Ремонтный «чемоданчик» МАИ поможет восстановить композитные элементы самолётов в полевых условиях

Фото: Пресс-служба МАИ / Архив

Специалисты Московского авиационного института предложили новую технологию быстрого ремонта обшивки летательных аппаратов из полимерных композиционных материалов (ПКМ). Разработка даст возможность устранять масштабные повреждения корпуса планера непосредственно на месте — без демонтажа агрегатов и их отправки в авиамастерские. Инновационный метод существенно сокращает время простоя техники и ускоряет её возвращение в строй. При этом весь необходимый комплект оборудования и материалов компактно размещается в «чемодане на колёсах» — мобильном комплексе аэродромно-технического обеспечения полётов летательных аппаратов, который легко перемещается силами одного человека.

— Полимерные композиционные материалы, такие как углепластики и стеклопластики, играют важную роль в современном авиастроении. Из них изготавливают крылья, кили, стабилизаторы и другие элементы планера. Композиты обладают высокой прочностью при малой массе, что существенно повышает экономическую эффективность полётов. Однако в процессе эксплуатации такие детали подвержены повреждениям, — рассказал один из авторов разработки, академик РАЕН и РЭА, кандидат технических наук, доцент кафедры 104 «Технологическое проектирование и управление качеством» МАИ Вячеслав Резниченко.

По его словам, причиной дефектов могут стать как внутренние факторы — усталостные трещины от регулярных вибраций и циклических нагрузок, так и внешние. В их числе — столкновения с птицами, попадание гравия и посторонних предметов, обледенение, удары аэродромной техники.

Сейчас в полевых условиях удаётся оперативно устранять повреждения диаметром не более 150-200 мм. Это обусловлено ограничениями технологий склеивания и требованиями к прочности авиаконструкций. Если дефект крупнее, то повреждённый элемент демонтируют и отправляют на завод. Это означает «простой» техники, влечёт за собой сложные логистические цепочки и значительные финансовые потери. Поэтому особый интерес вызывает ремонт больших площадей повреждений без демонтажа деталей.

— Мы создали «ремонтный чемоданчик», который располагается в передвижных авиаремонтных мастерских на аэродромах. Имеющееся в нём оборудование и материалы позволяют восстанавливать дефектную поверхность без нагрева. Эта технология подходит для ремонта больших площадных повреждений и применима в полевых условиях. — пояснил Вячеслав Резниченко.

Ремонт состоит из нескольких шагов. Сначала специалисты находят границы повреждённой поверхности. Затем этот участок вырезают фрезой, а на место выреза вставляют опорное кольцо из ПКМ — углепластика или стеклопластика, в зависимости от типа материала ремонтируемого агрегата. Это кольцо крепится к обшивке вытяжными полупустотелыми титановыми заклёпками — так, чтобы часть кольца подкрепляла обшивку, а вторая часть кольца служила для крепления заплатки, которая закрывает повреждённую часть. Если запас подкрепляющих колец и заплаток израсходован, в чемоданчике имеется материалы, оборудование и оснастка, которые дают возможность изготовить их прямо на месте. 

Особое внимание разработчики уделили восстановлению трёхслойных сотовых панелей — наиболее распространённого типа обшивки самолётов. Такие конструкции состоят из двух тонких внешних слоёв и внутреннего ячеистого наполнителя, который по внешнему виду напоминает пчелиные соты.

Ремонтная бригада вырезает повреждённую часть и обезжиривает края спиртом или ацетоном. Затем на обработанный участок наносят специальный клеевой состав, вставляют подкрепляющее композитное кольцо и крепят его к обшивке. Внутрь устанавливают новый ячеистый наполнитель, смазанный специальным клеевым составом. После этого устанавливают композитную заплатку, также смазанную по внутренней поверхности клеевым составом, прижимают её к вставленному сотовому блоку и клепают по контуру заплатки вытяжными заклёпками, соединяя заплатку с подкрепляющим композитным кольцом. Преимуществом предложенной технологии является возможность ремонтировать большие площади (больше 150 мм) без нагрева и без применения ударной клёпки.

На данные способы ремонта и устройство чемоданчика получены патенты РФ. По мнению исследователей, технология найдёт применение не только в авиации, но и в других отраслях, где используются крупногабаритные конструкции из полимерных композиционных материалов, в том числе в ветроэнергетике, судостроении и транспортном машиностроении.