Кроме того, при прессовании изделий, изготавливаемых методом выкладки, возможен дрейф отдельных заготовок препрега, что в принципе исключено при изготовлении трубчатых изделий методом намотки.
Так как метод намотки позволяет изготовить потенциально более прочные конструкции, то он представляется более предпочтительным для изготовления трубчатых лонжеронов лопастей вертолета.
Рис. 5
Фото 4
Одной из самых интересных работ по развитию метода намотки применительно к изготовлению композитных лопастей можно считать разработку конструкции и производственного процесса для композитной лопасти несущего винта вертолета S-76. Работы выполнялись по заказу и при техническом содействии фирмы Sikorsky Aircraft. Были изготовлены и испытаны (с весьма положительными результатами) образцы лонжеронов. К сожалению, по причинам, не имеющим отношения к технике, работы были остановлены и их результаты не могут быть представлены в данной публикации.
Для демонстрации возможностей разработанного на фирме Миля способа изготовления лопастей методом намотки в этой части статьи представлены результаты экспериментальной работы, проведенной с целью усовершенствования конструкции комлевого (присоединительного) узла композитной лопасти, и проект лопасти несущего винта вертолета Ми-60.
Комлевые узлы композитных лопастей, разработанных на фирме Миля, выполняются следующим образом. При намотке лонжеронов лопастей в комлевой части лопасти между слоями намотки укладывают дополнительные усиливающие прокладки, состоящие из слоистого композиционного материала и (или) металлической фольги. Для обеспечения необходимой адгезии поверхности фольги предварительно подвергают специальной обработке. После полимеризации лонжерона производят механическую обработку его комлевой части, сверление и расточку стыковочных отверстий так же, как это делают для металлических лопастей.
Такая конструкция присоединительного узла приводит к увеличению массы и усложняет процесс изготовления лонжерона лопасти, в связи с чем предпринимались неоднократные попытки изменить конструкцию комлевого узла лопасти и технологию его изготовления. В частности, была разработана лопасть несущего винта, содержащая трубчатый лонжерон из композиционного материала с повторяющимся перекрестным спиральным расположением армирующих волокон, которые в комлевой части лонжерона охватывают втулки стыковочного узла с изменением направления спирали.
Армирующие волокна, охватывая втулки комлевого узла, образуют слои двух различных чередующихся типов. В случае, когда угол охвата втулок армирующими волокнами меньше 180°, в процессе намотки образуются слои типа У, а в случае, когда угол охвата больше 180°, образуются слои типа Y. Слои указанных типов чередуются друг с другом, как показано на схеме (рис. 5).
Всего было изготовлено и испытано около десяти образцов лонжерона с комлевым узлом описанного типа. Вид одного из образцов до испытаний и характер типового разрушения образцов показаны на фотографиях (фото 4, 5).
Ни на одном из образцов во время испытаний не было отмечено разрушений по проушинам комлевого узла. В разработанной конструкции за счет прямой передачи нагрузок с армирующих волокон на втулки удалось обеспечить необходимую прочность комлевого узла при значительно меньшей массе. Кроме того, удалось снизить трудоемкость изготовления лонжерона и повысить коэффициент использования композиционного материала.
Фото 5
Рис. 6
Рис. 7
Как уже было отмечено выше, лопасть с трубчатым лонжероном и традиционным хвостовым отсеком с сотовым заполнителем является агрегатом, изготавливаемым в значительной степени вручную, что, естественно, сказывается на ее стоимости и качестве. При проектировании лопасти несущего винта вертолета Ми-60 была предпринята попытка максимально использовать возможности намотки для того, чтобы создать конструкцию, требующую при производстве минимума ручных операций. В результате была разработана конструкция лопасти, у которой все элементы (за исключением противоабразивной накладки) изготавливаются методом намотки. Общий вид лопасти и характерное поперечное сечение показаны на рис. 6 и 7.
Наружные слои намотки образуют тонкостенную двухконтурную оболочку хвостовой части лопасти, а продольные верхний и нижний пояса и внутренние слои намотки – трубчатый лонжерон Д-образного сечения. Продольные пояса имеют постоянную площадь поперечного сечения, что позволяет изготавливать их методом круговой намотки из волокнистого композиционного материала.
Итак, изготовление лонжеронов лопастей методом намотки позволяет получить монолитную конструкцию без швов и соединений. Вследствие этого при одинаковой массе конструкции мотаные лонжероны обладают более высокими запасами прочности и живучести по сравнению с лонжеронами, изготовленными методом ручной укладки. Метод намотки позволяет создать материал, противостоящий опасности возникновения складок, исключает ручные операции из процесса формирования изделия и поэтому является потенциально более стабильным. Вследствие более высокой стабильности процесса, снижения потребности в производственных площадях и снижения количества технологических операций, оснастки и оборудования метод намотки позволяет уменьшить стоимость производства лопастей из композиционных материалов.
Станислав МИДЗЯНОВСКИЙ главный инженер проекта МВЗ им. М.Л. Миля
МНЕНИЕ
Борис СЛЮСАРЬ: «Возможности наших машин далеко не исчерпаны»
Генеральный директор ОАО «Роствертол» Б.Н. Слюсарь возглавил одно из крупнейших вертолетостроительных предприятий России два года назад. До своего последнего назначения более чем за 40 лет прошел трудовой путь от слесаря-клепальщика до заместителя генерального директора по управлению финансами, так что вертолетное производство знает не понаслышке. Сегодня Борис Николаевич отвечает на вопросы редакции, связанные как с деятельностью «Роствертола», его планами на будущее, так и с оценкой состояния отрасли в целом.
– Борис Николаевич, по каким направлениям идет работа Вашего предприятия сегодня? Какие из них являются приоритетными?
– «Роствертол» – единственный в стране производитель уникального вертолета Ми-26 и его модификаций для гражданской авиации: Ми-26Т, Ми-26ТС. Более чем за двадцать лет с начала серийного производства в ОАО «Роствертол» построено и передано заказчикам свыше 300 вертолетов этого типа. Ми-26 до сих пор успешно эксплуатируется в гражданских и военных целях как у нас в стране, так и за рубежом. Однако конкурентные, технические и эксплуатационные возможности машины еще далеко не исчерпаны. Сегодня «Роствертол» совместно с ОАО «МВЗ им. М.Л. Миля» и научно-производственным центром (ФНПЦ) «Технокомплекс», а также с ведущими эксплуатантами вертолетов Ми-26Т разработал программу модернизации, включающую в себя работы по созданию кабины с новейшим комплексом бортового пилотажно-навигационного оборудования по типу glass cockpit («стеклянная кабина»). В результате вертолет получит современный комплекс оборудования, а за счет автоматизации управления полетом сократится количество членов экипажа. Модернизация обеспечит всепогодное и круглосуточное применение Ми-26Т2, повысит его функциональность и эксплуатационные характеристики. Комплекс современного приборного оборудования вертолета Ми-26Т2 во многом унифицирован с соответствующим комплексом вертолетов Ми-24, Ми-28Н. Это позволит предприятию быстро и с минимальными затратами реализовать проект. Сегодня, практически в отсутствие госзаказа на вертолетную технику, модернизация – самый верный путь к успеху.