Работа аспиранта МАИ сэкономит от 2 млн долларов в год при эксплуатации вертолётов
Аспирант кафедры 102 «Проектирование вертолётов» Московского авиационного института Максим Каргаев этим летом стал одним из обладателей гранта Российского фонда фундаментальных исследований (РФФИ) в размере 1,2 млн рублей. Средства будут направлены на перспективный и важный проект: молодой учёный исследует явления ветрового нагружения невращающихся лопастей несущего винта вертолёта в условиях, характерных для арктических широт.
В 2018 году исследования в этой области принесли Максиму Каргаеву звание лауреата Национальной премии «Золотая идея», учреждённой Федеральной службой по военно-техническому сотрудничеству России, в номинации «Молодые таланты». Его работа позволит не только повысить безопасность эксплуатации вертолётов в суровых условиях, но и существенно сэкономить средства на замене вышедших из строя комплектов лопастей. По оценке учёного, экономическая выгода от проекта превысит 2 млн долларов в год.
Ветер, ветер! Ты могуч!
До недавнего времени явления ветрового нагружения невращающихся лопастей несущего винта изучались мало. Это связано с тем, что большая часть вертолётного парка эксплуатировалась в климатических зонах с умеренными ветрами, и возникающие из-за них случаи повреждения лопастей были не слишком заметными в общей статистике.
— С началом массовой эксплуатации вертолётов в местах с сильным ветром, в том числе в Арктической зоне с её тяжелейшими природными условиями, такие повреждения стали возникать всё чаще, — рассказывает Максим Каргаев. — При этом эксплуатант техники несёт значительные финансовые потери, связанные с преждевременным списанием повреждённых лопастей, а также вынужденным простоем вертолётов до момента покупки и установки нового комплекта.Недостаточно серьёзное отношение к ветру может иметь не только экономические последствия, но и угрожать жизни людей.
— Относительно недавним примером событий, когда люди оказались в опасности из-за сильного ветра, является случай разрушения лопастей несущего винта вертолёта Ми-8 в начале 2020 года, — продолжает учёный. — Тогда из-за ухудшения метеоусловий вертолёт «застрял» на Мутновском вулкане с группой туристов, которых, к счастью, удалось эвакуировать.Сегодня возможно избежать множества распространённых проблем, связанных с повреждением лопастей при эксплуатации вертолётов в условиях сильного ветра. В их число входят появление остаточных деформаций при изгибе лопасти, вплоть до её разрушения, появление гофров на хвостовых отсеках, касание лопастью поверхности взлётно-посадочной полосы или хвостовой балки, а также других элементов фюзеляжа. Такие лопасти, как и весь комплект, к которому они принадлежат, в основном отстраняются от эксплуатации. При этом стоимость одного комплекта лопастей для различных вертолётов измеряется сотнями тысяч долларов.
Вклад в развитие Арктики
Максим Каргаев начал заниматься темой своего исследования ещё будучи студентом. Материалы, теперь составляющие фундамент его работы, вошли в специальную часть его дипломного проекта и были представлены комиссии, включавшей представителей Московского вертолетного завода имени М. Л. Миля и МАИ. Решением ГЭК Максим был рекомендован к поступлению в аспирантуру.
— На тот момент мне очень помогла поддержка моего дипломного руководителя Юрия Михайловича Игнаткина, — говорит он. — Тема была нова и вызывала много вопросов. Совместными усилиями на некоторые из них удалось ответить ещё тогда.Вместе с Юрием Игнаткиным, теперь уже своим научным руководителем, Максим, в числе прочих задач, планирует разработать обоснованный метод проектирования лопастей несущего винта, обеспечивающий их безопасную эксплуатацию в условиях ветрового воздействия Арктической зоны.
— Также в рамках проекта будет проводиться исследование динамической устойчивости незашвартованных и зашвартованных лопастей несущего винта вертолёта при их нагружении переменным во времени ветровым потоком. Планируется определить области динамической неустойчивости, критические частоты и коэффициенты возбуждения. Помимо этого, будет исследовано влияние ветрового нагружения на характеристики усталостной прочности лопастей несущего винта. Важно иметь метод определения безопасного полётного ресурса лопастей, эксплуатирующихся в зонах с повышенной ветровой активностью, — отмечает Максим.Данные задачи сформулированы и будут решены впервые. Полученные результаты исследования позволят широко использовать отечественные вертолёты в развитии Арктической зоны, а также на оффшорных работах — нефтегазодобывающих платформах на ряде шельфов российских морей.
Перспективы для отрасли
По словам Максима Каргаева, в результатах исследования заинтересованы крупнейшие отечественные компании, среди которых — Национальный центр вертолётостроения имени М. Л. Миля и Н. И. Камова (АО «НЦВ Миль и Камов»), входящий в холдинг «Вертолёты России».
Как отмечает ведущий конструктор АО «НЦВ Миль и Камов» Игорь Васильев, внедрение предполагаемых результатов исследования в практику проектирования и эксплуатации лопастей несущего винта позволит повысить конкурентоспособность и привлекательность наших вертолётов на мировом и внутреннем рынках, а также поднять уровень их надёжности при эксплуатации в местах с экстремальными погодными условиями.
— В целом это исследование важно для всех предприятий холдинга, включая серийные заводы, — поясняет Максим Каргаев. — Безусловно, эта работа выгодна эксплуатирующим организациям, таким как группа компаний «ЮТэйр», ООО «Авиакомпания «СКОЛ», ООО «Абакан Эир», ООО «Полярные авиалинии», ООО «Авиапредприятие «Газпром авиа», АО «Авиационная транспортная компания «Ямал» и другим. Результаты будут использоваться и в интересах Министерства обороны России, которое в ближайшие годы будет наращивать своё присутствие в Арктике.
