Общество

14 апреля 2022, 21:00

Россия создает уникальную авиационную технологию

Фото: uecrus.com

На фоне постоянных санкций против самых важных промышленных отраслей России наша страна внедряет собственные новейшие технологии. На этот раз речь идет о новом способе производства ключевой детали современных авиадвигателей. Что именно предложено нового и почему это критически важно для всей авиационной отрасли?

Объединенная двигателестроительная корпорация «Ростеха» сообщила, что на ее предприятиях освоена уникальная технология изготовления лопаток авиационных двигателей. В мире есть всего лишь шесть государств, которые имеют полные технологии проектирования и производства лопаток – и теперь Россия упрочила свое лидерство в этой отрасли. Чтобы объяснить исключительную важность этого события, придется углубиться в техническую часть вопроса.

Современный турбореактивный или турбовентиляторный двигатель невозможно представить без множества лопаток. Поднимаясь по трапу пассажирского самолета, мы видим их «частокол» в фронтальной проекции авиадвигателя – но это лишь первый ряд лопаток. Эта открытая невооруженному глазу часть двигателя называется компрессор, и в ней происходит сжатие набегающего потока воздуха во время работы авиадвигателя.

Лопатки компрессора направляют набегающий поток, позволяя ему сжиматься максимально плавно. Это нужно для того, чтобы во входном канале компрессора не было ненужных и разрушительных скачков давления, а сам двигатель оказывал минимальное лобовое сопротивление. Именно для этих целей лопаткам придают сложную, изогнутую форму, максимально повторяющую направление набегающего потока, который заставляют пройти внутри авиадвигателя по сложной, сжимающейся спирали.

Чтобы эта спираль и, как следствие, путь воздуха в компрессоре был максимально длинным, а рост давления – постепенным, компрессор делают многоступенчатым, выстраивая лопатки в десяток последовательных рядов. Поэтому, если разрезать турбореактивный или турбовентиляторный двигатель, внутри его мы увидим в основном два главных блока – компрессор и турбину, между которыми находится компактная камера сгорания.

В камере сгорания сжатый и нагретый воздух смешивается с авиационным керосином – и происходит горение топлива. Воздух резко нагревается, после чего попадает на второй лопаточный агрегат – турбину. На турбине часть энергии реактивной струи отбирают, тоже лопатками. Эта энергия позволяет вращать компрессор, обеспечивая сжатие новых порций воздуха.

Большая часть энергии нагретого воздуха уходит за пределы двигателя, создавая реактивную тягу, движущую самолет вперед. Турбину авиадвигателя тоже делают многоступенчатой, а лопатки в ней, опять-таки, имеют сложную криволинейную форму, чтобы обеспечить максимально плавное расширение реактивной струи.

При своей работе лопатки компрессора и турбины испытывают сильные и разнонаправленные механические воздействия: центробежные силы, сопротивление набегающего потока воздуха. Кроме того, лопатки турбины работают в условиях высоких температур – реактивная струя на первых ступенях турбины имеет температуру более 1000 ºС. Поэтому для изготовления лопаток нужен надежный, легкий и жаропрочный материал.

Как следствие, лопатка газотурбинного двигателя является одной из наиболее сложных и наукоемких в проектировании и изготовлении деталей авиадвигателя. При ее производстве используются редкие металлы и уникальные сплавы, а также композиционные материалы, гарантирующие легкость и прочность заготовки.

Алюминий, из которого состоит корпус самолета, для лопаток малопригоден, а жаропрочная сталь все же слишком тяжела. Идеальным материалом для лопатки является титан – легкий, прочный и жаростойкий металл. Из титана можно сделать даже композит: для этого в слитке можно создать двухфазный вариант титана, где одна из фаз будет отвечать за прочность и твердость наружного, поверхностного слоя лопатки, а внутренняя часть, с другой фазой, обеспечит общую гибкость детали.

