eng
Выпуск #5/2015
А.Гайданский
Российские композиты для авиастроения: уникальные компетенции компании "АэроКомпозит"
Российские композиты для авиастроения: уникальные компетенции компании "АэроКомпозит"
Просмотры: 5370
В 2008 году "Объединенная авиастроительная корпорация" (ОАК), "Авиационная холдинговая компания "Сухой" и компания "Прогресстех" создали ЗАО "АэроКомпозит" с целью развития применения полимерных композиционных материалов (ПКМ) в российском авиастроении. "АэроКомпозит" стал одним из ключевых участников разработки российских лайнеров нового поколения для гражданской авиации. Для развития проекта в 2012 году в Ульяновске и Казани началось строительство производственных предприятий "Аэро-
Композит-Ульяновск" и "КАПО-Композит", а годом позднее в Москве была организована "Опытная лаборатория технологий и конструкций из ПКМ". После запуска первых очередей заводов общий штат компании (включая дочерние предприятия) достиг 1000 человек. "АэроКомпозит" по праву входит в число мировых технологических лидеров в области производства изделий из ПКМ для авиастроения. О ключевых компетенциях, проектах и перспективах развития компании рассказал генеральный директор Анатолий Иосифович Гайданский.
DOI:10.22184/1993-8578.2015.59.5.6.10
Композит-Ульяновск" и "КАПО-Композит", а годом позднее в Москве была организована "Опытная лаборатория технологий и конструкций из ПКМ". После запуска первых очередей заводов общий штат компании (включая дочерние предприятия) достиг 1000 человек. "АэроКомпозит" по праву входит в число мировых технологических лидеров в области производства изделий из ПКМ для авиастроения. О ключевых компетенциях, проектах и перспективах развития компании рассказал генеральный директор Анатолий Иосифович Гайданский.
DOI:10.22184/1993-8578.2015.59.5.6.10
Анатолий Иосифович, какие задачи решает "АэроКомпозит" в рамках ОАК и какие проекты реализуются в настоящее время?
"АэроКомпозит" создан как единый центр компетенций по проектированию и изготовлению композитных конструкций для российского гражданского авиастроения. Сегодня наш основной проект – создание композитных элементов для пассажирского ближне-среднемагистрального лайнера нового поколения МС-21, который разрабатывается корпорацией "Иркут". В частности, в этом самолете будет применено полностью композитное крыло и хвостовое оперение, спроектированные нашими специалистами и произведенные на дочерних предприятиях в Ульяновске и Казани. Сейчас мы находимся на стадии опытного производства и изготавливаем конструкции для первого летного экземпляра, которые будут переданы корпорации "Иркут" в ближайшие месяцы. Также мы разработали элементы управления – рули, закрылки и т.д., – для лайнера Sukhoi Superjet 100, и в настоящее время они проходят испытания в Центральном аэрогидродинамическом институте им. проф. Н.Е.Жуковского (ЦАГИ).
Как вы оцениваете перспективы внедрения композитов в авиастроение?
Композиционные материалы применяются в авиастроении уже около 40 лет. Сначала из них изготавливались отдельные относительно простые по своей конструкции элементы – элероны, рули направления и высоты, закрылки, воздушные тормоза, затем более сложные агрегаты, например, киль и стабилизатор. Новый этап начался с появления самолета Boeing 787 Dreamliner с композитными фюзеляжем, хвостовым оперением и крылом, за которым последовали Airbus A350 и Bombardier CSeries. МС-21 станет первым российским лайнером с крылом из композиционных материалов, хотя фюзеляж пока еще будет изготовлен из алюминия.
Замена алюминия на композиты в гражданском авиастроении обусловлена тем, что последние позволяют создавать более совершенные с точки зрения аэродинамики конструкции. Например, так называемое "крыло большого удлинения", которое применено в МС-21, повышает топливную эффективность на 6–8%, что обеспечивает существенную экономию. Кроме того, применение композитов позволяет на несколько процентов уменьшить вес самолета. Думаю, что тенденция к расширению внедрения ПКМ в будущем продолжится и в новых моделях авиалайнеров.
Какие типы композиционных материалов применяются вашей компанией?
В силовых конструкциях самолетов используются ПКМ на базе углеродного волокна, а элементы, которые не подвергаются высоким нагрузкам, изготавливаются на базе более дешевого стекловолокна. В качестве связующего в основном используются эпоксидные смолы. Одна из задач, которую мы решаем совместно с нашими партнерами, – импортозамещение в области производства компонентов композиционных материалов. В частности, мы начали внедрять новые смолы для связующего, созданные Всероссийским институтом авиационных материалов (ВИАМ), а вот углеродное волокно требуемого качества пока производится только в Японии и США.
