Быстрее, легче, прочнее: из чего производят российский самолет МС-21

Фото: Марина Лысцева / ТАСС
Фото: Марина Лысцева / ТАСС
В 2022 году в массовое производство планируют запустить пассажирский самолет МС-21. Детали для него изготавливают из российских композитов. Рассказываем, что это значит и как происходит производство

Что такое композиционные материалы

Композиционный материал (КМ) — состав, созданный путем сочетания двух и более неоднородных и нерастворимых друг в друге компонентов.

В большинстве композитов составляющие делятся на два типа: армирующие, обеспечивающие необходимые механические свойства материала, и матрицу, помогающую связать прочие составляющие в единую структуру. Существуют сотни видов КМ, при этом каждый из них уникален, а их потенциал огромен. Использование композитов помогает изготавливать сверхпрочные детали для самолетов и космических аппаратов.

Полимерные композиты для нового гражданского самолета России

Композиционные материалы и авиация

Развитие КМ всегда шло рука об руку с авиапромышленностью. Первые летательные аппараты делали с использованием фанеры и тканей, которые уже на тот момент были композиционными. Сейчас технологии ушли далеко вперед — например, используются стеклянные углеродные наполнители, инновационные сплавы и растворы. Одно из преимуществ использования КМ в деталях летательных аппаратов — возможность их персонализации. Каждую панель можно сделать уникальной, изменив схему выкладки. Благодаря этому можно повысить прочность всей конструкции, точечно воздействуя на потенциальные слабые места.

Российский конкурент Boeing 737

Один из главных современных авиапроектов России — среднемагистральный узкофюзеляжный пассажирский самолет МС-21. Первые летные испытания модели проводились еще в 2017 году, а крылья изначально делались из иностранных композитов. Сейчас же разработчики перешли на российские КМ, из них делают панели кессонов киля и стабилизаторов — это часть хвостового оперения самолета. Вероятно, серийное производство аппарата будет запущено уже в этом году.

Как делают детали для МС-21

Для одного летательного аппарата делают шесть композиционных панелей нескольких типов. Это происходит за счет работы установок по автоматизированной выкладке — первые из них в России появились еще в 1970-х годах, современные же прошли процесс глубокой модернизации. Хотя процесс автоматизированной выкладки напоминает 3D-печать, принтерами эти установки назвать нельзя. Они гораздо точнее, а детали, изготавливаемые с их помощью, получаются в разы прочнее, чем напечатанные.

Все композитные элементы МС-21 проходят термическую обработку в автоклаве, температура в котором достигает 185°C, а давление — 6 кг на 1 кв. см. Нагревание, как и последующее охлаждение, происходит поэтапно — в ином случае материал сразу расплавится.

Преимущества композитов в авиастроении

По словам разработчиков МС-21, при изготовлении гражданских самолетов вопросам безопасности уделяют даже большее внимание, чем при строительстве военных машин. Использование КМ в целом снижает риск возникновения дефектов при строительстве аппаратов, поскольку все процессы автоматизированы, а ручной труд сведен к минимуму. Это позволяет снизить количество возможных ошибок при сборке и унифицировать качество деталей.

Композитные панели, которые делают для МС-21, огромны — несколько метров в ширину. При этом они практически невесомы относительно своих размеров. Например, деталь стабилизатора весит всего около 45 кг. Чем легче деталь, тем меньше расход топлива. А это значит, что самолет, изготовленный из композитных материалов, может лететь дольше, брать больше грузов и пассажиров, а стоимость полета при этом будет ниже.

Обновлено 14.03.2022
Главная Лента Подписаться Поделиться
Закрыть