Вертолёт, 2000 № 01 - [11]
Как видно из таблицы, эта цена для лопастей несущего винта вертолета Ми-34, изготовленных по намоточной технологии, составляет сегодня примерно $ 0,61. Даже если предположить, что в будущем она может снизиться почти вдвое и будет равна $ 0,36, то и тогда она в 10 раз превысит цену эксплуатации металлических лопастей.
Данные, приведенные в табл. 1, не учитывают изменяемость ресурсов и цен. Однако многолетние исследования показали, что конструктивные особенности лопастей вертолетов Ми-8, Ми-24 и Ми-2 позволяют эксплуатировать их «по состоянию». Достаточно установить действующую в полете систему сигнализации, и лопасти смогут эксплуатироваться в два раза дольше при весьма небольших затратах. В этом случае их конкурентоспособность в сравнении с композитными лопастями возрастет.
С учетом повышения наработок лопастей и в будущем ситуация не изменится. Как показано в табл. 2, композитные лопасти, изготовленные по намоточной технологии, проигрывают и в этом случае.
Не менее важным критерием оценки технологичности конструкции является процент брака при отладке технологии. В этом плане показателен опыт производства лопастей вертолета Ми-34, потому что разработчиком и производителем конструкции и технологии производства лопастей выступает МВЗ им. М.Л. Миля. За 20 лет произведено 120 лонжеронов лопастей. Из них забраковано или направлено на испытания (т.е. косвенно забраковано) 50 штук. Смена нескольких типов оснастки отбраковку практически не снизила. Величина ее составляет около 40 %.
Следующий показатель технологичности – сроки разработок и внедрения изделия в серийное производство. Имеет смысл отметить, что работы по созданию композитных лопастей начались более 25 лет назад практически одновременно на МВЗ им. М.Л. Миля и на УВЗ им. Н.И. Камова. Но камовские лопасти, изготовленные по укладочной технологии, уже давно имеют ресурс порядка 3000-4000 ч, в то время как ресурсы «милевских» лопастей несущего винта, созданных по технологии намотки, не превышают 600 ч.
| Вертолет | Изготовитель | Ресурс, который может быть установлен в ближайшее время, ч | Стоимость 1 кг/ресурс $ США/R * 10>-3 |
| Ми-2 | Польша | 5000 | 17,5 |
| Ми-8 | Казань/Улан-Удэ | 5000 | 16-20 |
| Ми-26 | Ростов-на-Дону | 2500 | 38 |
| Ми-24 | Ростов-на-Дону | 2500 | 48 |
| Ми-34 | Москва | 1000 | 366 |
| Вертолет | Тип лопасти | γ | Относительный вес лопастей (к полетному весу) | β |
| Ми-2 | металлические | 4,04 | 4,45 х 10>-2 | 12,0 |
| Ми-8 | металлические | 6,5 | 5,87 х 10>-2 | 11,60 |
| Ми-26 | металлические + композитные | 7,0 -7,5 | 5,7 х 10>-2 | 8,78 |
| Ми-24 | металлические | 5,25 х 10>-2 | 14,5 | |
| Ка-32 | композитные,укладка | ~ 4,36 | 3,8 х 10>-2 | 15,0 |
| Ми-34 | композитные,намотка | 3,9 | 4,3 х 10>-2 | 19,0 |
В табл. 3 приведены характеристики лопастей по параметру g, отражающему нагрузку на втулку и относительный вес лопастей.
Введем коэффициент р, который равен
где k – число лопастей в несущем винте; N – центробежная сила лопастей; С>пол – полетный вес.
Коэффициент р характеризует нагруженность втулки центробежными силами лопастей и косвенно оценивает отношение веса втулки к полетному весу.
Из табл. 3 следует, что нагруженность втулки несущего винта при использовании композитных лопастей больше, чем при использовании металлических лопастей традиционной конструкции. При этом лопасти, изготовленные по намоточной технологии, нагружают втулки в 1,1-1,65 раза больше, а лопасти, изготовленные по укладочной технологии, в 1,05-1,5 раза больше, чем металлические.
Подтверждение этому находим на рис. 1, где представлены обобщенные оценки весовых коэффициентов лопастей различных вертолетов. (См. Тищенко М.Н., Некрасов А.В., Радин А.С. «Вертолеты. Выбор параметров при проектировании», 1978 г.).
На этом же рисунке показаны весовые коэффициенты лопастей несущих винтов k*>л с учетом различий в удлинениях лопастей (выделенная область относится к лучшим в весовом отношении конструкциям лопастей с дюралеалюминиевым прессованным лонжероном, стальным трубчатым лонжероном и стеклопластиковым каркасом; пунктирными линиями показаны границы минимально допустимого веса лопасти по условию g~7 (кл =5,5); приведены также кл рулевых винтов).
Весовой коэффициент лопастей Ми-34 в 1,15-1,2 раза выше коэффициента большинства традиционных лопастей. То, что эта величина сопоставима с величиной весового коэффициента лопастей вертолета Ка-26 (Ка-226), изготовленных по укладочной технологии, не может служить оправданием, так как эти лопасти были спроектированы около 30 лет назад. Более современные лопасти для вертолета Ка-32, изготовленные по укладочной технологии, имеют существенно меньший весовой коэффициент, равный 13,0, что подтверждает преимущество указанной технологии.
Итак, преимущество композитных лопастей, изготовленных по укладочной технологии, очевидно. Если судить по характеристикам лопастей вертолета Ка-32, укладочная технология позволяет снизить нагрузки на втулку на 10-15%, а также на 10-15 % уменьшить относительный вес лопасти в конструкции вертолета.
К тому же намоточная технология, обуславливая практически постоянные сечения лопасти по ее радиусу, не позволяет эффективно регулировать распределение материала как по сечению, так и по длине лопасти.
