Российский лайнер МС-21 называют одним из самых технологичных проектов отечественного авиапрома. Одним из его главных преимуществ стало так называемое «черное крыло» — конструкция из композитных материалов, которая позволила повысить топливную эффективность самолета и сделать его более комфортным для пассажиров.
О том, чем композитное крыло отличается от металлического, и почему за ним будущее авиации, издание СЕВЕРГАЗБАНКА «О финансах и не только» побеседовало со старшим преподавателем института №1 МАИ Сергеем Грищенко.
— Что такое композитное крыло и чем оно отличается от металлического?
— Композитное крыло, или, как его часто называют в авиации, «черное крыло», создается не из традиционных металлических сплавов, а из полимерных композиционных материалов.
Композит состоит из нескольких компонентов, которые работают вместе под нагрузкой. Обычно это матрица, которая придает изделию форму и монолитность, и армирующий наполнитель, отвечающий за механические свойства материала. В авиационных композитах используются термореактивные полимеры, а также углеродное и стеклянное волокно.
Главное отличие заключается в самом принципе производства. Металлическое крыло собирается из множества деталей, соединенных заклепками и болтами. Композитное формируется из миллионов тончайших углеродных нитей, пропитанных специальной смолой, а затем превращается в цельную конструкцию. В результате получается прочное, жесткое и легкое изделие с минимальным количеством стыков и соединений.
— Почему мировые авиапроизводители переходят на композиты?
— Основная причина — высокая массовая эффективность. Композиты обладают уникальным соотношением прочности и веса. Они могут быть легче алюминия и при этом обеспечивать очень высокую прочность конструкции.
Кроме того, такие материалы не подвержены коррозии и значительно устойчивее к усталостным разрушениям, которые характерны для металла. Это позволяет снизить расходы на обслуживание самолетов и увеличить срок их эксплуатации.
«Процесс производства очень сложный и требует точного соблюдения технологических параметров на каждом этапе», — Сергей Грищенко.
— Какие преимущества композитное крыло дало именно МС-21?
— Благодаря высокой жесткости композитов удалось создать крыло большого удлинения — более длинное и узкое по сравнению с традиционными конструкциями.
Такая геометрия улучшает аэродинамику и снижает расход топлива. Если бы подобное крыло изготавливалось из металла, оно получилось бы значительно тяжелее или потребовало бы дополнительных конструктивных решений.
Снижение аэродинамического сопротивления позволило разработчикам сделать фюзеляж МС-21 самым широким среди современных узкофюзеляжных лайнеров. Для пассажиров это означает больше личного пространства и более комфортное перемещение по салону.
— Из чего состоит композитное крыло?
— Основных компонентов два: углеродная лента, которая воспринимает основные нагрузки, и полимерное связующее — специальная смола, превращающая отдельные волокна в монолитную конструкцию.
— Насколько перспективны композитные материалы за пределами авиации?
— Их возможности намного шире авиационной отрасли. Сегодня композиты активно применяются в ветроэнергетике, судостроении, космической промышленности, автомобилестроении и медицине.
По сути, авиация стала драйвером развития целой высокотехнологичной отрасли, которая сегодня работает на самые разные направления промышленности.
Сергей Грищенко, старший преподаватель института №1 МАИ.
Беседовал Андрей Загородний