Не то чтобы инженеры совершенно не представляют себе свойства углепластиковых композитов, но даже они нередко называют работу с ними «черной магией». Этим они намекают на то, что, хотя с 1985 года композиты используются в важнейших деталях самолетов, по прежнему остаются области, где инженеры вынуждены полагаться на эмпирику и не в состоянии полностью гарантировать требуемый результат.

 

При проектировании конструкции это важно, но все же может быть обойдено натурными испытаниями, закладыванием некоего избыточного запаса прочности и шаманским бубном. А вот когда дело доходит до ремонта ранее изготовленных деталей, бубен выходит на второе место, а главным методом ремонта в настоящее время остается установка на поврежденное место заплатки на болтах – такой же, как на металлических деталях. Слова «такой же» определяют не только метод, но и материал – «заплатка» на композит чаще всего делается из металла. Это потому, что поведение металла изучено лучше, и можно гарантировать, что уж он будет держать прочно. Правда, так выходит тяжелее и неэстетично, но ничего лучшего пока нет.

 

То есть в теории есть, поскольку можно композиты клеить. Но на практике склейка пока оборачивается именно что шаманским камланием: даже соблюдая все технологические условия, убедиться в том, что процесс прошел как надо, можно только после его окончания. Получить со 100% гарантией прочное клеевое соединение не удается даже в условиях завода-изготовителя. По крайней мере, в этом честно признаются специалисты «Эрбаса», делая логичный вывод: «Если мы не можем этого на заводе, то уж центры ТОиР и авиакомпании и подавно».

 

Ситуация осложняется тем, что на итоговый результат сильно влияет квалификация конкретного исполнителя работы. Центры, которые осуществляют ремонт композитных деталей, имеют на это сертификат, но это не касается конкретных рабочих. А в данном случае требуется, чтобы рабочий прошел обучение всем тонкостям этого производственного процесса и доказал способность пользоваться всеми полученными знаниями и следовать всем требованиям. Даже небольшое отклонение от одобренной методики способно испортить все. Например, если в процессе ремонта контролировать температуру не по всей поверхности, а только в центре «заплатки», то легко получить непрочное соединение с дефектами, чем часто и объясняется низкое качество ремонтных работ на композитах. И необходимость в подготовке и сертификации специалистов, умеющих работать с композитами, растет с появлением новых, все более композитных самолетов, и предложения по сертификации не только центров ТОиР, но и отдельных рабочих уже переданы FAA и EASA.

 

Американцы, создавшие «Дримлайнер», гораздо спокойнее относятся к вопросу склейки композитов и уверены, что большой проблемы тут нет. Они заявляют, что FAA уже считает, что качество клеевого соединения композитов обеспечить можно уже сейчас, но европейцы в EASA боятся давать клеевой методе «зеленый свет», предпочитая полагаться на проверенную технологию металлических «заплат» на болтах.

 

Правда, и сам «Боинг» от них не зарекается, и в руководстве по ремонту В787 присутствуют болтовые накладки из титана, алюминия и композитов. Но там же присутствуют еще два метода: склеивание и «быстрый ремонт».

 

Этот последний представляет собой наклеивание на поврежденные места небольших композитных заплаток. Процесс вроде бы отработан и устранение повреждений с его помощью занимает около часа – и правда быстро. Правда, область применения таких заплаток ограничена небольшими повреждениями, например, царапинами обшивки, проникающими в материал на определенную глубину. Например, если на восьмислойной поверхности нарушены три слоя, то заплатка восстанавливает их, и самолет может продолжать полеты.

 

Со склейкой сложнее. Янки утверждают, что обладают технологией, позволяющей вклеивать в обшивку того же «Дримлайнера» достаточно толстые панели площадью до квадратного метра и более, а также ведут работы по отработке технологии склейки еще более толстых монолитных деталей. Правда, сразу заявляют, что склейка панелей более метра площади является секретной, не разрешена к экспорту и может осуществляться только американской компанией. Или придется ставить заплатку на болтах.

 

Хотя такая перспектива не слишком радует европейские компании по ТОиР, например, Lufthansa Technik, они приветствуют усилия «Боинга» продемонстрировать возможность заклейки таких больших повреждений на структурно важных элементах конструкции 787-го, и признают их технически возможными, но задают вопрос: могут ли подобные методики быть сертифицированы, и какая основа будет для такой сертификации. Ну хотя бы как будет обеспечиваться соответствие базовой спецификации работ, проведенных в разных центрах ТОиР? Ведь у каждого туземного шамана, практикующего «углепластиковую магию», свои ухватки, а все необходимые и достаточные условия для успешного ремонта до сих пор не определены…

 

Однако «Боинг» явно готов к сертификации своего техпроцесса, и, видимо, действительно хорошо его отработал. Иначе было нельзя: конструкция фюзеляжа В787 имеет особенности, делающие на нем традиционные титановые болтовые накладки на обшивку как минимум менее эффективными. Дело в том, что при сверлении отверстий под болты (а на самолете в процессе службы число заплаток исчисляется десятками, и на каждой – немало болтов) нарушается прочность не только обшивки, но и фюзеяжа в целом. На А350, где использована куда более консервативная схема с силовым набором и заменяемой композитной обшивкой, это не проблема; правда, и фюзеляж получается тяжелее. Но «Боинг» сделал ставку на «сплошной композит» – видимо, их методы ремонта таких конструкций и правда весьма совершенны и могут быть внедрены в сторонних организациях.