Мы следим за новыми разработками, например, в области упрочнения изделий с помощью углеродных нанотрубок, а также применения термопластичных композитов, но в серийном производстве они пока не используются. Вообще авиастроение – достаточно консервативная отрасль, так как во главу угла ставится безопасность, и новые материалы перед внедрением в производство должны быть многократно проверены, иначе самолет не пройдет сертификацию. Обычно между завершением НИР и внедрением ее результатов проходит не меньше пяти лет.
Какие компетенции компании можно отнести к уникальным?
Создание таких композитных конструкций, как крыло самолета – само по себе уникальная компетенция, которой кроме нас обладают лишь три авиастроительные компании в мире. Проектирование и прочностной расчет конструкций из композитов принципиально отличается от методик, применяемых для алюминия и других традиционных авиастроительных материалов. При этом производственные технологии должны обеспечивать возможность изготовления высокоточных крупногабаритных деталей. Boeing и Airbus используют в производстве классический автоклавный метод формования изделий из препрегов, характеризующийся, на наш взгляд, существенными недостатками. Во-первых, он требует высоких затрат вследствие дороговизны оборудования, высокой трудоемкости и относительно низкого выхода годных изделий, во-вторых, этим методом очень непросто изготавливать изделия сложной геометрической формы. Мы, а также компания Bombardier, сделали акцент на применении более прогрессивного метода вакуумной инфузии, который характеризуется большими технологическими возможностями при меньших затратах. Но технический уровень нашего производства выше, чем у канадских коллег, так как мы внедрили автоматическую выкладку материала в форму с помощью специально спроектированных роботов и портальных машин, минимизируя влияние человеческого фактора на качество изделий. Кроме того, для полимеризации связующего вместо автоклавов мы используем низкотемпературные печи, что существенно снижает производственные затраты. Эти технологические решения запатентованы и обеспечивают нам определенный гандикап перед конкурентами.
По инфузионной технологии изделия производятся на заводе "АэроКомпозит-Ульяновск" – это наше основное производство, где также выполняется сборка. На заводе "КАПО-Композит" установлено оборудование для классического автоклавного метода, который используется в случаях, когда вакуумная инфузия не целесообразна или не применима, например, при изготовлении сотовых конструкций. Новые технологические процессы отрабатываются в опытной лаборатории в Москве, после этого внедряются на производственных предприятиях.
Есть ли перспективы использования возможностей "АэроКомпозит" в других отраслях промышленности?
По характеристикам изделий и уровню технических требований авиастроению наиболее близки вертолетостроение, космическая промышленность и, как ни странно, ветроэнергетика, где лопасти для ветрогенераторов имеют длину до 60 м и изготавливаются из композиционных материалов. Другие отрасли, например автомобилестроение, требуют совершенно иных уровней производительности и себестоимости, а значит, другого оборудования. Мы работаем с вертолетостроителями, с Роскосмосом, и, если будет развиваться ветроэнергетика, то готовы занять прочные позиции и на этом рынке.
С какими научно-исследовательскими институтами сотрудничает "АэроКомпозит"?
Все основные испытания конструкций на прочность проводятся в ЦАГИ, также совместно разрабатываем методики прочностных расчетов. С ВИАМ реализуем программу импортозамещения в области материалов – они разрабатывают для нас препреги взамен американских и, как уже упоминалось, новые связующие. Национальный институт авиационных технологий (НИАТ) помогает в разработке специального крепежа и технологий сборки. Также сотрудничаем с компанией "ИНУМиТ" при МГУ в области структурного анализа композитов.
Кадровая проблема актуальна для вашей компании?
Актуальна, как в общем-то и для всей страны. Особенно заметна нехватка высококвалифицированных рабочих, поскольку их фактически никто не готовит. Инженеров вузы готовят, но либо недостаточное число, либо не тех специализаций, которые нам требуются. Поэтому приходится уделять много внимания и времени отбору кадров и их доведению до требуемого уровня. В головную компанию конструкторы приходят в основном из МАИ, технологи – из МАТИ-РГТУ им. К.Э.Циолковского, прочнисты – из МГТУ им. Н.Э.Баумана. На производственных предприятиях требуются в основном операторы оборудования и программисты с высоким уровнем технической подготовки, которым можно доверить управление станками стоимостью в несколько миллионов долларов. Ручного труда у нас очень мало, основное технологическое оборудование произведено ведущими европейскими компаниями, в том числе, значительная его часть – специально под наши задачи, и высоко автоматизировано.
Есть ли перспективы экспорта ваших изделий?
Да, мы довольно тесно взаимодействуем с австрийской компанией FACC и периодически выполняем их заказы. Когда МС-21 совершит первый полет, круг заказчиков может расшириться, особенно, если политическая ситуация к тому времени улучшится. Поставлять крылья иностранным авиастроителям, конечно же, не будем, а в производстве более простых агрегатов готовы сотрудничать.
