МС-21: инновационные решения ЦАГИ
28 мая 2017 года первый полет совершил авиалайнер МС-21-300 – первый в мире узкофюзеляжный пассажирский самолет с крылом, выполненным из композиционных материалов.
В создание воздушного судна большой вклад внес Центральный аэрогидродинамический институт имени Н.Е. Жуковского (входит в НИЦ «Институт имени Н.Е. Жуковского»). Разработчик самолета – ПАО «Корпорация «Иркут».
Специалисты ЦАГИ принимали активное участие в проектировании летательного аппарата. Был реализован масштабный комплекс исследований и предложен ряд инновационных решений.
Ученые совместно со специалистами ПАО «Корпорация «Иркут» разработали аэродинамическую компоновку крыла большого удлинения с учетом взаимодействия с двигателями большой степени двухконтурности. Это гарантирует высокий уровень аэродинамического качества на крейсерском режиме и нормированные запасы по бафтингу. Также в ЦАГИ совместно с ПАО «Корпорация «Иркут» смоделировали современную взлетно-посадочную механизацию, обеспечивающую требования по аэродромам базирования, отработали безопасную эксплуатацию на режимах реверса тяги, выполнили аэродинамическое проектирование мотогондолы отечественного двигателя ПД-14.
Эксперты института в области гидродинамики провели эксперименты и исследования для отработки аварийной посадки самолета на воду. Специалисты по аэроакустике изучили источники шума МС-21 – на местности, в салоне и кабине экипажа, дали рекомендации по его снижению и приняли участие в испытаниях.
Весьма значимый комплекс работ по проекту реализовали сотрудники комплекса прочности ЦАГИ. Так, были созданы уникальные методы обеспечения статической, усталостной и динамической прочности конструкции самолета, с точки зрения нормативной базы – сформированы и выполнены расчетные условия прочности крыла и оперения из композиционных материалов. Специалисты института разработали критерии допустимости повреждений для композитных агрегатов, определили ожидаемые за срок службы сценарии и вероятностные закономерности случайных ударных воздействий, пороги визуальной контролепригодности конструкции. Специально для проекта нового лайнера в ЦАГИ созданы 22 стенда для прочностных, климатических и частотных испытаний отдельных агрегатов и натурного планера, разработаны совместно с ПАО «Корпорация «Иркут» программы испытаний, проведен значительный цикл исследовательских работ по отработке прочности самолета МС-21. Эксперты Сертификационного центра ЦАГИ совместно с ПАО «Корпорация «Иркут» подготовили комплект заключений в обеспечение сертификации самолета.
Большим вкладом в программу стали расчетные и стендовые исследования ЦАГИ по разработке алгоритмов комплексной системы управления (КСУ) с расширенным функциональным составом, обеспечивающих высокий уровень безопасности полета и улучшения комфорта управления. На полунатурном пилотажном стенде ПС-МС ЦАГИ отработан реальный вычислитель КСУ. Также на пилотажном стенде проведены испытания активных боковых ручек управления и активной системы снижения нагрузок воздушного судна. На пилотажном стенде ПС-МС ЦАГИ тренировался летный состав ПАО «Корпорация «Иркут» в рамках подготовки к сертификационным полетам.
В настоящее время в ЦАГИ широким фронтом ведутся работы по импортозамещению: зарубежные полимерные композиционные материалы, которые ранее использовались в конструкции МС-21-300, меняются на отечественные. Разработаны программы испытаний конструктивно-подобных образцов и агрегатов самолета, сформированы технологии экспериментов, созданы новые установки.
Кроме того, был успешно проведен важнейший этап статических испытаний кессона крыла МС-21-300, изготовленного из российских полимерных композиционных материалов. Для подтверждения прочности изделия его подвергли нагрузкам, значительно превышающим те, что возможны в реальном полете.
