Неметалпическая лопатка вентилятора ПД-35 – прорыв в области полимеров

В 2018 году санкции, введённые США, существенно ограничили доступ компании «АэроКомпозит» к зарубежным поставщикам углеродного волокна и эпоксидных смол.

Это заставило предприятие искать альтернативные решения. Проект МС-21, который изначально предполагал широкое международное сотрудничество, столкнулся с этими трудностями.

В результате санкции стали стимулом к созданию собственной производственной базы полимерных композиционных материалов.

На IV Конгрессе молодых учёных генеральный директор АО «АэроКомпозит» Анатолий Гайданский рассказал о прорыве в области полимеров — композитном материале для лопаток вентилятора двигателя ПД-35.

В партнёрстве с Московским государственным университетом специалисты компании «Юматэкс» Росатома реализовали проект по разработке отечественных композитных материалов для крыла МС-21.

Полученные материалы продемонстрировали высокую прочность, сопоставимую с импортными аналогами. В настоящее время Россия обладает всеми необходимыми технологиями для осуществления полного цикла производства элементов крыла — от нефтепереработки до готовых изделий МС-21. По словам Анатолия Гайданского, санкции открыли перед страной не только риски, но и значительные перспективы.

В своём выступлении на Конгрессе Гайданский заявил, что благодаря санкциям 2018 года мы смогли развить собственную отрасль композитных материалов, которая теперь полностью независима от американских поставок. Для производства композитов, используемых в МС-21, была разработана целая технологическая цепочка, включающая создание новых формул, оптимизацию производственных процессов и создание необходимой инфраструктуры.

В процессе также проводились работы по тестированию и созданию новых материалов, учитывающих специфические требования авиационной сферы: прочность, устойчивость к нагрузкам и долговечность.

Создание собственного парка оборудования для авиастроения началось под воздействием санкций. Генеральный директор компании «АэроКомпозит» отметил, что замена импортного оборудования непроста из-за опыта и репутации компаний-поставщиков. Однако благодаря комплексу работ технологическая самостоятельность в производстве ключевых компонентов для МС-21 и других проектов авиапрома была обеспечена.

Российская промышленность, учёные и конструкторы активно развивают собственное производство оборудования в связи с невозможностью приобретения западного. Появление таких поставщиков оборудования, как «Юматэкс», позволит создать отечественный самолёт к 2025 году, несмотря на санкции. Анатолий Гайданский уверен, что через 10-15 лет Россия станет мировым лидером в производстве самолётов и основных систем авиации.

В 2020 году ОДК завершила разработку и выпустила первые опытные образцы композитных лопаток вентилятора для двигателя ПД-35 в сотрудничестве с научными институтами. Первый этап испытаний демонстратора лопатки вентилятора ПД-35 состоялся в Перми 27 июня 2020 года, включая двигатель ПД-14. На Airshow China 2024 в Чжухае композитные лопатки вентилятора ПД-35 были представлены специалистам и посетителям.

Использование композитной лопатки вентилятора вместо титановой с пустотелой — это решение, направленное на снижение массы двигателя. Применение полимерных композиционных материалов позволит уменьшить вес вентилятора по сравнению с полыми лопатками, что положительно скажется на массе всей силовой установки на мощном двигателе, таком как ПД-35. ОДК с уверенностью утверждает, что материал для лопаток вентилятора ПД-35 является революционным в области полимерных композиционных материалов.

Создание полимерной лопатки вентилятора ПД-35 сегодня считается важным достижением в области полимерных материалов для двигателестроения. Эта технология играет ключевую роль в разработке двигателей большой тяги.

Следующий этап в этом направлении — использование термопластичных полимеров. Это огромный труд, который предстоит выполнить для создания соответствующей производственной технологии. Заместитель генерального директора АО «Объединенная двигателестроительная корпорация» Михаил Бакрадзе поделился этой информацией на пленарной сессии IV Конгресса молодых учёных.

В своём последнем выступлении Михаил Бакрадзе подчеркнул, что для создания новых видов двигателей необходимы новые материалы. В результате разработки сложного сплава из 20 компонентов на протяжении конца XX века был создан двигатель поколения ПС-90А.

В настоящее время ОДК занимается разработкой двигателей и их компонентов, соответствующих требованиям пятого поколения. Обещание перехода к шестому поколению двигателей в ближайшем будущем будет обеспечено разработкой полимеров и композитов с улучшенными характеристиками.

Бакрадзе отметил, что для создания новых двигателей наш двигателестроительный сектор нуждается в значительном опережающем научном и техническом фоне, без которого невозможно достичь принципиально нового уровня развития технологий и материалов.

Впоследствии новые поколения двигателей должны быть более неметаллическими, и прогнозируется, что к 2035 году доля таких материалов в авиационных двигателях составит около 30 процентов, в отличие от текущих 10 процентов. Но, даже при наличии технического и научного фона только создание нового двигателя на основе опытно-конструкторских работ займет от семи до десяти лет.

На первое ноябрьское утро 2024 года широкой общественности стало известно, что успешное прохождение двигателем-демонстратором ПД-35 первого испытательного этапа на инновационной испытательной площадке завершилось. Двигатель несколько раз выходил на взлётный режим, показывая тягу в 35 тонн, что доказывает правильность выбора технических решений коллективом КБ