Прогадили все композиты для МС-21
При обсуждении проблем использования композитов в перспективном самолете МС-21 отдельные авторы, ссылаясь на мнение ФГУП «ЦАГИ», исказили его суть. В связи с этим считаем необходимым обозначить официально позицию нашего института, который в качестве головного авиастроительного научного центра отвечает за научную и технологические составляющие программы МС-21.
Как пишет одна из газет, ЦАГИ предлагает «избавиться от композитов в МС-21 и перепроектировать крыло и киль в металле».
Вопрос «композит или металл» применительно к крылу и другим силовым конструкциям самолета МС-21 действительно обсуждался, но это было 10 лет назад.
Именно тогда, опираясь на обширный опыт (композиты в нашей авиации применяются десятки лет) и системные исследования ЦАГИ, был сделан вывод о перспективности применения композиционных материалов в сложных конструкциях. При этом специалисты осознавали как трудности освоения инновационной технологии, так и риски, связанные со сроками реализации новых программ.
Композиционные материалы обеспечивают меньший вес конструкции, дают возможность «вылепить» ее элементы под конкретные нагрузки. Кроме этого, применение композитов позволяет изготавливать крупные элементы самолета, как говорится, «в один присест» — интегрально. При этом резко уменьшается трудоемкость изготовления изделий.
Создание авиационных конструкций из композитов потребовало продвижения в трех направлениях:
— исходные материалы;
— методики проектирования и испытаний;
— технологии и производственные мощности.
Исходные материалы, безусловно, важны, но гораздо более значимо, что в России создана школа разработки силовых авиационных конструкций из композитов. В ее рамках сформированы совершенные цифровые модели деталей и агрегатов различного назначения, разработаны новые конструктивно-силовые схемы крыла и оперения, отрабатываются методики проектирования летательных аппаратов из композитных материалов. В ходе статических испытаний самолета МС-21-300 и его агрегатов удалось верифицировать методики прочностных расчетов. Российские ученые и конструкторы научились оптимизировать параметры композитных узлов и агрегатов в зависимости от конкретных свойств применяемого материала.
Параллельно в России были освоены принципиально новые технологии производства силовых конструкций из композитов и создана производственная база для их серийного выпуска. Проведя в ЦАГИ испытания отечественных агрегатов самолета МС-21 (включая самый сложный из них — кессон крыла), мы убедились, что необходимая прочность силовых конструкций и требуемая весовая эффективность обеспечены.
Число производителей исходных материалов для композитных конструкций растет и в мире, и в России, а сами они постоянно совершенствуются. Ведущие российские НИИ (в частности, ЦАГИ) накопили большой опыт, работая с разными по свойствам композиционными материалами, как отечественными, так и зарубежными.
Созданные за последние годы в России компетенции позволяют в требуемые сроки создать крыло и другие агрегаты самолета МС-21 из отечественных композитных материалов, а также минимизировать задержку сертификации, связанную со сменой поставщиков отдельных компонентов.
Полученные экспериментальные данные, опыт разработки и испытаний, адаптированные к новым условиям, будут максимально использованы не только для самолета МС-21-300, но и для всего семейства магистральных лайнеров разной размерности.
Годы, прошедшие с момента принятия решения о применении в конструкции МС-21 композитного крыла и оперения, опыт реализации этого решения подтвердили правильность выбора. Поэтому сегодня вопрос о металлическом крыле для самолета МС-21 не рассматривается.
Мы уверены, что в самое ближайшее время наш новый авиалайнер встанет на крыло, изготовленное из отечественных композиционных материалов. Работы в этом направлении развернуты в полном объеме и успех не за горами!
Генеральный директор ФГУП «ЦАГИ», член-корреспондент РАН К.И. Сыпало,
Научный руководитель ФГУП «ЦАГИ», академик РАН С.Л. Чернышев
Источник:
http://www.tsagi.ru/pressroom/news/4144/
Это официальное заявление. Теперь давайте я вам расскжау, о чем тут идет речь.
