связующим и формования детали, что приводит к сокращению времени производственного цикла, снижению энерго- и трудозатрат и, как следствие - к удешевлению технологии. Одним из таких процессов является метод вакуумной инфузии - Vacuum Infusion, VARTM.
По этой технологии пропитка сухого углеродного волокна и формование детали происходит на оснастке с закреплённым на ней вакуумным мешком. Полимерное связующее закачивается в форму за счёт разряжения, создаваемого под вакуумным мешком. Это позволяет существенно снизить затраты на подготовку производства крупных конструкций благодаря возможности применения более простой и дешёвой оснастки. К основным недостаткам технологии вакуумной инфузии стоит отнести, в первую очередь, трудности воспроизводимости процесса, - необходима тщательная отработка технологии, чтобы получать детали со стабильными геометрическими и физико-механическими характеристиками.
В результате опроса, проведённого в США в 2006 году, американские производители аэрокосмической техники пришли к выводу, что метод вакуумной инфузии недостаточно исследован и отработан для использования в изготовлении крупных деталей первого уровня в пассажирских авиалайнерах.
Но с тех пор многое изменилось.
Как известно, у широкофюзеляжного лайнера Boeing B787 Dreamliner из ПКМ выполнены фюзеляж и крылья, которые производятся автоклавно-препреговым методом. Также для этого самолёта немецкая компания Premium Aerotec использует метод VAP (Vacuum Assisted Process) для изготовления гермошпангоута, компания Boeing Aerostructures (бывшая Hawker de Havilland) применяет метод контролируемой инфузии CAPRI (Controlled Atmospheric Pressure Resin Infusion) для производства отклоняемых аэродинамических элементов киля, крыла и хвостового оперения: элероны, флапероны, закрылки и спойлеры. Канадская компания Bombardier применяет метод LRI и автоклавную полимеризацию для изготовления крыльев семейства самолётов CSeries. GKN Aerospace из Великобритании в мае 2016 года продемонстрировала композитный центроплан изготовленный безавтоклавным методом вакуумной инфузии с использованием недорогого набора инструментов и оснастки.
Российский завод "Аэрокомпозит" в Ульяновске первым в мировой гражданской авиации применяет безавтоклавный метод вакуумной инфузии (VARTM) для изготовления из ПКМ крупных интегральных конструкций первого уровня.
Крылья и оперение типичного узкофюзеляжного самолёта составляют 45% от веса планера, на фюзеляж приходится ещё 42%. ОАК видит задачу, которую необходимо решить, чтобы добиться успеха в условиях жёсткой конкуренции на рынке узкофюзеляжных самолётов, - если оптимальное использование композитов в конструкции МС-21 позволит снизить вес лайнера, и уменьшить производственные затраты на 45%, тогда и самолёт, и российские технологические компании упрочат свои позиции в мировом авиастроении.
...
Заключение
Подавляющее превосходство западной авиационной индустрии в технологиях, технической оснащенности, уровне свойств применяемых конструкционных материалов, эффективности подходов к организации процессов проектирования и производства обеспечивает американским и европейским гражданским самолётам конкурентные качества, которые до сегодняшнего дня не могли быть реализованы в изделиях отечественного авиапрома. Изменить сложившуюся ситуацию должны такие перспективные проекты, как МС-21, призванные стать "локомотивами" комплексной модернизации гражданского самолётостроения России. Уже в процессе проведения опытных работ на этапе рабочего проектирования участниками Программы МС-21 был создан задел для формирования современного производства, ориентированного на самые передовые технологии.
Дополнено 30 сентября:29 сентября 2016 года в Центре международной торговли состоялось награждение победителей и лауреатов конкурса "Авиастроитель года". Членами Экспертного совета было рассмотрено свыше 100 работ предприятий, организаций и творческих коллективов. Итоги конкурса были подведены на заседании Организационного комитета 5 сентября 2016 года. Победителем номинации «За создание новой технологии» стал центр компетенций Объединённой авиастроительной корпорации – компания АэроКомпозит за разработку и применение метода вакуумной инфузии при создании композитного крыла нового пассажирского самолёта МС-21-300. Генеральный директор АО «АэроКомпозит» Анатолий Гайданский в свою очередь поблагодарил коллектив, партнёров и всех, кто на протяжении семи лет совместными усилиями шёл к реализации данного проекта.
Сообщение от Андрей 1
Ответить с цитированием