От ракеты до «Кометы»: самые знаковые проекты «Технологии»
Обнинское научно-производственное предприятие «Технология» им. А.Г. Ромашина стало лидером научной деятельности Госкорпорации Ростех. В прошлом году предприятие получило 50 патентов на изобретения, это на треть больше, чем в 2018 году.
«Технология» носит статус Государственного научного центра Российской Федерации. Здесь было разработано более тысячи материалов и изделий, предприятие приняло участие в десятках ключевых проектов, многие из которых стали знаковыми не только в истории страны, но и всего мира.
Инновационное стекло для самолетов, кораблей и саркофага Ленина, керамическая «шуба» космоплана «Буран», десантный модуль для нового марсохода – про эти и другие интересные разработки «Технологии» читайте в нашем материале.
Многотонная «шуба» «Бурана»
Визитной карточкой ОНПП «Технология» являются изделия для космической отрасли. Первые поставки композиционных материалов для космоса предприятие начало еще в начале 1970-х, например, для станции «Венера». В конце 1970-х «Технология» присоединяется к самому масштабному космическому проекту страны – разработке корабля многоразового использования «Буран».
Создание космоплана требовало от ученых и инженеров решения сложнейших задач – конструкция должна быть легкой, но при этом высокопрочной, готовой к работе в самых экстремальных условиях. Такой крылатый корабль должен не бояться сильной вибрационной нагрузки от мощных ракетных двигателей, а при возвращении из космоса «по-самолетному» его обшивка должна справиться с воздействием очень высокой температуры. На помощь пришли композиционные и керамические материалы, а большой вклад в эту работу внесла «Технология». Достаточно только вспомнить, что каждый десятый килограмм «Бурана» составляла продукция, созданная в цехах и лабораториях обнинского предприятия.
Ничего подобного в стране до этого не создавалось, к каждому изделию «Технологии» для «Бурана» применимы слова «впервые» и «уникально». К примеру, впервые в стране было разработано теплозащитное покрытие радиационного типа многократного использования. Благодаря ему покрытие корабля выдержало температуру 1500 °С во время входа в атмосферу. Для того, чтобы космоплан смог выйти из огня невредимым, была создана специальная керамическая плитка для обшивки. «Технология» обеспечила изготовление таких плиток для покрытия шести орбитальных кораблей – для этого был запущен новый цех на предприятии. Только для одного космоплана, который совершил космический полет, было выпущено 38 800 плиток.
Кроме керамической теплозащиты корабля, в Обнинске были разработано и множество других изделий для «Бурана», например, термостойкие стекла для кабины пилотов. Всего предприятием было получено 31 авторское свидетельство на изобретения для «Бурана». Впоследствии эти технологии нашли применение в других космических проектах нашей страны и мира.
«Упаковка» для ракеты: легкая и суперпрочная
Композиты позволили кардинально изменить экономику запусков космических ракет. Как отмечают эксперты, в космонавтике тонна груза по цене соответствует тонне золота. Поэтому ракета-носитель «Протон» не перестает модернизироваться и «сбрасывать вес», а помогают ей в этом композитные конструкции из Обнинска.
В 1990-х годах обнинские ученые сумели разработать крупногабаритную композиционную интегральную конструкцию головного обтекателя – главной защитной оболочки ракеты. Обтекатели имеют солидные размеры – диаметром более четырех метров и площадью более 30 квадратных метров, а вес при этом очень легкий – можно приподнять один человек. Благодаря этому масса конструкции ракеты-носителя снизилась на полторы тонны.
Фото: КЦ «Южный» / Роскосмос
Процесс модернизации ракеты-носителя продолжается, как продолжается и увеличение доли композитов в ней. Конечно, в наши дни снижение веса ракеты считается уже не тоннами, а десятками и сотнями килограммов. Например, недавно в Обнинске разработали новый обтекатель, который сэкономил «Протону» еще около 150 кг. Учитывая стоимость каждого килограмма «космического багажа», даже такие цифры можно считать большим успехом.
На сегодняшний день по крупногабаритным изделиям из композитов, таким как головные обтекатели, «Технология» – вне конкуренции. В прошлом году предприятие поставило 23 комплекта обечаек для головных обтекателей ракет-носителей «Протон-М» и «Ангара 1.2».
