Среда, 18 сентября 2019   Подписка на обновления  RSS  Свяжитесь с нами
Популярно
Самолеты и композиты
8:51, 24 июня 2019

Самолеты и композиты


Содержание:

1. Результаты «реформ»

2. Два подхода

3. Про композиты

4. Импортозамещение

5. Волокна

6. Имеем то, что имеем

7. Использованные источники

 

1. Результаты «реформ»

Уровень потребления изделий из композиционных материалов — важнейший показатель технологического развития государства. Композиционные материалы, наряду с жаростойкими сплавами, специальными керамиками, аддитивными технологиями важнейшее направление развития мирового и отечественного материаловедения.

В разработке и применении композиционных материалов Советский Союз наряду с США и Японией занимал ведущее место в мире. В отчетах ЦРУ неоднократно отмечалось, что не смотря на более низкие качественные характеристики исходных(сырьевых) материалов, сами изделия (композиционные материалы) соответствуют американским. Наглядный результат работы превосходной инженерной школы и развитой математической науки.

Период развала и уничтожения отечественной промышленности (почему-то получивший название «годы реформ») естественно не прошел бесследно.

Композиты Доля стран на рынкеСегодня доля России в мировом производстве и потреблении КМ крайне незначительна и колеблется на уровне 0,5%. В части «передовых композитов» положение еще хуже. Так потребление углеродных волокон составляет 0,2% от мирового.

Мы не только отстали от лидеров, но и пропустили вперед другие страны. Сейчас перед нами стоит задача возвращения на уровень 80-х годов и производства более качественного волокна.

Композиты — это материалы, вокруг которых «складываются легенды». Интересно, что к их распространению приложили свою руку не только журналисты, но «высокоэффективные менеджеры». Одна из наиболее живучих легенд «композиты не ржавеют, не требуют обслуживания и после установки о них можно забыть на 50-100 лет». Да, не «ржавеют» (хотя и тут есть нюансы) однако они подвержены негативному влиянию многих других факторов. В их числе: солнечная радиация, биоповреждения, различные виды эрозий (пылевая, дождевая), воздействие химических веществ, содержащихся в атмосфере воздуха.

Для изучения результатов воздействия всех этих факторов необходимы годы работы и соответствующая научная и материально-техническая база. На территории РФ присутствуют далеко не все климатические зоны. Наряду с Геленджикским ЦКИ им. Г.В. Акимова создана станция климатических испытаний в Сьенфуэгосе (самый высокий уровень агрессивности воздействия солей на материалы), ведутся переговоры с Ираном, так же планируется создание таких станций в Китае и Арктической зоне.

Без проведения всего комплекса испытаний использование композиционных материалов в изделиях авиационной техники является преступлением. Следует очень осторожно относится к публичным заявлениям различных организаций из серии «Мы создали композиты для МС-21. Дайте миллиард на испытания». Существующая система общей и специальной квалификации композиционных материалов должна быть сохранена и отступления от нее являются недопустимыми.

На рубеже 60-70-х годов прошлого века в СССР была создана промышленность композитов. Композиционные материалы применялись в оборонных отраслях промышленности СССР с начала 50-х годов. Однако только Постановление Совета Министров от 3 июня 1970 г. обеспечило создание необходимой организационно-финансовой базы и поставило эту проблему на государственный уровень. Ведущую роль в инициации и подготовке данного решения сыграл начальник ВИАМ А.Т. Туманов.

Как и многие другие новации использование композиционных материалов первоначально встретило неприятие у многих выдающихся авиаконструкторов. В то же время О.К. Антонов смог увидеть всю перспективность применения новых материалов в авиастроении.

В самолете АН-124 «Руслан» было использовано порядка 5,5 тонн изделий из КМ, общей площадью более 1500 м2, что позволило сэкономить за период эксплуатации не менее 18 000 тонн горючего. Эта машина по объему применения композитов превосходила все воздушные суда в мире.

В конструкции самолета АН-70 было использовано 2900 кг углепластика и 1500 кг органопластика. Площадь конструкций из ПКМ более 1600 м2 (около 4500 деталей).
Сегодня основной объём потребления КМ в авиастроении приходится на изделия Ил-76МД-90А, Ту-214, Ту160М2, Ил-22ПП, МиГ-35, Ми-26, Ансат (У), БПЛА «Альтаир».
Применение композиционных материалов в некоторых типах авиационной технике приведено ниже.

Самолеты: SSJ-100 – 3400 кг, Ан-148 – 2700 кг, Ан-70 – 4400 кг, Ил-76МД-ПС90А – 1500-2000 кг, Миг-29 – 137 кг, Миг-29КУБ- 156 кг, Су-57 – 6845 кг
Вертолеты: Ка-52 – 3100 кг, Ми-28Н – 500 кг (пять лопастей несущего винта каждая по 100 кг), Ми-26 – 3000 кг( 8 лопастей несущего винта по 375 кг), Ми-35М– 500 кг (пять лопастей по 100 кг), Ка-226 – 212,4 кг (6 лопастей по 35,4 кг), Ка-32 и Ка-27 – 480 кг (6 лопастей по 80 кг), Ми-8 – 56 кг (4 лопасти рулевого винта по 14 кг)

В ОПК РФ основной объем потребления ПКМ приходится на военное судостроение — порядка 2000 тонн. Главным образом композиционные материалы используются при изготовлении серии минных тральщиков проекта 12700 и 10750Э, корветов проекта 20380, катеров проекта Р1650 «Рондо» и катамаранов проекта 23290. Достаточно высокий объем потребления ПКМ приходится на изделия военной авиационной техники (самолетов, вертолетов, беспилотников) порядка 120 тонн. В ракетостроении общий объем производства и реализации продукции из ПКМ с учетом планов запусков в 2017 г. (планировалось провести 29 запусков, было проведено 19) составил порядка 60 тонн. В современных твердотопливных ракетах доля КМ составляет 75-80% от общей массы конструкции (без учета топлива), а в крупногабаритных РДТТ 85-90%.

