Поиск - новости науки и техники

Подъемная сила. Совместный план действий ученых РАН и авиастроителей поможет отечественным самолетам набрать высоту.

Российская академия наук и Объединенная авиастроительная корпорация (ОАК) собираются объединить усилия для создания летательных аппаратов нового класса. В настоящее время представители Отделения химии и наук о материалах РАН и ОАК готовят договор о научно-техническом сотрудничестве в области инновационного развития отечественной авиационной техники.
Авиастроение – новаторская отрасль. Технический и технологический уровень летательных аппаратов, их качество всегда были высокими. Отрасль активно осваивала яркие научные идеи, запускала их в производство. История мировой авиаиндустрии свидетельствует: лидерами в этой области становятся страны, в которых создан и эффективно используется мощный потенциал научно-исследовательских и опытно-конструкторских работ (НИОКР). Этим объясняется и успех лучших образцов российской военной авиатехники, над созданием которой трудились ведущие научные и конструкторские коллективы страны.
Сейчас рынку нужны гражданские самолеты, и в России меняется внутренняя структура отрасли, сложившаяся за несколько десятилетий. Остро встал вопрос разработки отечественных прорывных технологий в авиастроении, их быстрого освоения в производстве.
Этому поможет разработанный учеными РАН и специалистами Объединенной авиастроительной корпорации совместный план действий, предусматривающий поддержку фундаментальных исследований и ускорение внедрения перспективных результатов НИОКР, создание научно-технического задела для развития авиационной отрасли. План будет выполняться в рамках Государственной программы “Развитие авиационной промышленности РФ на 2012-2025 гг.” и Стратегии инновационного развития ОАК.
Масштабный договор позволит скоординировать усилия, определить наиболее важные для отечественного авиапрома направления исследований, согласовать сроки разработки инновационных решений с планами создания перспективной техники. Состоялся уже ряд встреч и совещаний руководителей корпорации и РАН (в частности, президента ОАК академика РАН Михаила Погосяна и вице-президента РАН академика Сергея Алдошина), в ходе которых оговаривались детали сотрудничества. На встрече с академиком-секретарем Отделения энергетики, машиностроения, механики и процессов управления РАН Владимиром Фортовым были намечены организационные формы совместной работы, которую предполагается вести в центрах компетенции по определенным направлениям. Также сформирована рабочая группа во главе с руководителем Научно-технического центра ОАК Владимиром Каргопольцевым и доктором химических наук, профессором Анатолием Чалых (Отделение химии и наук о материалах РАН).
В настоящее время на мировом рынке лидируют два крупнейших производителя самолетов – американский концерн “Боинг” и европейский “Эйрбас”, за ними следует компания “Бомбардье” из Канады, а также новые амбициозные производители Китая, Индии, Бразилии, которые ведут между собой острую конкурентную борьбу. Практически с каждым годом ужесточаются действующие и появляются качественно новые требования к авиационной технике, уровню сервисного обслуживания и т.д. Для российских авиапроизводителей сложность состоит еще и в том, что новые самолеты должны быть сертифицированы по европейским и американским стандартам. В нашей стране на данный момент из гражданских самолетов только “Суперджет-100”, созданный в широкой международной кооперации, имеет европейский сертификат. Отечественные поставщики авиационных систем и компонентов соответствующих международных сертификатов не имеют. Поэтому российская авиастроительная отрасль сегодня находится в очень сложном положении. Даже удержать существующие позиции на рынке весьма непросто, не говоря уже о том, чтобы завоевать новые.
Согласно стратегии ОАК, к 2020-2025 годам планируется увеличение объемов производства авиационной техники, обеспечивающее российской авиационной промышленности 10-15% мирового рынка продаж гражданских воздушных судов.
Изменить ситуацию помогут собственные уникальные инновационные разработки при условии, что они будут быстро и эффективно освоены промышленностью. Именно скорость внедрения сегодня начинает играть определяющую роль при создании наукоемкого продукта. Не случайно основная конкурентная борьба между авиационными гигантами сейчас ведется как раз в сфере логистики, организации корпоративных разработок, трансфера в производство результатов научно-технической деятельности.
Почему партнерство РАН и ОАК вселяет надежду на изменение ситуации в отрасли? Дело в новом подходе к организации работ: кардинальном сокращении сроков на разработку и внедрение новой технологии при одновременном снижении стоимости НИОКР. В практике совместной работы будет, например, использоваться система оценки уровня зрелости технологий (Technology Readiness Level, TRL) на всех этапах жизненного цикла, что позволит оптимизировать весь процесс создания и эксплуатации летательных аппаратов, существенно снизить риски невыполнения предъявляемых к самолетам требований. Кроме того, в создании новых технологий системно и согласованно будут задействованы все звенья “инновационной цепочки”: от фундаментальной и отраслевой науки до учебных центров и университетов.
Что касается приоритетов в научных исследованиях, то это композитные многофункциональные, в том числе “умные”, материалы; новые источники энергии для авиационной техники; разработка топливных элементов, используемых в качестве автономного источника тепло- и электроснабжения; разработка систем мониторинга и прогнозирования состояния самолетов; использование плазмы для управления аэродинамическими характеристиками летательных аппаратов; разработка покрытий поверхностей летательных аппаратов, обеспечивающих снижение сопротивления трения (на основе нанотехнологий); исследования, ориентированные на совершенствование существующих изделий продуктового ряда ОАО “ОАК” (“Суперджет”, МС-21, ПАК ФА, МТС)
и др.
По каждому приоритетному направлению сейчас формируются тематические рабочие группы.