Стеклянная инновация для мавзолея Ленина
На базе ОНПП «Технология» на протяжении многих лет создают остекление для самолетов и вертолетов, кораблей, и даже батискафов. Но, пожалуй, самое необычное стекло разработки предприятия можно встретить на Красной площади – это саркофаг для мавзолея Ленина.
Еще в советские годы в мавзолее произошло несколько терактов. Самым драматичным стало нападение 1 сентября 1973 года. Преступник взорвал самодельную бомбу прямо у саркофага. Погиб сам и еще два человека, многих ранило. При этом Ленин не пострадал благодаря пуленепробиваемому саркофагу. Тем не менее, на самом высоком уровне было решено заменить саркофаг, в частности, использовать стекло необыкновенной прочности и абсолютной прозрачности.
Эта ответственная миссия была поручена ОНПП «Технология». Инженеры предприятия решили увеличить прочность стекла с помощью новейшей по тем временам технологии ионообменного упрочнения стекла. Чтобы осуществить это на практике предприятию понадобилось пять лет работы и строительство специального цеха. Впрочем, работа оказалась не одноразовой – в Обнинске изготовили аналогичную защиту для памятных мемориалов лидерам Анголы, Болгарии, Вьетнама и Северной Кореи.
«Черное крыло» авиации: от «Беркута» до МС-21
Сегодня считается, что чем совершеннее летательный аппарат, тем больше в нем композиционных материалов. Наиболее широкое применение композиты нашли в крыльях. Во-первых, композиционные материалы позволяют значительно снизить вес, а помимо этого позволяют проектировать крылья длиннее. Такое высокопрочное и легкое крыло из композитов получило название «черное крыло» из-за характерного цвета углепластика.
Крыло МС-21
Особенно важны крылья из углепластика для истребителей с учетом суперперегрузок. Первым боевым самолетом, получившим «черное крыло» от «Технологии» стал Су-47 «Беркут» – экспериментальный истребитель, который взлетел в 1997 году. Его углепластиковое крыло обратной стреловидности – пример реализации научного задела, полученного при создании композитных изделий для «Бурана». В свою очередь «Беркут» позволил авиаконструкторам максимально эффективно использовать композиты из Обнинска при строительстве истребителя пятого поколения Су-57 и авиалайнера МС-21.
Если говорить о МС-21, самой ожидаемой новинке гражданского авиапрома в России, в конструкции этого самолета высокая доля углекомпозитных материалов – около 35%. Это позволяет уменьшить расходы при эксплуатации лайнера до 15%. В 2014 году семиметровая стрингерная композитная панель кессона киля из полимерных композиционных материалов для МС-21 произвела настоящий фурор в Париже на выставке JEC Composites Show. Сегодня на «Технологии» организовано серийное производство этих изделий.
Поликарбонатное стекло: «Технология», опережающая мир
Композиты – важное, но не единственное направление работ «Технологии» для авиастроения. На предприятии было создано инновационное поликарбонатное остекление.
В России обнинское предприятие стало первым по использованию поликарбоната в авиации. В мире до этого только две страны обладали такой возможностью – США и Китай. Но здесь стоит отметить саму технологию получения изделия. Американцы и китайцы получают изделие поликарбонатного остекления путем литья под давлением, что довольно трудоемкое и энергозатратное производство. Наша «Технология» научилась формовать лист оптического поликарбоната, то есть непосредственно из листа поликарбоната делать нужное изделие. Понятно, что готовых станков для этого не было, и придумывать нужно было с нуля. В итоге на предприятии было разработано и внедрено уникальное оборудование, аналогов которому не существует.
Истребитель Су-57
Поликарбонатное стекло в полтора раза прочнее силикатного, которое традиционно используют в авиации, при этом поликарбонат в полтора раза легче. Другой положительный момент – такие стекла не дают трещин и осколков при столкновении. Сегодня поликарбонатными стеклами от ОНПП «Технология» оснащены самые современные самолеты. Они уже стоят на истребителе Су-57, ведутся работы по остеклению вертолета Ка-62. Новая технология остекления помогает существенно повысить безопасность не только летательных аппаратов. Поликарбонатное стекло применяется на новых пассажирских судах на подводных крыльях «Комета 120М». В июле 2018 года судно начало курсировать по черноморским маршрутам.
Радиопрозрачный щит для современных фрегатов
Судостроение все активнее использует композитные материалы. ОНПП «Технология» поставляет продукцию для производителей как боевых кораблей, так и гражданских судов. Композиционные материалы позволяют снизить вес судна почти на треть, тем самым для скоростных судов это означает повышение скорости и экономичности. Среди других преимуществ – невосприимчивость к коррозии, а для Военно-морского флота – еще и снижение радиолокационной заметности.