Пусть и с большими потерями в отрасли ужалось сохранить ряд научных и производственных центров, в том числе ЦНИИСМ, УНИИКМ.

Важнейшим достижением явилось сохранение, созданной еще при работе по МКК «Буран», связки ЦАГИ-ВИАМ- ОНПП «Технология». Каких усилий это стоило наверно достойно отдельного рассказа. Достаточно сказать, что тот же ВИАМ пережил попытки приватизации, банкротства, отсутствие финансирования. И в том, что он сейчас существует, немалая заслуга его Генерального директора, академика РАН Е.Н. Каблова.

В свое время этот человек поддержал ГКЧП, за что и был уволен с занимаемой должности (можно рассматривать как пример политических репрессий?), и даже сегодня публично выражает благодарность Ю. Лужкову, за его помощь городскими заказами, в трудные для ВИАМ времена.

2. Два подхода

Сегодня два основных проекта отечественного гражданского авиастроения это создание ГТД ПД-14 и БСМС МС-21.

Во время посещения В. Путиным ВИАМ, в 2008 г., Е.Н. Каблов смог убедить президента в необходимости и возможности разработки газогенератора для перспективных российских ГТД. Спустя неделю президент подписал поручение о выделении 12,8 млрд. рублей на создание нового газогенератора для отечественных ГТД.

После выделения реальных денег «возникла необходимость управления финансовыми потоками», что и дало толчок созданию ОДК.

Как бы это странно не звучало, но по факту, В. Путин является одним из «отцов» двигателя ПД-14. И не только его. На основе газогенератора этого двигателя создается целая линейка отечественных ГТД. Для замены Sam-146 создается ПД-8, для вертолетов — ПД-12, ПД-35 для транспортного и пассажирского самолетов. Кроме всего прочего, это решение позволило сохранить 10-12 тысяч высокотехнологичных рабочих мест.

ПД-14 имеет большее значение для страны, чем проект самолета МС-21. Используемый сегодня в военной и гражданской авиации базовый ГТД ПС-90А (названный в честь ГК Павла Соловьева) был разработан еще в СССР и является двигателем четвертого поколения. Серийное производство этого двигателя началось в 1989 г. а сертифицирован он был в 1992 (сертификат типа N 18-Д). После распада СССР никаких новых двигателей создано не было.

Попытки Минпромторга и ОДК выдать французский SaM-146 за новейший отечественный двигатель не только общественности, но и первым лицам государства, иначе как «странными» назвать трудно. По соглашению, российские специалисты, не имеют права доступа к «горячей части» этого двигателя. При поломке газогенератор всегда увозится для ремонта во Францию.

История начала проекта МС-21 более похожа на детектив. Собственно этот проект создавался как конкурентный всем существующим, и в первую очередь (в то время) SSJ-100. Конкурентный не в техническом плане, а в борьбе за государственное внимание и, следовательно, за госфинансирование. Сегодня инициаторы проекта работают в других местах, но дело их живет.

Сроки создания нового авиадвигателя, как правило, вдвое превышают сроки разработки планера, а финансовые затраты примерно равны. Работа над ПД-14 началась практически на 2 года позже, чем над МС-21. Почему двигатель уже сертифицирован, а работе над МС-21 конца края не видно? Это даже оставляя за кадром соотношение затрат. Согласно сообщениям прессы, разработка ПД-14 обошлась в 70 млрд. рублей (с учетом стоимость технического перевооружения предприятий-86 млрд), то есть первоначальная смета не превышена.

Почему двигатель ПД-14 был создан без каких-либо публичных эксцессов, PR-компаний и прочего шума, характерного для проекта МС-21? Подавляющее большинство читателей даже не знает фамилию ГК этого двигателя. Фамилии ответственных за МС-21 у всех на слуху.

А. А. Иноземцев стал Генеральным конструктором в 1983 году. Сегодня он один из очень немногих ГК сумевших отстоять свои права в объеме необходимом для решения стоящих перед ним задач. Возможно, свою роль в этом сыграла и поддержка президента. Этим и обусловлен успех проекта создания двигателя ПД-14.

Определяющим было решение об использовании в ПД-14 только отечественных материалов и технологий. Не сложно представить какой нажим пришлось выдержать ГК отстаивая это решение. В одном из интервью он сказало, что безжалостно выбросит пермскую камеру сгорания и поставит камеру «Ивченко-Прогресс», если та окажется лучше. Существовала немалая вероятность того, что камера сгорания была бы украинская, мотогондола итальянская и т.д. Сегодня, при таком развитии событий, судьба двигателя была бы незавидной.