Каковы планы по развитию компании?
Ближайшие планы связаны с МС-21: необходимо поставить первый самолетокомплект для проведения испытаний, к концу 2017 года совместно с корпорацией "Иркут" довести самолет до сертификации типа, а затем наладить серийный выпуск. Также есть проект, связанный с транспортным самолетом, и совместный проект ОАК с китайской компанией COMAC по созданию полностью композитного широкофюзеляжного самолета.
Еще одна задача – развитие производственных предприятий. Имеющееся у нас оборудование позволяет выпускать до 24 самолетокомплектов в год, а проектная мощность наших заводов – до 70 самолетокомплектов в год.
Отдельное направление – НИРы с целью улучшения материалов, конструкторских решений и технологий, которые позволят нам быть в числе технологических лидеров.
Спасибо за интересный рассказ.
С А.И.Гайданским беседовал Д.Ю.Гудилин
"АэроКомпозит" создан как единый центр компетенций по проектированию и изготовлению композитных конструкций для российского гражданского авиастроения. Сегодня наш основной проект – создание композитных элементов для пассажирского ближне-среднемагистрального лайнера нового поколения МС-21, который разрабатывается корпорацией "Иркут". В частности, в этом самолете будет применено полностью композитное крыло и хвостовое оперение, спроектированные нашими специалистами и произведенные на дочерних предприятиях в Ульяновске и Казани. Сейчас мы находимся на стадии опытного производства и изготавливаем конструкции для первого летного экземпляра, которые будут переданы корпорации "Иркут" в ближайшие месяцы. Также мы разработали элементы управления – рули, закрылки и т.д., – для лайнера Sukhoi Superjet 100, и в настоящее время они проходят испытания в Центральном аэрогидродинамическом институте им. проф. Н.Е.Жуковского (ЦАГИ).
Как вы оцениваете перспективы внедрения композитов в авиастроение?
Композиционные материалы применяются в авиастроении уже около 40 лет. Сначала из них изготавливались отдельные относительно простые по своей конструкции элементы – элероны, рули направления и высоты, закрылки, воздушные тормоза, затем более сложные агрегаты, например, киль и стабилизатор. Новый этап начался с появления самолета Boeing 787 Dreamliner с композитными фюзеляжем, хвостовым оперением и крылом, за которым последовали Airbus A350 и Bombardier CSeries. МС-21 станет первым российским лайнером с крылом из композиционных материалов, хотя фюзеляж пока еще будет изготовлен из алюминия.
Замена алюминия на композиты в гражданском авиастроении обусловлена тем, что последние позволяют создавать более совершенные с точки зрения аэродинамики конструкции. Например, так называемое "крыло большого удлинения", которое применено в МС-21, повышает топливную эффективность на 6–8%, что обеспечивает существенную экономию. Кроме того, применение композитов позволяет на несколько процентов уменьшить вес самолета. Думаю, что тенденция к расширению внедрения ПКМ в будущем продолжится и в новых моделях авиалайнеров.
Какие типы композиционных материалов применяются вашей компанией?
В силовых конструкциях самолетов используются ПКМ на базе углеродного волокна, а элементы, которые не подвергаются высоким нагрузкам, изготавливаются на базе более дешевого стекловолокна. В качестве связующего в основном используются эпоксидные смолы. Одна из задач, которую мы решаем совместно с нашими партнерами, – импортозамещение в области производства компонентов композиционных материалов. В частности, мы начали внедрять новые смолы для связующего, созданные Всероссийским институтом авиационных материалов (ВИАМ), а вот углеродное волокно требуемого качества пока производится только в Японии и США.
Мы следим за новыми разработками, например, в области упрочнения изделий с помощью углеродных нанотрубок, а также применения термопластичных композитов, но в серийном производстве они пока не используются. Вообще авиастроение – достаточно консервативная отрасль, так как во главу угла ставится безопасность, и новые материалы перед внедрением в производство должны быть многократно проверены, иначе самолет не пройдет сертификацию. Обычно между завершением НИР и внедрением ее результатов проходит не меньше пяти лет.
Какие компетенции компании можно отнести к уникальным?
