18 Июн Ресурсные испытания планера МС-21 стартуют в 2018 году

Минимальная продолжительность ресурсных испытаний планера МС-21 может составить около трех лет :: ЦАГИ

Ресурсные испытания планера перспективного российского самолета МС-21 будут проходить в 2018–2019 гг., сообщили ATO.ru в Центральном аэрогидродинамическом институте им. профессора Н. Е. Жуковского (ЦАГИ). «Все основные элементы стендов уже изготовлены и ожидают объектов испытаний для монтажа», — пояснили в пресс-службе института.

В настоящее время на нескольких стендах проводятся ресурсные испытания элементов фюзеляжа, оперения и механизации самолета, некоторые — совместно с климатическими испытаниями. Кроме того, создается стенд для испытаний функционирования механизации крыла.

На прочность

Сегодня в программе испытаний нового российского лайнера принимают участие три экземпляра МС-21: два из них летают, один проходит статические испытания в ЦАГИ (был передан специалистам института в конце прошлого года).

Агрегаты МС-21 (фюзеляж, крыло, оперение, органы управления и т. п.), изготовленные на серийном заводе, были доставлены в зал статических испытаний ЦАГИ, где специалисты корпорации «Иркут» выполнили окончательную сборку планера. Одновременно со сборкой самолета шли работы по формированию испытательного стенда, созданию систем нагружения и информационно-измерительных систем, а также по размещению тысяч датчиков деформаций и перемещений на конструкции. Также в ЦАГИ в ходе испытаний подтвердили статическую прочность опытного силового кессона крыла.

В настоящее время специалисты ЦАГИ приступили к выполнению объемной программы статических испытаний самолета, которая предусматривает несколько этапов. На первом из них планер МС-21 будет воспринимать статические нагрузки вплоть до максимальных эксплуатационных, то есть таких, которые самолет может испытывать во время реальных полетов.

Наиболее ответственные из случаев нагружения будут реализованы до конца текущего года. Это позволит снять ряд ограничений по взлетному весу, скоростям и перегрузкам при проведении летных испытаний ВС. На следующем этапе конструкцию проверят нагрузками вплоть до расчетных, что обеспечит самолету требуемый уровень безопасности.

В целом, программа статических испытаний предусматривает проведение на самолете около 200 различных случаев нагружения, критических по характеру и величине нагрузки для агрегатов конструкции данного воздушного судна. В первую очередь будут проведены испытания, позволяющие самолету выходить на предельные по прочности режимы при летных испытаниях.

Как рассказали в ЦАГИ, имеющийся опыт статических испытаний гражданских самолетов предыдущего поколения показывает, что реализация программы в полном объеме может занять от полутора до двух лет. Это связано с большим количеством критических случаев нагружения, которые требуется реализовать для обеспечения безопасной эксплуатации пассажирского лайнера, включая время на возможные доработки и модификации конструкции.

Минимальная продолжительность ресурсных испытаний планера МС-21 составит около трех лет. Однако при возникновении существенных повреждений конструкции в процессе испытаний этот срок может существенно увеличиться.

Композиты

Характерная особенность самолета МС-21 — применение в конструкции крыла, оперения и органов управления современных высокопрочных полимерных композиционных материалов на основе углеродных волокон. Выбор такого конструктивного решения, отметили в ЦАГИ, требует дополнительных проверок прочности композитных агрегатов на влияние климатических условий эксплуатации, возможных технологических дефектов и ударных повреждений, возможных в процессе эксплуатации.

Основное отличие ресурсных испытаний МС-21 заключается в том, что их проводят по специальной программе отдельно для металлических и композитных агрегатов и деталей — на натурной конструкции планера самолета для проверки прочности металлической части конструкций и на агрегатах с применением ПКМ, включая крыло, центроплан, оперение и механизацию для проверки на прочность элементов из композита.

Сама процедура испытаний практически не отличается от использованной ранее для конструкций из традиционных материалов, за исключением необходимости учета влияния эксплуатационных факторов (влаги, температуры, случайных ударных повреждений и т. п.). Поэтому конструкции, выполненные из композиционных материалов (секции закрылков, элерон, интерцептор, воздушный тормоз, руль высоты, руль направления, элементы крыла), будут испытаны в климатических камерах для воспроизведения эксплуатационной влажности и температуры.

С прицелом на будущее

Сейчас в ЦАГИ ведутся разработки уже новых конструктивных решений для перспективных самолетов в связи с переходом на новый материал — композиционный. Одним из перспективных решений для создания высоконагруженных частей планера будет разработка рамных и сетчатых конструкций.

Как объяснили в ЦАГИ, композиционный материал состоит из двух компонентов — высокопрочных углеродных волокон (компонент с высокой прочностью) и полимерного пластика (компонент с низкой прочностью). Чтобы композитная конструкция была легкой, необходимо в ней реализовать принцип максимального нагружения высокопрочного углеродного волокна. Этого можно добиться в такой конструкции, где нагрузка направлена преимущественно вдоль волокон.

В рамной и сетчатой конструкциях основным силовым элементом как раз выступает сетчатый каркас из композитных однонаправленных ребер, в которых углеродные волокна уложены в одном направлении, что позволяет обеспечить максимальное совпадение действующих нагрузок с направлением волокон. Сетчатая и рамная структуры позволяют воспринимать практически любые комбинации внешних нагрузок за счет растяжения и сжатия ребер, то есть за счет растяжения и сжатия углеродных волокон. Поскольку углеродные волокна нагружаются в большей степени, для принятия требуемых нагрузок требуется меньше материала, то есть конструкция имеет меньший вес.

Пока сетчатые композитные конструкции находятся только на стадии разработки. По существующим оценкам ЦАГИ, их применение в конструкции фюзеляжа может дать 15–20% снижения веса по сравнению с металлическими аналогами.

В перспективе сетчатая композитная конструкция может быть применена для отсеков фюзеляжа и корневых отсеков крыла. Разработки конструкций отсеков проводятся в ЦАГИ в течение последних семи лет совместно с ЦНИИСМ, МФТИ, «АэроКомпозитом» и др., а также с иностранными компаниями Airbus, DLR (Германия), VZLU (Чехия).

Основным изготовителем образцов сетчатых композитных конструкций выступает АО «ЦНИИСМ» (г. Хотьково), серийно выпускающее подобные конструкции для российских космических аппаратов и ракет (в частности, для отдельных отсеков Протон-М) более 10 лет. Для сетчатых композитных конструкций ракетных отсеков снижение веса по сравнению с металлическими аналогами составляет 30–50% (для серийно выпускаемых изделий).

Автор: Евгения Коляда

Источник: АТО.ру