К примеру, обнинская «Технология» поставила четырехметровое радиопрозрачное укрытие для новейшего российского сторожевого корабля «Адмирал флота Касатонов». Это своеобразный щит, который оберегает антенную систему радиолокационной станции от агрессивного морского климата, как арктической зоны, так тропиков. Такое укрытие надежно защищает станцию, и в то же время не мешает ей «слышать» и «видеть» в радиусе до нескольких сот километров.
Корабль «Адмирал флота Касатонов»
Укрытие для фрегата «Адмирал флота Касатонов» – далеко не первая подобная разработка «Технологии». Изделиями предприятия оснащен и головной фрегат серии «Адмирал Горшков», а также новейшие российские корветы «Стерегущий», «Верный», Бойкий», «Ретивый». Всего с 2003 года – момента начала разработок для военно-морского флота – «Технология» выпустила более 500 комплектующих для радиолокационных станций морского базирования, которые позволили обеспечить их надежную защиту.
Обнинские композиты в Большом адронном коллайдере
За свою историю «Технология» не раз участвовала в самых смелых научных проектах, и не только у нас в стране. В 2004 году в Обнинске были созданы элементы для Большого адронного коллайдера, а точнее углепластиковые опорные конструкции для основного детектора переходного излучения – установки ATLAS. Спустя восемь лет, именно этот детектор и зафиксировал бозон Хиггса – так называемую «частицу Бога». Это открытие ученые уже прозвали самым важным в современной науке.
Установка ATLAS в Большом адронном коллайдере
Создание конструкции для Большого адронного коллайдера потребовало от ученых и инженеров «Технологии» поиска новых, смелых решений. Конечно, помог тот колоссальный «космический опыт» предприятия, накопленный за многие годы. «Технология» в очередной раз доказала свою уникальность, достойно справившись со сложнейшей задачей. Это особо отметили в CERN и вручили обнинскому предприятию специальную награду «За высочайшее качество продукции». При ее вручении было отмечено: «В мире есть всего несколько предприятий, способных получить такого уровня сложности композитные конструкции и обеспечить в них столь высокий уровень точности».
Опыт участия в проекте создания Большого адронного коллайдера дал хороший научный задел предприятию. Ряд наработок впоследствии был использован, в том числе при создании уникальных ультралегких углепластиковых каркасов солнечных батарей для космических аппаратов.
Новая космическая одиссея: пункт назначения – Марс
Другой проект космического масштаба, в котором принимает участие ОНПП «Технология», – российско-европейская миссия ExoMars по исследованию Красной планеты. Впервые на Марсе будут искать жизнь на глубине до двух метров под поверхностью планеты. Для этого в 2020 году на Красную планету должна была отправиться российская посадочная платформа «Казачок» с европейским марсоходом «Розалинд Франклин» на борту. Но сложности 2020-го не обошли стороной и эту марсианскую миссию. Госкорпорация «Роскосмос» и Европейское космическое агентство (ЕКА) приняли решение о переносе запуска на 2022 год. Одной из основных причин стала пандемия, которая практически остановила возможности рабочих поездок специалистов.
Новый график миссии ExoMars предусматривает запуск ровера и посадочной платформы в августе-сентябре 2022 года. Период выбран не случайно, а с учетом баллистических условий, которые позволяют осуществить запуск с Земли к Марсу каждые два года в рамках двух «окон» продолжительностью 10 дней каждый.
Десантный модуль проекта ExoMars. Фото: Роскосмос
К настоящему времени все летное оборудование, необходимое для выполнения миссии, готово к работе. Посадочная платформа «Казачок» полностью оснащена научными приборами, а марсоход «Розалинд Франклин» недавно успешно прошел заключительные термовакуумные испытания во Франции.
В рамках проекта Россия готовит также десантный модуль. Защитит модуль при вхождении в марсианскую атмосферу специальный экран из легкого и прочного космического композита разработки «Технологии». Специальный защитный кожух и аэродинамический экран, сделанные в Обнинске, первыми встретятся с атмосферой Марса. Всего «Технология» изготовила четыре комплекта элементов десантного модуля, панели терморегулирования для обеспечения теплового режима работы его аппаратуры и каркасы солнечных батарей.