Черные крылья МС-21. Прогресс или авантюра? Часть3

Часть3.Черное крыло МС-21 и международная практика.

Ранее были изложены история и причины появления «черного крыла» в авиации, и результаты применения данного технического решения на примере Boeing 787.

В концепции Boeing 787 применение композитов, позволило получить крыло большого, размах -60 метров, при минимальной массе, что в итоге и позволило добиться качественного роста характеристик.

Подобный подход вскоре был использован европейцами Аirbus –А 350 -900 (+8 %).

Еще дальше пошел бразильский EMBRAER-, в ходе модернизации своего флагмана –EMB-195E2 прибавил 22% к размаху по сравнению с предыдущей моделью -EMB -195.

Компания уверяет что, удалось добиться 17 % экономии топлива. Вполне возможно, что имела место технологическая поддержка Boeing, который, позже с 2018 приобрел контроль над бразильской компанией.

Сравнение проекций EMB -195 и EMB-195E2

На этом фоне в концепции МС-21 применяется «короткое» крыло относительно малого размаха (36м.). Причина такого решения – законодательные ограничения на размах крыла для лайнеров размерности МС-21, - Boeing 737 и Аirbus –А 320 принятый в Европе и Америке.

А это значит, что, удлинить его невозможно, следовательно, и применение композитов выглядит неразумным. Понесенные затраты просто не окупятся, так как результат будет незначительный или отсутствовать вовсе.

        Напротив, конкуренты МС-21 - поступили практичнее. На аналогах МС-21,- Boeing 737 и Аirbus –А 320 крыло оставили металлическим, но применили новую версию специальных законцовок крыла – винглеты -  вертикальные крылышки для того что бы компенсировать недостаточный размах крыла, без увеличения геометрических размеров.

В МС-21 подобные решения отсутствуют, что выглядит шагом назад, в том числе – по сравнению отечественными Ту-204 и Ил-96.

 

На этом фоне, крайне неубедительно, выглядят заверения разработчиков что,- мол, и «так сойдет».

Якобы появление неких технологий и материалов, сделало установку винглет ненужными.

Им вторит и российская наука в лице, зам. директора ЦАГИ С. Ляпунова, предлагающего использовать винглеты попозже, в качестве некоего резерва.

По мысли авторов, таких заявлений, конкуренты МС-21, видимо доступа к новым материалам и технологиям не имеют, а десятки тысяч Boeing и Аirbus производятся с помощью топора и напильника.

При этом сама польза от установки винглет (7 % экономии топлива), не отрицается!

Как же это понимать? Это что же, фора, выданная конкурентам?

Что в итоге?

А в итоге напрашиваться следующие выводы - в данной конфигурации, с композитным крылом ограниченного размаха (36 м) МС-21 будет уступать, своим прямым конкурентам из Boeing и Аirbus не смотря на применение «черного крыла» и аналогичных двигателей.

Не меньшее количество сомнений вызывает, и организация производства самого «черного крыла»

Если американцы целиком опирались на собственный производственный и научный опыт, то в РФ выбрали другой путь - целиком положиться на иностранных подрядчиков.

ОАК имея недогруженные мощности по производству изделий из композитов в Обнинске, Воронеже и Казани, строит, почему то в чистом поле новый завод – «Аэрокомпозит» стоимостью 8 млрд. рублей.

Все это выглядит очень странно, и логического объяснения иметь не может.

Дальше больше,- в качестве головного проектанта выбирается австрийская фирма FACC, имеющая нулевой опыт в конструировании крыла авиалайнеров! Не имея возможности самостоятельно изготовить образец крыла, фирма FACC просто заказывает его в Германии!

Как же компания, не имеющая опыта самостоятельного производства элементов крыла, сможет организовать производство в России? Да запросто!

И она организовала, - за 8 млрд. рублей, ОАК в лице своего предприятия «Аэрокомпозит», для производства крыла МС-21 получило технологию WARTM. (так называемую «инфузионную»).

Предложенная FACC технология, подавалась в прессе как нечто суперсовременное. Ну и конечно не имеющая аналогов, - как же без этого.

Попробуем разобраться – так ли это?

Данная технология в чистом виде никогда не применялась для производства элементов силового набора крыла авиалайнеров, так как имеет несколько принципиальных недостатков, - низкую производительность, сложность производства, недостаточную прочность полученных деталей.

Данное мнение, поддерживает и отраслевая наука, в материалах   института ВИАМ прямо говориться, что – «технологию WARTM целесообразно применять в конструкциях, где отсутствуют требования по высоким механическим свойствам. http://viam-works.ru/ru/articles?art_id=1179

Все дело в том, что прочность композитных конструкций напрямую зависит от прилагаемого к заготовке давления. Предложенный же, австрийской FACC метод, выглядит в этом отношении не лучшим образом.

