Вертолёт, 2000 № 01 - [10]
Производство лопастей на КумАПП
Мы уже говорили, что за механизацию формирования дельтовидного лонжерона пришлось «расплачиваться» снижением прочности и значительной нестабильностью характеристик. И тем не менее, вполне автоматизированным процесс все же не получился, так как структура композита, отвечающая полетным условиям, не позволяет получить удовлетворительные характеристики ползучести. Оказалось, что со временем на стоянке деформации лопасти недопустимо нарастают, и это обусловливается не столько свойствами волокон, сколько характеристиками ползучести связующего, которые значительно ниже соответствующих характеристик волокон. Поэтому приходится время от времени прерывать процесс намотки и укладывать волокна вдоль лонжерона, чтобы обеспечить приемлемые характеристики ползучести материала.
Известно, что механизация процесса намотки всегда рассматривалась как преимущество данной технологии. Но, как мы видим, и эту операцию полностью механизировать не удалось.
Оценим по вышеуказанным критериям (технологичность и стабильность) укладочную технологию. Для обеспечения стабильности конструкции чрезвычайно важно, чтобы нити располагались в строго определенных направлениях. Необходимо также избегать появления складок – главного повреждающего фактора. Можно предположить, что при ручной укладке существует риск снижения качества изделия. Однако уже достаточно давно разработаны приемы и приспособления, растягивающие и разглаживающие лоскуты препрега или тканей и избавляющие их от складок. Эта же задача решается использованием технологии, при которой давление подается изнутри в сторону наружного контура. В результате укладочная методика оказывается более толерантной к отклонениям, чем намоточная.
Подготовка препрега для лопастей вертолета Ми-38 (КВЗ)
| Вертолет | Изготовитель | Тип лопасти | Стоимость серийного комплекта | Вес комплекта n*G, кг | Назначенный ресурс, ч | Стоимость 1 кг сегодня, $ США | Стоимость 1 кг/ресурс $ США/R * 10>-3 |
| Ми-2 | Польша | металлические | 17000 $ США | 3x57 | 2200 | ~100 | ~45 |
| Ми-8 | Казань/Улан-Уде | металлические | 60000 $ США | 5x140 | 2000 | ~85 | ~43 |
| Ми-26 | Ростов-на-Дону | основа металлическая + композиты | ~300000 $ США | 8x395 | 1200 | ~95 | 79 |
| Ми-24 | Ростов-на-Дону | металлические | ~ 50000 $ США | 5x116 | 1200 | ~86 | ~72 |
| Ка-32 | Кумертау | композитные,укладка | 100000 $ США | 6x70 | 3000 | 238 | ~79 |
| Ми-34 | Москва | композитные, намотка | 22000 $ США | 4x15 | 600 | 366,6 | 611 |
Не нужно думать, что производство композитных лопастей на основе укладочной технологии не имеет проблем. Лопасти вертолетов создаются в технологически сложных условиях, несоблюдение которых ведет к возникновению ряда серьезных проблем. Могут возникнуть явления непропрессовки и (или) перепрессовки пакетов, отклонения от требуемого «дрейфа» слоев ткани в процессе прессования и даже складки, что недопустимо. Однако в отличие от намоточной технологии здесь отсутствуют генетические, неустранимые дефекты.
Конечно, сравнительный анализ обеих технологий требует большего количества информации. Мы обладаем лишь некоторыми итоговыми данными, которые и приведем ниже. Безусловно, нельзя говорить о том, что использование намоточной технологии вообще недопустимо при изготовлении лопасти с лонжеронами. При умеренных нагружениях, которые возникают в процессе эксплуатации серийных транспортных вертолетов в режиме обычных скоростей, такие лопасти могут оказаться достаточно долговечными. Однако можно ли считать этот довод убедительным при решении вопроса о целесообразности их производства?
Первый летный комплект лопастей для Ми-38 (КВЗ)
Предположим, что цена лопастей в настоящее время определенным образом коррелируется с их себестоимостью. Правда, при существовавшей ранее системе исключения затрат на создание и внедрение новой технологии из стоимости серийной продукции представление о себестоимости было несколько искаженным. Тем не менее, в первом приближении цена изделия дает некоторое представление о технологичности процесса.
Однако для оценки эффективности технологии показатель собственной стоимости конструкции недостаточен. Необходимо ввести новый комплексный показатель – отношение удельной стоимости конструкции к ресурсу. Благодаря этому показателю можно оценить, сколько стоит один час эксплуатации одного килограмма конструкции, и сравнить изделия с разными конструктивными параметрами (вес, размер, ресурс). Выразим это формулой
В табл.1 приведены характеристики различных лопастей – как композитных, так и металлических. Вертолет Ми-26 эксплуатируется уже свыше 20 лет. И это единственная серийная машина с лопастями рулевого винта, созданными по намоточной технологии. В настоящее время они имеют ресурс 1200 часов, а цена эксплуатации одного килограмма композитных лопастей в течение часа составляет приблизительно $ 0,25. При этом наружный контур лопасти Ми-26 не формируется жесткой пресс-формой, то есть лопасть лишена одного из «генетических» дефектов.
Из таблицы следует, что цена эксплуатации одного килограмма металлических лопастей средних транспортных вертолетов в течение часа составляет приблизительно $ 0,045, для вертолета Ми-26 – примерно $ 0,08. Эксплуатация композитных лопастей, изготовленных по укладочной технологии, обходится в $ 0,079 (килограмм на час ресурса), т.е. практически не отличается от цены эксплуатации металлических лопастей.
