Круглый стол "Перспективные материалы в авиастроении", прошедший в рамках Международного авиационного конгресса, собрал ведущих специалистов в области разработки и производства конструкций из композиционных материалов. Конкурентоспособность отечественных производителей во многом зависит от создания передовых ноу-хау, освоения выпуска отечественных материалов, запуска высокоавтоматизированных производств и выхода на международный рынок, полагают участники мероприятия.

Забытое лидерство

Пионером в области освоения композитов в авиации является Россия: один из первых материалов, дельта-древисина, был создан еще в военные годы. В 1960-е годы в стране стартовали активные работы по освоению конструкций из стеклопластика, а спустя десятилетие отечественные материаловеды приступили к созданию первого поколения изделий из углепластика. Свидетельством прогресса в этой области стал первый полет космического самолета многоразового использования "Буран". 25 лет назад проверку во внеземном пространстве прошли и выполненные из углепластика 18-метровые створки люка, закрывающего отсек полезной нагрузки. Обнинское НПП "Технология", создавшее эти уникальные изделия, и сегодня является лидером в серийном производстве продукции для авиационно-космической индустрии России.

Стоит напомнить, что еще три десятилетия назад только четыре страны в мире производили углеродную нить, которую можно было использовать в аэрокосмических конструкциях. Помимо Советского Союза, этой технологией владели США, Великобритания и Япония. Однако, создав ряд экспериментальных и малосерийных воздушных судов с широким применением углепластиков, но не выйдя на массовый рынок, отечественные авиастроители так и не стали крупным потребителем новейших материалов. Как следствие, при мировом объеме потребления 70 тыс. тонн углеродных материалов в год (из них 10 тыс. - в аэрокосмической отрасли), российские производители авиационной и космической техники используют в своих конструкциях лишь десятки тонн в год, что ограничивает сбыт для отечественных производителей изделий из композитов.

В то же время, использование материалов на основе углеродной нити постоянно увеличивает свой масштаб. Рост рынка оценивается в 5-10% ежегодно. Новейшие лайнеры Boeing 787 и Airbus A350 по применению углепластиков вышли на уровень около 50% от массы конструкции - они имеют "черное" крыло и фюзеляж. Композитное крыло имеют канадский лайнер Bombardier CSeries и российский МС-21. Широкое применение при создании элементов механизации, обтекателей, створок и люков нашли углепластики в самолете Sukhoi Superjet-100. Российские производители композитов должны готовиться к взрывному росту спроса на их продукцию в связи с расширением отечественных самолетостроительных программ.

К росту готовы

Первое выступление в рамках круглого стола было посвящено проблеме перехода от мелкосерийного производства к масштабному выпуску изделий из композиционных материалов. По мнению генерального директора холдинговой компании "РТ-Химкомпозит" Сергея Сокола, основой для такой трансформации бизнеса должно стать создание автоматизированных производств. Старт работам по внедрению новых технологий на ведущем предприятии отрасли обнинской "Технологии" уже дан: в процессе заготовки твердые шаблоны уступили место раскрою с помощью лазерных проекторов, освоена высокоскоростная автоматизированная выкладка слоев препрега. Прогресс, достигнутый за три десятилетия, впечатляет. Если при создании агрегатов для "Бурана" выкладка проводилась с темпом 4-7 кг в час, то при создании опытного истребителя Су-47 "Беркут" были применены технологии, повысившие темп до 12 кг/час. Современный уровень - 16 кг/час - уже достигнут предприятием сегодня. А участие в поставках комплектующих для МС-21 предусматривает внедрение технологий, обеспечивающих удвоение темпа выкладки слоев.

Дорогостоящее техперевооружение создает новые требования к объему производства. Дело в том, что экономический эффект от модернизации можно получить при увеличении объема выпуска свыше 25 комплектов оборудования, и до 250 комплектов в год себестоимость продукции монотонно снижается. К сожалению, даже перспективная программа МС-21 не позволяет полностью загрузить создаваемые "Технологией" мощности. В связи с этим руководство холдинга ставит задачу аккредитации производства у ведущих мировых авиапроизводителей, что позволит в дальнейшем выйти на мировой рынок как поставщик комплектующих 1-2 уровня. Согласно планам, озвученным С.Соколом, порядка 130 самолето-комплектов в год предприятие сможет поставлять на экспорт. Еще один сегмент, в котором применение углепластиков весьма эффективно и востребовано - легкие летательные аппараты. Это и самолеты местных воздушных линий, и воздушные суда авиации общего назначения, и беспилотные летательные аппараты. Достигнутые ранее соглашения между Госкорпорацией "Ростех" и австрийской Diamond Aerospace в части создания семейства самолетов местных воздушных линий открывает "РТ-Химкомпозит" доступ к перспективной рыночной нише.

Подводя итог своего выступления, С.Сокол подчеркнул, что для создания конкурентного композитного производства необходимы три обязательных условия. Первое - наличие диверсифицированного рынка: поставки в интересах предприятий оборонно-промышленного комплекса и гражданского сегмента, hi-tech сектора, причем не ограничиваясь только внутренним рынком, позволяет нивелировать риски узких рыночных секторов и дает возможность нарастить масштаб бизнеса. Второе условие - достаточное финансирование, как государственное, так и рыночное - позволяет привлекать ресурсы для технического перевооружения. Наконец, важнейшим условием успеха является наличие кадровой и технологической базы, подчеркнул гендиректор "РТ-Химкомпозит".

Вызовы будущего

Участники круглого стола не только обменялись мнениями о том, как выйти на международный уровень и закрепиться на рынке, но и обозначили вызовы, стоящие перед отраслью. К примеру, заместитель генерального директора ФГУП ВИАМ Дмитрий Коган отметил, что современный процесс создания конструкции неразрывно связан с технологией ее создания. "Сейчас при создании материала материаловед смотрит, в какой конструкции будет применяться этот материал, он ориентируется на технологию, которая будет выбрана. И то же самое - со стороны конструктора. Он всегда создает конструкцию и выбирает материалы под технологию, которую будет реализовывать", - подчеркнул он.

Другим важным направлением, по мнению представителя ВИАМ, является создание новых поколений полимерных композиционных материалов. Сейчас на повестке дня стоит вопрос создания интеллектуальных материалов, которые будут обладать свойствами самодиагностики. Интегрированное в структуру материала оптоволокно позволит оценивать тепловое или напряженное состояние детали, выполненной из композитов. Это чрезвычайно актуально, так как современные композиты существенно теряют прочностные свойства в случае механических повреждений, в то время как методы диагностики крупногабаритных конструкций в полевых условиях пока не разработаны. Наконец, огромные перспективы открывает использование материалов, способных изменять свою форму. К примеру, используя пьезоэффект, можно управлять кривизной композитных панелей крыла, а это позволит обойтись без громоздких приводов, отклоняющих рули и навесные элементы механизации.

Еще одна проблема, к которой научное сообщество в настоящее время только подступается - утилизация изделий из композитных материалов. Долговечность углепластика, то обстоятельство, что он не подвержен коррозии, имеет обратную сторону - будучи захороненными, изделия долгие годы будут ждать момента, когда будет найден способ их переработки....