«Чёрное крыло» для МС-21: почему его производство стало самым сложным этапом импортозамещения

Фото: Shutterstock

3 августа 2026 года на аэродроме Иркутского авиационного завода прошли очередные испытания российского среднемагистрального узкофюзеляжного пассажирского самолёта нового поколения МС-21-310. Борт провёл в воздухе 1 час 23 минуты, поднявшись на высоту 6000 метров и развив приборную скорость 600 км/ч. Сертификация модели сейчас в активной фазе, и на заводе уже готовятся к её запуску в серийное производство — первая партия, которую в ближайшие годы планируется передать авиакомпаниям, составит 18 машин.

На пути в небо «Магистральный самолёт XXI века» прошёл несколько модификаций и в рамках программы импортозамещения получил полностью российские комплектующие. Среди ключевых элементов конструкции — композитное крыло, которое сегодня производят на заводе «АэроКомпозит» в Ульяновске. Почему его изготовление стало сверхзадачей для отечественных авиастроителей и как подходы к её решению повлияли на индустрию в целом, разбираемся со старшим преподавателем кафедры 101 «Проектирование и сертификация авиационной техники» МАИ Сергеем Грищенко.

Композит против металла

Композитное крыло в авиации часто называют «черным крылом» — из-за цвета используемого для его изготовления углепластика. Такое крыло создаётся из композиционных материалов — то есть состоящих из двух и более однородных и несмешанных между собой компонентов. Монолитность и форму итоговому изделию придаёт так называемая матрица, в качестве которой чаще всего используются термореактивные полимеры. А за особые механические свойства отвечает армирующий наполнитель — углеродное и стеклянное волокно.

— Главное отличие композитного крыла — в самой физике материала и подходе к производству. Металлическое крыло собирается из множества отдельных деталей (обшивок, стрингеров, нервюр), которые соединяются между собой множеством заклёпок и болтов. Композитное крыло формируется из миллионов тончайших углеродных нитей, пропитанных специальной смолой, и «запекается» в цельную, монолитную деталь. На выходе мы получаем готовое изделие с минимумом сборочных операций, отверстий, стыков, которое хорошо держит свою форму и обладает высокой прочностью, жёсткостью и относительно малой массой по сравнению с металлическим крылом. Также оно может обладать особыми механическими свойствами, которые создаются путём особого расположения волокон в композите, — поясняет Сергей Грищенко.

Производители авиационного транспорта массово переходят на композиционные материалы. Дело в том, что они обладают уникальным соотношением прочности и массы: они крепче стали, но могут быть легче алюминия. Кроме того, сами по себе композиты не подвержены коррозии и менее чувствительны к усталостным разрушениям — микротрещинам от постоянных нагрузок — которые являются главной «болезнью» металла. Это радикально снижает затраты авиакомпаний на техническое обслуживание самолёта и продлевает срок его службы.

Зачем МС-21 «чёрное крыло»

— Использование композиционных материалов в конструкции МС-21-310 позволило создать крыло большого удлинения, то есть узкое и длинное. Такая геометрия обеспечивает большую дальность полёта или большую топливную эффективность. Крыло такой формы, сделанное из металла сломалось или было бы слишком тяжёлым, — говорит эксперт.

За счёт использования композитного крыла разработчикам удалось снизить общее сопротивление самолёта, а это, в свою очередь, дало возможность сделать фюзеляж МС-21 самым широким в своём классе узкофюзеляжных лайнеров. Теперь у пассажиров будет больше личного пространства, и даже появится возможность свободно расходиться в проходе с тележкой бортпроводника, разносящего обед.

Изначально в проекте использовались импортные углеродные ленты и связующие — в основном из США и Японии, но из-за санкций поставки были остановлены. Тогда перед конструкторами встала амбициозная задача — не просто найти аналог, а с нуля создать в России материалы с точно такими же или лучшими характеристиками. Пришлось замещать как само углеродное волокно и полимерные связующие, так и оборудование для автоматической выкладки (роботов), программное обеспечение для них и вспомогательные материалы.

— Это стало сложнейшим этапом, потому что речь шла не о замене оборудования или какой-то детали, а о замене самого конструкционного материала. В авиации создать материал — это только 20% успеха. Остальные 80% — это доказать его стабильность и безопасность. Авиационный композит должен сохранять свои свойства при перепадах температур от -60°C до +50°C, выдерживать колоссальные динамические нагрузки, удары молний и птиц. Пришлось в кратчайшие сроки не только синтезировать необходимые полимеры, но и провести тысячи образцов через многоступенчатые стендовые, статические и ресурсные испытания, чтобы получить сертификат годности, — подчёркивает Сергей Грищенко.

Сделано в России

Процесс производства композитного крыла на заводе «АэроКомпозит» в Ульяновске, в некотором смысле, уникален. В отличие от Boeing и Airbus, которые используют автоклавную технологию, когда запекают готовые пропитанные ленты под большим давлением, для МС-21 применяется метод вакуумной инфузии.

Автоматические роботы выкладывают сухую углеродную ленту сложной формы. Робот должен положить десятки слоёв сухой ленты по сложнейшим математическим траекториям без единой складки или зазора. Затем заготовка помещается в вакуумный мешок, куда под воздействием вакуума подаётся смола, идеально пропитывая всё изделие. Процесс пропитки смолой должен пройти так, чтобы внутри многометрового изделия не осталось ни одного микроскопического пузырька воздуха. Любая пустота — это потенциальный брак.

После этого изделие полимеризуется (запекается) в термопечи. Это сложнейший физико-химический процесс, требующий ювелирной точности температур и давления. Температурный градиент в печи должен поддерживаться с точностью до градуса на всех участках 18-метрового крыла, чтобы полимеризация прошла равномерно.

— Сегодня можно с уверенностью сказать, что технологический суверенитет в производстве композитного крыла достигнут. Налажен серийный выпуск полиакрилонитрила, то есть полимера на основе акрилонитрила. Это сырьё, из которого формуют специальные волокна или жгуты, чтобы потом из них получить углеродное волокно. Созданы отечественные полимерные связующие, — говорит эксперт.

Масштабный проект МС-21 сработал как мощный технологический локомотив для всей экономики. Созданная с нуля индустрия высокопрочных композитов теперь работает не только на авиацию. Эти материалы уже используются в ветроэнергетике — для производства лопастей для ветрогенераторов, в судостроении — для создания лёгких пассажирских катамаранов и корпусов судов нового поколения, в космонавтике — для обтекателей ракет-носителей и элементов спутников, а также в производстве спортивного инвентаря, медицине (протезирование) и автомобилестроении.

— Этот проект показал: когда перед страной стоит сверхзадача, наша инженерная школа способна создать высокотехнологичную отрасль с нуля. И этот задел будет работать десятилетия. Самолёты МС-21 с полностью российским «черным крылом» уже построены, успешно прошли цикл лётных испытаний и доказали, что отечественные материалы не уступают зарубежным, а по некоторым параметрам даже превосходят их. Сейчас главная задача — масштабирование серийного производства, — заключает Сергей Грищенко.