Однако в обработке титана есть свои особенности. Поскольку лопатка имеет сложную криволинейную форму, ее очень накладно изготавливать с помощью механической обработки. Ведь если ее вытачивать из цельной заготовки, то расход материала и инструмента будет просто непозволительным. Не так просто использовать и сварку – титан капризный материал при сварочных операциях, а любой сварочный шов в такой ответственной детали, как лопатка, будет слабым местом.

В итоге наиболее экономной и качественной технологией изготовления лопаток компрессора и турбины авиадвигателя в мире стала штамповка, когда профиль лопатки получается пластической деформацией исходной заготовки. В таком варианте механическая обработка минимальна и служит лишь для придания готовому изделию точных обводов, в основном созданных в результате штамповки. Нет и сварочных швов – лопатка представляет собой монолит, полученный из одной-единственной заготовки.

Штамповка титановых изделий – исключительно трудная технологическая операция. Многие титановые сплавы имеют очень узкое «температурное окно» для эффективной штамповки. Нагрел деталь выше нормы – будут утрачены свойства титанового композита, подал ее на пресс слишком холодной – штамповка внесет в структуру металла механические повреждения и разрывы. Кроме того, выбранная технология управляемого сгиба заготовки в готовую лопатку позволяет делать штамповку максимально «мягко», оставляя в готовой лопатке все преимущества двухфазного титанового композита.

Поэтому освоение в России технологии высокоточной штамповки титановых лопаток – это не просто небольшое технологическое «улучшение», но и целый пласт научных, конструкторских и производственных исследований, который позволил создать инновационный техпроцесс по самой ответственной и важной части любого авиадвигателя.

Описанные технологии теперь будут применяться Объединенной двигателестроительной корпорацией «Ростеха» при создании и производстве линейки гражданских авиадвигателей ПД-8 для самолета «Сухой Суперджет» SSJ-NEW, в двигателе ПД-14 для среднемагистрального лайнера МС-21 и в новой разработке – авиадвигателе ПД-35 для перспективных широкофюзеляжных дальнемагистральных самолетов.

Таким образом, существующие и перспективные российские самолеты смогут получить полную и разнообразную линейку отечественных авиадвигателей, которые будут находиться по своему технологическому уровню либо наравне, либо даже выше лучших мировых образцов. Ведь использование композитного сплава на основе титана – это безусловный шаг вперед в конструкции авиадвигателя. Он обеспечивает меньший вес изделия, больший ресурс лопатки и, как следствие, более длительные межремонтные периоды и сниженную стоимость обслуживания.

Кроме того, технологические санкции, которыми сейчас пугают российский авиапром, становятся бесполезными. Снова и снова «Россия делает сама», показывая, что в нашей стране живет и развивается научная и производственная школа, работающая на самом переднем крае мировой научно-технической мысли.

Текст: Алексей Анпилогов

Вам может быть интересно

Число сбитых над Ленинградской областью БПЛА превысило 50
Темы дня

Почему Мерц ввязался в открытую ссору с США

Весьма осторожный обычно немецкий канцлер внезапно ввязался в публичную перепалку с президентом США – и добился заявлений о выводе части американского военного контингента из ФРГ. Какова подоплека этого конфликта между Фридрихом Мерцем и Дональдом Трампом – и чем он в итоге закончится?

США поставили многоточие в конфликте с Ираном

Конфликт США и Ирана разменял 60 дней. Спустя два месяца Дональд Трамп обратился к Конгрессу с пояснением, что считает противостояние завершенным. Тем не менее эксперты отмечают, что военные действия могут возобновиться, поскольку заявления президента США во многом являются лишь юридической формальностью. Как будет развиваться столкновение Вашингтона и Тегерана дальше?

Рар: Вывод войск США из Германии станет наказанием для Мерца

Политолог: Трамп оставляет за собой право на продолжение конфликта с Ираном

Погибла участница команды КВН «Утомленные солнцем» Елена Рыбалко

Новости

Очевидец снял последствия авиаудара ВС России по заводу ВСУ в Дружковке

В сети опубликовали видеозапись сильного пожара на заводе газовой аппаратуры в подконтрольной ВСУ Дружковке после удара российских авиабомб.

