Небо покоряют на земле

ОАК, Марина Лысцева

На начало 2017 года запланирован первый полет МС-21 — нового отечественного пассажирского лайнера, одно из главных новшеств которого — композитное крыло. Его создатель — компания «АэроКомпозит» — впервые в мировой практике изготовила длинномерные силовые элементы конструкции, используя инфузионную технологию. Корреспонденты Журнала Стратегия узнали, в чем преимущества этой технологии, а также какое место в мировом авиапроме сможет занять МС-21.

Лидерам гражданского авиастроения в региональном сегменте — Airbus и Boeing — сегодня принадлежит практически 90% рынка. В России эти лайнеры также самые популярные. Для перелома сложившейся ситуации в начале 2000-х годов руководство страны приняло ряд структурных преобразований, касающихся модернизации научно-технической и производственной базы предприятий, разработки и организации выпуска новых гражданских и военных судов. Тем не менее выйти на принципиально новый уровень, позволяющий выпускать конкурентоспособные воздушные судна, крайне сложно. Предложить просто хороший самолет — мало, необходимо что-то абсолютно новое, то, чего ни у кого нет. Освоение новых ниш и внедрение инноваций — единственные возможности, которые позволят российскому самолетостроению находиться в глобальном конкурентном окружении.

30–40% — общая доля композиционных материалов в новом самолете

Рынку сегодня необходима совокупность преимуществ: технологическое превосходство, повышенная безопасность и более дешевая эксплуатация. Особые требования предъявляются к композиционным материалам, доля которых в современных самолетах постоянно увеличивается: они должны сочетать прочность и живучесть конструкции с минимальной массой. Так, российские специалисты сделали ставку на существенно новый способ изготовления композитных конструкций самолета — метод вакуумной инфузии.

Для создания инновационного «крыла большого удлинения» самолета МС-21 в 2008 году к проекту подключилась компания «АэроКомпозит». Были построены два завода — в Ульяновске и Казани, специфика которых различается по методам изготовления конструкций: казанский завод производит композитную механизацию крыла и элементы хвостового оперения методом автоклавного формования, а производственная площадка в Ульяновске работает по методу вакуумной инфузии. Компания «АэроКомпозит» стала первым центром компетенций Объединенной авиастроительной корпорации в сфере инновационных разработок и создания элементов конструкций из полимерных композиционных материалов для воздушных судов. В России появилась производственная площадка, соответствующая мировым стандартам. По своим масштабам данное производство потеснило тройку компаний-лидеров по созданию композитного крыла самолета.

«Семейство самолетов МС-21 ориентировано на самый емкий сегмент мирового авиарынка — среднемагистральные перевозки, где и конкуренция является очень высокой. Поэтому еще на начальном этапе, при определении воздушного судна, были заложены новаторские решения: создание композитного крыла, применение передовых технологий в части аэродинамики, двигателестроения и авионики самолета», — поясняет исполнительный директор «АэроКомпозита» Ирина Кошелева.

Само применение композиционных материалов в машиностроении не ново и используется в мире давно. Композиты стали одним из предметов полувековой конкуренции между авиалидерами — Airbus и Boeing. Так, в 1970-х годах молодая компания Airbus, чтобы добиться авторитета и выиграть позиции, предложила заказчикам новые самолеты с широким использованием композиционных материалов и электроники. Ранее в самолетах процентное соотношение композитов было несущественным. Оказалось, что их применение дает определенные преимущества. 

В России и в странах бывшего СССР также был значительный опыт создания конструкций из композиционных материалов. Но до недавнего времени использовалась традиционная технология с применением препрега (пропитанного углеродного материала). До появления АО «АэроКомпозит» изготавливать крыло самолета из композиционных материалов умели только Boeing, Airbus и Bombardier. Сегодня к ним присоединилась отечественная компания, но не просто в качестве нового игрока, а новатора, предложив свой способ создания монолитных длинномерных конструкций.

«Изготовление композитных конструкций методом вакуумной инфузии принципиально отличается от автоклавного метода. Материал, применяемый при автоклавном методе, так называемый «препрег», насыщен связующим изначально. Работа с этим материалом требует строгого соблюдения температурного режима, срок его жизни ограничен, необходимы специальные условия хранения. Для изготовления конструкции по данному методу необходимо наличие автоклава, что удорожает стоимость производства. Плюс сама технология изготовления накладывает определенные ограничения на конструктивные решения. При инфузионном методе мы используем сухой углеродный материал, без пропитки связующим, которое поступает в уже сформированную преформу. Данные операции проводятся в низкотемпературном термоинфузионном центре, что позволяет существенно снизить производственные затраты. В результате получается монолитный элемент до 20 метров в длину — один из основных силовых компонентов консоли крыла, отличающегося высоким аэродинамическим качеством», — раскрывает суть метода Ирина Кошелева.

