В конструкции МС-21 будут только российские композитные материалы
Мы уже писали, что блокирование со стороны США поставок сырья для производства композитного крыла самолёта МС-21, не сможет остановить запуск его серийного производства. На авиазаводе корпорации "Иркут" уже заложены первые самолёты для поставки заказчикам, но они будут изготовлены с применением импортных полимеров.
Однако вся необходимая система материалов для сверхпрочных композитов в России уже есть, их разработка началась не вчера - последние десять лет над полимерами работали учёные-химики из компании «Унихимтек» и Института новых углеродных материалов и технологий (ИНУМиТ).
Композитное крыло МС-21 представляет собой инновационный продукт, для производства которого в Ульяновске был построен завод "Аэрокомпозит". Инновационность состоит в том, что крупногабаритные силовые конструкции из полимерных композитов изготавливаются методом вакуумной инфузии - технологии, требующей предварительной выкладки на оснастке сухого углеволокна. Его пропитка смолой и полимеризация происходят в специальной термоинфузионной установке. Но само волокно, чтобы технология была жизнеспособна, должно иметь свойство слипания, иначе любое внешнее воздействие на оснастку приведёт к сдвижке слоёв волокна, и всё изделие уйдёт в брак.
О разработке системы отечественных полимерных композиционных материалов, которые могли бы заменить продукцию компании Solvay в производстве крыла МС-21 по инфузионной технологии на заводе "Аэрокомпозит", рассказал генеральный директор ИНУМиТ Виктор Авдеев.
— Еще в советское время, занимаясь фундаментальными исследованиями в Московском университете, мы создали материалы на основе пенографита. Их специфика заключалась в том, что они обладали достаточно высокими механическими свойствами, но при этом их плотность была раз в десять меньше, чем у обычных углеродных материалов, которые применялись до нас. Грубо говоря, мы синтезировали, соединили четыре вида углерода, и получился вот такой композит. А в 1987 году министр среднего машиностроения Олег Бакланов и министр образования Геннадий Ягодин подписали совместный приказ, в соответствии с которым в МГУ была создана четвёртая и последняя отраслевая лаборатория. Но потом начались всякие потрясения — кризис, отсутствие финансирования. Поэтому мы создали малое государственное предприятие «Университетские химические технологии» - «Унихимтек» и начали работать для гражданской промышленности, прежде всего для энергетики. Там практически везде используется тот самый гибкий графит. Так материалы, разработанные для космоса, нашли применение в энергетике.
За последние десять лет наша команда в МГУ реализовала ряд НИОКР для предприятий авиакосмической и оборонной отраслей при поддержке Минобрнауки. Эти проекты, конечно же, нам очень помогли в формировании команды разработчиков и позволили получить огромный опыт, который в том числе был использован для разработки материалов для МС-21. Но с разработкой непосредственно самого материала помог только Фонд содействия инновациям. В прошлом году он поддержал проект создания опытной установки, на которой мы сейчас производим материалы. Подавляющая часть НИР по созданию материала, которые мы вели последние десять лет, финансировалась из прибыли.
Так построен «Унихимтек»: зарабатываем на одном, создаём другое. Если честно, ничего хорошего в этом нет, если бы была более активная поддержка, разработки велись бы гораздо быстрее. Но так уж получилось. В конце концов, трудности закаляют. Мы ведь изначально ставили цель создавать композиты для программы SSJ, для МС-21. Но все попытки сотрудничества с «Роснано» не принесли результата, нам вместе с ними ничего не удалось. Тем не менее мы работу не прекратили, всё равно занимались этой тематикой и создали целую систему материалов.
Композит - это прежде всего волокно. Оно — основа любого композита. Волокно может быть углеродным, арамидным, может быть стекловолокно. Но есть ещё так называемая матрица — это связующее, или полимер, если хотите. Это связующее состоит из множества компонентов, причём все они очень сложные и их надо правильно совмещать. Сразу скажу, что от тематики углеродного волокна мы вынуждены были отказаться. Просто потому, что входной билет в эту проблему стоит от шестидесяти до ста миллионов долларов. Таких денег у нас не было, мы же маленькая частная компания. А вот связующие, текстильная переработка, вся система клеев, аппретов — всем этим мы как раз и решили заняться. Прежде всего потому, что здесь ключевую роль играют именно знания. Когда волокно пропитают связующим, заполимеризуют, то получается изделие, прочность которого в разы выше, чем у стали, а плотность в разы меньше. Да и тоннаж там небольшой.
Мы специализируемся на всём, кроме волокна. Важнейший элемент — аппретирование, пропитка волокна. То есть его покрытие специальными веществами, которые обеспечивают очень хорошую адгезию - слипание между поверхностью волокна и матрицей. Обычные аппреты в системе материалов занимают меньше одного процента, но свойства изделия по механике могут отличаться в полтора-два раза. Иными словами, если неправильно подобраны аппреты, все может быть очень плохо.
Итак, есть волокно, есть аппреты, и есть то, что называется полимерной матрицей. В данном случае это связующие. Мы применяем так называемые термореактивные связующие. Мы создали целую систему материалов — связующих —для производства композитов по инфузионной технологии, которую использует «Аэрокомпозит» при производстве крыла для самолёта МС-21. Это абсолютно оригинальная технология. Собственно, раньше эту систему материалов поставляла американская компания Суtec Industries (несколько лет назад её купила бельгийская Solvay), а волокно — японская фирма Toho-Tenax. При этом надо сказать, что Solvay, Hexcel и Тогау контролируют две трети мирового рынка композитов высокого класса. И есть ещё такие компании, как Toho-Tenax и Mitsubishi, DowAksa, Formoza, которые делают преимущественно волокна.
https://aviation21.ru/v-konstrukcii-ms-21-budut-tolko-rossijskie-kompozitnye-materialy/
Обсуждение