Композитное крыло для МС-21, которое сделано сейчас – сделано с использованием импортных углеволоконных препрегов HexPly® от компании Hexcel. Ну просто потому, что с ними всё было более понятно, чем с отечественными материалами.
Прямо сейчас наша промышленность препрегов с 60-градусным перекрещиванием плетей углеволокна (аналогов HexPly) не выпускает – тупо потому, что до сих пор они были в России никому не нужны. Скажу больше – самая большая заявленная прочность углеродного волокна, производимого серийно «Росатомом» (завод UMATEX Group) – 4.9 единиц, в то время как китайцы производят в больших количествах углеволокно с прочностью 5.9 единиц, а по спецзаказам – даже 6.7 (это класс кевлара Т-1000). И понятно, что российское углеволокно дороже, чем китайское.
Однако на препрегах HexPly® свет клином не сошелся. Хитрые русские в процессе работы над технологиями углепластиковых элементов МС-21 научились мотать детали прямо из плетей углеволокна, с произвольным перекрещиванием. Под это разработаны математические модели и схемы проектирования таких деталей. Кроме того, в России производится углепластиковая “дерюжка” с простым перекрещиванием плетей под 90 градусов – она тоже пригодна в больинстве случаев.
ЦАГИ говорит о том, что сделать “черное крыло” из российских материалов можно, и даже не слишком сложно – соответствующий задел уже есть. Просто тут надо определиться – потому что крыло из отечественного материала пока будет несколько тяжелее и дороже. Надо понять – какие именно материалы нужны, в каких количествах их закажут у Росатома. Что можно заказать у китайцев с целью удешевления – но так, чтобы при необходимости заменить на отечественный материал оперативно. Потом слепить углепластиковые элементы из отечественных материалов, простестировать и сертифицировать.
ЦАГИ уверено, что значительной задержки это не вызовет.
«Росатом» объединил свои композитные активы под брендом UMATEX Group в 2016 году, в структуру вошло несколько производств, среди них — «Аргон» в Самарской области и Завод углеродных и композиционных материалов (ЗУМК) в Челябинской области. Оба предприятия были созданы более 40 лет назад, в течение 2010-2012 гг. на этих площадках была проведена модернизация и увеличена эффективность производства. В течение 2012-2015 гг. был также построен с нуля новый завод по выпуску углеволокна «Алабуга-Волокно» в особой экономической зоне «Алабуга» в Татарстане, его мощность — 1,4 тыс. тонн продукции в год (чтобы было понятно – до его пуска в РФ производилось около 400 тонн углеволокна в год). Кроме того, в UMATEX Group входит научно-исследовательский центр в Москве.
Первый экспортный заказ продукции под маркой UMATEX был реализован в начале 2016 года, когда компания начала поставлять свою продукцию в Китай. По итогам 2017 года суммарные объемы продаж за рубеж составили более 300 тонн.
Как отмечают эксперты Research And Markets, ключевыми производителями углеволокна являются японские компании Toray, Teijin и Mitsubishi Rayon, американская Hexcel, немецкая SGL и китайская Formosa Plastics. Они же являются конкурентами российского производителя.
В компании рассчитывают подписать контракт на поставку композитов с «Объединенной авиастроительной корпорацией» (ОАК), чтобы потеснить импортные аналоги в отечественной авиации, в 2017 году UMATEX прошли профильные тестирования своих материалов. В пресс-службе ОАК подтвердили, что среднепрочные углеродные материалы были опробованы, их характеристики находятся на высоком уровне. В настоящее время ведутся коммерческие переговоры по определению стоимости данных материалов и перспектив их использования в авиационной промышленности, рассказали в корпорации.
Сейчас UMATEX расширяет свои мощности. Так, в июне 2018 года компания выкупила у «Роснано» акции АО «Препрег-СКМ» — одного из крупнейших в России производителей тканей и препрегов (композиционных материалов-полуфабрикатов) из карбона, сделка должна была быть завершена в октябре 2018 года.
