Выше только звезды: патрубки воздуховода для самолета SSJ-100
Авиастроение является одной из самых капиталоемких и высокотехнологичных отраслей экономики. Выше только звезды. Поэтому государство, имеющее собственную авиационную промышленность, по праву может называться развитым.
Лишь несколько стран располагают полным циклом проектирования и изготовления самолетов, в их числе Россия.
Российское военное авиастроение – признанный мировой лидер самолетостроения, наши МИГи и СУшки вызывают у зрителей на авиа-шоу восхищение, уважение – у военных летчиков других государств, наводят страх и трепет на наших врагов.
МИГ-29 в родной стихии
С гражданским авиастроением ситуация кардинально отличается. Долгое время вообще стоял вопрос о существовании этой отрасли. В России в год производилось всего лишь несколько самолетов советской разработки, о проектирование новых слышали только специалисты.
И вот в 2007 году произошла «выкатка» первого опытного экземпляра самолета Sukhoi Superjet 100 — первой ласточки российского гражданского самолетостроения. Он не только «встал на крыло», но уже перевез миллионы пассажиров.
Экономическая основа производства военных и гражданских самолетов различна. Если речь идет о первых, стоимость их изготовления и эксплуатации уходит на второй план, главное — боевая эффективность. В то время как основным критерием для гражданских самолетов является экономическая эффективность.
Главный показатель, влияющий на стоимость эксплуатации самолета, – это его вес. Применение инновационных материалов и технологий при изготовлении деталей для авиации позволяет значительно снизить их массу и стоимость производства. Происходит постепенный отказ от алюминиевых сплавов в пользу полимеров. Процесс сопровождается заменой технологий изготовления: на смену металлообрабатывающим станкам приходят 3D принтеры.
Компания «ИННОВАКС» внесла вклад в процесс совершенствования конструкции и технологического процесса изготовления патрубков воздуховода для системы кондиционирования воздуха кабины пилота самолета SSJ-100.
Кабина пилота самолета Sukhoi Superjet 100
В данный момент патрубки изготавливают из алюминиевого сплава.
Технология изготовления достаточна трудоемка, так как предусматривает такие операции как сварка, сборка, покраска. Наличие сварочных швов является фактором, снижающим величину главного параметра в авиастроении,– надежности. Несмотря на то, что изготовление патрубков соответствует единичному типу производства, на предварительном этапе ведется разработка специальной технологической оснастки, что значительно увеличивает их стоимость.
Мы рекомендовали изменить материал, конструкцию и технологию изготовления патрубков.
Вместо алюминиевого сплава предложено применить термопластик Ultem, а детали изготавливать на 3D-принтере.
Полиэфиримид Ultem – это аморфный материал, характеризующийся высокой прочностью, термо- и химической стойкостью. Он способен сохранять свои свойства при высоких температурах, обладает низким коэффициентом теплового расширения, его негорючесть и отсутствие токсичности и выделения дыма при воздействии открытым огнем делают его идеальным материалом для изделий, от которых требуется высокая прочность при высоком нагреве. Плотность Ultem равна 1,34 г/см3 против 2,7 г/см3 у алюминия, это свойство делает Ultem крайне перспективным материалом для авиации. Технология печати из Ultem уже хорошо отработана, следовательно, детали, получаемые из этого материала обладают высокой надежностью. Именно из-за этих свойств Ultem широко применяется при изготовлении летательных аппаратов, он был сертифицирован Федеральным авиационным агентством США (FAA) стандарт FAR 25.853, а также Европейским агентством по безопасности полетов (EASA).
Специалисты «ИННОВАКС» проанализировали патрубки, предоставленные заказчиком. Было установлено, что их конфигурация не является оптимальной из-за наличия стыков, вызывающих завихрения и повышающих уровень шума, поэтому было принято решение изменить их конструкцию.
Кроме патрубков также были усовершенствованы кронштейны для их крепления.
Проведенные расчеты показали, что у разработанных деталей не происходит снижение прочности.
Кроме снижения массы деталей, происходит улучшение их аэродинамических характеристик за счет отсутствия углов и связанных с ними завихрений. При получении детали на 3D-принтере средний шаг шероховатости поверхности, а также ее высота одинаковы по длине и высоте, благодаря этому создаются микрозавихрения, которые служат идеально гладкой поверхностью для основного воздушного потока.
После получения твердотельной модели детали системы кондиционирования воздуха были напечатаны на принтере. Время, затрачиваемое на их изготовление, значительно меньше, чем в базовом варианте. Например, чтобы получить кронштейн с габаритами 52х17х57 мм, показанный на рисунке 9, необходимо всего лишь 1 час 9 минут.
В результате повышается производительность, а также снижается шум патрубков.
На детали с более сложной геометрией (габариты 110х155х102 мм) время затрачивается значительно больше.
При печати горизонтальных патрубков были размещены мембраны для устранения схлопывания горловин трубок.
Напечатанные детали переданы заказчику и успешно проходят летные испытания.
В заключении отметим, что в результате внедрения масса деталей снизилась в 2,5 раза за счет применения более легкого материала и усовершенствования конструкции, значительно снизилась их стоимость и время изготовления, повысилась надежность, а также уменьшилась величина уровня шума, что делает самолет более конкурентоспособным и совершенным.
2008-2018 © Все права защищены