«МС-21 – это флагман отечественной авиации, красноречивое свидетельство многолетней кропотливой деятельности специалистов целого ряда организаций. Немалая доля заслуг в создании этого воздушного судна и всех последующих этапах его становления принадлежит ученым ЦАГИ – нашим аэродинамикам, прочнистам, аэроакустикам. В дальнейшем мы продолжим исследования в интересах МС-21 и примем участие в подготовке сертификации самолета с отечественными двигателями и крылом», – отметил генеральный директор ФАУ «ЦАГИ», член-корреспондент РАН Кирилл Сыпало.
«Компетенции и исследовательские мощности Центрального аэрогидродинамического института сыграли важную роль в развитии проекта МС-21. Совместные работы в области прочности, аэродинамики и акустики позволили нам подтвердить правильность выбранных технических решений, во многом сформировавших облик новейшего среднемагистрального самолета 21 века. С получением базового сертификата наше сотрудничество по МС-21 не прекращается, и я уверен, что ЦАГИ станет для нас надежным партнером в сертификационной части работ по импортозамещению», – заявил генеральный директор корпорации «Иркут» Андрей Богинский.
МС-21-300 – пассажирский самолет нового поколения вместимостью от 163 до 211 пассажиров, ориентированный на самый массовый сегмент рынка авиаперевозок. Летательный аппарат обеспечит пассажирам качественно новый уровень комфорта благодаря самому большому в классе узкофюзеляжных самолетов поперечному сечению фюзеляжа. По своим летно-техническим данным и экономичности самолет МС-21 превосходит существующие аналоги. Прежде всего – благодаря крылу из полимерных композиционных материалов, впервые в мире созданному для узкофюзеляжных самолетов вместимостью свыше 130 пассажиров.
Центральный аэрогидродинамический институт имени профессора Н.Е. Жуковского (входит в НИЦ «Институт имени Н.Е. Жуковского») основан 1 декабря 1918 года. Сегодня ЦАГИ – крупнейший государственный научный центр авиационной и ракетно-космической отрасли Российской Федерации, где успешно решаются сложнейшие задачи фундаментального и прикладного характера в областях аэро- и гидродинамики, аэроакустики, динамики полета и прочности конструкций летательных аппаратов, а также промышленной аэродинамики. Институт обладает уникальной экспериментальной базой, отвечающей самым высоким международным требованиям. ЦАГИ осуществляет государственную экспертизу всех летательных аппаратов, разрабатываемых в российских КБ, и дает окончательное заключение о возможности и безопасности первого полета. ЦАГИ принимает участие в формировании государственных программ развития авиационной техники, а также в создании норм летной годности и регламентирующих государственных документов.
Национальный исследовательский центр «Институт имени Н.Е. Жуковского» (далее – Центр) создан в соответствии с Федеральным законом от 4 ноября 2014 года № 326-ФЗ, принятым во исполнение поручения Председателя Правительства Российской Федерации В.В. Путина от 15 сентября 2011 года № ВП-П7-6543, для организации и выполнения научно-исследовательских работ, разработки новых технологий по приоритетным направлениям развития авиационной техники, ускоренного внедрения в производство научных разработок и использования научных достижений в интересах отечественной экономики.
Центр осуществляет от имени Российской Федерации полномочия учредителя и собственника имущества организаций в соответствии с перечнем, утвержденным Распоряжением Правительства Российской Федерации от 4 декабря 2015 года № 2489-р, в порядке и объеме полномочий, которые устанавливаются Правительством Российской Федерации.
В состав ФГБУ «НИЦ «Институт имени Н.Е. Жуковского» входят следующие предприятия: ФАУ «ЦАГИ» (г. Жуковский, Московская область); ФАУ «ЦИАМ им. П.И. Баранова» (г. Москва); ФАУ «ГосНИИАС» (г. Москва); ФАУ «СибНИА им. С.А. Чаплыгина» (г. Новосибирск); ФКП «ГкНИПАС» (пос. Белозерский, Московская область).
Источник: пресс-служба ЦАГИ