«Пришлось решать нетривиальную задачу»: учёные МАИ — о создании уникальной системы для лайнера SSJ-NEW

Специалисты центра компетенций «Энергетические системы» Московского авиационного института завершили разработку уникального изделия для гражданского лайнера SSJ-NEW. Речь идёт о системе контроля перекоса секций механизации крыла, которая по ряду параметров эффективнее западных аналогов, применяемых на самолётах Boeing и Airbus. Об этом рассказали директор центра компетенций «Энергетические системы» МАИ Сергей Грачёв и руководитель проекта Алексей Трофимов. Учёные пояснили, что созданный комплекс замеряет ход закрылков и предкрылков и своевременно предупреждает систему управления воздушного судна о возникающих перекосах. На практике изделие, лётные испытания которого запланированы на 2023 год, будет способствовать повышению устойчивости SSJ-NEW и безопасности его полёта.

— Коллектив вашего центра совместно с другими российскими предприятиями разработал систему контроля перекоса секций механизации крыла для импортозамещённого лайнера SSJ, или, как его сейчас чаще называют, SSJ-NEW. Что это за изделие и какие элементы крыла оно контролирует?

Сергей Грачёв: Механизация крыла нужна для управления подъёмной силой и аэродинамическим сопротивлением самолёта при взлёте и посадке. Созданная нами система при помощи алгоритмов контролирует выдвижение механизации крыла, а именно закрылков и предкрылков. Это очень важные части крыла. От точности их выпуска и уборки напрямую зависят устойчивость воздушного судна и безопасность его полёта. Также в определённой мере они способствуют увеличению дальности полёта.

Внедрение нашей системы повысит безопасность полётов воздушного судна, существенно снизит нагрузку на экипаж в случае возникновения нештатной ситуации и сократит вероятность ошибки пилотирования. Её лётные испытания запланированы на 2023 год.

— Не могли бы вы более подробно пояснить, чем так важны закрылки и предкрылки?

Алексей Трофимов: Крыло современного самолёта — сложное высокотехнологичное изделие. Кривизна его профиля нестатична и меняется в зависимости от этапа полёта. Устройства механизации крыла находятся в разных положениях, когда воздушное судно взлетает, движется в крейсерском режиме, совершает манёвры и приземляется.

Закрылки — подвижные элементы крыла, расположенные в его хвостовой части и увеличивающие его подъёмную силу за счёт отклонения вниз.

Закрылками сейчас оснащаются почти все гражданские самолёты. Они увеличивают площадь поверхности крыла и кривизну его профиля, как следствие, увеличивается и несущая способность крыла. Максимально выдвигаясь при посадке, закрылки помогают снизить скорость воздушного судна.

Важные функции выполняют и предкрылки — отклоняемые поверхности, расположенные на передней кромке крыла. При взлёте они выдвигаются, улучшая аэродинамические характеристики крыла. Как правило, предкрылки автоматически отклоняются одновременно с закрылками.

Однако, если одна часть закрылка или предкрылка выдвигается несколько быстрее другой, конструкцию может заклинить, что приведёт к выходу из строя секции механизации крыла и к аварийной ситуации. Задача нашей системы как раз заключается в том, чтобы предотвратить рассогласование скорости движения закрылков и предкрылков и подать сигнал в случае нештатной ситуации.

Контролю работы механизации крыла во всём мире уделяется большое внимание. Лишнее подтверждение тому, о чём я говорю, — недавнее постановление Европейского агентства авиационной безопасности (EASA) (SSJ-100 получил сертификат этой организации в 2012 году. — ред.) о необходимости оснащения гражданских судов системой контроля перекоса закрылков и предкрылков.

К сожалению, из-за проблем с выдвижением и уборкой закрылков и предкрылков в мире действительно происходило немало нештатных ситуаций и катастроф. Поэтому в EASA считают, что внедрение этой системы существенно повысит безопасность полётов.