Семь стран ОПЕК+ договорились увеличить добычу нефти

Семь государств альянса намерены в июне нарастить добычу на 188 тыс. баррелей в сутки, продолжая прежний курс вопреки недавнему выходу ОАЭ из соглашения, отмечает Reuters.

Крупнейший дата-центр в Москве перешел на резервное питание из-за перебоев

Дата-центр ММТС-9, являющийся крупнейшей точкой межоператорского обмена интернет-трафика в России и расположенный в Москве, был вынужден перейти на резервное питание из-за перебоев на городской электроподстанции.

Еврокомиссия заявила о планах ограничить работу VPN

Еврокомиссия рассматривает возможность ограничения VPN для защиты детей от запрещенного контента, обсуждая новые методы контроля в интернете, заявила исполнительный вице-президент Еврокомиссии по технологическому суверенитету, безопасности и демократии Хенне Вирккунен.

Bild: Германия любой ценой перебросит танковую бригаду в Литву

Берлин форсирует переброску 5 тыс. военнослужащих и техники в Литву, чтобы к 2027 году развернуть у границ Белоруссии боеготовое бронетанковое подразделение, пишет Bild.

Китай запретил исполнять санкции США против нефтяных компаний

Министерство коммерции КНР выпустило постановление, запрещающее признавать и соблюдать санкции США в отношении пяти китайских нефтяных компаний, включая Hengli Petrochemical.

В Австрии задержали подозреваемого в отравлении питания HiPP крысиным ядом

В Зальцбурге пойман 39-летний шантажист, который подмешивал крысиный яд в питание для малышей HiPP, требуя выкуп в 2 млн евро.

На Украине началась кампания по дискредитации Буданова

На Украине началась информационная кампания по дискредитации экс-главы ГУР Кирилла Буданова (внесен в России в перечень террористов и экстремистов), заказчиком выступил экс-глава офиса Владимира Зеленского Андрей Ермак, сообщили в российских силовых структурах.

Украинцы попытались сорвать акцию «Бессмертный полк» в центре Амстердама

В центре Амстердама группа украинцев пыталась помешать проведению шествия «Бессмертного полка», выкрикивая угрозы и националистические лозунги, сообщили участники акции.

Офицер «Азова» был убит в результате мятежа ВСУ у Купянска

В результате вооруженного мятежа украинских военнослужащих под Купянском был убит капитан из 15-й бригады НГУ «Азов» (запрещен в России, признан террористическим), позывной «Старшина», сообщили в российских силовых структурах.

Axios: Конфликт в Иране усугубил раскол между ОАЭ и Саудовской Аравией

Затяжное противостояние США и Ирана спровоцировало глубокие разногласия между Объединенными Арабскими Эмиратами и Саудовской Аравией, пишет Axios.

Зеленский пригрозил Белоруссии ответом на действия у границы

Глава киевского режима Владимир Зеленский пообещал принять меры в случае обострения ситуации на границе с Беларусью, отметив необычную «активность» на этом направлении.
Мнения

Михаил Зайцев: Свободное море похоронят в узких водах Ормуза

По мнению Ирана, современные нормы морского судоходства были рождены в эпоху доминирования Запада и поэтому сейчас будут подвергаться деструкции, так как баланс сил в мире меняется, что должно быть учтено и в документах международного регулирования.

Ольга Андреева: Бог стал понятием политическим

Об этой войне не сообщают новостные ленты. Но от того, кто победит, будет зависеть уже не мир, а мы сами. Наше взаимодействие со стремительно вторгающимися в жизнь технологиями, самими собой и обществом переживает необратимые изменения.

Тимофей Бордачёв: Великим державам пора экономить силы

Мировая политика перестает быть спортивным состязанием, а становится гонкой на выживание, где в строю останется не самый яркий, а тот, кто сумеет грамотно распределить наличные ресурсы. Трата военных и политических активов ради мелких задач или престижа становится нерациональной.
Вопрос дня

Почему замедляют Telegram в России?