Напротив, в технологии изготовления крыла для Boeing 787 используется автоклав, который создаёт давление в 8 раз большее, чем используемой на «Аэрокомпозит» технологии WARTM.

Автоклав для Boeing 777

 

По данным того же ВИАМ, композиты, полученные автоклавным способом формования, обеспечивают высокое качество готового изделия (пористость – до 1%, стабильность физико-механических свойств и геометрических размеров).

В отечественной практике автоклавный способ применен при изготовлении крыла модифицированного Як-40 –STR-40.

Необходимо обратить внимание, что композитное крыло самолета имеет винглеты.

Осознав проблему, руководство проекта МС-21 попыталось заручиться технологической помощью компании Bombardier, которая готовила к производству свой региональный лайнер-300, оснащенный композитным крылом.

Были озвучены намерения покупки 100 лайнеров CS-300, и даже приобрести компанию целиком.

Интерес к Bombardier, был вызван наличием у компании практического опыта по созданию композитных конструкций, на базе собственного инжинирингового центра компании в Белфасте.

В технологии Bombardier для получения нужного давления использован метод RTM. В данном способе для получения необходимого давления используется гидравлически пресс, что позволяет добиться высокого качества на выходе.

 Дело кончилось тем что, сделку заблокировали конкуренты МС-21, а потом Bombardier, и вовсе перешел под контроль Аirbus.

Производственные проблемы с получением «черного крыла» стали причиной роста стоимости проекта и переноса готовности первых образцов МС-21 на 2-3 года.

Подведем итог 3 части:

1.Применение «черного крыла» в конструкции современных авиалайнеров вызвано не модой, а общей тенденцией к увеличению геометрических размеров крыла (размаха), в целях получения экономии топлива.

2.Применение «черного» крыла в конструкции ближнемагистральных лайнеров, таких как Boeing 737 и Аirbus –А 320, МС-21, нецелесообразно ввиду:

- ограничения размеров крыла для этого типа воздушных судов, в 36 м;

-относительно небольшой дальности полета.

3.Рассчитывать на серьезный прогресс в производстве композитных конструкций для авиации, за счет заимствования технологий опрометчиво. Передовыми технологиями никто делиться не будет, что и демонстрирует ситуация с «Аэрокомпозит» и история с Bombardier.

4.Использование в проекте МС-21 «черного» крыла стали причиной срыва сроков готовности и удорожания проекта. Еще большие сложности ожидаться в ходе сертификации МС-21-300.

Заключение.

Применение «черного» композитного крыла в проекте МС-21, является не достоинством проекта, а скорее его недостатком. Крыло МС-21 выглядит явным анахронизмом на фоне мировых тенденций в авиастроении. Использование композитного крыла в проекте МС-21 есть признак обычного «карго-культа» и технического авантюризма. Менеджеры проекта попытались для МС-21 заимствовали концепцию Boeing 787,не имея для этого ровным счетом ничего - ни опыта в производстве композитного крыла, ни доступа к международному рынку, ни достаточного количества ресурсов для реализации проекта.

        В данной конфигурации, с крылом ограниченного размаха (36 м) МС-21 будет уступать, своим зарубежным и отечественным конкурентам, таким как B- 737, А -320, Ту-204СМ, не смотря на применения «черного крыла» и аналогичных двигателей.

Одним, словом применение «черного» крыла нагрузило проект рисками без соответствующей компенсации в виде роста технических характеристик.

С учетом наличных, производственных проблем «черное» крыло является источником финансовых и технических рисков. Уже сейчас можно прогнозировать серьезные проблемы с сертификацией самолета в РФ и за рубежом. В общем, на воздушных трассах самолет мы увидим еще не скоро.

Перспективы поставок МС -21 на экспорт, сотнями штук вообще перешли в область несбыточных фантазий.

На этом фоне решение об отказе от производства Ту-204СМ – ошибка, повлекшая за собой большие потери для российской авиации и авиакомпаний. (Примерно 40 млрд. дол.).

При цене в 2,5 млрд. рублей Ту-204СМ(2016)был отличной альтернативой МС -21 стоимостью 5,5 млрд. руб (из них 2,5 млрд. руб. двигатели PW1400G).

На сумму – 450 млрд. руб., в которую ныне оценивается проект МС-21, можно было произвести как минимум две сотни Ту-204СМ, удовлетворив и запросы собственного рынка так и потребности зарубежных заказчиков.

Таким образом, проект МС-21 не только не способствовал развитию отечественного авиастроения, а наоборот стал орудием в руках международных авиастроительных гигантов по захвату российского рынка и разгрому аэрокосмической отрасли Российской федерации.

P.S. Данный материал подготовлен в 2018 году, развитие ситуации вокруг проекта МС-21 подтверждает сделанные в статье выводы.

В настоящее время неразрешенным остается только один вопрос - что это было – глупость или тщательно продуманная стратегия по уничтожению аэрокосмической отрасли в РФ.