Однако, из-за крайне неудовлетворительного состояния отечественного станкостроения, используется в основном западноевропейское и японское технологическое оборудование.
Представляется что эти два проекта (ПД-14 и МС-21) своеобразные маркеры двух подходов к экономическому развитию России.

ПД-14 — это экономика «старая», основанная на производстве и технологиях, хотя и с пониманием того факта что в современном мире изоляционизм невозможен. Экономика «технократов», определяющих важность того или иного проекта интересами страны.

МС-21 продукт экономики «новой», основанной на встраивании России в международное разделение труда на условиях запада. Представители оной считают аксиомой утверждение- мы все купим на западе. И главной задачей считают зарабатывание долларов, которых у нас и так в избытке.

Какая экономика эффективнее видно из этих двух примеров.

Главной проблемой МС-21 явился вопрос целеполагания. Это стратегический проект, направленный на повышение конкурентоспособности отечественной авиапромышленности, разработку и освоение новых технологий? Или же это проект для зарабатывания долларов на внешнем рынке. Вероятно, первоначально предусматривался первый вариант, однако «бухгалтерский подход» взял верх. В итоге мы имеем то, что имеем.

МС-21, по большому счету, единичный пусть и распиаренный проект, которому придали статус чуть-ли не национального. Ситуация с этой машиной не несет в себе ничего нового и характерна для всего нашего авиастроения.

В качестве примера ограничений можно привести поставку комплектующих для модифицированного двигателя ПС-90А2, разработанного Пермским моторным заводом с участием американской компании «Pratt & Whitney». Данная модификация была предназначена для самолета Ту-204СМ. В этом двигателе использовались комплектующие изделия нескольких десятков зарубежных производителей. Он полностью соответствовал, казалось бы, прогрессивному требованию Минпромторга — «Лучшее из доступного». Может быть это требование стоит дополнить словом «отечественного»? Еще одним примером являются комплектующие для SSJ-100 от «Hamilton Sundstrand». В 2015 г. более 80% комплектующих для российского гражданского авиастроения поставлялись из-за рубежа.

3. Про композиты

Главная особенность создания конструкций из композиционных материалов — неразрывность материала, технологии и конструкции. Другими словами, конструирование материала, разработка технологического процесса изготовления и проектирование самой конструкции единый взаимосвязанный процесс. Эта триада неразделима. Опыт показывает, что все попытки отхода от данного принципа оканчиваются крахом.

Это несколько непривычно для понимания, однако это базовое положение.

Сегодня в авиастроении все силовые детали изготавливаются автоклавным методом. Это связано с необходимостью получения пористости менее чем 2% (реально менее 1%).

Уникальность крыла МС-21 совсем не в том, что оно композитное, композитных крыльев хватает и в России и тем более в мире. Уникальность заключается в том, что впервые крыло изготавливается не автоклавным методом, а методом вакуумной инфузии. Это позволяет сократить капитальные затраты на оборудование, время изготовления, энергопотребление и т.д.

Джефф Слоун, главный редактор журнала Composites World, самого авторитетного издания в отрасли, в августовском номере за 2018 г., разместил большую статью посвященную МС-21. Он считает, что мировая аэрокомпозитная промышленность на примере разработки МС-21 получает представление о том, как безавтоклавные технологии могут быть применены к основным (силовым) авиационным конструкциям. Речь идет о разработках, которые могут иметь глобальный эффект. Еще раз повторю мы в состоянии разрабатывать КМ и изделия их них не уступающие по своим характеристикам лучшим мировым аналогам. Наши проблемы лежат в совсем в другой плоскости.

Именно для изготовления крыла по этой технологии был построен «Аэрокомпозит» В противном случае было бы достаточно модернизировать оборудование на той же «Технологии»
В связи с этим вызывают опасения высказывания наших высокопоставленных чиновников «МС-21 в любом случае будет с композитным крылом» То есть возможно с композитным крылом, изготовленным по автоклавной технологии. Если это случится, то 10 (а то и больше) лет работы и немалые финансовые средства окажутся потерянными. Существование «Аэрокомпозита» да и его создание потеряет всякий смысл, возникнут большие вопросы по экономической эффективности проекта. И естественно впереди потеря времени и огромные затраты на оборудование, новую технологию и т.д. Необходимо понимать, что «черное крыло» не самоцель.

Мотогондола двигателя ПД-14 более чем на 60% состоит из композиционных материалов. Для ее изготовления используются композиты отечественного производства. Ее стоимость в полтора раза ниже, чем у закупаемой за рубежом за 2 млн. евро, мотогондолы двигателя SaM-146.

Без сомнения в заданные сроки (2 года) будут созданы препреги для изготовления конструкций самолета МС-21, не уступающие по своим характеристикам американским.
Однако следует понимать, что это потребует проведения их общей и специальной квалификации, корректировку технологии и технологической оснастки.

При разработке в ОНПП «Технология», панелей оперения самолета МС-21, из препрегов HexPly M21/34/UD194/IMA-12K и HexPly M21/40/285T2/AS4C-6K фирмы «Hexcel». На первом этапе было изготовлено и исследовано 4500 образцов, 47 типов. На втором этапе было изготовлено более 600 конструктивно-подобных образцов, в том числе крупногабаритных длиной до 2,5 метров около 250. На третьем этапе проводилось изготовление и испытание натурных конструкций кессонов оперения.

