Подготовка препрега для лопастей вертолета Ми-38 (КВЗ)
| Вертолет | Изготовитель | Тип лопасти | Стоимость серийного комплекта | Вес комплекта n*G, кг | Назначенный ресурс, ч | Стоимость 1 кг сегодня, $ США | Стоимость 1 кг/ресурс $ США/R * 10-3 |
| Ми-2 | Польша | металлические | 17000 $ США | 3x57 | 2200 | ~100 | ~45 |
| Ми-8 | Казань/Улан-Уде | металлические | 60000 $ США | 5x140 | 2000 | ~85 | ~43 |
| Ми-26 | Ростов-на-Дону | основа металлическая + композиты | ~300000 $ США | 8x395 | 1200 | ~95 | 79 |
| Ми-24 | Ростов-на-Дону | металлические | ~ 50000 $ США | 5x116 | 1200 | ~86 | ~72 |
| Ка-32 | Кумертау | композитные,укладка | 100000 $ США | 6x70 | 3000 | 238 | ~79 |
| Ми-34 | Москва | композитные, намотка | 22000 $ США | 4x15 | 600 | 366,6 | 611 |
Не нужно думать, что производство композитных лопастей на основе укладочной технологии не имеет проблем. Лопасти вертолетов создаются в технологически сложных условиях, несоблюдение которых ведет к возникновению ряда серьезных проблем. Могут возникнуть явления непропрессовки и (или) перепрессовки пакетов, отклонения от требуемого «дрейфа» слоев ткани в процессе прессования и даже складки, что недопустимо. Однако в отличие от намоточной технологии здесь отсутствуют генетические, неустранимые дефекты.
Конечно, сравнительный анализ обеих технологий требует большего количества информации. Мы обладаем лишь некоторыми итоговыми данными, которые и приведем ниже. Безусловно, нельзя говорить о том, что использование намоточной технологии вообще недопустимо при изготовлении лопасти с лонжеронами. При умеренных нагружениях, которые возникают в процессе эксплуатации серийных транспортных вертолетов в режиме обычных скоростей, такие лопасти могут оказаться достаточно долговечными. Однако можно ли считать этот довод убедительным при решении вопроса о целесообразности их производства?
Первый летный комплект лопастей для Ми-38 (КВЗ)
Предположим, что цена лопастей в настоящее время определенным образом коррелируется с их себестоимостью. Правда, при существовавшей ранее системе исключения затрат на создание и внедрение новой технологии из стоимости серийной продукции представление о себестоимости было несколько искаженным. Тем не менее, в первом приближении цена изделия дает некоторое представление о технологичности процесса.
Однако для оценки эффективности технологии показатель собственной стоимости конструкции недостаточен. Необходимо ввести новый комплексный показатель – отношение удельной стоимости конструкции к ресурсу. Благодаря этому показателю можно оценить, сколько стоит один час эксплуатации одного килограмма конструкции, и сравнить изделия с разными конструктивными параметрами (вес, размер, ресурс). Выразим это формулой
В табл.1 приведены характеристики различных лопастей – как композитных, так и металлических. Вертолет Ми-26 эксплуатируется уже свыше 20 лет. И это единственная серийная машина с лопастями рулевого винта, созданными по намоточной технологии. В настоящее время они имеют ресурс 1200 часов, а цена эксплуатации одного килограмма композитных лопастей в течение часа составляет приблизительно $ 0,25. При этом наружный контур лопасти Ми-26 не формируется жесткой пресс-формой, то есть лопасть лишена одного из «генетических» дефектов.
Из таблицы следует, что цена эксплуатации одного килограмма металлических лопастей средних транспортных вертолетов в течение часа составляет приблизительно $ 0,045, для вертолета Ми-26 – примерно $ 0,08. Эксплуатация композитных лопастей, изготовленных по укладочной технологии, обходится в $ 0,079 (килограмм на час ресурса), т.е. практически не отличается от цены эксплуатации металлических лопастей.
Как видно из таблицы, эта цена для лопастей несущего винта вертолета Ми-34, изготовленных по намоточной технологии, составляет сегодня примерно $ 0,61. Даже если предположить, что в будущем она может снизиться почти вдвое и будет равна $ 0,36, то и тогда она в 10 раз превысит цену эксплуатации металлических лопастей.
Данные, приведенные в табл. 1, не учитывают изменяемость ресурсов и цен. Однако многолетние исследования показали, что конструктивные особенности лопастей вертолетов Ми-8, Ми-24 и Ми-2 позволяют эксплуатировать их «по состоянию». Достаточно установить действующую в полете систему сигнализации, и лопасти смогут эксплуатироваться в два раза дольше при весьма небольших затратах. В этом случае их конкурентоспособность в сравнении с композитными лопастями возрастет.
С учетом повышения наработок лопастей и в будущем ситуация не изменится. Как показано в табл. 2, композитные лопасти, изготовленные по намоточной технологии, проигрывают и в этом случае.
Не менее важным критерием оценки технологичности конструкции является процент брака при отладке технологии. В этом плане показателен опыт производства лопастей вертолета Ми-34, потому что разработчиком и производителем конструкции и технологии производства лопастей выступает МВЗ им. М.Л. Миля. За 20 лет произведено 120 лонжеронов лопастей. Из них забраковано или направлено на испытания (т.е. косвенно забраковано) 50 штук. Смена нескольких типов оснастки отбраковку практически не снизила. Величина ее составляет около 40 %.
Следующий показатель технологичности – сроки разработок и внедрения изделия в серийное производство. Имеет смысл отметить, что работы по созданию композитных лопастей начались более 25 лет назад практически одновременно на МВЗ им. М.Л. Миля и на УВЗ им. Н.И. Камова. Но камовские лопасти, изготовленные по укладочной технологии, уже давно имеют ресурс порядка 3000-4000 ч, в то время как ресурсы «милевских» лопастей несущего винта, созданных по технологии намотки, не превышают 600 ч.
| Вертолет | Изготовитель | Ресурс, который может быть установлен в ближайшее время, ч | Стоимость 1 кг/ресурс $ США/R * 10-3 |
| Ми-2 | Польша | 5000 | 17,5 |
| Ми-8 | Казань/Улан-Удэ | 5000 | 16-20 |
| Ми-26 | Ростов-на-Дону | 2500 | 38 |
| Ми-24 | Ростов-на-Дону | 2500 | 48 |
| Ми-34 | Москва | 1000 | 366 |