Прочное крыло нового российского узкофюзеляжного лайнера МС-21

03.08.2018

Дорогие читатели хочу продолжить тему о новом пассажирском лайнере МС-21 – машине, являющейся лидером гражданского самолётостроения, вытащившую нашу авиационную отрасль из пропасти забвения. Я фактически уже начал писать об этом самолёте, сообщив, какая кабина экипажа и современная авионика стала у нового отечественного лайнера.

Продолжая разговор об МС-21, познакомлю вас с чёрным крылом для этого самолёта и какие материалы и инновационные методы использовались при его изготовлении. Надо сказать, что на долю узкофюзеляжных самолётов вместимостью до 210 пассажиров приходится 50% от всего мирового парка и конкуренция в этой нише рынка особенно острая, которая зависит от лучших инновационных решений, используемых при строительстве этих машин.

Разработчики МС-21 нашли оптимальное сочетание композитов и алюминиевых сплавов в его конструкции, в которой углепластики составляют 30%, что решает задачу сохранения надёжности и уменьшение взлётного веса, оставляя низкой саму стоимость самолёта. Композитные материалы ранее использовались исключительно для строительства дальнемагистральных самолётов, таких как Боинг787, поскольку для узкофюзеляжных машин это было слишком дорогое удовольствие.

Существенно снизить стоимость конструкции из композиционных материалов удалось лишь специалистам российского завода «Аэрокомпозит». Они нашли способ сборки из готовых интегральных конструкций, а не из отдельных деталей. Нельзя забывать, что килограмм авиационного алюминия имеет цену 3 доллара, а килограмм углепластика обходится в 400 долларов.

Наши самолётостроители отказались от способа изготавливать композитные детали из заготовок, так называемых препрегов, где углеволокно пропитывается смолой из полимеров, полимеризация которых проходит в вакууме в автоклаве. Это был длительный, трудоёмкий и дорогой процесс.

Российские разработчики пошли другим путём, тщательно рассчитав зазоры между лентами композитной ткани, выбрав волокна и переплетения, наши учёные провели тестовые испытания и применив новую технологию «вакуумной инфузии», создали интегральную деталь самолёта.

Такое новшество значительно сократило и удешевило весь процесс, а специалисты «Аэрокомпозита» организовали полный технологический цикл от выкладки вспомогательных материалов до покраски консоли.

Углепластик позволил сделать крыло с большим коэффициентом удлинения, порядка 11.5 (на современных самолётах он не более 10.5, а это означало меньшее лобовое сопротивление для конструкции крыла с тонким профилем. Ранее композитные материалы были по весу не легче алюминиевых, поскольку их делали с большим запасом прочности равным 5 или 7, а для алюминия коэффициент запаса прочности был всего 1.5.

Но, учёные тщательно исследовав все свойства композитных материалов, пришли к выводу, запас прочности очень велик и вес композита снизился без потери прочности. На МС-21 углепластик составляет 30-40% от общего веса самолёта и делает его более лёгким и прочным.

Цифры говорят сами за себя – аэродинамическое качество крыла увеличилось на 6%, а расход топлива стал меньше на 7%. Композитные материалы сделали крыло более прочным и жёстким, стойким к высоким температурам и весьма долговечным.