20 декабря 2016 года заместитель Председателя Правительства РФ Дмитрий Рогозин провел в ЦАГИ совещание, посвященное работам по программе создания пассажирского самолета МС-21. В совещании приняли участие руководство Министерства промышленности и торговли Российской Федерации, НИЦ «Институт имени Н.Е.Жуковского», ФГУП «ЦАГИ», ПАО «ОАК», ПАО «Корпорация «Иркут», представители ведущих российских авиастроительных предприятий и организаций.
Отличительной особенностью нового лайнера стало широкое применение в конструкции планера полимерных композиционных материалов. Такое решение призвано обеспечить самолету МС-21 преимущество в летно-технических характеристиках над аналогами. В то же время внедрение композитов потребовало проведения беспрецедентно большого объема прочностных испытаний. Завершены испытания ряда композитных конструкций. Особое внимание уделяется изолированным испытаниям инновационного крыла большого удлинения, кессон и механизация которого изготовлены из композитов. Впервые в России создается и испытывается силовая конструкция такого размера из композиционных материалов.
По прямой линии Заместителю Председателя Правительства была представлена информация из Иркутского авиационного завода – филиала ПАО «Корпорация «Иркут» о подготовке к летным испытаниям первого самолета МС-21-300. Участники совещания также осмотрели зал статических испытаний ЦАГИ, где завершается сборка самолета МС-21-300-0002, предназначенного для проведения статических испытаний.
|
|
|
Как известно, существуют две группы прочностных испытаний: Статические и Ресурсные. Статические испытания – это испытания для определения уровня статической прочности конструкции самолёта. Иными словами - способность конструкции самолета выдерживать высокие однократные нагрузки. Эти испытания необходимы для определения прочностных характеристик конструкции, пределов возможных нагрузок в эксплуатации - резкие маневры, воздушные порывы, турбулентности, отказы систем и пр. Таким образом, в ходе испытаний проверяется способность конструкции самолета МС-21 воспринимать приложенные расчетные нагрузки, не разрушаться и не получать недопустимых остаточных деформаций.
Ресурсные испытания (или - Повторно-статические) – это комплекс испытаний, направленных на определение усталостной прочности и эксплуатационной живучести конструкции самолёта. Усталостная прочность – это способность конструкции выдерживать многократно повторяющиеся нагрузки, а Эксплуатационная живучесть – способность конструкции сопротивляться развитию трещин и прочих дефектов. На основе этих испытаний выносится решение о назначенном ресурсе – том количестве полётов, которое может совершить самолёт до списания. Также эти характеристики влияют на величину межосмотровых периодов – количество полётов, после которых самолёт должен быть тщательно проверен на отсутствие опасных трещин, следов коррозии и пр.
Крыло МС-21-300-0003 на заводе Аэрокомпозит-Ульяновск
На данном этапе, в целях обеспечение прочности конструкции МС-21 и подготовки к первому вылету, уже прошли испытания носовой отсек фюзеляжа, воздушный тормоз, рули направления и высоты, опоры шасси, ряд натурных агрегатов, выполненные из композиционных материалов, а также десятки конструктивно-подобных образцов, отражающих работу основных силовых элементов конструкции. На финишную прямую выходят статические испытания кессонов крыла и киля. На основании результатов этих испытаний, а также подтверждающих их расчетов, будет сделано заключение о статической прочности конструкции планера самолёта на первый этап летных испытаний.
Решение о начале летных испытаний будет принимать Методический совет, сформированный на базе ЛИИ им. Громова, который рассматривает все аспекты готовности самолета к первому полету в том числе, в части прочности, на основе экспертного заключения ФГУП «Центральный аэрогидродинамический институт» (ЦАГИ) имени профессора Н.Е. Жуковского», где проводится основной объем прочностных испытаний по программе МС-21.
Как известно, особенность самолета МС-21 – большой объем инноваций в конструкции планера. Впервые в мире крыло большого пассажирского самолета будет производиться из композиционных материалов на основе углепластиков с использованием вакуумно-инфузионной (безавтоклавной) технологии, что дает свои преимущества, но и имеет определенные риски, в том числе, и в части прочностных характеристик и ресурса крыла. Поэтому испытанию элементов из композитов отводится особое внимание.
