Авиация России

Наиболее эффективными и экономически целесообразными областями применения композитов а гражданском авиастроении является их использование в силовых конструкциях планера самолёта. Крыло, киль, стабилизатор, центроплан характеризуются повышенной конструктивной сложностью, высоким уровнем действующих нагрузок и критичностью с точки зрения безопасности полёта. Кессоны вертикального и горизонтального оперения самолёта МС-21 изготавливаются в Обнинске на производственной площадке ОНПП «Технология».

Метод изготовления крупногабаритных интегральных панелей подкрепленного типа кессона киля и стабилизатора для МС-21 был разработан специалистами предприятия в середине 2010-х годов для самолёта в облике с импортными композиционными материалами.

Конструкция силовых элементов кессонов стабилизатора и киля включает в себя лонжероны, нервюры, верхнюю и нижнюю панели, спроектированные по аналогии с силовым набором и панелями крыла. Лонжероны киля и стабилизатора представляют собой балки швеллерного сечения с полками внутрь кессона и приформованными стойками, изготовленными из углепластикового препрега. В стенках лонжеронов выполнены отверстия для доступа внутрь кессона.

Каждая панель кессона состоит из обшивки и стрингеров, отформованных совместно с обшивками из углепластикового препрега, толщина обшивок и стрингеров переменная. Поперечный силовой набор кессона киля и консолей кессона стабилизатора состоит из нервюр, имеющих швеллерное сечение. На ОНПП «Технология» для изготовления силовых конструкций применяется автоклавное формование, методом вакуумной инфузии изготавливают крупногабаритные мастер модели и формообразующую углепластиковую оснастку, а также ненагруженные конструкции. Выкладка препрегов и сухого углеродного волокна автоматизированы с применением выкладочных роботов.

Изготовление металлических деталей и общую сборку композитного хвостового оперения проводит ульяновский «Авиастар». Поставщиком композитных элементов и силовых конструкций оперения выступает ОАО «ОНПП «Технология». Прочностные испытания образцов осуществляет Центральный аэрогидродинамический институт им. проф. Н.Е.Жуковского.

Летом 2024 года в ЦАГИ по по заказу ПАО «Яковлев» прошли испытания кессона стабилизатора МС-21, изготовленного из отечественных полимерных композиционных материалов (ПКМ). Целью исследований стало подтверждение статической прочности конструкции при предельных нагрузках, что имеет критическое значение для безопасности эксплуатации самолёта.

«На изолированном стенде, ранее использовавшемся для аналогичных исследований агрегатов из импортных ПКМ, проводились эксперименты с кессоном стабилизатора не только на общую, но и на местную прочность, в частности, определялся уровень напряжённого состояния узлов навески, руля высоты и механизма перестановки стабилизатора», – рассказали в ЦАГИ.

Кроме того, на кессоне были реализованы нагрузки, превышающие расчётные значения более чем на 150 процентов. Это больше нагрузки, при которой разрушился агрегат из импортных композитов. Заместитель начальника отделения статической и тепловой механики ЦАГИ Михаил Лимонин отметил, что кессон стабилизатора из российских ПКМ выдержал предельные уровни нагрузки и ударные повреждения, имитирующие реальные условия эксплуатации самолёта, показав высокую прочность и жёсткость конструкции.

Для подготовки сертификационного заключения о прочности стабилизатора МС-21 результаты экспериментов переданы ПАО «Яковлев». В настоящий момент в ЦАГИ проходят прочностные испытания импортозамёщенных стёкол иллюминаторов пассажирского салона. В ближайшее время стартуют исследования стёкол кабины экипажа авиалайнера и элементов пола российского производства.

189