Администрация ульяновского предприятия ОАК «АэроКомпозит» сообщи, что композитное крыло для магистрального узкофюзеляжного самолета МС-21 полностью готово для серийного производства и установки на самолёты.
- Как рассказал заместитель технического директора по композитному производству Павел Ильин, в этом крыле использованы только отечественные материалы, и «выпекается» оно по российской технологии, не имеющей мировых аналогов.
Чёрное крыло (оно так называется просто по цвету: композитный материал, из которого оно делается — чёрный) планировали презентовать ещё в начале сентября 2022 г. на Восточном экономическом форуме.
Но тогда праздника не получилось, а замглавы Минпромторга Олег Бочаров был вынужден сообщить, что крыло сломалось в ходе динамических испытаний на стенде при нагрузке в 70% от максимальной.
- На тот момент для «выпечки» крыла использовались ещё зарубежные препреги*. В дальнейшем технологи ульяновского предприятия совместно с «Росатомом» изобрели свой композит.
- Во время испытаний в 2024 г. крыло из нового материала в плановом порядке тоже было доведено до разрушения. Но это произошло при нагрузке, которая в полтора раза выше максимально возможной при экстренных ситуациях в полёте.
- В ходе испытаний конструкция крыла также нагревалась, чтобы проверить устойчивость композитов к высоким температурам.
О том, надежно ли новое крыло для МС-21 и каковы его преимущества перед металлическим, «Свободной Прессе» рассказал главный конструктор КБ-602 Московского авиационного института Дмитрий Дьяконов.
«СП»: Дмитрий Александрович, перелом чёрного крыла в 2022 году подорвал доверие к композитным материалам в оперении самолёта?
— Среди специалистов — нет. Чёрное крыло уже достаточно давно используется в производстве самолётов-истребителей. Преимущество таких крыльев, что они выпекаются, как пирожки, или, точнее — как пластиковые стаканчики: быстро.
Мы уходим от стапельных сборок крыла, от швов и клее-клёпанных конструкций. Вся консоль крыла исполняется «кусочком». То же самое касается других элементов оперения: предкрылков, закрылков и так далее.
А на мощностных стендах и алюминиево-титановые крылья тоже ломают. Смысл испытания в том, чтобы довести крыло до разрушения. Оно может разрушиться при запредельных нагрузках, а может их выдержать, но сломаться потом, при дальнейших относительно нормальных нагрузках.
Просто из сообщения о том, что чёрное крыло разрушилось при 70% от максимума, в 2022 году сделали хайп. Но мы же не знаем, насколько это крыло нагружали на предыдущих этапах. Может быть, оно уже проходило через трехкратные перегрузки.
Так или иначе, испытания нового чёрного крыла, завершившиеся в этом году, показали, что мы имеем такой высокий запас прочности, которого на металлическом крыле никогда не удавалось получить.
«СП»: Это — сегодня. А в 2022 году в конструкторских кругах возникала мысль о том, чтобы заменить черное крыло МС-21 на металлическое?
— Нет. Проектно-конструкторские решения по самолёту с композитным крылом совершенно отличны от решений с металлическими крыльями. Тут философия проектирования конструктивной силовой схемы совершенно отличная.
«СП»: Насколько ремонтопригодно композитное крыло?
— А зачем его ремонтировать? Оно достаточно дёшево стоит, чтобы при повреждении конструкции его можно было просто снять и выбросить, и поставить другое. В этом большой плюс чёрного крыла.
И ещё одно чисто экономическое преимущество: композитное крыло делает самолёт легче, а это значит — больше пассажиров. Или больше топлива — увеличение дальности. Самолет МС-21 будет композитным фактически на 50%, там не только крылья.
В теории просто сам по себе билет для пассажира самолета с чёрным крылом должен стоить дешевле благодаря экономии топлива.
«СП»: Крыло для лёгкого самолёта с высоким запасом прочности готово, а сколько времени понадобится для того, чтобы наладить его серийное производство?
— А вот здесь уже, как товарищ Сталин говорил: кадры решают всё. Конструкторы своё дело сделали. А дальше — министерские и заводские решения по оснащению производств оборудованием, инженеры-технологи, квалифицированные рабочие…
* Препреги (англ. pre-preg, сокр. от pre-impregnated — предварительно пропитанный) — это композиционные материалы-полуфабрикаты. Представляют собой листы тканых или нетканых волокнистых материалов, пропитанных неотверждёнными полимерными связующими.
Они — компромисс между механическими качествами изделия и его трудоемкостью. Тем не менее совершенствование композитных технологий позволяет все чаще использовать препреги даже в ответственных изделиях, например деталях самолётов.