На «черном крыле»

В конце июня в Сибири завершился первый этап заводских летных испытаний Иркута МС-21 – российского пассажирского самолета, которому предстоит стать эталоном высокотехнологичного авиастроения и оспорить лидерство Airbus и Boeing. На чем основаны такие надежды?

3625 0 0

отправить по e-mail

Самолет МС-21 носит гордое имя Магистральный Самолет XXI века, и не случайно – на него направлены главные надежды российского авиапрома в ближайшее время. Машины этой модели отличаются длиной фюзеляжа, размахом крыла и названиями – МС-21-200, 300 и 400 соответственно. Во время разработок было решено отказаться от «четырехсотой» серии как по итогам изучения рынка, так и по финансовым соображениям. Пока в воздух поднимается только средняя модификация МС-21-300 c размашистой подписью на борту «А. С. Яковлев».

МС-21 – второй гражданский самолет, разработанный российскими конструкторами. На внутреннем авиасообщении он имеет все шансы заменить морально и физически устаревший Ту-154, а также потеснить Boeing-737 и Airbus A320, чьи позиции кажутся незыблемыми.

Boeing-737 – самый массовый пассажирский самолет в истории, пережил уже немало модернизаций. Последняя его генерация – Boeing-737 MAX с экономичными двигателями франко-американской разработки CFM LEAP-1В – должна в этом году поступить первым заказчикам. Мировые авиакомпании зарезервировали около 2500 самолетов этого типа – и это при цене $100 млн за экземпляр!

Европейский Airbus A320 в модификации NEO (New Engine Option) предлагает на выбор два новых турбовентиляторных мотора – «американец» Pratt & Whitney PW1000G или уже упомянутый CFM LEAP-1А. И снова его главные достижения – экономичность, экологичность, бесшумность и более 2500 заказов. В мире сложилась дуополия: два ключевых игрока – Boeing и Airbus – делят большую часть пирога гражданского авиационного рынка и снисходительно смотрят на попытки их подвинуть. У России в этом сегменте не более 1 % мирового рынка (во многом благодаря компактному Sukhoi Superjet 100), и задача МС-21 – поднять этот показатель на пару-тройку единиц.

Ширина фюзеляжа у МС-21 составляет рекордные для класса 4,06 м, однако авиационные мерки все-таки относят самолет к разряду узкофюзеляжных (singleaisle). В отличие от широкофюзеляжных (widebody) гигантов неба с двумя проходами между рядами, у «Иркута» в ряду расположены четыре кресла, а стюардессы в полете перемещаются по одному центральному проходу. Конструкторы лайнера предусмотрели варианты на 150, 211 и 230 пассажиров.

С ЧЕМ ЖЕ МЫ ИДЕМ в небо XXI века? Прежде всего, с новейшим мотором ПД-14, который разрабатывают в пермском КБ «Авиадвигатель» еще с 2008 года. Это турбовентиляторный агрегат с взлетной тягой и весом от 9 до 18 т. ПД-14 предназначен не только для МС-21, но и для широкого спектра самолетов гражданского и военного назначения – Ил-76, -214, -96, Ту-214, Sukhoi Superjet 100 и даже вертолет Ми-26. Такой мастер на все руки сейчас на самом пике актуального «импортозамещения».

ПД-14 – это двухконтурный двигатель, что выдает немалый диаметр его вентилятора (около 1,9 м). В сердцевине агрегата расположен классический турбореактивный мотор – внутренний контур, а внешним контуром в данном случае становится поток воздуха, который нагнетает вентилятор. Этот гибрид генерирует тягу как за счет сгорания топлива в газогенераторе, так и за счет нагнетания воздуха. У пермского силового агрегата степень двухконтурности (отношение расхода воздуха через наружный контур к расходу через внутренний) составляет 8,5 – приличный показатель мирового уровня. На выходе такой компоновки – экономичность, сравнительно высокое лобовое сопротивление и умеренные скоростные параметры – то, что необходимо для пассажирского самолета.

Ключевые технологии в семейство ПД (перспективный двигатель) перешли из опыта оборонных разработок. К примеру, лопатки турбин выполнены из титанового сплава нового поколения и по сути являются монокристаллом, что вместе с керамическим покрытием позволяет поднять температуру газа перед турбиной примерно до 1700 °С. Это очень позитивно влияет на КПД нового «турбовентилятора».

Самолет МС-21-300-0001 в цехе окончательной сборки. www.irkut.com

Имя выдающегося конструктора Александра Сергеевича Яковлева первый борт МС-21 получил совсем не случайно: исходным прототипом самолета является Як-242. Этот мертворожденный проект глубокой модернизации «малыша» Як-42 в начале 90-х был законсервирован на стадии 30-процентной готовности. Одно время у конструкторов была мысль назвать лайнер Як-242, но маркетологи посчитали репутацию бренда «Як» за рубежом недостаточно весомой. А к репутации в нашем авиапроме относятся внимательно: региональному Superjet 100 – первому пассажирскому лайнеру в новейшей истории России – дали имя тяжелых истребителей «Су» (Sukhoi), которые себя уже зарекомендовали.

НА ДАННЫЙ МОМЕНТ собрано уже 12 опытных двигателей, агрегат вовсю бороздит небо на летающей лаборатории Ил-76ЛЛ: проводятся обязательные испытания на попадание птиц, льда и другой вредной мелочи в турбины. Один мотор в Центральном институте авиационного моторостроения им. П. И. Баранова (ЦИАМ) даже пришлось уничтожить в ходе управляемого обрыва лопатки турбины – все обошлось, ни один элемент двигателя в ходе эксперимента не попал в фюзеляж. Но ПД-14 пока не может занять место под крылом МС-21: сначала нужно получить сертификат в Авиационном регистре Межгосударственного авиационного комитета России – предположительно в 2018 году, и еще через год силовая установка получит допуск к полетам гражданской авиации в Европейском агентстве по безопасности авиаперевозок (EASA).

