Наука и техника

Тема импортозамещения в России становится актуальнее с каждым днем. Не так давно США вновь напомнили об этом, перекрыв поставки композиционных материалов, использующихся в строительстве первого российского среднемагистрального самолета МС-21. Генеральный директор Всероссийского института авиационных материалов (ВИАМ) академик РАН Евгений Каблов в интервью обозревателю РИА Новости Алексею Паньшину рассказал, сколько времени потребуется на замену материалов для МС-21, каковы позиции нашей страны на рынке композитов и когда в России появится сделанный при помощи 3D-принтера беспилотник.



— Как обстоит вопрос с композиционными материалами в нашей стране?

— С одной стороны, этот вопрос простой, с другой – не очень. Задача создавать композиционные материалы возникла еще в СССР, так как уже тогда нужно было решать вопросы по разработке новых образцов техники и повышать их весовую эффективность. Кстати, хотел бы отметить, что использующийся в СМИ термин "композитные материалы" с научной точки зрения не верен. Правильно говорить композиционные материалы или композиты.
Первым, кто в СССР предложил создавать детали для самолетов из композиционных материалов, был ВИАМ, но не все тогда были согласны с этой идеей. Такие великие люди, как Туполев, Ильюшин сказали, что мы самолеты из "тряпок" делать не будем. Единственный, кто согласился производить самолеты из этих самых "тряпок", стал Антонов и к началу 80-х годов он получил уникальные результаты по применению полимерных композиционных материалов, которые были разработаны нашим институтом. Его самолет Ан-124 по объему применения композитов превосходил все воздушные суда в мире. В Советском Союзе была создана целая отрасль химической промышленности по созданию композиционных материалов, где ВИАМ был головным разработчиком. Мы делали полный комплект документации, передавали его на производство, где отрабатывалась конструкция, которая использовалась в готовых изделиях.
Но не все так гладко. Конструировать изделия из композиционных материалов традиционными методами было невозможно. Нужно было готовить специалистов, которые понимали, как это делать. Кроме того, новый вид материалов нужно было как-то защищать от внешнего воздействия. Сейчас многие говорят, что, мол, деталь из композиционных материалов будет служить сто лет и можно про нее забыть после создания. Это не так. Люди не понимают, что нужно защищать эти детали, так как не подвергающиеся коррозии полимерные композиционные материалы вместе с тем подвержены негативному воздействию солнечной радиации, биоповреждениям, а также пылевой эрозии.
Что касается достижений в этой области, то могу точно сказать, что СССР имел паритет с США и Японией по данному виду материалов, но с распадом Советского Союза направление композиционных материалов в стране постепенно перестало развиваться, так как часть химических компонентов осталась на Украине, часть – в Армении, Белоруссии и так далее. Думать о том, что необходимо возрождать в России собственное производство композитов, начали после того, как президент в 2002 году поставил задачу по импортозамещению. Было выделено определенное финансирование, и в России смогли наладить производство необходимого количества материалов, чтобы продолжать производить изделия.
Но за годы, пока в нашей стране тема композитов не развивалась, государства Запада очень далеко ушли в этой сфере. Объемы применения композиционных материалов в США и Европе выросли в десятки раз. Сейчас около 28% мирового рынка в области композиционных материалов контролирует Китай, остальное делят США и Япония. Наша доля там незначительна, разговор идет о том, чтобы выйти сейчас на уровень хотя бы 80-х годов и выпускать более качественное волокно. Кроме того, нам необходимо создать рынок заинтересованных покупателей, а это можно сделать только тогда, когда цена будет приемлема. Пока что цена на российские композиционные материалы выше мировых аналогов, так как основной компонент для их производства – полиакрилонитрил – приобретается в Китае, а рынок сбыта готовой продукции в России не так велик.

— В МС-21 применялись наши материалы или нет?

— В этом самолете достаточно хороший объем применения композитов, но наших материалов там нет. Сейчас задача поставлена за два года заменить все композиционные материалы на отечественные, и она решается, так как американцы перекрыли нам поставки этих материалов. Мы нашли все решения, чтобы провести импортозамещение.

— Что можно сказать о применении композиционных материалов в двигателестроении?

— Для начала нужно отметить, что двигатель четвертого поколения ПС-90А, который сейчас используется в гражданской и военной авиации, был разработан и создан еще в СССР. После распада Советского Союза никаких новых двигателей не было создано. И только сравнительно недавно был разработан и создан совершенно новый двигатель пятого поколения ПД-14. Я считаю, что это совершенно выдающийся двигатель. В нем использовано 20 новых материалов, которые разработали специалисты ВИАМ.
Мотогондола этого двигателя сделана из полимерных композиционных материалов. Для сравнения, на SSJ мотогондола поставляется из-за рубежа, стоит порядка 2 миллионов евро, а у ПД-14 мотогондола в полтора раза дешевле. При этом ПД-14 – это современный двигатель пятого поколения. На базе его газогенератора будет создан ПД-8 взамен Sam-146, ПД-12 для вертолетов, ПД-35 для транспортного и пассажирского самолетов. Так что перспектива у этого газогенератора очень большая.