Конечная цель - «сломать» консоль крыла (кессон крыла), изготовленную из композиционных материалов. По терминологии прочнистов, «будет определена несущая способность конструкции». В настоящее время эта консоль крыла самолета МС-21 проходит статические испытания в ЦАГИ. Такие испытания носят название изолированных, поскольку на специальном стенде консоль испытывается отдельно от планера. По состоянию на сегодняшний день, результаты испытаний соответствуют расчетам (прогнозам).
|
|
|
|
|
|
Учитывая новизну материалов и технологий изготовления деталей, в рамках программы МС-21 за последние годы проведен беспрецедентно большой объем исследовательских работ. Были исследованы и испытаны десятки тысяч элементарных и конструктивно-подобных образцов. Среди них, в частности, четыре прототипа кессона крыла, кессоны киля и стабилизатора. Проведенные испытания продемонстрировали правильность технических решений и подтвердили эффективность применяемых конструкторами методик проектирования конструкций.
Испытания позволили определить не только прочностные характеристики деталей и агрегатов из композита, но и поведение композитов под воздействием природно-климатических и эксплуатационных факторов. Так, на все испытываемые композиты наносились повреждения, которые могут быть получены в ходе эксплуатации самолета. В частности, на стенде ЦИАМ в Тураево была проверена стойкость конструкции к внешним воздействиям, таким как столкновение с птицами на максимальной скорости.
|
|
|
|
|
|
В основу заключения специалистов ЦАГИ лягут не только результаты проведенных статических испытаний. Параллельно проходят и ресурсные испытания, промежуточные результаты которых также рассматриваются при подготовке к первому полету. Так, в рамках программы МС-21, ресурсные испытания ведутся аж с 2010 года. В частности, отсек регулярной части фюзеляжа самолета МС-21 в ЦАГИ выдержал 47 тысяч циклов, каждый из которых приблизительно соответствует одному реальному полету. Хвостовой отсек фюзеляжа успешно выдержал 240 тысяч аналогичных циклов.
Работы по обеспечению статической прочности самолёта МС-21-300 к начальному этапу летных испытаний идут полным ходом. В соответствии с мировой практикой, суммарный объем этих работ будет меньше полного комплекса прочностных испытаний. Дело в том, что на первом этапе лётных испытаний самолёт не будет подвергаться существенным нагрузкам и будет летать с «ограничениями параметров». В частности, полет будет выполняться в простых метеоусловиях, а полетное задание не будет содержать сложных маневров.
|
|
|
После начала летных испытаний статические будут продолжены. Основные агрегаты самолета будут подвергнуты максимальным расчетным нагрузкам. Это позволит последовательно расширять диапазон условий полетов опытных самолетов. А на завершающем этапе статических испытаний агрегаты будут подвергнуты разрушающим нагрузкам.
«Эстафетную палочку» обоснования прочности конструкции подхватят статические испытания планера самолёта, к проведению которых готовятся в ЦАГИ. Их результаты позволят в дальнейшем снять ограничения с летных испытаний, позволив опытным машинам выходить на предельные режимы полёта.
Обработка результатов статических испытаний позволит выявить и устранить возможные недостатки конструкции, покажет пути для дальнейшего совершенствования конструкции самолёта. Элементы, прочность которых оказалась ниже расчетной, будут дорабатываться. И напротив, элементы, показавшие прочность выше необходимой, могут быть облегчены в интересах повышения летно-технических характеристик самолета.
Элемент конструкции крыла МС-21, собранный из трех составляющих, после пропитки в вакуумном мешке и обрезки.
Результаты испытаний также будут использоваться для верификации и валидации используемых методов расчета. Это позволит в дальнейшем сократить количество натурных испытаний, заменив их «виртуальными» экспериментами, проводимыми с помощью компьютерного моделирования. Также, результаты этих статических испытаний в дальнейшем будут изучаться российскими и зарубежными уполномоченными органами при получении сертификата типа на самолет МС-21.
Самолет МС-21, поставленный на ресурсные испытания в ЦАГИ, никогда не поднимется в воздух, однако его «налет» всегда будет существенно опережать налет реальных самолетов в авиакомпаниях. Поэтому любые потенциально опасные явления, связанные с прочностью, будут выявлены и в ходе доработок и устранены раньше, чем создадут реальную угрозу для пассажиров.
|
|
|
|
|
|
Сборка крыла МС-21-300-0003 на заводе Аэрокомпозит-Ульяновск
Смотрите также: Статус программы МС-21 (декабрь 2016)
Другие публикации по теме:
Фото: Юлия Кузьмина