Был в Челябе в 80 годах. Все от директора и гл. инженера до рабочих ходили в телогрейках и чумазые от графита. Зато термостойкие, многомерные обтекатели и наконечники уже тогда были не хуже пендоских.
Намедни И.Ашманов высказал тезис (https://clck.ru/F3rgx ), что любую новость имеет смысл всерьёз обсуждать не раньше, чем через 3 дня. Иначе очень велика вероятность нарваться на фейк или вброс. Волна с “чёрным крылом МС-21” это хорошо иллюстрирует.
Напомню, что санкции против МС-21 ввели ещё в ноябре, а истерику начали раздувать в середине января…
Люблю Ашманова, спасибо за ссылку, прикольное видео
Знатная была истерика у глистов на момент выбуха коммерсанта. Какло заскакали радостно похрюкивая весьмирснаме. Лёгкое гугление однако вызвало лютую зраду.
В последних “Аргументах недели” вышла статья под хлёстким названием “Тайна Суперджета, или история госизмены”. Трэш, угар и содомия. Из неё я узнал, что нам не нужны композиты (правда не понял почему), что Суперджет не пригоден для эксплуатации из-за низкого расположения двигателей, что интригами Погосяна и Ко были задвинуты отличные машины КБ Туполева.
Я рыдалЪ.
Ясен пень – они изложили полный комплект хохляцких мрий времен выбора для закупок Россией хохлолитака Ан-148.
Итак, как мы знаем, Суперджет не пригоден для эксплуатации из-за низкого расположения двигателей, а отличные машины КБ Туполева пригодны:
При этом любой авиаинженер в курсе, что Ту-204/214 – это слегка перепроектированный под расположение моторов под крыльями Ту-154. То есть изуродованная переделка корявого туполевского клона древнего Боинга-727.
Основным изменением машины, кроме переноса моторов под крыло, был возврат к классическому хвостовому оперению вместо Т-образного – которое стало не нужно ввиду переноса двигателей, ну и электроприводы рулей вместо механических тяг. Туполевцы еще утверждают, что они скорректировали аэродинамику крыла, что-то там поправив в профиле – но это, прямо скажем, всё то же крыло образца 50-х годов. Не суперджет и не МС-21.
При этом самолетов Ту-204/Ту-214 произведено 86 штук. Нехило так Погосян его “задвинул”.
Глагне, ты как-то писал, что основное преимущество подкрыльевого расположения двигателей перед хвостовым – топливо может идти самотёком. А сейчас вообще кто нибудь делает (ну кроме маленьких бизнес-джетов) машины с двигателями в хвосте?
Где-то читал, что Туполев не любил Павла Сухого, хоть тот вроде даже был одним из его учеников. Например принятие на вооружение Ту-160 вместо “Сотки ” Сухого итог интриг Андрея Николаевича. И сейчас КБ Сухого берёт реванш))
Нет, это не я писал. На самотёк всем плевать – в каждом отсеке бензобака по два электронасоса, отсеков много, поэтому отказ отдельного насоса не важен.
Преимущество подкрыльевого расположения турбореактивных моторов – в чистой аэродинамике. Если ты внимательно присмотришься, ты увидишь, что мотор находится не просто под крылом, а еще и ПЕРЕД ним.
Смысл этого – обеспечить наддув давления под крыло. Как известно, подъемная сила крыла образуется из-за разности давления воздуха над и под крылом. Над крылом – разрежение, под крылом – сжатие. Двигатель выдувает из себя огромное количество воздуха под большим давлением – оно велико настолько, что если ты встанешь метрах в тридцати за мотором, то когда пилот даст тягу, тебя сдует нахрен.
Ради этого наддува под крыло конструкторы мирятся с известной проблемой такой компоновки – самолет задирает нос при даче тяги, и опускает при ее сбросе. Автоматическая система управления, естественно, парирует это дерьмецо автоматическим отклонением рулей высоты – но тем не менее эффект этот есть, и планер приходится статически балансировать под типичную маршевую тягу двигателей, а на взлете и посадке аэродинамическое качество оказывается несколько хуже, чем могло бы быть в идеале.
