Возможности самолёта МС-21

На авиасалоне МАКС-2019 главной премьерой стал полет  лайнера МС-21. После его отрыва от ВПП следует набор высоты практически вертикально вверх, затем вираж с креном более 90 градусов - это лётчики-испытатели корпорации "Иркут" Олег Кононенко и Василий Севастьянов показали удивительную для пассажирского многотонного самолёта фигуру - полубочку. Это невероятно, гражданские самолёты так летать не могут! Тем не менее, это не фотомонтаж, самолёт действительно делает разворот с креном больше 90 градусов.

Демонстрация таких фигур пилотажа показывает насколько высоко аэродинамическое качество крыла МС-21, подтверждает его отменную управляемость и надёжность.

«Это не называется трюки или что-то, это просто обычное пилотирование, да, немножко больше кренов, набора высоты, снижения, но это нужно, чтобы максимально полно показать возможности самолёта», - рассказал Василий Севастьянов.

https://aviation21.ru/maks-2019-ms-21-vypolnil-polubochku/

Хотя в самом начале работ над самолётом по поводу необходимости «чёрного крыла» было много споров. Вот как рассказывал об этом в середине 2016 года президент корпорации "Иркут" и Генеральный конструктор ОКБ им. Яковлева Олег Демченко:

----- Решение о разработке принципиально нового пассажирского самолёта мы приняли в самом конце 1990-х годов. К этому времени стало понятно, что учебно-боевой самолёт нового поколения Як-130 получился и можно приступать к следующему проекту.

У ОКБ Яковлева был опыт создания востребованных пассажирских самолётов. С лёгкой руки Александра Сергеевича Яковлева концепция регионального реактивного лайнера и бизнес-джета получила в мире повсеместное признание. Более 1000 Як-40 было поставлено в 18 стран мира, а Як-42 до сих пор находится в эксплуатации.

Мы знали, что России нужна современная машина для замены самого массового пассажирского самолёта Ту-154. Было также понятно, что будущему лайнеру предстоит конкурировать на рынке с "Боингом" и "Эрбасом". Потому самолёт должен быть самым комфортабельным в своем классе и одновременно иметь привлекательные для авиакомпаний экономические характеристики. Звучит просто и понятно, но как это решить технически?

И вот я стал приглашать к нам в ОКБ Яковлева корифеев нашей отрасли, в том числе выдающегося конструктора "Илов" Генриха Новожилова. Обсуждали, спорили, иногда ругались. В результате пришли к выводу: необходимо делать композитное крыло. Только оно способно существенно улучшить аэродинамику самолёта.

... [Тем не менее] некоторые говорили: "Олег, не рискуй, сделай железное крыло". Но в лучшем случае такой самолёт стал бы усовершенствованной версией Ту-154. На рынок с таким продуктом сегодня выходить бессмысленно.

- Чем композитное крыло лучше металлического?

----- Не буду нагружать вас специальными терминами. Если говорить кратко, композиты позволяют сделать крыло, которое по сравнению с металлическим меньше по площади и массе, но лучше по несущей способности...

- Какие самолёты сегодня вы считаете конкурентами?

----- Модернизированные Boeing B737MAX и Airbus A320NEO.

- А в чём отличия МС-21 от конкурентов?

----- За счёт более совершенного крыла у нас лучше аэродинамика, а значит, меньше расход топлива и выше скорость. Надо отметить, что и B737MAX, и A320NEO разрабатывались несколько десятилетий назад. Конечно, самолёты постоянно модернизируются, но всё заменить невозможно. А у нас и самолёт, и все его системы разработаны в XXI веке.

https://aviation21.ru/oleg-demchenko-o-tom-kak-sozdavalsya-novejshij-samolyot-ms-21/    

Олег Демченко — о том, как создавался новейший самолёт МС-21              2 июля 2016

Так что же может «чёрное крыло»  ?

