В России реализуется программа SJ 100 по замене импортных компонентов самолета "Суперджет" на отечественные аналоги. Сегодня над этой задачей работает целый ряд предприятий "Ростеха". Импортозамещение идет по всем фронтам: это и новые материалы, и бортовая электроника, и ключевые агрегаты, включая двигатели. Разработку и испытания новых отечественных систем для SJ 100 успешно сопровождает Московский авиационный институт.

Математическое моделирование в интересах сертификации

При демонстрации соответствия воздушного судна жестким требованиям норм летной годности особняком стоят события, которые практически невозможно исследовать без методов математического моделирования с использованием суперкомпьютерных технологий. К таким событиям относится разрушение пневматиков колес шасси.

Пневматик колеса реактивного самолета требует особого внимания. Заряженный азотом под давлением более 15 атм, он может натворить бед при своем разрушении. Поэтому в ходе сертификации гражданских воздушных судов проверка устойчивости конструкции планера и систем в зоне возможного воздействия поражающих факторов взрыва пневматика колеса является обязательной частью работ.

По техническому заданию ПАО "Яковлев" (входит в ПАО "ОАК" госкорпорации "Ростех") коллектив лаборатории № 2 "Композиционные материалы и прочность конструкции" НИО¬-101 МАИ провел исследования воздействия поражающих факторов при разлете импортозамещенного пневматика колес самолета SJ¬-100. Ранее такая работа уже была проделана для шин иностранного производства.

Выполнять такое исследование лучше всего с использованием современных суперкомпьютерных технологий с подтверждением достоверности на модельных экспериментах, что и было сделано специалистами лаборатории. Результаты переданы заказчику исследования, который будет использовать их в дальнейших работах по сертификации.

Разработка компонентов гидравлической системы

В интересах АО "УАП "Гидравлика" холдинга "Технодинамика" госкорпорации "Ростех" МАИ разработал готовые к серийному производству агрегаты и узлы гидравлической системы. Наряду с передачей заказчику готовой рабочей конструкторской документации для производства МАИ сопровождает изготовление опытных образцов, квалификационные и сертификационные испытания агрегатов.

- Часть гидравлической системы, которую мы разрабатываем, полностью импортозамещена,- говорит руководитель проектов Центра компетенций "Энергетические системы" МАИ Руслан Миханичев.- Мы разработали такие агрегаты, как обратные клапаны, быстроразъемные соединения, гидравлический дозатор, экологические бачки, ручной насос дозаправки, клапан зарядки азотом, термический предохранитель. Провели прочностные и гидродинамические расчеты, выпустили конструкторскую документацию и сопровождающие документы.

На данный момент ведутся испытания по подтверждению характеристик агрегатов, в том числе непосредственно квалификационные. Производится монтаж агрегатов на самолет, выполняются цеховые испытания.

Система контроля перекоса механизации крыла

Еще один пример сотрудничества с промышленностью - разработанная Центром компетенций "Энергетические системы" МАИ в интересах ПАО "МИЭА" система контроля перекоса механизации крыла, закрылков и предкрылков. Внедрение таких систем в конструкцию гражданских воздушных судов является следствием ужесточения требований норм летной годности к отказобезопасности.

- Заслуга Центра компетенций "Энергетические системы" МАИ и наших партнеров состоит в том, что мы смогли внедрить ряд уникальных технических решений, которые по некоторым параметрам эффективнее тех, что сейчас применяются за рубежом,- подчеркивает директор Центра компетенций Сергей Грачев.

Технические решения унифицированы для закрылков и предкрылков.

- Основным преимуществом данных решений является отсутствие в системе механических связей, ухудшающих эксплуатационные характеристики воздушного судна. Также минимизируются неблагоприятные воздействия внешних факторов, таких как грязь или обледенение,- отмечает руководитель проектов Центра компетенций Алексей Трофимов. Уже проведены испытания системы на базе собственного стендового комплекса. Следующий этап - сопровождение испытаний в составе комплексной системы управления на стендах заказчика, а также летных испытаний.

Декомпрессионный анализ

Участие в разработке современных математических инструментов для проектирования компонентов и систем, в частности в рамках программы SJ-¬100, принимает и лаборатория № 1 "Математическое моделирование" НИО-¬101 МАИ. Специалисты создают программное обеспечение, которое позволяет выполнять декомпрессионный анализ для любого самолета.

- В таком софте можно схематично блоками построить набор отсеков самолета, задать объем этих отсеков,- рассказывает начальник лаборатории Андрей Катаев.- Также можно задать отверстия, которые возникают в случае повреждения обшивки, посчитать, как будет происходить компрессия самолета при разрушении части обшивки. В нашей программе можно рассчитать, как воздух будет покидать самолет в случае появления отверстий, как будет меняться давление по разным отсекам. Это нужно, чтобы понять, как минимизировать ущерб для самолета и пассажиров.

Программа для декомпрессионного анализа готова и проходит финальное тестирование. На данном этапе необходимо провести верификацию системы, проверить корректность расчета, после чего внедрить ее на предприятия.

Расчет усталостной прочности

По техническому заданию ПАО "Яковлев" в рамках программы создания самолета SJ 100 ученые и эксперты МАИ разрабатывают технологии встроенного контроля и ремонта. Одна из задач - разработка требований к компоновке системы для регистрации эксплуатационных событий, таких как ударные повреждения, и определение так называемой накопленной поврежденности.

- Представьте, что для планера самолета была произведена оценка ресурса по самому повреждающему типу полета,- рассказывает ведущий инженер лаборатории № 2 "Композиционные материалы и прочность конструкции" НИО 101 МАИ Николай Турбин.- Грубо говоря, рассчитывали, сколько сложных полетов он должен совершить, и соответствует ли это проектному ресурсу. Но по факту не все самолеты летают в одинаково тяжелых условиях, какие-то по различным причинам вообще мало летают. У каждого самолета свой отработанный ресурс, измеренный, например, в полетах и летных часах, но соотносится он с назначенным ресурсом.

Расчет накопленной поврежденности по действительным условиям эксплуатации самолета позволит определить индивидуальный отработанный ресурс и оценить состояние остаточной прочности элементов конструкции. Это сэкономит деньги разработчику и эксплуатанту.

Еще одно из больших достижений - разработка методики расчета усталостной прочности агрегатов планера из полимерных композиционных материалов (ПКМ). - Более совершенная расчетная оценка ответственных элементов конструкции планера из композиционных материалов - это необходимость для самолетов с основными силовыми элементами из ПКМ. Оценка происходит на основе типовых исходных данных для расчета долговечности, но их требуется значительно больше, чем в случае расчета металлических конструкций,- поясняет Николай Турбин.- Цель расчетной оценки ресурса неизменна - безопасность длительной эксплуатации самолета, но содержание этапов расчета требует значительного пересмотра относительно конструкций из традиционных материалов.

Разработки и решения Московского авиационного института, создаваемые в тесном контакте с промышленностью, позволяют сократить сроки освоения критических технологий, обеспечивающих серийное производство систем и агрегатов по программе SJ 100. С помощью расчетов и методик, созданных специалистами МАИ, современная импортозамещения авиатехника будет соответствовать всем стандартам надежности и безопасности эксплуатации в индустрии.