Направления исследований
Главная конструкторская задача на ближайшее будущее – создание перспективных образцов техники, различных концепций летательных аппаратов для сверхзвуковых и гиперзвуковых скоростей полета. Проекты некоторых из них уже готовы. Речь идет, например, о ближне-среднемагистральном узкофюзеляжном самолете МС-21, многоцелевом истребителе пятого поколения ПАК ФА, многоцелевом транспортном самолете МТС и др.
Новые материалы
За высокотехнологичными композиционными материалами, безусловно, будущее авиационной техники. Сейчас в России разрабатываются композиты для использования в конструкции крыла и хвостового оперения планеров. Эти материалы позволят создать крыло большого удлинения с суперкритическими профилями нового поколения и хвостовое оперение интегральной конструкции. Параллельно создаются системы мониторинга напряженно-деформированного состояния композиционных конструкций в режиме реального времени, которые позволят обнаруживать дефекты типа расслоений композиционных материалов, следить за возникновением и развитием трещин, в том числе скрытых, за накоплением усталостных явлений, фиксировать превышения допустимых нагрузок, регистрировать и периодически сверять резонансно-акустический “портрет” конструкции как интегральной характеристики эксплуатационной пригодности летательного аппарата.
Среди масштабных и перспективных направлений – создание сверхпрочных авиационных материалов и нанопокрытий, которые способны на 30% снизить вес планера и при этом увеличить его ресурс в три раза. Кроме того, они позволяют снизить сопротивление трения конструкций, изменить свойства поверхности и обеспечить управление течением воздуха в пограничном слое, что значительно уменьшит расход топлива. Разрабатываемые уникальные наноструктурные покрытия уже сейчас служат основой для проектирования новых российских самолетов.
Суперкомпьютерные технологии
Инновационное развитие авиастроения невозможно без широкого использования суперкомпьютерных технологий, которые призваны решать сложные комплексные задачи, такие как расчет аэроупругости, динамических и прочностных характеристик летательных аппаратов, расчет процессов обледенения конструкций и элементов летательных аппаратов, моделирование аварийных посадок летательных аппаратов, расчет аэродинамических характеристик крыла, моделирование попадания птиц в головную часть фюзеляжа, в двигатель и т.д. Одно из направлений в этой области – разработка в России модели “более электрического самолета” (БЭС) и “полностью электрического самолета” (ПЭС) со стопроцентно электрифицированным оборудованием, включая переход на новые эффективные источники энергии.
Топливные элементы
В числе приоритетов – создание бортовых источников энергии на водородных топливных элементах. В России фундаментальные исследования в этой области ведут Институт физической химии и электрохимии им. А.Н.Фрумкина, Институт проблем химической физики РАН, Институт катализа им. Г.К.Борескова СО РАН, Институт биохимической физики им. Н.М.Эммануэля РАН и др.
Результаты, превосходящие мировой уровень, достигнуты в разработке новых эффективных электрокатализаторов для электродов топливных элементов и экономичных высокопроизводительных катализаторов конверсии топлив с пониженным расходом драгоценных металлов (платины и металлов платиновой группы), основанных на использовании оксидных и углеродных наноструктур, а также би- и триметаллических катализаторов. Получены новые перспективные материалы для полимерных протонобменных мембран, с использованием гибридных композитных структур; отработаны технологические приемы модификации известных полимерных мембран из сульфированных фторполимеров, основанных на введении в структуру мембраны неорганических наночастиц и наноматериалов.
Одна из ключевых задач, обеспечивающая переход на новые высокоэффективные бортовые источники энергии, – получение и хранение водорода на борту самолета для питания топливных элементов. Для магистральных самолетов наиболее интересное решение – получение водорода путем конверсии части бортового запаса авиакеросина.
В числе научных достижений и создание суперконденсаторов, которые по своим характеристикам не уступают литий-ионным аккумуляторам и могут найти широкое применение в авиационной технике.
Одним словом, многое в сфере фундаментальных исследований для авиастроения уже сделано. Более тесное научно-техническое сотрудничество РАН и ОАК будет способствовать активизации научных разработок, позволит ученым и конструкторам быстрее реализовывать прорывные проекты, общими усилиями преодолеть кризис отечественной авиационной отрасли.

Подготовила Елена ПЫЛАЕВА

Нет комментариев