«Полетели!» или подборка технологий из российской авиации

Не каждый день удается найти что-то интересное, новое и небанальное из технологий для такой закрытой и манящей отрасли как авиация. Специфика обязывает — далеко не все технологии находятся в открытом доступе, а те что открыты — чаще понятны инженерам, но не людям с Digital-образованием. «Какой мальчишка не мечтает стать пилотом?», подумала я и собрала подборку неожиданных авиационных hi-tech историй, понятных даже девчонкам.

Для начала хочется дать небольшую технологическую справку. Когда у вертолета начинает работать основной, он же несущий, винт, он по инерции стремится развернуть тяжелую машину в противоположную сторону. Чтобы этого не происходило и вертолет плавно поднимался вверх, нужно погасить этот «реактивный момент». По большому счету, в вертолетостроении этот процесс является одной из основных технологических задачек для инженеров и конструкторов.

Технически это можно решить разными способами, в зависимости от расположения и количества винтов в вертолете. Но интересен тут именно исторический факт — автором «соосной схемы» несущих винтов был русский ученый — Михаил Васильевич Ломоносов. Он предложил собственную аэродромическую модель в июле 1754 года, за 157 лет до появления современной одновинтовой схемы вертолетов! Невероятно, но практически Ломоносов уже в 18 веке изобрел первый беспилотный летающий дрон — в сети можно найти много изображений и схем «Вертолета Ломоносова».

Уже позже первый вертолет, который действительно полетел на «соосной схеме», был разработан конструктором Николаем Камовым. Ка-8 «Иркутянин» больше напоминал летающий мотоцикл, не имел кабины и состоял из железных труб. Воздушный мотоцикл с пилотом в открытом кресле поднимался на 250 метров над землей. Скорость этого транспортного средства была как у автомобиля тех лет — 80 км/ч. Невольно вспоминается «Пятый элемент» и фантазия Люка Бессона про летающие автомобили и космическое такси.

Среди важных задачек, которые решают российские и международные конструкторские бюро и корпорации — как сделать двигатели мощнее, грузоподъемность больше и при этом не увеличить вес воздушного судна. Иначе, как же оно полетит?

На помощь в этом вопросе приходят композитные материалы. На сайте Ростеха этим новейшим сплавам дается следующее определение: «Композит – это материал, состоящий из двух или более компонентов, которые в сочетании друг с другом создают новый материал или улучшают характеристики одного из них. Таким образом, все композиционные материалы в своем составе имеют матрицу и жесткий армирующий наполнитель. Как правило, роль наполнителя играют углеродные или стеклянные волокна, а матрица — это полимерный материал».

Самолет или вертолет из подобных материалов будет легким, но очень прочным. Композитное крыло, которое часто называют «черным крылом» из-за характерного цвета углепластика, считается главной особенностью МС-21 — это первый самолет, крыло которого изготовлено из полимерных композиционных материалов.

Одно только «черное крыло» позволяет российскому лайнеру расходовать на 8% меньше топлива по сравнению с существующими мровыми аналогами. Специалисты подсчитали, что за свою «жизнь» среднемагистральный самолет с «обычным» алюминиевым крылом тратит порядка 140 тыс. тонн горючего. Только за счет композитного крыла МС-21 сможет сэкономить более 11 тыс. тонн топлива. Плюс к этому преимуществу увеличивается крейсерская скорость и высота полета.

Как уже говорили ранее, для авиации крайне важен вес материалов. И если появились сверхлегкие и прочные материалы, то и работа с ними будет отличаться от какой-то привычной и логичной для этой отрасли. Но разве можно себе представить, что теперь и двигатели на самолеты практически будут печатать на 3D-принтере?

Сейчас в России создается первый в отечественной истории авиадвигатель, спроектированный исключительно с применением 3D-моделирования. При этом вся конструкторская документация для него выпущена в электронном виде. Детали на новый авиадвигатель будут изготавливаться методом 3D-печати — в первую очередь двигатель будет использоваться при производстве многоцелевых вертолетов КА-62. Оборудование для производства деталей двигателя уже установлено в Центре аддитивных технологий «Ростеха».

Кстати, благодаря технологии 3D-печати на производстве уже заменили до 70% литых деталей в демонстрационном образце двигателя ВК-1600В на детали и части, напечатанные на 3D-принтере. Первый такой двигатель был представлен на авиакосмическом салоне МАКС-2021. Сертификат типа для двигателя планируют получить в 2023 году, а в 2024 — запустить серийное производство.

Говоря о технология в авиационной сфере, нельзя не упомянуть действительно золотую разработку наших технологов из Обнинска. На предприятии «Технология» специалисты создали удивительно прочное и качественное стекло, которое применяется не только в военной авиации, но и для кораблей и железнодорожных локомотивов, атомных ледоколов и даже батискафов.

На поликарбонатный пласт стекла специалисты наносят специальное покрытие — это композиция различных металлов и золота. Толщина покрытия едва уловима человеческим глазом. Представьте себе волос — его толщина обычно не более 90 тыс. нанометров. Толщина денежной купюры — 100 тыс. нанометров. На авиа-стекло специалисты наносят более 200 слоев драгоценнного металла. Каждый слой по толщине — не более 0,25-0,3 нанометра. В результате суммарно толщина готового покрытия не превышает 50-60 нанометров. Как говорят на предприятии, на покрытие одного самолетного стекла требуется всего пара грамм золота.

Однако уникальность технологии не в толщине нанесения, а в функциональных качествах, которые это покрытие дает самолету. Именно эта тонкая золотая пленка защищает пилота от ультрафиолета и жарких солнечных лучшей, радиации и что самое главное — от радаров противника. Из-за оптических свойств покрытие делает самолет практически невидимым. Доказано, что новейшая разработка на треть снизила заметность всего истребителя пятого поколения.

Говоря о технологических новшествах в авиастроении, очень не хочется уходить в слепую романтику. На самом деле технических средств и разработок в российской авиации сегодня множество. И хоть далеко не все они открыты для медиа, ими действительно можно гордиться.