 

Технологии и правда выдающиеся, скажем, «усушка» панелей перед склейкой, позволяющая уменьшить пористость композита и удалить из него воздух. И, судя по тому, что все это можно найти в руководству по ремонту В787, эти технологи будут применяться не только изготовителем и его партнерами, но и любой другой ремонтной компанией. Как утверждают представители «Боинга», «любая организация, ранее производившая ремонт композитных мотогондол, закрылков и рулей, сможет без особого труда перейти к ремонту склеиванием на 787».

 

Это уже хорошо, но все мечтают о том времени, когда будут разработаны методы ремонта композитов «в поле», которые будут проще и дешевле существующих. Но сначала повреждение-то надо найти. И вопросы их диагностики – тоже серьезная проблема применительно к композитам.

 

Сами по себе такие методы – компьютерная томография, рентген и ультразвук – существуют и достаточно надежны, но вот беда – оборудование для них найдется не в каждом аэропорту, да и привезти его, ввиду немалых габаритов, проблема. И вдобавок процесс анализа идет долго, отчасти из-за того, что получаемый в их ходе большой объем данных требует оперативного сбора, обработки и хранения, а это пока не получается. Сейчас приходится снимать деталь, инспектировать ее, проводить анализ, снова смотреть деталь для уточнения – и в ряде случаев было бы проще отсканировать всю деталь и потом анализировать все данные в комплексе. Правда, пока это требует слишком много времени, но техника совершенствуется…

 

Одним из перспективных методов анализа называется «наложение» данных, полученных при анализе детали, на оригинальный ее образ в среде CATIA. В этом случае вместо того, чтобы сначала получать скан, потом его интерпретировать (чем занимаются люди, им ведь свойственно и ошибаться) и потом сравнивать полученные характеристики с неповрежденной деталью, можно снимать с поврежденной детали образ и накладывать ее на оригинальный образ CATIA, после чего сравнивать одну с другой.

 

Также перспективна автоматизация поиска повреждений на композитах, которая быстро позволяла бы инженеру определить хотя бы предстоящий фронт работ. Правда, тут есть одна тонкость – что именно автоматизировать. Сейчас 80-90% инспекций композитных конструкций выполняется «на глаз», визуально, почти все оставшиеся – посредством «простукивания». Можно, конечно, использовать ультразвук или термографию, но только на отдельных деталях, а не на цельных структурах. Правда, инфракрасная термография может использоваться и в этом случае для выявления расслоения композитов, но пока этот метод только проходит испытания и до промышленного внедрения не дошел.

 

Зато уже озвучена дата появления аппарата, который решит одну из важных проблем в ремонте композитов - зачистку места повреждения. В 2011 году будет передана в эксплуатацию машина, которая с помощью лазера будет срезать поврежденные слои композита, в результате обработанная поверхность будет представлять собой идеально гладкие уступы, на которые наилучшим образом лягут слои препрега, которые будут вырезаться, подгоняться по месту и вклеиваться другой машиной. Итоговое соединение за счет идеальной подготовки поверхности и точного соблюдения автоматикой температурных и, возможно, барических условий позволит значительно повысить качество получаемого соединения и надежность ремонта.

 

Появление автоматической системы ремонта углепластиков не за горами, хотя разработка той же машины для зачистки продолжается. Главный вопрос, на который ищут ответ ее создатели – не повреждаются ли нижележащие слои композита при срезании верхних. Если все окажется в порядке, готовый аппарат пойдет на натурные испытания, где он будет выполнять типовые работы по зачистке самых обычных на самолетах повреждений. Правда, на опытном образце размер зачищаемой области весьма ограничен, так что даже в случае успешного прохождения и этого этапа до практического использования подобных устройств пройдет еще несколько лет. К этому времени, глядишь, будут созданы и новые материалы, которыми можно будет «залечивать» повреждения композитов с меньшими трудностями (хотя от необходимости с высокой точностью поддерживать необходимую температуру в процессе ремонта наверняка избавиться не удастся). Но направление перспективное, и работают в нем многие, так что новые результаты будут уже в самом недалеком будущем.

 

А вот что будет в том же недалеком будущем с российскими композитными самолетами, сказать сложно. Правда, учитывая отсутствие крупносерийного производства углепластиков в стране и тем более технологий по их ремонту, сравнимых с зарубежными, на многое рассчитывать не приходится. Тут хоть бы оперативно иностранный опыт по ремонту научиться перенимать, благо «Дримлайнерам» в нашем небе точно быть.…