Полное аэродинамическое сопротивление крыла самолёта, летящего на околозвуковой скорости, складывается из волнового, профильного, индуктивного и паразитного сопротивлений. Аэродинамическое качество крыла тем лучше, чем меньшую силу лобового и индуктивного сопротивлений оно создаст. При обтекании крыла воздушным потоком возникает разность давлений над крылом и под ним. В результате часть воздуха на концах крыла перетекает из зоны большего давления в зону меньшего давления - от нижней поверхности крыла на верхнюю и накладывается на воздушный поток, набегающий на верхнюю часть крыла, образуя вихревой жгут. Такое движение воздушных масс сообщает воздушному потоку паразитную силу, направленную вниз перпендикулярно вектору скорости.

В результате, за концами крыла образуются два вихревых жгута, которые называют спутными струями. Энергия, затрачиваемая на образование этих вихрей, и определяет индуктивное сопротивление крыла. Для преодоления индуктивного сопротивления затрачивается дополнительная энергия двигателей, а, следовательно, и дополнительное количество топлива.

Индуктивное сопротивление отсутствует у крыла бесконечного удлинения, но реальный самолёт такое крыло иметь не может. Для оценки аэродинамического совершенства крыла существует понятие «аэродинамическое качество крыла», - чем оно выше, тем совершеннее самолёт. Улучшить аэродинамическое качество крыла можно, увеличивая его эффективное удлинение - чем длиннее крыло, тем меньше его индуктивное сопротивление, меньше расход топлива, больше дальность полёта.

Суперкритический профиль крыла МС-21

Авиаконструкторы всегда стремились увеличить эффективное удлинение крыла. Для крыла МС-21 был выбран суперкритический профиль - профиль, при котором верхняя поверхность практически плоская, а нижняя - выпуклая. Одним из преимуществ такого профиля является возможность создать крыло большего удлинения, а кроме того, тогда как законы аэродинамики вынуждают стреловидные крылья делать тонкими, крыло суперкритического профиля можно сделать толще без существенного увеличения аэродинамического сопротивления, а в образовавшемся внутреннем пространстве можно разместить больший запас топлива.

Типовое удлинение крыла у самолётов прошлых поколений составляло коэффициент 8–9, у современных — 10–10,5, а на МС-21 - 11,5. Чтобы изготовить крыло из алюминия с большим удлинением, для сохранения его жёсткости потребовалось бы существенно увеличить толщину крыла, т.к. алюминий — металл мягкий, а увеличение толщины крыла - это увеличение лобового сопротивления.

Углепластик — гораздо более жёсткий материал, поэтому, даже без использования винглетов, композитное крыло МС-21 большего удлинения позволяет на крейсерских скоростях полёта получить аэродинамическое качество на 5-6% лучше, чем у новейших зарубежных аналогов, и добиться тем самым большей дальности полёта при меньшем расходе топлива, что в конечном итоге повышает экономическую эффективность лайнера и его конкурентное преимущество.

Почему вакуумная инфузия?

Исследования 2009 года показали, что использование печи вместо автоклава может снизить капитальные затраты с $2 млн до $500 тыс. Для деталей от 8 м² до 130 м² печь может стоить от 1/7 до 1/10 стоимости сопоставимого размера автоклава. Кроме того, стоимость сухого волокна и жидкого композитного заполнителя может быть меньше на 70%, чем те же материалы в препреге. У МС-21-300 размер крыла - 3х36 метров, размер центроплана составляет 3х10 метров. Таким образом, экономия затрат "Аэрокомпозита" видится весьма значительной.

Тем не менее, генеральный директор ЗАО "Аэрокомпозит" Анатолий Гайданский поясняет, что стоимость автоклавов и препрегов не была единственным критерием принятия решения в пользу метода вакуумной инфузии. Эта технология даёт возможность создавать большие интегральные конструкции, которые работают как единое целое.