Для проведения только общей квалификации 8 ПКМ (ВКУ-25, ВКУ-27л, ВКУ-29, ВКУ-39, БМИ-3/3692, ВПС-48/7781, ВПС-48/120, ВПС/7781) потребовалось испытать более 16 000 образцов.
Положение же с изготовлением, собственно, крыла (в сборе) по технологии вакуумной инфузии намного сложнее

Удивляют заявления «эффективных менеджеров» самого высокого ранга пытающихся ответить на простой вопрос, почему в разработке ключевых технологий и материалов необходимых для производства российского самолета нового поколения были задействованы американские компании.

«Когда мы начинали работу над МС-21 композитов в России не было», те кто «продвинутое» добавляют слово «ТАКИХ». И это утверждают руководители отрасли, которой руководили такие титаны как П. Дементьев.

Остановимся только на работах, в области разработки крыла, проведенных в СССР и РФ

Для спортивно пилотажного Су-26М, была создана технология совмещенного формования трехслойных панелей крыла и неразрезного углепластикового лонжерона крыла интегрального типа. Позднее созданная научно-производственная база была использована ГСС при создании Су-29М, Су-31М, Су-49УТС.

В конце 80-х годов из композита, созданного с использованием углеродных волокон УКМ-5000, были изготовлены панели съемной и средней части складывающегося крыла палубного истребителя Су-33. В них были впервые реализованы цельноформованные вырезы для люков топливного бака, интегральные стрингерные панели с локальными усилениями в местах подвески пилонов. Были решены вопросы бездефектности и высокой прочности зоны интегрального соединения стрингеров с обшивками без механических соединений.

В дальнейшем были изготовлены толстостенные углепластиковые панели крыла изменяемой стреловидности экспериментального стратегического бомбардировщика 054С «ОКБ Сухого».

Велись работы по созданию углепластиковых панелей крыла обратной стреловидности изд. С-22 и С-32. А 25 сентября 1997 состоялся первый полет высокоманевренного самолета Су-47 «Беркут». Впервые в отечественной практике ВИАМ разработал калиброванный препрег углепластика КМУ-7 для использования на установке автоматизированной выкладки, без ручной выкладки слоев.
Панели кессона крыла длиной 7 м, шириной 2 м и толщиной в корневой части 20 мм были изготовлены из адаптирующегося углепластика АКМ-1у. Отличительной особенностью данного углепластика является особый тип структурной анизотропии, создаваемый нетрадиционной укладкой монослоев. В структуре конструкции ось анизотропии углепластика составляет некоторый угол с линией действия нагрузки. Благодаря этому под воздействием аэродинамического нагружения происходит целенаправленное изменение геометрии конструкции, способствующее перераспределению и снижению действующих нагрузок. Благодаря адаптации конструкции обеспечивается стабильность углов атаки и, как следствие, высокие аэродинамические характеристики при полетах с большими углами атаки и высокая маневренность самолета.

Применение адаптирующихся углепластиков в конструкции крыла тяжелых пассажирских и транспортных самолетов может обеспечить снижение их массы и повысить безопасность эксплуатации за счет саморазгружения крыла под воздействием внешних нагрузок.

И самый интересный вопрос — а крыло того же МС-21 кто проектировал?

Таким образом утверждения что в России не было композитов (даже в части крыла) не соответствует действительности.

А вот утверждение что в России не было «ТАКИХ композитов» (в части материалов для вакуумной инфузии крыла) абсолютная правда, однако правда искажающая реальность, так тоже бывает. «ТАКИХ композитов» (материалов) не было и в США.

Однако «Аэрокомпозит» профинансировал российскими деньгами многолетнюю работу фирмы «Solvay Composite Materials» (Cytec Industries Incorporated) и «ТАКИЕ композиты» были там созданы. Ну а сам «Аэрокомпозит» был подсажен на американские смолы и японские волокна. Когда возникнет необходимость создания подобных материалов для Боинга, то без сомнения Solvay, используя имеющиеся наработки, создаст их в кратчайшие сроки и с более высокими характеристиками.

Фирма Solvay Composite Materials создала для «Аэрокомпозита» хорошую систему для инфузионной технологии изготовления крыла — PRISM TX 1100. В том числе была решена и задача скольжения сухого наполнителя при автоматизированной выкладке. В качестве армирующего материала применяется однонаправленная лента из волокон IMS65-24К Teijin прочностью 6 ГПа. Однако не это главная проблема, в конце концов такое волокно можно купить и у китайцев (если продадут). Главная проблема в том, что это система, в которую кроме углеродного волокна входят и другие материалы. Смола CYCOM 7720 которая при нагревании обеспечивает клейкость, необходимую для создания трения между слоями и в то же время не препятствует процессу инфузии основной смолы. Сверху каждой ленты находится легкая вуаль, предназначенная для обеспечения устойчивости утка, проницаемости для самого процесса инфузии и повышения механических характеристик (эта вуаль так же запатентована). Для инфузии была разработана однокомпонентная высокопрочная смола PRISM EP2400 позволяющая проводить процесс инфузии при низкой температуре (до 700 С). Вся эта система обладает заданной воздухопроницаемостью, составляющие химические вещества не мешают друг другу, а наоборот взаимодействуют, обеспечивается ровный рез, без смятия и т.д. и т.п.

