Эра композитов

Создание и широкое применение композитных материалов в различных отраслях – один из мировых трендов.

Специалисты МАИ активно занимаются внедрением современных материалов в отечественное авиастроение, предлагая предприятиям отрасли новые эффективные решения.

Изначально материалы из угле- или стеклопластиков применялись при производстве первых искусственных спутников Земли. Позже композиты стали находить применение в строительстве, машиностроении, добыче полезных ископаемых и других сферах экономики. Причём спектр их использования постоянно расширяется. Авиапром – одна из отраслей, где подобные материалы особенно востребованы.

По мнению Егора Назарова, начальника лаборатории композиционных материалов и конструкций кафедры 101 «Проектирование и сертификация авиационной техники» МАИ, в ближайшие 25-30 лет композиты займут своё место в промышленности и при производстве товаров народного потребления наравне с металлами. Ряд их преимуществ общеизвестен: снижение веса самолёта до 15%, повышение топливной эффективности, уменьшение эксплуатационных расходов до 10% и расходов на техническое обслуживание до 30% за счёт большей коррозионной стойкости и большего ресурса композиционных материалов по сравнению с металлами, уменьшение количества деталей в конструкции и, соответственно, снижение трудоёмкости и стоимости сборки.

Благодаря эффективной работе МАИ в данном направлении специалистами университета разработана уникальная методика решения динамических задач прочности как металлических, так и композиционных материалов. В частности, это проблема разрушения конструкции при различных факторах эксплуатации (человеческий фактор, различные виды ударов по металлическим и композитным агрегатам). Кроме того, в лаборатории МАИ идёт активная работа по микромеханическому подходу к моделированию композиционных конструкций. Большинство явлений, из-за которых происходит разрушение (в частности, усталостное разрушение), рассматривается на уровне взаимодействия волокна и связующего. За счёт углублённых исследований специалисты университета пытаются предсказать поведение целой конструкции в условиях эксплуатации. Выигрыш от использования этой методики оценивается в 15-20%.

Лаборатория МАИ сегодня участвует в таких крупных проектах, связанных с композитами, как производство широкофюзеляжного дальнемагистрального самолёта CR929, обновлённого семейства Sukhoi Superjet – SSJ- New, перспективного российского среднемагистрального узкофюзеляжного пассажирского самолёта МС-21 и ряда беспилотных летательных аппаратов, таких как, например, «Форпост-Р». Причём к работе в лаборатории регулярно привлекаются студенты. Благодаря идее ректора Михаила Аслановича Погосяна в МАИ выстраивается пирамида подготовки кадрового резерва при помощи института кураторства, когда действующие сотрудники курируют вновь пришедших.

Проект CR929

CR929 – один из масштабных проектов, в котором принимает участие МАИ. В работе над CR929 сейчас идёт стадия проектного проектирования. Роль МАИ – разработать новые расчётные методики, опробовать и предложить новые решения, позволяющие повысить конкурентоспособность, для их дальнейшего внедрения в процесс производства.

Проект SSJ NEW

Сегодня разрабатываются две версии этого самолёта: импортозамещение и создание машины на композиционных агрегатах. В версии импортозамещения на металлических агрегатах МАИ принимает участие в исследованиях динамической прочности. В версии, связанной с композитами, МАИ планирует участвовать в аналогичных CR929 работах: по анализу прочности крыла, горизонтально-вертикального оперения, по снижению их массы. Этот комплекс работ будет выполняться уже в 2021 году.

Проект МС21

МС-21 на данный момент проходит этап импортозамещения. Это будет самолёт из композитного материала отечественного производства. Сейчас ведётся повторный расчёт прочности всех агрегатов. В обязанности МАИ входит работа над расчётами агрегатов механизации и органов управления.