Композиты для отечественного авиастроения. Успехи, планы, проблемы
Наряду с металлами в конструкции современных самолетов активно используются композиционные материалы. Разного рода композиты позволяют сократить массу конструкции при сохранении прочих характеристик или обеспечить иные преимущества перед конструкциями из других материалов. В сфере композитов в нашей стране уже достигнуты определенные успехи, но развитие отрасли следует продолжать.
Ввиду характерных особенностей и некоторых преимуществ перед другими материалами композиты могут широко использоваться в авиастроении. Прежде всего, они интересны в контексте создания и строительства планеров летательных аппаратов. При этом не исключается возможность внедрения композитов в другие сферы, где пока используются только металлы и сплавы.
Композитные детали используются едва ли не на всех современных боевых самолетах отечественного производства. Так, планер многоцелевого истребителя Су-35С выполняется из легких сплавов и композитов, хотя доля последних невелика в сравнении с другими образцами техники.
Более широко композиты на основе углепластика и других материалов применяются в проекте истребителя пятого поколения Су-57. На композитные детали приходится четверть сухой массы такого самолета. Прежде всего, они используются в обшивке. Так, 70% внешней площади истребителя выполнено из композитов. Специфика технологий изготовления композитов позволила упростить конструкцию планера и уменьшить число необходимых деталей.
Новые материалы широко используются в беспилотной авиации. Если легкие БПЛА обходятся пластиковыми корпусами, то на более тяжелых активно используются композитные агрегаты сложных форм и конфигураций. К примеру, планер нового БПЛА «Орион» изготавливается преимущественно из композитов, тогда как доля других материалов сокращена до необходимого минимума. Схожие подходы использовались при разработке других современных БПЛА среднего и тяжелого классов.
Композиты внедряются и в гражданской авиации. Наибольшие успехи в этом направлении достигнуты при разработке среднемагистрального лайнера МС-21. В нем на углепластиковые композиционные материалы приходится 35% сухой массы. На данный момент это является рекордом для отечественных самолетов. Такие результаты были получены, в первую очередь, за счет создания особого крыла, почти полностью выполненного из композитов. Следует отметить, что такое крыло отличается сложностью разработки и производства, из-за чего применяется лишь в нескольких проектах в мире. Таким образом, с точки зрения технологий МС-21 оказывается одним из самых прогрессивных современных самолетов.
Недавно стало известно о возможном проведении исследовательских и конструкторских работ в интересах двигателестроения. НПО «Сатурн» проявляет интерес к теме композитных лопаток для турбореактивных двигателей. Подобные детали могут быть внедрены в проектах ПД-14 и ПД-35. Их появление позволит сократить собственную массу двигателя и обеспечит рост некоторых характеристик.
На данный момент в разных проектах отечественной авиационной техники применяются композиты и сырье разного происхождения. Часть такой продукции производится российскими предприятиями, тогда как прочую приходится приобретать у зарубежных поставщиков. При этом осуществляется развитие отечественного производства, направленное на решение актуальных производственных задач и сокращение зависимости от импорта.
Одним из ведущих предприятий отрасли является компания «Аэрокомпозит», входящая в состав Объединенной авиастроительной корпорации. Ее производственные мощности развернуты на базе Казанского авиационного завода и ульяновского «Авиастар-СП». Компания создавалась с целью объединения наработок по композитам в рамках ОАК. Ее задачей является разработка и производство необходимых изделий, технологических циклов и т.д. в интересах различных проектов в авиационной сфере.
Ранее «Аэрокомпозит» разработала особое крыло для лайнера МС-21, а затем занялась его производством. Сообщается о проведении исследовательских и конструкторских работ в интересах других проектов. К примеру, запланирована глубокая модернизация самолета SSJ-100, в ходе которой внедрят новое композитное крыло.
Также в нашей стране осуществляют деятельность несколько других организаций и компаний, разрабатывающих и производящих композитные детали и материалы для их изготовления. Кроме того, принимаются меры, направленные не только на разработку и производство композитов, но и на подготовку кадров.
Буквально на днях при Казанском национальном исследовательском техническом университете им. А.Н. Туполева (КНИТУ-КАИ) при содействии «Росатома» открыли специализированный центр компетенцией «Технологии композитов». Задачей СТЦ станет подготовка специалистов для авиастроительных КБ и заводов. Они будут изучать особенности композитов, сферы их применения и т.д. Также им предстоит осваивать технологии производства, обработки и т.д.
