Анатолий Гайданский: «Композиты позволят снизить вес планера примерно на 15%»

Фото: Пресс-служба МАИ / Личный архив

Использование композитных материалов – тренд современного авиастроения. Благодаря своим уникальным свойствам – лёгкости, прочности, коррозионной стойкости – они не только улучшают лётно-технические характеристики, но и дают инженерам свободу для проектирования более совершенных с аэродинамической точки зрения форм. 

Вопросам применения композитных технологий в авиастроении была посвящена лекция генерального директора АО «АэроКомпозит» Анатолия Гайданского, которая прошла в Московском авиационном институте 18 ноября в рамках XII Международной недели авиакосмических технологий Aerospace Science Week. Эксперт рассказал о том, почему на композиты делается высокая ставка при создании самолётов и как это влияет на их безопасность.

Он напомнил, что АО «АэроКомпозит» участвует в разработке российского самолёта МС-21, большую долю в массе конструкции которого занимают композиты. В планах – создать самолёт, полностью состоящий из термопластичных композитов. Это позволит примерно на 15% снизить вес планера относительно традиционных алюминиевых и магниевых сплавов. Композиты планируется использовать в несущих конструкциях самолёта, передних кромках крыла, нервюрах и крепёжных элементах. 

Эволюция авиастроения

Сегодня композиты составляют до 40–50% веса конструкции летательных аппаратов. В частности, их задействуют при изготовлении элементов фюзеляжа, крыла и хвостового оперения.

– В числе основных преимуществ использования композитов можно назвать улучшение аэродинамики, существенное снижение массы самолёта и трудоёмкости сборки, высокую химическую и климатическую коррозийную стойкость, – отметил Анатолий Гайданский. – В перспективе 20–30 лет благодаря использованию композитов возможно снижение массы планера минимум до 10-15%. И самое главное, что такой проект действительно существует.

Строгий контроль качества

В гражданской авиации новые технологии внедряются постепенно, и нормы для композитов гораздо более жёсткие, чем для традиционных материалов. Самолёты проектируются с учётом конструкционных нагрузок, а при их изготовлении для подтверждения соответствия стандартам происходит контроль качества каждой детали. Он включает проверку температуры производства, геометрии деталей и других параметров.

– Процесс производства композитных изделий, как правило, отличается высокой точностью контроля температуры, поддерживаемой в пределах ±2°C, – рассказал Анатолий Гайданский. 

Как отметил эксперт, российские специалисты, включая учёных МАИ, создают композитные материалы, конструкции, технологии их производства и ремонта, которые по своим характеристикам не уступают западным аналогам. 

Пирамида расчётно-экспериментальных исследований

Тему методов работы с полимерными материалами раскрыл директор Центра композитных конструкций МАИ Егор Назаров. В качестве примера он представил разработанную в университете комплексную методологию проектирования, производства и эксплуатации композитных конструкций, которая позволит ускорить и удешевить создание перспективных гражданских судов, а также повысить их надёжность и долговечность.

Методика МАИ базируется на принципе «пирамиды расчётно-экспериментальных исследований» с добавлением микромеханики. Работы проводятся на разных уровнях, от изучения свойств самого материала на микроуровне до тестирования конструктивно подобных образцов и агрегатов. При этом используются нестандартные методы исследования, такие как сканирующая электронная микроскопия, компьютерная томография и высокоскоростные циклические испытания, которые позволяют выявлять внутренние дефекты композитов и уточнять критерии прочности. 

– Поскольку конструкторские бюро уже давно освоили типовые подходы к проектированию композитных конструкций, наша работа сосредоточена на самых специфических и нетривиальных случаях. Для их разрешения мы создали комплексную карту методов и технологий, которая, в том числе, включает анализ микроструктуры материала. Данный метод, который, хотя и нетипичен для авиационной промышленности, становится критически важным для контроля качества производства и преодоления проблем внутренних явлений в композитах, с которыми сталкивается и мировая, и российская индустрия. Мы одни из первых, кто активно внедряет подобные решения, – добавил Егор Назаров.

Фото: Пресс-служба МАИ / Личный архив

XII Международная неделя авиакосмических технологий Aerospace Science Week проходит в МАИ с 18 по 21 ноября и включает 20 мероприятий по таким ключевым направлениям развития МАИ, как беспилотные авиационные системы, авиастроение, авиационные двигатели и новая энергетика, космические системы и сервисы.