С лета 2011 по март 2014 года 4 десятиметровых прототипа кессона крыла прошли в ЦАГИ весь комплекс прочностных испытаний, и была проведена экспериментальная стыковка прототипа кессона крыла с центропланом. Эти исследования во-первых, подтвердили, что заложенные конструкторами расчётные параметры обеспечивают безопасность полётов, а во-вторых, применение крупных интегральных структур значительно снижает трудоёмкость сборки, уменьшает количество деталей и крепёжных элементов.

https://aviation21.ru/ms-21-lajner-s-chyornym-krylom/    

МС-21 — лайнер с «чёрным» крылом                         август 2016 - январь 2019

Виктор Авдеев дополняет:

----- ... алюминий, который эксплуатируется максимум до температуры 300 градусов, а реально до 150-170, композиты уже превзошли. Еще одно преимущество заключается в том, что, например, крыло делается из 2 тысяч деталей, если оно металлическое. Когда же оно производится из композитов, то используется на порядок-два меньше деталей. Человечество развивается в направлении, чтобы делать интегральные конструкции из одной детали. Несмотря на то что материалы в разы дороже, в итоге себестоимость изготовления крупной детали будет в разы меньше (то есть, себестоимость считается комплексно, как, например,  в случае с нашими центрифугами - shed ).

https://www.facebook.com/unichimtek/    

Доля комплектующих, поставляемых зарубежными компаниями для МС-21, составляет примерно 30–40%, что «в разы меньше, чем у самолета SSJ-100» (более 60%.— “Ъ”), поэтому корпорации удалось «максимально уйти от этой зависимости». Кроме того,  «Иркут» ведет работу управления рисками, разрабатывая «различные превентивные меры». Объем вложений в проект руководство «Иркута» не раскрывает, но отмечает, что финансирование производства МС-21 велось и за счет средств от экспортных поставок многоцелевого истребителя Су-30МК, в том числе для ВВС Индии (производится с 2002 года, объем заказов — 330 самолетов).

Исполнительный директор «Авиапорт» Олег Пантелеев считает, что по количеству технических и технологических рисков МС-21 «объективно сложнее, чем SSJ-100, прежде всего из-за наличия композитного крыла». К тому же программа МС-21 реализуется в новых экономических реалиях. «С одной стороны международная напряженность создает проблемы при продвижении судна на ряд рынков, но, с другой стороны, государство успело разработать меры поддержки гражданского авиапрома, в том числе по послепродажному обслуживанию, и ими МС-21 сможет воспользоваться с самого старта»,— отметил эксперт.

«Иркут» обещает строить до 70 МС-21 в год если «черные крылья» не подведут   7 июня 2016

https://www.kommersant.ru/doc/3007428

В начале 2019 года стало известно, что Минпромторг совместно с ОАК разработал план мероприятий по замене иностранных комплектующих изделий и материалов, используемых в этом самолете, на российские образцы. Правительство надеется, что эти меры позволят к 2022 г. довести уровень локализации производства до 97%.

Глава правительства Дмитрий Медведев также подписал постановление о предоставлении 1,6 млрд руб. на производство и поддержку проекта МС-21.

Чемезов: начало серийного выпуска МС-21 сдвигается на год   18 февраля 2019

https://www.vestifinance.ru/articles/114910

Похоже, что разведка амеров работает так же эффективно, как их система ПРО «Пэтриот», - плохо у них получается раскалывать наши секреты. Ведь робяты спохватились по поводу МС-21 лишь в конце 2018 года, когда самолет вовсю начал испытываться, - с «черным крылом», и у России уже появились свои компоненты для производства этого крыла. Вполне вероятно. что надеялись поиграть с Россией, как кошка с мышкой: вы, мол, столько потов пролили и столько денег затратили, глупые Буратинушки, а мы вам одним махом кислород перекрываем, и все ваши усилия, – впустую.

А оказалось, что хорошо смеется тот, кто смеется последним.

И такое происходит не в первый раз. Достаточно вспомнить истории с нашими центрифугами, с заводами по производству MOX-топлива...

Источник