На открытии СТЦ «Технологии композитов» звучали весьма интересные заявления о проблемах отечественной отрасли. Так, утверждалось, что наши предприятия способны выпускать нужные материалы, но их внедрение сталкивается с характерными проблемами. Проектировщики, которые могли бы использовать композиты, попросту не умеют с ними работать. Именно для избавления от таких проблем открывается новый СТЦ.
Внедрение и использование композиционных материалов дает известные преимущества, но прямо связано с массой сложных задач. Освоение производства композитов само по себе отличается достаточной сложностью и предъявляет особые требования к предприятиям. Применение новых материалов в конструировании, в свою очередь, требует новых подходов и перестройки некоторых процессов.
Однако итоги и результаты таких процессов полностью оправдывают все затраты. Техника с применением композитов отличается повышенными техническими и экономическими показателями, а потому представляет больший интерес для современного заказчика. Соответственно, подобные самолеты получают конкурентное преимущество на рынке и могут претендовать на получение контрактов.
Впрочем, на данный момент российская промышленность не может претендовать на ведущее положение в мире. В ходе открытия СТЦ «Технологии композитов» назвали текущее положение дел: на Россию приходится менее процента мирового рынка композиционных материалов. За счет деятельности Центра и профильных предприятий к 2025 г. ее планируется довести до 2%. Однако и после этого отечественные достижения будут выглядеть скромно на фоне зарубежных конкурентов.
Развитию отрасли мешают не только сложности технологического характера. В начале 2019 г. появились сообщения о внесении двух российских производителей композитов в санкционный список США, что могло угрожать выпуску продукции и повлиять на деятельность нашего авиастроения. В ОАК заявили, что такой шаг зарубежного государства является попыткой не пустить на международный рынок российские предприятия, способные отвоевать его долю.
Тем не менее, работы в перспективном направлении продолжаются. Разрабатываются и внедряются новые виды композитов. Создаются новые образцы авиационной техники с широким применением таких материалов – в том числе и соответствующие передовым мировым идеям. Принимаются меры, направленные на развитие отрасли, подготовку специалистов и т.д.
Авиационная техника, построенная с применением композитов, уже производится серийно; также готовится выпуск новых образцов. Многое еще только предстоит сделать, и все это связано с различными трудностями. Однако работы продолжаются и дают повод для оптимизма. Композиционные материалы прочно вошли в практику, и теперь делается все для развития этого направления, прямо влияющего на успехи других отраслей.
Сферы применения
Ввиду характерных особенностей и некоторых преимуществ перед другими материалами композиты могут широко использоваться в авиастроении. Прежде всего, они интересны в контексте создания и строительства планеров летательных аппаратов. При этом не исключается возможность внедрения композитов в другие сферы, где пока используются только металлы и сплавы.
Композитные детали используются едва ли не на всех современных боевых самолетах отечественного производства. Так, планер многоцелевого истребителя Су-35С выполняется из легких сплавов и композитов, хотя доля последних невелика в сравнении с другими образцами техники.
Более широко композиты на основе углепластика и других материалов применяются в проекте истребителя пятого поколения Су-57. На композитные детали приходится четверть сухой массы такого самолета. Прежде всего, они используются в обшивке. Так, 70% внешней площади истребителя выполнено из композитов. Специфика технологий изготовления композитов позволила упростить конструкцию планера и уменьшить число необходимых деталей.
Новые материалы широко используются в беспилотной авиации. Если легкие БПЛА обходятся пластиковыми корпусами, то на более тяжелых активно используются композитные агрегаты сложных форм и конфигураций. К примеру, планер нового БПЛА «Орион» изготавливается преимущественно из композитов, тогда как доля других материалов сокращена до необходимого минимума. Схожие подходы использовались при разработке других современных БПЛА среднего и тяжелого классов.
Композиты внедряются и в гражданской авиации. Наибольшие успехи в этом направлении достигнуты при разработке среднемагистрального лайнера МС-21. В нем на углепластиковые композиционные материалы приходится 35% сухой массы. На данный момент это является рекордом для отечественных самолетов. Такие результаты были получены, в первую очередь, за счет создания особого крыла, почти полностью выполненного из композитов. Следует отметить, что такое крыло отличается сложностью разработки и производства, из-за чего применяется лишь в нескольких проектах в мире. Таким образом, с точки зрения технологий МС-21 оказывается одним из самых прогрессивных современных самолетов.
Недавно стало известно о возможном проведении исследовательских и конструкторских работ в интересах двигателестроения. НПО «Сатурн» проявляет интерес к теме композитных лопаток для турбореактивных двигателей. Подобные детали могут быть внедрены в проектах ПД-14 и ПД-35. Их появление позволит сократить собственную массу двигателя и обеспечит рост некоторых характеристик.