Запастись такими материалами на какое-то продолжительное время не получиться. Как правило срок хранения смол такого класса 1 год при температуре -180 С, срок годности 1 месяц при температуре +230 С. С препрегами ситуация и того хуже.

Такую систему «купить в Китае» невозможно. Такой продукт можно разработать только самостоятельно, тем более с учетом уже имеющегося опыта во взаимоотношениях с США

Первые сообщения о реальных результатах испытаний системы PRISM TX 1100 появились в зарубежной печати в конце 2013-начале 2014 гг. В ноябре 2017 г американская сторона подала заявку на патент, а 20 марта 2018 был опубликован патент № 20180072037 «DRY FIBROUS MATERIAL FOR SUBSEQUENT RESIN INFUSION».

Патентные заявки зарубежных фирм составлены настолько тщательно, что обойти их за счет внесения в собственный способ, продукт, технологию каких-либо изменений практически невозможно. Примеры: патент компании «Дюпон» RU 2011111388 (опубл. 10.10.2012), компании «Hexcel» RU 2561990 (опубл. 10.09.2015).

Широко применяются т.н. «зонтичные» патенты. Которыми перекрываются все возможные решения, в том числе и те, которые его авторами не изобретены.

Участие зарубежных компаний в отечественных проектах (использование материалов и изделий), приводит к их срыву и существенным материальным потерям российских производителей. Как правило эти материалы (изделия) уже запатентованы в России, а их производство не локализовано, да и не будет локализовано никогда.

Политика «лобзания с Западом», ложное и бухгалтерское понимание вопросов локализации, необдуманное участие в различных соглашения в части охраны «интеллектуальной собственности» направлены на закрепление технологического отставания нашей страны. Создается канал переадресации финансовых средств, выделенных на развитие, в пользу западных компаний и их финансирования за счет российского бюджета. Это является одним из способов взимания колониального налога.

Давно не удивляет стремление значительной части руководителей нашей «новой экономики» и правительства слиться в любовном экстазе с Западом. Но откуда это мазохистское желание находиться при этом именно снизу.

4. Импортозамещение

Считать, что с композитами у нас все хорошо, было бы слишком оптимистичным. Однако уровень развития композиционной отрасли позволяет решить все задачи, возникающие как в обеспечении обороноспособности нашей страны, так и ее технологического развитии.

Сегодня у нас проблемы не с композитами, а с сырьем для их изготовления. Наблюдается даже не парадоксальная, а дикая ситуация.

Конструкторы закладывают в конструкцию препрег американского производства. После этого начинаются работы по его замещению на отечественный. Ввиду отсутствия в стране углеродных волокон надлежащего качества для замещающего препрега используются японские волокна. После введения санкций начинаются работы по замещению японских волокон в отечественном препреге. Так как отечественные волокна по-прежнему отсутствуют используются волокна производства КНР. На что будем замещать в случае отказа Китая от поставки УВМ? Существует надежда на получение ограниченной номенклатуры российского углеродного волокна необходимого качества на рубеже 2021-2022 годов. Предстоит новая работа по замещению китайского волокна (в части препрегов) на российское.

И это только в части волокон. Если ввести сюда еще и ткани то ситуация получиться и вовсе неприглядной. И все это притом, что на производства углеродного волокна и углеродных волокнистых материалов за последнее десятилетие, государством выделялись огромные деньги, которые успешно осваивались.

Вопреки общепринятому мнению работы по импортозамещению начались отнюдь не 2014 г и даже не в 2008, а 2002. Это не афишировалось, но и тайны из этого никто не делал. По инициативе президента был принят ряд федеральных программ. Одним из результатов стало создание современных связующих для производства ПКМ.

Однако за производства углеродного волокна и углеродных материалов в стране отвечали совсем другие структуры и естественно правительство в лице Минпромторга. Поставленную задачу они стали решать согласно своему представлению о месте России в международном разделении труда.

В 2009 г. было создано предприятие «Препрег СКМ», как портфельная инвестиция «Роснано», и следовательно, на государственные деньги. Его задачей было заявлено проведение работ по созданию нанонаполненных и наномодифицированных препрегов, на основе углеродных волокон, для создания корпусов летательных аппаратов. Недавно «Препрег СКМ» перешел в собственность «Umatex» и его производственные возможности будут задействованы в полной мере.

Ярким примером такого «менеджерско-бухгалтерского» подхода» является ООО «Порше специальные материалы» Сколько гордости на «Сделано у нас». Инвестиции 2,5 млн. евро Основной потребитель тканей ОНПП «Технология» на котором из углепластика выпускают много гражданской и военной продукции. Детали перспективного авиалайнера МС-21, а так же (по слухам) элементы корпуса самолета «ПАК ФА» И в конце заметки – «Завод работает на сырье японского производителя Toho Tenax, и сам занимается сложной логистикой и таможенным оформлением стратегического материала, поставки которого не так просто организовать в нашу страну». Такая новость может вызвать радость только у чиновников и очень недалеких людей.

Что происходит с ООО «ПСМ» сегодня, желающие могут узнать, задав соответствующий вопрос «адептам» сайта «Сделано у нас».