Постоянное ужесточение российских и международных авиационных правил — объективный стимул для совершенствования авиатехники. Если Россия стремится создавать конкурентоспособную на мировом авиарынке продукцию, то ей необходимо следовать международно признанным критериям авиационных властей по безопасности полёта, шуму, экономической эффективности, эмиссии вредных веществ и прочему.

— Какие новые технические решения были воплощены в вашем изделии и есть ли у него зарубежные аналоги?

С. Г.: Слово «аналоги» не слишком уместно, потому что система контроля механизации крыла как таковая не является новой разработкой. Она достаточно давно устанавливается на некоторые модели Boeing и Airbus, теперь потребовалось оснастить ею российский гражданский самолёт.

Заслуга центра компетенций «Энергетические системы» МАИ и наших партнёров состоит в том, что мы смогли внедрить ряд уникальных технических решений, которые по ряду параметров эффективнее тех, что сейчас применяются за рубежом.

Наши технические решения унифицированы для закрылков и предкрылков. Их основное преимущество — отсутствие в системе механических связей, ухудшающих эксплуатационные характеристики воздушного судна. Также минимизируются неблагоприятные воздействия внешних факторов, таких как грязь или обледенение.

Иностранные компании придерживаются более консервативных технических решений и используют датчики с механической связью, в том числе датчики линейного перемещения, а также тросовую проводку.

— Как будет выглядеть ваша система на крыле SSJ-NEW?

С. Г.: На подвижных частях крыла будут располагаться специальные метки, а на статичных — бесконтактные датчики. Они постоянно замеряют ход закрылков и предкрылков. Поступающие от датчиков сигналы анализируются системой управления самолётом при помощи уникальных разработанных алгоритмов.

В случае обнаружения перекоса, превышающего допустимые значения, соответствующее предупреждение отправляется в вычислитель комплексной системы управления самолётом. Та принимает решение о необходимости остановки движения элементов механизации крыла и тем самым предотвращает развитие аварийной ситуации.

— Насколько мне известно, конструкция крыла SSJ-NEW изначально не была приспособлена под установку системы контроля перекоса механизации крыла.

С. Г.: Вы правы. При проектировании крыла SSJ-100 не предусматривалась установка системы контроля устройств механизации, поскольку на тот момент отсутствовали соответствующие требования авиационных властей. Компоновка крыла очень плотная, и коллективу нашего центра пришлось решать нетривиальную задачу: разместить данную систему в существующую конструкцию крыла самолёта.

В разработке системы принимали участие и другие российские предприятия. Например, в части разработки бесконтактного датчика мы взаимодействовали с АО «Авиаавтоматика» имени В.В. Тарасова. Наши партнёры, несмотря на сложности с элементной базой, смогли в кратчайшие сроки справиться с поставленной перед ними задачей.

— Связан ли проект вашей системы с программой импортозамещения иностранных комплектующих на SSJ? Потому что в прежние времена такое изделие могли бы попросту приобрести за рубежом.

С. Г.: SSJ, как известно, проходит импортозамещение с частичной модернизацией. Где-то импортные агрегаты заменяются на отечественные аналоги, а где-то, как в нашем случае, создаются новые изделия на основе отечественной элементной базы, делающие самолёт более совершенным и безопасным транспортным средством.

— На какой стадии находится реализация проекта системы контроля перекоса механизации крыла?

С. Г.: Мы закончили подготовку конструкторской документации, изготовили опытные образцы. Сейчас проходят многочисленные испытания, в ходе которых система будет тестироваться, в том числе в экстремальных условиях. Например, подвергаться воздействию вибрации, обледенения, загрязняющих жидкостей.

Для проведения функциональных и ресурсных испытаний системы был разработан специальный стенд. Он отличается возможностью использовать технологию дополненной реальности (AR). Специально созданное нами AR-решение позволяет наложить виртуальную модель крыла SSJ-NEW с его элементами на физический стенд.

Использование дополненной реальности позволяет оценить правильность конструкторских решений, эксплуатационные показатели и удобство монтажа системы контроля перекоса. Также благодаря AR-технологиям стенд может применяться в образовательных целях для наглядной демонстрации работы механизации крыла и системы контроля перекоса.