ОАК, Марина Лысцева

Кроме того, аэродинамика самолета с подобным крылом позволит сократить потребление топлива на 6–8% и уменьшить удельные операционные расходы на 6–7%. Эти кажущиеся несущественными проценты могут стать хорошим конкурентным преимуществом для перевозчиков: самолет за период эксплуатации тратит огромное количество топлива, и даже несколько процентов способны сократить расходы на горючее на очень и очень большие суммы.

Второе значительное преимущество ближне- среднемагистрального пассажирского самолета МС-21 по сравнению с аналогами — это самый широкий фюзеляж в классе однопроходных лайнеров, как следствие — свободное перемещение пассажиров по салону во время полета и выхода после приземления. «Это абсолютно новый уровень эффективности и комфорта не только для пассажиров, но и для экипажа», — поясняет исполнительный директор «АэроКомпозита».

Перейдут ли авиастроители на метод вакуумной инфузии — большой вопрос. «На мой взгляд, изменение материала и технологии изготовления крыла уже эксплуатируемых лайнеров мало реалистично. А вот применение данного метода при реализации новых авиационных проектов иностранными компаниями однозначно возможно», — говорит Ирина Кошелева.

Максимальная дальность полета лайнера компоновки МС-21-300 — до 6 тысяч километров

«К настоящему моменту АО «АэроКомпозит» поставило первые комплекты «черного крыла», композитный кессон крыла, элементы механизации и хвостового оперения проходят испытания в Центральном аэрогидродинамическом институте в Жуковском. Часть испытаний успешно завершена. Ведутся работы по изготовлению и проверке образцов в обеспечение сертификации самолета, — рассказывает о работе по проекту МС-21 Ирина Кошелева. — Необходимо осуществить поставку испытательных комплектов, начать поставку серийных изделий, наращивать темпы выпуска продукции, обеспечить поддержку сертификации самолета».

Предварительно головной разработчик самолета — корпорация «Иркут» — сформировала стартовый портфель заказов на 175 бортов. В числе эксплуатантов компания «Аэрофлот», «ВЭБ-лизинг», но также идет ориентация и на азиатский рынок — один из самых крупных в мире. Среди китайских производителей конкуренцию МС-21 может составить новый лайнер С919, поставки которого начнутся с 2019 года.

«СОМАС С919 будет использовать такие же двигатели LEAP от CFM International, как на A320 и B737. Это новейшее поколение. У МС-21 тоже двигатель нового поколения. Но китайцы используют традиционный материал и в фюзеляже, и крыло у них металлическое. Поэтому у МС-21 крыло легче и аэродинамические характеристики выше», — цитирует деловая газета «Взгляд» Олега Пантелеева, главного редактора портала «АвиаПорт».

По информации ИТАР-ТАСС, стоимость по каталогу одного лайнера МС-21 составляет от 85 млн долларов, в зависимости от комплектации, что значительно меньше, чем у потенциальных конкурентов. Семейство самолетов включает две модели: МС-21-200 вместимостью от 132 до 165 пассажиров и МС 21 300 — от 163 до 211.

Создание силовых элементов консолей крыла методом вакуумной инфузии – разработка российских специалистов

Сможет ли магистральный самолет XXI века стать лидером в своем сегменте, говорить пока рано. Отправной точкой модернизации российского самолетостроения стало появление Sukhoi Superjet 100. Основные конкуренты ближнемагистрального пассажирского лайнера SSJ-100 — Embraer и Bombardier, а вот МС-21 замахнулся на гигантов авиарынка — Airbus и Boeing, поэтому и ожидания выше.

Сейчас предстоит огромная работа: наземные испытания, первые полеты, работа с заказчиками и эксплуатантами судна. «Первый полет мы ожидаем в первом квартале следующего года, сейчас идут активные испытания в цехе, в конце 2018 года ждем получения российского, а дальше европейского сертификатов», — цитирует РИА Новости заместителя министра промышленности и торговли Андрея Богинского. Даты пока предварительные и, скорее всего, будут меняться: в самолетостроении время между выкаткой, первым полетом и эксплуатацией может исчисляться месяцами. Таковы традиции всей мировой авиаотрасли.