А двигатель PW1400G-JM от Pratt & Whitney сертифицирован в России в сентябре 2016 года, поэтому именно он находится в мотогондолах «Иркута» под номером 0001.

Уже собрано около 275 заказов на МС-21, причем на 175 из них получены авансовые платежи. В комплектации самолетов заказчики чаще всего предпочитают видеть проверенные американские моторы, и только «Аэрофлот» патриотично ждет 35 лайнеров с российскими ПД-14. И не зря, ведь, по расчетам конструкторов, пара моторов ПД-14 на «Иркуте» должна прибавить 600 км в максимальной дальности по сравнению со «штатовским» Pratt & Whitney.

Аргумент номер два в портфолио проекта МС-21 – композиционное «черное крыло», примененное на таком классе самолетов впервые в мире. Это технологическое чудо по сложной технологии вакуумной инфузии выпекает ульяновская компания «Аэрокомпозит». Если быть точнее, из полимерного композита выполнено не все крыло, а его основной силовой элемент – кессон. При длине 18 м крылья «Иркута» являются самыми крупными «карбоновыми» силовыми элементами, изготовленными в России.

Классическая технология получения композитов проста: деталь из углеродного волокна густо пропитывают смолой и помещают в печь для отверждения. Однако для авиации критична не только прочность и долговечность композита, но и его масса. Вакуумная инфузия от «Аэрокомпозита» позволяет делать облегченные элементы, не расходуя при этом лишней дорогостоящей смолы. Создание кессона крыла МС-21 начинается в «чистой комнате», где трехкоординатные роботы Kuka раскраивают и выкладывают шестимиллиметровой углеродной лентой детали силовой конструкции. Далее все отправляется в печь, точнее, в термоинфузионный центр, где деталь помещают в полиэтиленовый пакет для создания вакуума.

Вот тут и запускается главный герой: связующий компонент в виде эпоксидной смолы. За счет вакуума кессон крыла примет ровно столько смолы, сколько ему необходимо, и спокойно перенесет процедуру термического отверждения. Отсутствие коррозии, мощный ресурс, прочность, возможность сделать профиль кессона длиннее при одинаковой массе – бесспорные плюсы, которые вывели «крылатый» алюминий из конструкции крыла МС-21. В итоге проверок инженеры решили, что хвостовое оперение и крыло будет на 90 % состоять из композита, а весь «Иркут» – почти на 40 %.

Для МС-21 выбран двигатель семейства Pratt & Whitney PW1000G. www.purepowerengine.com

До октября 2017 года «Иркут» ждут стандартные 30 полетов в рамках заводских доводочных испытаний, после чего его отправят на сертификацию.

ТЕХНОЛОГИЯ «ЧЕРНОГО КРЫЛА» в мире узкофюзеляжных самолетов пока никем не освоена – это полноценное российское ноу-хау. Только дорогущий и широкофюзеляжный Boeing 787 Dreamliner может соперничать с отечественным самолетом по степени неметаллических силовых элементов. Фундаментальность в деле снижения массы с помощью композитов влечет за собой весомый бонус для будущих владельцев. Дело в том, что в самой плотной компоновке салон МС-21-300 может принять 211 пассажиров, а это лучший показатель после одноклассника Boeing 737 MAX 9 с его 220 посадочными местами. Но «американец» дороже почти на $30 млн (МС-21 стоит около $90 млн), а в узком проходе между кресел вы вряд ли разойдетесь со стюардессой и ее тележкой.

В сборке на Иркутском авиазаводе – еще три МС-21 для испытаний и пять уже серийных образцов, первый из которых отправится в «Аэрофлот». И вот во взаимоотношениях с потенциальными заказчиками у ближне-среднемагистрального «Иркута» (дальность полета до 6000 км) могут быть проблемы. На мировом рынке «узких фюзеляжей» Boeing и Airbus заняли больше трети прогнозируемого спроса на ближайшие 20 лет! У королей рынка очень выгодные условия покупки и лизинга самолетов, высоко развита сервисная сеть послепродажного обслуживания. К примеру, Boeing при заключении контракта обязуется в течение 12 часов доставить клиенту запасные части в любую точку планеты, а иначе получится как с пиццей – за счет продавца. К тому же на сцену выходят китайцы с аналогом COMAC C919 – гораздо менее технологичным и вместительным, но более дешевым лайнером. Но первые шаги руководством ОАК уже сделаны: продавать МС-21 предполагается с контрактами полного цикла до утилизации.

Текущие низкие цены на нефть оставляют мало шансов гигантским двупалубным лайнерам серии Boeing-747 и Airbus A380, так как их стоимость пассажиро-километра рассчитывалась на $100 за баррель и выше. Доля расходов на топливо в эксплуатации широкофюзеляжных машин упала, их рентабельность снизилась, – и здесь на первый план как раз вышли более дешевые узкие фюзеляжи. В итоге во многом уникальный по мировым меркам «Иркут» имеет все шансы в ближайшие 20 лет попасть в лавинообразный рост спроса на среднемагистральные лайнеры с шириной фюзеляжа 4 м. Кто знает, может, появится новый экономический термин – «триополия»?