Около года назад совершил свой первый полет новейший российский магистральный самолет МС-21, созданный КБ Яковлева, а с момента торжественной выкатки самого высокотехнологичного гражданского авиалайнера в мире прошло без малого два года.
Сегодня в подмосковном наукограде Жуковский специалисты Центрального авиагидродинамического института (ЦАГИ) испытывают второй построенный Иркутским авиазаводом ("Иркут") борт Магистрального самолета XXI века (МС-21).
В честь 100-летнего юбилея ЦАГИ мне удалось побывать на площадках Института, специалистам которого официально предписано буквально "ломать" новейшие самолеты.
Накануне мировой презентации надежды отечественного авиапрома директор ИАЗ по бережливому производству Сергей Яманов предупреждал, что второй и третий экземпляр, предстоит "уничтожить" -- один борт облепят всевозможными датчиками и будут проверять на прочность, еще один образец будут разрушать путем вибрации, потому что самое страшное — знакопеременные нагрузки.
Специалистам ЦАГИ, имеющим опыт исследований не только знаменитых российских пассажирских самолетов Туполева, но и таких мировых "звезд", как Boeing Dreamliner, работа с МС-21 представляет особый интерес и возможность научиться новому. Флагманский проект Объединенной авиастроительной корпорации (ОАК) МС-21 известен своим "черным крылом" из углепластика и масштабным применением композитов.
Как отмечает начальник отделения статической и тепловой прочности ЦАГИ Александр Дзюба, применение композитов в МС-21 должно окупиться при серийном производстве, а сегодня Институт учится работать с этим новым материалом, поэтому работа идет небыстро и с рядом ограничений, но их границы снижается по мере накопления опыта и наблюдений за тем, как ведут себя эти материалы, ведь их структура полностью иная, чем у привычного для авиаторов металла. Преимущества композитов в серии заключается в том числе в возможности увеличивать характеристики конструкции, добиваясь тех свойств при выведении нагрузки, которых нельзя добиться с металлом.
"По мере накопления знаний, граница ограничений испытаний снижается – к концу года она должна уйти по нашей части – по прочности. Накопив знания, мы начнем снижать требования, производство наладит серию. Сегодня вся экономия, которой пытались добиться при помощи композитов, переведена в аэродинамические характеристики. Пассажирский лайнер должен летать, как автобус, и не обслуживаться, не осматриваться, а добиться этого с композитами, где мы еще не все знаем, довольно сложно", -- поясняет Дзюба.
Специалисты зала статических испытаний подчеркивают, что любой переход на новый материал сопровождается сменой подхода к проектированию, тому, как устроена сама конструкция, поэтом нельзя говорить, что лучше композит или металл – это разные материалы, у них разные свойства, снова нужно исследовать возможности решений.
"Количество нагружения самолета различного уровня – целиком или отдельных его частей – достигает 250 случаев нагружения, которые проводятся не один раз, это два-три года, если нет непредвиденных разрушений", -- отмечают представители ЦАГИ.
Испытание МС-21 пока идут "по мелочи", капитально испытывали только агрегаты – все композитные агрегаты испытаны на изолированных стендах.
30 ЛЕТ ЗА ТРИ ГОДА
Изолированные части самолетов проверяют на стенде ресурсных испытаний, куда уже доставили механизированное крыло МС-21. По большому счету, это место, где пытаются воспроизвести полный спектр нагрузок, который может произойти во время полета, посадки, разгона, включая наддув – давление фюзеляжа изнутри.
Для испытаний композитных самолетов требования завышены, а соответственно и нагрузка выше на 10-20% по сравнению с реальным полетом.
В "ангаре" сегодня производятся испытания полного корпуса другого российского авиалайнера SSJ-100 LR (long range) -- сначала проверяется наземный режим, затем крыло поднимается и исследуется полетный режим; также испытывают модифицированное крыло (центральную часть) транспортника Ильюшин-76 в версии Ил-76МД90А; проверяют также и ресурсы боевых самолетов -- модернизированных штурмовиков Су-25, учебно-боевых Як-130, а также перспективного истребителя Т-50 (ПАК ФА, Су-57).
Один полет, который длится порядка двух часов, здесь проводят примерно за 8 минут, за три года откачивается ресурс, позволяющий самолету летать около 30 лет.
Для поддержки исследовательских и проектных работ по МС-21 в 2011 году в ЦАГИ создали полунатурный пилотажный стенд ПС-МС -- на нем разрабатывают алгоритмы комплексной системы управления с расширенным функциональным составом для улучшения уровня безопасности полетов и удобства управления.
Нам удалось хоть немного, но почувствовать себя пилотом будущего :-)
Стенд МС-21 не единственный тренажер, в ЦАГИ есть также стенд для отработки маневренности и особых характеристик самолетов фронтовой авиации, в который можно загрузить программу полета как на российских истребителях, вплоть до Т-50, так и на зарубежных образцах, чтобы проверить, как себя ведут машины при исполнении, например, фигур пилотажа, применении новейших средств вооружения или дозаправке в воздухе.
Кроме того, для исследования режимов полета других (не МС-21) неманевренных самолетов в ЦАГИ сохранили стенд от знаменитого "Бурана".
Уникальная экспериментальная база ЦАГИ не ограничивается лабораториями статических испытаний, здесь также есть гидролаборатория (ее нам не показали, к сожалению) и другие площадки, но гордостью научного центра являются аэродинамические трубы, в одной из которых - уникальной дозвуковой аэродинамической трубе Т-101 нам удалось побывать, но о ней расскажу позже :-)