Нетрудно заметить, что самолеты с хвостовым расположением моторов делают примерно то же самое – отсасывают двигателями воздух с верхней части крыла и даже с центроплана фюзеляжа:
http://www.sovietpostcards.org/wp-content/uploads/2012/12/aeroflota_04.jpg
Так получается, если двигатели удается разместить над крылом сразу после задней кромки крыла. Это и диктует ограничения такого дизайна – поэтому он используется только на достаточно небольших самолетах с короткими фюзеляжами. Либо приходится делать как-то вот так:
http://www.tinlib.ru/transport_i_aviacija/aviacija_i_vremja_2003_specvypusk/pic_23.jpg
Это Бе-200.
Естественно, у такой компоновки проблема обратная – при даче тяги самолет пытается клюнуть носом.
Глупый Ильюшин на Ил-62 вообще ничего не понял:
http://oruzhie.info/images/stories/il-62/55420.jpg
Собственно, идею он попёр у французской Каравеллы – а там тоже далеко не гении сидели. Но он еще и усугубил.
Вроде бы румыны делали Каравеллу по лицензии. Я всё гадаю – это была фига в кармане для СССР или машина была реально лучше наших?)
Фига, конечно. Ничего хорошего в Каравелле нету.
Впрочем, надо признать, что у Boeing-727 похожие проблемы. Но конструкторов боинга извиняет то, что изначально самолет был гораздо короче, двигатели сосали поток с центроплана и корневой части крыла. Однако затем решили увеличить вместимость самолета, пойдя простым путем увеличения длины фюзеляжа. Чтобы сохранить балансировку – двигатели пришлось отодвигать от центроплана в хвост, ну и вот, получили маразм маразмовича.
Именно поэтому B-727 это единственный самолет в линейке боингов с моторами в хвосте. Компоновка оказалось тупиковой.
Это тем более забавно, что именно Боинг внедрил в массовую авиацию схему с турбореактивными моторами в гондолах под крылом, сдвинутыми вперед:
Это вот Боинг-707, впервые полетевший 15 июля 1954 года. Гениальный самолет, опередивший время. Тогда весь мир делал реактивные самолеты с моторами в корневой части крыла – вспомни полетевшие тогда же DH-106 Comet и Ту-104.
Ну когда-то Америка раально была грейтовой).
Люблю подкалывать рассказывающих про достижения советского авиастроения вопросом – “На каких самолётах летали в авиакомпаниях дружественных, но не подчинённых СССР стран. Вроде Индии, Финляндии или Югославии?” Чёт зависают оппоненты обычно. ))
Зацени, какой на фото КС-135 закопчёный. Всё летает и летает, и еще долго будет летать.
С Б-707 вообще приключилась смешная история. На самом деле пиндосии из Боинга строили именно заправщик для стратегического командования США. После долгого выбора дизайна они решились делать заправщик чисто реактивным. Это было смело.
Для демонстрации и отработки дизайна был построен прототип, так называемый Boeing 367-80. Вот этот – он любовно сохранен в музее:
Военные возрадовались – и первые КС-135 были перестроены прямо из опытных Boeing 367-80. А уже потом на основе этой машины Боинг предложил гражданский самолет для перевозки пассажиров, который все знают как Б-707.
На линии эта пассажирская машина вышла только в December 20, 1957. До того Боинг лихорадочно штамповал танкеры для военных.
Ну и пресловутый Boeing E-3 Sentry, который все знают под названием АВАКС – это всё тот же Б-707, только с антенной на спине.
Лучше б пенсионерам и бойскаутам раздали!))
Болярин, Ты уже задвигал псто про творения Мясищева – первый советский стратег М-4 “Бизон”? Чем он хорош и чем уступает тем же Боингу с Конкордом??
Самолёт-легенда, как Дуглас-Дакота.