Как изменяется экспериментальная база ЦАГИ в связи с проектом МС-21?
На раннем этапе мы наметили комплексный план работ по обеспечению прочности, совместно с корпорацией «Иркут» сформировали программу экспериментальных работ.
В настоящее время параллельно с испытаниями мы ведем работы по подготовке стендов, которые будут использоваться на заключительном этапе проекта. Это стенды для испытаний на ресурс и живучесть отсека цилиндрической части фюзеляжа и его отдельных панелей. Идет проектирование стендов для испытаний на статическую усталостную прочность и живучесть всего планера самолета, механизации на натурном крыле самолета, кессона стабилизатора на усталость, живучесть и статическую прочность и т.д.
Вводятся в строй большие климатические камеры, в которых можно будет испытывать крупные агрегаты, прежде всего композитные.
Надеемся, что результаты этих работ позволят создать надежный самолет с достаточно эффективной конструкцией, но впереди еще очень много работы.
Вы упомянули о проблеме аэроупругости применительно к МС-21…
Мы приступили к ее изучению на начальной стадии проекта, понимая, что конструкция самолёта с крылом большого удлинения потребует углубленного изучения нагрузок на упругое крыло и его аэроупругой устойчивости.
С использованием методик ЦАГИ, по которым ранее были просчитаны все другие отечественные конструкции, проведены подробные расчеты крыла и всего самолета МС-21.
На ранней стадии была создана поисковая аэроупругая модель крыла самолета. От аэродинамических моделей ее отличает то, что здесь воспроизведены (с соответствующими параметрами подобия) жесткостные и инерционные характеристики конструкции.
При испытаниях в аэродинамической трубе были проверены наши расчетные методы для определения границ флаттера, получены необходимые рекомендации.
Одна из разновидностей флаттера в этих компоновках связана с колебаниями двигателя. И тут очень важно найти такую оптимальную комбинацию жесткостных и массово-инерционных характеристик конструкции, чтобы при всех режимах полета, при всех вариантах заправки топливом, при всех объемах полезной нагрузки были обеспечены необходимые параметры устойчивости.
Работы в этой области продолжаются совместно с КБ. Для их ускорения мы применяем методы быстрого прототипирования, получая от «Иркута» геометрию конструкции в цифровой форме, масштабируем ее и передаем на 3D-npmrrep, который формирует готовую модель из поликарбоната. Цикл разработки модели и подготовки к испытаниям существенно сокращается. Не удивлюсь, если в будущем будут так же делаться агрегаты самолетных конструкций, и в этом направлении технологии уже активно развиваются.
В чем суть системы снижения нагрузок, которую Вы назвали новшеством проекта МС-21?
Одной из задач системы управления на МС-21 будет снижение уровня «больших» нагрузок на конструкцию за счет перераспределения аэродинамических сил.
Современные комплексные системы управления очень плотно связаны с прочностью через нагрузки. Когда самолет динамически нагружается, органы управления отклоняются, крыло и фюзеляж изгибаются, и через обратные связи, реализованные в каналах управления, отклоняются органы управления. Это влияет на нагрузки, и мы обязаны такой фактор учитывать. Чем меньше нагрузка, тем легче и изящней конструкция. Мы должны точно знать все условия нагружения и с их учетом реализовать оптимальную, рациональную конструкцию самолета.
Как выглядит Ваш комплекс прочности на мировом фоне?
Наши работы с компаниями Airbus, Boeing, Embraer, фирмами из Китая, Чехии, участие в европейских рамочных программах показывают, что мы соответствуем мировому уровню.
Особо хотел бы отметить нашу школу по проектированию аэроупругих моделей, огромный опыт в проведении натурных статических, ресурсных, частотных испытаний различных классов ЛА.
Мы существенно продвинулись в омоложении кадров. За последний год в комплекс прочности пришло 42 специалиста в возрасте до 35 лет. В прошлом году была организована целевая группа при Факультете аэромеханики и летательной техники МФТИ, которая ориентирована на вопросы, связанные с композитными материалами и конструкциями. Привлекаем нашу молодежь к международным проектам.
В какой степени имеющийся уровень науки и экспериментальной базы ЦАГИ готов к следующему поколению самолетов, которые будут иметь принципиально новую аэродинамическую компоновку?
Задел создается. Мы предполагаем в будущих работах нашего института более глубоко рассмотреть различные компоновки, в том числе летающее крыло, эллиптический фюзеляж. Продолжаем рассматривать крыло с обратной стреловидностью для пассажирских самолетов, исследуем иное расположение двигателей. Анализируем возможность создания крыльев большего удлинения, чем у МС-21.
Поиск и отработка новых компоновок – это постоянный и трудоемкий процесс, который включает в себя все вопросы создания перспективных прочных конструкций с высокой весовой эффективностью. Многоплановые исследования по проекту МС-21, безусловно, будут способствовать подготовке к созданию самолетов следующего поколения.