— Аддитивные технологии, как обстоит вопрос с ними?

— Лидер здесь – США и Европа, но Китай уже начинает опережать европейские страны. Цифровые технологии – это основа промышленной революции, можно сказать, шестой технологический уклад. Но нужно не просто покупать оборудование, а решать эту задачу системно. Пока все, что мы имеем в этой области, привезено из-за рубежа. Сферу применения аддитивных технологий можно разделить на три основные составляющие – создание вспомогательных моделей, создание прототипов и создание готовых деталей из порошковых смесей. У США сейчас третья составляющая занимает порядка 30 процентов, а первые две, соответственно, 70. У европейцев готовые комплектующие производятся в несколько меньших объемах, но они активно наращивают применение 3D-печати.
У нас же все использование аддитивных технологий приходится на модели и прототипы, реальных деталей не было. Сейчас мы в институте создали порошковые композиции, которые позволяют создавать реальные детали, но когда начали пытаться применить их, столкнулись с проблемами, связанные с дефектами – трещинами и порами. Для того чтобы пустить такую деталь на длительный ресурс, от этих проблем надо избавляться. Пришлось нам заниматься режимами сплавления, термообработки, баротермической обработкой, чтобы получить качественную бездефектную структуру. В итоге у нас получилось реализовать задуманные планы, и сейчас к нам обращаются компании космической отрасли, авиационные фирмы, но наиболее системно мы работаем с ОДК. У нас с ними есть план совместных работ. Кроме того, ВИАМ по поручению руководства Минпромторга России совместно с ФОИВ и крупнейшими отечественными корпорациями, предприятиями, научными организациями разработал программу внедрения аддитивных технологий в Российской Федерации.

— А есть ли реальные примеры применения аддитивных технологий в России?

— Конечно, есть, так как применение таких технологий дает колоссальные преимущества в эффективности конструкции, позволяя полностью пересмотреть традиционные взгляды на проектирование силовых элементов планера. Сейчас наши ребята сделали реактивный беспилотный летательный аппарат, до этого нами был создан первый в России напечатанный на 3D-принтере двигатель, который весит всего 1000 граммов, тяга у него 12 кгс. Совсем недавно завершили ресурсные испытания. Летом запустим беспилотник, спроектированный и изготовленный также по аддитивным технологиям, на котором будет стоять этот двигатель. Таким образом, мы станем первыми в России, кто поднимет в воздух реактивный летательный аппарат, созданный, грубо говоря, с помощью 3D-принтера. Он небольшой по размерам, в пределах двух метров, но большой сейчас тоже создается, но уже не на нашем предприятии.

Хотел бы еще сказать, что для развития данного направления ВИАМ совместно с Фондом перспективных исследований и ОКБ им. М.П. Симонова выполняет задачу по разработке и изготовлению малоразмерных газотурбинных двигателей в классе тяг до 150 кгс на базе аддитивного производства. Уже подтверждено полное соответствие или превосходство характеристик деталей, изготовленных по технологии селективного лазерного сплавления. Наглядным свидетельством тому служат результаты проведенного в ОКБ им. М.П. Симонова комплекса оценочных и стендовых испытаний двигателя с тягой 125 кгс.

— Что можете сказать о международном сотрудничестве? В прошлом году на Кубе была открыта станция климатических испытаний. Будет ли продолжена эта практика?

— Это было сделано по нашей инициативе. Руководством нашей страны поддержана идея, что в России нужно создать сеть станций климатических испытаний материалов, но так как в нашем государстве представлены не все климатические зоны, мы решили попробовать открыть такие станции за рубежом. Куба имеет самый жесткий уровень агрессивности воздействия солей на материалы, поэтому мы совместно с Центром экологических исследований Сьенфуэгос открыли там станцию для оценки коррозионной активности. В мае поедем оценивать итоги экспозиции и первые результаты. Мы можем сказать, что такие станции планируется разместить в Антарктиде и Китае. Уже подписали документы с Ираном по такой станции.
Создав такую развитую инфраструктуру по оценке воздействия климатических факторов, биоповреждений и старения материалов, мы сможем получить дополнительные знания для создания эффективных систем защиты материалов, конструкций, техники и сложных технических систем.

https://ria.ru/20190305/1551538941.html