В конечно итоге ВИАМу пришлось приобрести комплект оборудования для изготовления углеродных тканных наполнителей, фирмы ORIT (КНР) и организовал их производство в Воскресенском филиале. Отличительной чертой гибкого ткацкого производства созданного в ВЭТЦ ВИАМ является возможность использования сырья различных производителей.

ХК «Композит», возглавляемая г. Меламедом в 2015 г. запустила завод по производству углеродного волокна в Алабуге. Казалось бы современное, вновь построенное предприятие должно наконец решить проблему производства углеродного волокна надлежащего качества. Однако этого не произошло.

Так в заключении к работе (2017 г.) по замене углеродных наполнителей производства фирм «Porcher Ind.» и «Toho Tenax» (Япония) на углеродные волокна производства «Алабуга-Волокно» в углепластиках ВКУ-25, ВКУ-29, ВКУ-39 используемых для изготовления мотогондолы двигателя ПД-14 сказано

«Исследованы ФМХ углепластиков марок ВКУ-25/UMT49, ВКУ29/UMT49.200, ВКУ-39/UMT40.200 на основе связующего ВСЭ-1212 и углеродных наполнителей производства ООО «Алабуга-Волокно». Установлено, по значения ФМХ разрабатываемых углепластиков на российских наполнителях находятся ниже значений ФМХ аналогов – углепластиков марок ВКУ-25, ВКУ-29, ВКУ-39 на основе связующего ВСЭ1212 и углеродных наполнителей фирм «Porcher Ind.» и «Toho Tenax» (Япония). Технология изготовления данных препрегов углепластиков будет отработана, что увеличит их ФМХ и уменьшит разброс свойств.

Исследования показали, что значения основных физико-механических характеристик образцов углепластиков марок ВКУ-25/SYT49(S), ВКУ29/ВТкУ-3 и ВКУ-39/ВТкУ-2.200 на основе углеродных наполнителей производства КНР стабильны и находятся на уровне и по некоторым характеристикам превосходят свойства аналогов – углепластиков ВКУ-25, ВКУ-29, ВКУ-39

Существовавшее на ноябрь 2018 г. положение дел было отражено в схемах применения композиционных материалов в изделиях перспективной авиационной техники и двигателя ПД-14. Из схемы следует, что использовать углеродное волокно отечественного производства, предполагается для изготовления углепластиков(ВКУ-45/UMT-3К.РТН и ВКУ-45/UMT-12К.ОЖН), нашедших свое применение в производстве элементов механизации крыла. Нижняя и верхняя панели крыла, лонжерон, а также кессон киля, стабилизатор (то есть силовые элементы) и мотогондола двигателя ПД-14 предполагалось изготавливать из волокон китайского производства.

Обращает на себя внимание высокое качество углеродного волокна производства китайской компании «Zhongfu Shen Ying Carbon Fiber Co, Ltd». Начиная практически с нуля, за 20-30 лет Китай опередил Россию и вплотную приблизился к Японии, а может и сровнялся с ней.

Мы же, не только утеряли паритет с США и Японией, но и пропустили вперед некоторые другие страны.

Так применялись ли наши материалы при производстве МС-21 или нет? Получить ответ на этот вопрос от наших «эффективных менеджеров» и разнокалиберных чиновников практически невозможно. В начале марта 2019 г. обозреватель РИА Новости А. Паньшин прямо задал этот вопрос руководителю ВИАМ, академику Е. Каблову и получил такой же прямой ответ.

«— В МС-21 применялись наши материалы или нет?
— В этом самолете достаточно хороший объем применения композитов, но наших материалов там нет. Сейчас задача поставлена за два года заменить все композиционные материалы на отечественные, и она решается, так как американцы перекрыли нам поставки этих материалов. Мы нашли все решения, чтобы провести импортозамещение»

Не думаю, что стоит как-то комментировать ответ одного из самых компетентных и информированных специалистов в данной области. Тем не менее внимательно вчитаться в формулировку ответа явно стоит.

Это и есть «компетентный и честный ответ специалиста», а не мнение филологов, социологов и педагогов которое нам пытались выдать за оный.

5. Волокна

В области малотоннажного производства химических волокон и нитей Минпромторг считает стратегически важным производство углеродного волокна, арамидных волокон и нитей и ПАН-прекурсора (сырье для изготовления углеродных волокон)

Углеродное волокно. В соответствии с поручением ВПК был подготовлен Обобщенный анализ потребностей предприятий ОПК в углеродных волокнистых наполнителя на 2014-2020 гг.
Общая потребность ОПК на этот период составляет 2170,9 тонн, в том числе российского производства – 1081 т, зарубежного – 1089,9 т. Из 1081 т российских УВМ – 1074,4 т (99%) – типы, выпускаемые ООО «Аргон».

Среднее потребление за этот период – 310 т/год. Из них российского производства – 154 т/год, а зарубежного 155,7 т/год.

Тревожным являются следующие цифры: Потребление УВМ в 2014 г. – 145,2 т, из которых российского производства 124 т, а зарубежного 21,2 т. т.е. 17,1%. В среднем же годовое потребление зарубежных материалов за период составляет уже более 50%.

Это свидетельствует об отсутствии в России собственного производства необходимых УВМ по конкурентным ценам. Естественно, происходят постоянные изменения как количества необходимых материалов, так и их сортамента, однако общая тенденция понятна. В начале 2014 г. было ясно, что Россия подвергается жесткому экономическому давлению. Прошло более 4 лет.

