Помощь винтокрылым
Ка‑226Т станет первым вертолетом в России и Европе, оснащенным российской авариестойкой топливной системой, которую разрабатывает АО «ОКБ «Кристалл». Для этой системы в МАИ была разработана не имеющая аналогов испытательная установка.
Важнейшей составляющей безопасности полетов вертолета является безотказная работа его топливной системы. На сегодняшний день почти 80% послеаварийных пожаров возникают в результате повреждения топливных элементов и/или топливных трубопроводов.
Решением данной проблемы является использование авариестойкой топливной системы, которая позволяет предотвратить утечку топлива из баков и магистралей при жесткой посадке и избежать воспламенения и взрыва топлива. До настоящего времени в российском вертолетостроении отсутствовали подобные системы отечественного производства, которые полностью бы отвечали требованиям российских и зарубежных авиационных правил.
Разработкой такой системы для вертолета Ка‑226Т занялось АО «ОКБ «Кристалл». Для возможности проведения конструкторских и квалификационных испытаний этой системы в России возникла необходимость создания отечественного испытательного оборудования. Поэтому в 2019 году в МАИ по заказу АО «ОКБ «Кристалл» был запущен проект по созданию испытательной установки. Его реализация осуществлялась при финансовой поддержке Минобрнауки России в соответствии с Постановлением Правительства РФ № 218. Работой занялась команда специалистов Центра компетенций «Энергетические системы» МАИ.
— Разработанная в МАИ испытательная установка для отработки как штатных, так и отказных режимов функционирования топливной системы является уникальной: она не имеет аналогов в России и Европе, — говорит директор Центра компетенций «Энергетические системы» МАИ Сергей Грачев. — Установка позволяет имитировать реальные режимы функционирования в различных условиях эксплуатации, а также проверять конструкцию в экстремальных условиях при одновременном качании и вибрации, эффективно комбинировать цифровые и натурные испытания авариестойкой топливной системы.
Испытательная установка служит для проведения натурных испытаний по таким параметрам, как полная отработка функционирования АСТС в широком эксплуатационном диапазоне, определение общей емкости системы, определение невырабатываемого остатка топлива, а также вырабатываемого остатка топлива при заправке самотеком и заправке под давлением, подтверждение независимости подачи топлива в двигатели, определение расширительного пространства топливного бака и многое другое.
Поворотные платформы и системы
В состав установки входят две поворотные платформы, система подачи и слива топлива, система подвижности поворотных платформ и система управления.
Первая поворотная платформа предназначена для испытаний авариестойкой топливной системы на функционирование при различных пространственных положениях вертолета и при различных режимах работы топливной системы. Данная платформа позволяет задавать диапазон крена и тангажа от плюс до минус 15 градусов.
Вторая поворотная платформа предназначена для испытаний авариестойкой топливной системы вертолета Ка‑226Т в условиях качания с одновременным воздействием вибрации. Это поворотная относительно горизонтали платформа, на которой устанавливается объект испытаний. Поворотная рама совершает динамические наклоны на углы 15 градусов относительно оси со скоростью до 20 циклов в минуту.
— Реализация системы вибрации является уникальным техническим решением. Она позволяет второй платформе выполнять одновременно режим качания (а это порядка 16–20 качков в минуту) и вибрации (до 33 Гц). Одновременное осуществление качания и вибрации объектов такой размерности является уникальным для России и Европы, — отмечает технический директор Центра компетенций «Энергетические системы» Денис Смагин.
Система подачи и слива топлива состоит из топливного и пневматического оборудования. Она используется для заправки объекта испытаний, подогрева заправленного топлива, его слива, установления заданного напора и измерения параметров выработки топлива насосами.
Для отклонения АСТС вертолета на заданные углы и с заданной скоростью используется система подвижности поворотных платформ. В ее состав входят комплекты гидроцилиндров, гидросистема с маслонасосной станцией и система управления и контроля движением приводов.
Сердцем испытательной установки является система управления испытательной установки, которая в процессе эксперимента позволяет контролировать десятки параметров. В ее состав входят контур управления системой подготовки и слива топлива, системой управления измерения топлива, рабочее место оператора, система управления подвижностью и система управления виброоборудованием. Контур позволяет управлять электропитанием насосов, клапанов, перекрывных кранов и осуществлять индикацию с датчиков — топливомеров и сигнализаторов — в режиме реального времени.
Неотъемлемой составляющей испытательной установки является система видеонаблюдения, которая предназначена для визуального контроля процесса испытаний и состояния оборудования. Девять камер позволяют тщательно контролировать ход эксперимента.
Перспективные разработки
— Установка является показательным примером эффективного импортозамещения, позволяющим осуществлять цикл мероприятий по проведению испытаний и сертификации авариестойкой топливной системы вертолета, — отмечает руководитель проекта Роман Савельев.
Проект был завершен в конце 2021 года. После этого последовали аттестация стенда и проведение испытаний системы. Стенд был благополучно аттестован в августе 2022 года. В ноябре этого года на установке прошли испытания с оснасткой и частью фюзеляжа вертолета. Следующая стадия — испытания с работающей топливной системой.
В процессе разработки было получено семь российских патентов, в базах данных Scopus и ВАК опубликовано 17 статей. Как отмечает Сергей, в ФИПС зарегистрирована и готова к подаче в зарубежные патентные ведомства заявка на получение международного патента.
Проведенная работа подготовила почву для других проектов.
В мае 2022 года на международной выставке HeliRussia, посвященной передовым достижениям вертолетной индустрии, сотрудники Центра компетенций «Энергетические системы» МАИ впервые представили технологию дополненной реальности для повышения эффективности разработки, производства и эксплуатации вертолетной техники. Так, был представлен виртуальный демонстратор испытательной установки авариестойкой топливной системы вертолета Ка‑226Т, наглядно демонстрирующий полноразмерную установку и ее работу.
Виртуальная модель установки авариестойкой топливной системы позволяет наглядно демонстрировать ее функционал и знакомить персонал с высокотехнологичным оборудованием перед началом его эксплуатации. Это реализуется путем выведения интерактивных инструкций, подключения удаленных экспертов с возможностью проведения интерактивных консультаций по нужному оборудованию, а также позволяет проводить предварительную оценку конструкторских решений на этапе разработки.
— При поддержке Минобрнауки России МАИ удалось успешно реализовать уникальный высокотехнологичный проект. Разработка МАИ позволяет существенно снизить затраты на проведение летных испытаний и вносит весомый вклад в повышение надежности и безопасности вертолетной техники в России, — говорит Сергей Грачев.
Анна Солдатова