Отечественное производство
На данный момент в разных проектах отечественной авиационной техники применяются композиты и сырье разного происхождения. Часть такой продукции производится российскими предприятиями, тогда как прочую приходится приобретать у зарубежных поставщиков. При этом осуществляется развитие отечественного производства, направленное на решение актуальных производственных задач и сокращение зависимости от импорта.
Одним из ведущих предприятий отрасли является компания «Аэрокомпозит», входящая в состав Объединенной авиастроительной корпорации. Ее производственные мощности развернуты на базе Казанского авиационного завода и ульяновского «Авиастар-СП». Компания создавалась с целью объединения наработок по композитам в рамках ОАК. Ее задачей является разработка и производство необходимых изделий, технологических циклов и т.д. в интересах различных проектов в авиационной сфере.
Ранее «Аэрокомпозит» разработала особое крыло для лайнера МС-21, а затем занялась его производством. Сообщается о проведении исследовательских и конструкторских работ в интересах других проектов. К примеру, запланирована глубокая модернизация самолета SSJ-100, в ходе которой внедрят новое композитное крыло.
Также в нашей стране осуществляют деятельность несколько других организаций и компаний, разрабатывающих и производящих композитные детали и материалы для их изготовления. Кроме того, принимаются меры, направленные не только на разработку и производство композитов, но и на подготовку кадров.
Буквально на днях при Казанском национальном исследовательском техническом университете им. А.Н. Туполева (КНИТУ-КАИ) при содействии «Росатома» открыли специализированный центр компетенцией «Технологии композитов». Задачей СТЦ станет подготовка специалистов для авиастроительных КБ и заводов. Они будут изучать особенности композитов, сферы их применения и т.д. Также им предстоит осваивать технологии производства, обработки и т.д.
На открытии СТЦ «Технологии композитов» звучали весьма интересные заявления о проблемах отечественной отрасли. Так, утверждалось, что наши предприятия способны выпускать нужные материалы, но их внедрение сталкивается с характерными проблемами. Проектировщики, которые могли бы использовать композиты, попросту не умеют с ними работать. Именно для избавления от таких проблем открывается новый СТЦ.
Новые вызовы
Внедрение и использование композиционных материалов дает известные преимущества, но прямо связано с массой сложных задач. Освоение производства композитов само по себе отличается достаточной сложностью и предъявляет особые требования к предприятиям. Применение новых материалов в конструировании, в свою очередь, требует новых подходов и перестройки некоторых процессов.
Однако итоги и результаты таких процессов полностью оправдывают все затраты. Техника с применением композитов отличается повышенными техническими и экономическими показателями, а потому представляет больший интерес для современного заказчика. Соответственно, подобные самолеты получают конкурентное преимущество на рынке и могут претендовать на получение контрактов.
Впрочем, на данный момент российская промышленность не может претендовать на ведущее положение в мире. В ходе открытия СТЦ «Технологии композитов» назвали текущее положение дел: на Россию приходится менее процента мирового рынка композиционных материалов. За счет деятельности Центра и профильных предприятий к 2025 г. ее планируется довести до 2%. Однако и после этого отечественные достижения будут выглядеть скромно на фоне зарубежных конкурентов.
Развитию отрасли мешают не только сложности технологического характера. В начале 2019 г. появились сообщения о внесении двух российских производителей композитов в санкционный список США, что могло угрожать выпуску продукции и повлиять на деятельность нашего авиастроения. В ОАК заявили, что такой шаг зарубежного государства является попыткой не пустить на международный рынок российские предприятия, способные отвоевать его долю.
Поводы для оптимизма
Тем не менее, работы в перспективном направлении продолжаются. Разрабатываются и внедряются новые виды композитов. Создаются новые образцы авиационной техники с широким применением таких материалов – в том числе и соответствующие передовым мировым идеям. Принимаются меры, направленные на развитие отрасли, подготовку специалистов и т.д.
Авиационная техника, построенная с применением композитов, уже производится серийно; также готовится выпуск новых образцов. Многое еще только предстоит сделать, и все это связано с различными трудностями. Однако работы продолжаются и дают повод для оптимизма. Композиционные материалы прочно вошли в практику, и теперь делается все для развития этого направления, прямо влияющего на успехи других отраслей.
- Рябов Кирилл
- ОАК / uacrussia.ru, КНИТУ-КАИ / kai.ru
Информация