Основной объем выпускаемых зарубежными компаниями углеродных нитей номиналами 1К-12К, 24К и выше соответствует уровню прочности при растяжении около 5,5 ГПа, хотя японская фирма «Toray» уже имеет в своем арсенале нить Т1000, Т-1100 с прочностью до 7,0 ГПа и модулем упругости 294 и 324 ГПа. Производится волокно со сходными характеристиками и в Китае. Другие зарубежные производители вплотную подошли к этому рубежу.

Сегодня создание отечественного углеродного волокна с характеристиками превышающими Т-800 «Toray» необходимое условие обеспечения технологической и военной безопасности страны, производства современной авиационно-космической техники.

Согласно ДК в России в 2017 г. было произведено 500 тонн углеродного волокна, из которых 22% было экспортировано, Объем внутреннего потребления 600 тонн. Импорт составил 44% от потребления, то есть 264 тонны. Как всегда, в правительственных документах цифры не бьются, но в общем то понятно почему. Вот эта цифра 600 тонн (пусть и несколько завышенная) и характеризует уровень технологического развития нашей страны сегодня. Напомню, что в мире потребляется значительно более 80 000 тонн углеродного волокна.

ПАН-прекурсор (ПАН-жгутик) – сырье для производства углеродного волокна. Характеристики углеродного волокна на 90% зависят от характеристик ПАН-прекурсора. Технология его производства самая охраняемая технологическая тайна во всем производственном цикле изготовления углеродного волокна. Подлежит экспортному контролю так же, как и само углеродное волокно. По данным «Umatex», для производства 1 кг углеродного волокна необходимо 2,15 кг ПАН-прекурсора.

В 2012 г. в России было произведено 255 тонн ПАН-жгутика, а в 2017 только 57 тонн. Таким образом в 2012 г РФ могла изготовить из собственного сырья 118,5 тонн углеродного волокна, а в 2017 г только 26,5 тонн. Такой вот прогресс. Собственно, из 500 тонн произведенного в России углеродного волокна только эти 26,5 тонн были «полностью российскими» Импорт ПАН-прекурсора в 2016 г. составил 802 тонны.

Что будет если завтра перекроют поставки ПАН-жгутика? Опять будем кричать «проклятые пиндосы» и «англичанка гадит»?

В России в настоящее время для производства углеродных волокон и, соответственно, композиционных материалов авиационного назначения в основном используется полиакрилонитрильная нить 33,3 текс, получаемая по мокрому способу с применением в качестве растворителя диметилформамида (ДМФ). Необходимо отметить, что полиакрилонитрильный прекурсор, полученный указанным способом, может перерабатываться на существующих технологических линиях (ООО «Аргон», г. Балаково) в углеродное волокно лишь со средними значениями прочности <3,6 ГПа.

Разговоры о строительстве завода по производству ПАН-прекурсора ведутся уже несколько лет. Предполагается, что заводов будет даже два и построят их НТЦ «Эльбрус» и «Umatex». Интересно что в их подходе просматриваются схожие тенденции. НТЦ «Эльбрус» первоначально предполагал строить завод в Воронежской области, затем переключается на Ульяновскую. «Umatex» заключает договор с Саратовской областью, потом расторгает и заключает договор с Татарстаном. Естественно, сумма необходимых инвестиций возрастает.

Наиболее вероятный срок введения в строй завода ПАН-прекурсора конец 2020- начало 2021 года.

Арамидные нити и волокна — это РДТТ МБР, авиация (например, в Ка-62 композиты и в первую очередь органопластики – 55%), средства баллистической защиты и т.д.
Потребление арамидных нитей в России около 1000 тонн в год, собственное производство 300-400 тонн. Потребление же арамидного волокна порядка 100-200 тонн и потребность полностью удовлетворяется за счет импорта.

Однако даже то производство, которое есть практически полностью зависимо от импорта. Так из десяти необходимых компонентов для производства арамидного волокна в России производится лишь два.

Цены российских производителей материалов для производства композитов являются неконкурентоспособными.

Так стоимость отечественных лент тонкого номинала (из ПАН 33,3; 50 текс) 15-17 тыс. руб./кг. Жгуты типа УКН, ленты и ткани на их основе 15-16 тыс. руб./кг. Жгуты 80К, 160К, 320К (из текстильного ПАН) 800-1000 руб./кг.

Стоимость углеродных наполнителей зарубежного производства, несмотря на текущую социально-экономическую ситуацию все еще ниже стоимости отечественных компонент, так стоимость жгутов (1К/3К/6К/12К/24К) составляет от 15 до 40 евро/кг, жгуты (24К/48К/80К/320К) от 9 до 15 евро/кг.

По данным статистики электронных торговых площадок для проведения коммерческих и государственных закупок, стоимость отечественной продукции на 150%-180% выше западных аналогов. Средняя стоимость углеродной ткани УТ-900-3-240 ЭД за 2015г., при проведении торгов, составила 5000 руб./м2. Стоимость зарубежного аналога, углеродной ткани Porcher Art 3692, не превысила 1700 руб./м2

При этом по данным таможенной статистики, в России около 70% потребляемых композиционных материалов на основе углеродного волокна приходится на продукцию западных предприятий
Не лучше положение и с арамидными волокнами Стоимость волокна производства ОАО «Каменскволокно» составляет 8000-12000 руб./кг, ООО «НПО «Термотекс» и ООО «Лирсот» до 25 000 руб./кг, в то время как зарубежные аналоги стоят 40-100 долл./кг.