Создание таких композитных конструкций, как крыло самолета – само по себе уникальная компетенция, которой кроме нас обладают лишь три авиастроительные компании в мире. Проектирование и прочностной расчет конструкций из композитов принципиально отличается от методик, применяемых для алюминия и других традиционных авиастроительных материалов. При этом производственные технологии должны обеспечивать возможность изготовления высокоточных крупногабаритных деталей. Boeing и Airbus используют в производстве классический автоклавный метод формования изделий из препрегов, характеризующийся, на наш взгляд, существенными недостатками. Во-первых, он требует высоких затрат вследствие дороговизны оборудования, высокой трудоемкости и относительно низкого выхода годных изделий, во-вторых, этим методом очень непросто изготавливать изделия сложной геометрической формы. Мы, а также компания Bombardier, сделали акцент на применении более прогрессивного метода вакуумной инфузии, который характеризуется большими технологическими возможностями при меньших затратах. Но технический уровень нашего производства выше, чем у канадских коллег, так как мы внедрили автоматическую выкладку материала в форму с помощью специально спроектированных роботов и портальных машин, минимизируя влияние человеческого фактора на качество изделий. Кроме того, для полимеризации связующего вместо автоклавов мы используем низкотемпературные печи, что существенно снижает производственные затраты. Эти технологические решения запатентованы и обеспечивают нам определенный гандикап перед конкурентами.
По инфузионной технологии изделия производятся на заводе "АэроКомпозит-Ульяновск" – это наше основное производство, где также выполняется сборка. На заводе "КАПО-Композит" установлено оборудование для классического автоклавного метода, который используется в случаях, когда вакуумная инфузия не целесообразна или не применима, например, при изготовлении сотовых конструкций. Новые технологические процессы отрабатываются в опытной лаборатории в Москве, после этого внедряются на производственных предприятиях.
Есть ли перспективы использования возможностей "АэроКомпозит" в других отраслях промышленности?
По характеристикам изделий и уровню технических требований авиастроению наиболее близки вертолетостроение, космическая промышленность и, как ни странно, ветроэнергетика, где лопасти для ветрогенераторов имеют длину до 60 м и изготавливаются из композиционных материалов. Другие отрасли, например автомобилестроение, требуют совершенно иных уровней производительности и себестоимости, а значит, другого оборудования. Мы работаем с вертолетостроителями, с Роскосмосом, и, если будет развиваться ветроэнергетика, то готовы занять прочные позиции и на этом рынке.
С какими научно-исследовательскими институтами сотрудничает "АэроКомпозит"?
Все основные испытания конструкций на прочность проводятся в ЦАГИ, также совместно разрабатываем методики прочностных расчетов. С ВИАМ реализуем программу импортозамещения в области материалов – они разрабатывают для нас препреги взамен американских и, как уже упоминалось, новые связующие. Национальный институт авиационных технологий (НИАТ) помогает в разработке специального крепежа и технологий сборки. Также сотрудничаем с компанией "ИНУМиТ" при МГУ в области структурного анализа композитов.
Кадровая проблема актуальна для вашей компании?
Актуальна, как в общем-то и для всей страны. Особенно заметна нехватка высококвалифицированных рабочих, поскольку их фактически никто не готовит. Инженеров вузы готовят, но либо недостаточное число, либо не тех специализаций, которые нам требуются. Поэтому приходится уделять много внимания и времени отбору кадров и их доведению до требуемого уровня. В головную компанию конструкторы приходят в основном из МАИ, технологи – из МАТИ-РГТУ им. К.Э.Циолковского, прочнисты – из МГТУ им. Н.Э.Баумана. На производственных предприятиях требуются в основном операторы оборудования и программисты с высоким уровнем технической подготовки, которым можно доверить управление станками стоимостью в несколько миллионов долларов. Ручного труда у нас очень мало, основное технологическое оборудование произведено ведущими европейскими компаниями, в том числе, значительная его часть – специально под наши задачи, и высоко автоматизировано.
Есть ли перспективы экспорта ваших изделий?
Да, мы довольно тесно взаимодействуем с австрийской компанией FACC и периодически выполняем их заказы. Когда МС-21 совершит первый полет, круг заказчиков может расшириться, особенно, если политическая ситуация к тому времени улучшится. Поставлять крылья иностранным авиастроителям, конечно же, не будем, а в производстве более простых агрегатов готовы сотрудничать.
Каковы планы по развитию компании?
Ближайшие планы связаны с МС-21: необходимо поставить первый самолетокомплект для проведения испытаний, к концу 2017 года совместно с корпорацией "Иркут" довести самолет до сертификации типа, а затем наладить серийный выпуск. Также есть проект, связанный с транспортным самолетом, и совместный проект ОАК с китайской компанией COMAC по созданию полностью композитного широкофюзеляжного самолета.
Еще одна задача – развитие производственных предприятий. Имеющееся у нас оборудование позволяет выпускать до 24 самолетокомплектов в год, а проектная мощность наших заводов – до 70 самолетокомплектов в год.
Отдельное направление – НИРы с целью улучшения материалов, конструкторских решений и технологий, которые позволят нам быть в числе технологических лидеров.
Спасибо за интересный рассказ.
С А.И.Гайданским беседовал Д.Ю.Гудилин
Отзывы читателей