Прочие волокна. В 2016 г. доля РФ в мировом производстве химических волокон и нитей составляла 0,3%, как и у Мексики. Турция-2,1%, Европа-3%, США-3,7, Тайвань 3%.
Сравнение по производству и потреблению химических волокон и нитей между современной Россией и РСФСР (не смотря на разницу около 30 лет) явно не в пользу РФ.

За последние 5 лет было введено только около 55 тыс. тонн новых мощностей, то есть в среднем 11 000 тонн в год.

Сравнение производства хииических волокон и нитецПрекращен выпуск целых групп продукции (вискозные волокна, анидные, полиуретановые), особенно это коснулось волокон и нитей технического назначения, что в общем то и понятно. Нет промышленности, нет и необходимости в сырье для ее работы.

В СССР экспорт вискозного волокна составлял более 40% объема производства и стоял по объему валютной выручки на втором место в химпроме, после минеральных удобрений. Последнее производство вискозных волокон и нитей было свернуто уже в 2000-е годы.

6. Имеем то, что имеем

Наши проблемы вовсе не в композитах, а в общем экономическом положении страны. Отсутствие рынка (потребителей) высокотехнологичной продукции делает ее просто ненужной.

Авиастроение есть сгусток интеллекта, самых высоких технологий и последних научных достижений. Самолет только верхушка айсберга, под которой должно быть соответствующее основание. Невозможно производить современные самолеты без собственных материалов, станков, микроэлектроники, измерительных приборов и т.д.

Невозможно производить конкурентоспособные композиционные материалы в промышленных масштабах, не имея развитой химической промышленности. Малотоннажная химия лишь временное, во многом вынужденное, решение.

Ориентация значительной части нашей «элиты» на запад, стремление стать его составной частью, мешает инновационному и технологическому развитию страны, ведет к утере уже имеющихся технологий.

Лозунг «Кадры решают все» не потерял свою актуальность. Крупными проектами должны руководить специалисты своего дела, МВА для этого совершенно недостаточно. В конце концов из многих инженеров получились прекрасные управленцы. Случаи, когда из менеджера получился приличный инженер науке не известны.

Наши сегодняшние успехи в ВПК, связанны, как раз с кадровым составом, который еще сохранился на этих предприятиях. При всех своих личных недостатках или достоинствах, это люди, которые просто не могут мыслить в категориях, отличных от государственных. И руководить значимыми проектами должны именно они, а не «эффективные менеджеры нового типа».

Е. Гайдар и его нынешние последыши, свою основную задачу «сломать хребет советскому ВПК» до конца решить не сумели. Во всяком случае пока.

Возможно, в материальном плане, мы сможем хорошо жить и без авиастроения. Может быть нам даже разрешат не проводить гей-парады и ограничиться двумя-тремя полами (однако это вряд -ли). Но без собственного авиастроения, с лего-самолетами производимыми мелкими партиями, Россия превратиться из Континента в территорию, не более чем в территорию.

7. Использованные источники

  1. Бабкин В.И. «Роль и место науки в инновационном развитии авиационного двигателестроения»
  2. Буланов И.М. Воробей В.В. «Технология ракетных и аэрокосмических конструкций из композиционных материалов» Изд. МГТУ имени Н.Э. Баумана, 1998 г.
  3. Ефимов В.С. «Влияние оборонно-промышленного комплекса на развитие реального сектора экономики в условиях экономических санкций»
  4. Гуняев Г.М. Кривонос В.В. Румянцев А.Ф. Железина Г.Ф. «Полимерные композиционные материалы в конструкциях летательных аппаратов» ВИАМ/2003=203958
  5. Каблов Е.Н. «Материалы и производственные материалы нового поколения» Лекция на вручении международной премии им. Туполева
  6. Каблов Е.Н. «Чужих в секреты не посвящают»
  7. Каблов Е.Н. «Доля России на рынке композитов незначительна»
  8. Раскутин А.Е. «Российские полимерные композиционные материалы нового поколения, их освоение и внедрение в перспективных разрабатываемых конструкциях»
  9. ПЛАН мероприятий («дорожная карта») по развитию подотрасли по производству искусственных и синтетических волокон и нитей на период до 2020 года
  10. III Всероссийская научно-техническая конференция «Полимерные композиционные материалы и производственные технологии нового поколения» Материалы конференции
  11. Всероссийская научно-техническая конференция «Полимерные композиционные материалы нового поколения. Трансфер инноваций из авиации в приоритетные сектора экономики России». Материалы конференции
  12. Стратегическая программа исследований ТП «Новые полимерные композиционные материалы и технологии» 2018, 2017
  13. Sloan J. «Infused wing sheds light on aerocomposites future»  
  14. «Advanced Composite Materials for Aerospace». Solvay Composite Material 2016
  15. TDS PRISM™ EP2400. Solvay Composite Material

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *

© 2019 K-blog.ru
Дизайн и поддержка: GoodwinPress.ru