В последние несколько лет в России начали создавать не только новые самолеты, но и технологии. Причем некоторые из разработок будут внедряться на отечественных лайнерах впервые в мире.
Совместно с авиастроителями РАН строит новые лаборатории для изучения природы рассеивания электромагнитных волн, в том числе и для военных целей
Фото: Институт теоретической и прикладной электродинамики Российской академии наук
Пять отделений Российской академии наук работают совместно с авиастроителями более чем по двадцати различным направлениям. Разработки отечественных и иностранных ученых находят применение как на стадии теоретического и экспериментального характера, а некоторые из них либо уже внедрены, либо внедряются при создании новых самолетов. Например, в области внедрения композитных материалов в гражданской авиации Россия станет первой в мире, кто будет производить "черное" крыло самолета целиком по технологии инфузии, а не обжигать в дорогостоящем автоклаве (подробнее о предприятиях по производству композитов в России см. материал на этой полосе). Впрочем, и другие ноу-хау, разрабатываемые и внедряемые сегодня в авиапроме, тоже заслуживают внимания.
По принципу Microsoft
Государственный научно-исследовательский институт авиационных систем (ГосНИИАС) участвовал в разработке проекта создания борта открытой архитектуры с корпорацией "Ростех" и ОАО "Объединенная авиастроительная корпорация" (ОАК). Традиционно в российской и международной практике авиастроения основные приборы использовались на протяжении большей части срока службы самолетов. Задача технологии — оснащать вновь создаваемые самолеты аппаратными блоками и программным обеспечением на основе принципа взаимозаменяемости. Похожим образом устроена система Windows, где различные платы, программное обеспечение взаимозаменяемы и могут без особых проблем заменяться на более мощные и производительные.
"У гражданского самолета очень большой ресурс — до нескольких десятков лет,— говорит научный руководитель ГосНИИАС, академик РАН Евгений Федосов.— А вот ресурс у авионики — электронных приборов, датчиков и исполнительных элементов конструкции самолета, обеспечивающих управляемость воздушным судном,— существенно меньше". Смена целых поколений в программном обеспечении и электронике происходит гораздо быстрее: меняется элементная база, формируются новые требования, происходит моральное и техническое "старение", отмечает он.
Использование борта открытой архитектуры позволит поддерживать работу самого современного программного обеспечения и аппаратуры на протяжении всего жизненного цикла изделия. Срок адаптации приборных узлов и агрегатов к новой модели самолетов не превысит одного-двух лет вместо пяти-семи, которые требовались раньше, существенно снизится стоимость обслуживания приборов. При обеспечении МС-21 авионикой будет использовано до 80% отечественного программного обеспечения, около половины отечественных приборов,— со временем доля российского "железа" увеличится.
Схожими по функционалу приборами и аппаратными блоками можно будет оснащать несколько типов самолетов и даже вертолетов. В случае возникновения неисправности прибора или аппаратного блока его можно будет легко заменить практически в любом аэропорту.
С элементами интегральной модульной авионики были построены пока только два самолета корпорации Boeing — Boeing 777 и Boeing 787 Dreamliner и самолеты Airbus 350 и 380. Но Россия продвинулась в реализации философии борта открытой архитектуры существенно дальше. "К нам на выставку приезжал один конструктор из Airbus,— рассказывает научный руководитель Евгений Федосов.— Он посмотрел на наши разработки и ахнул. Говорит: коллеги, вы в теории нас опережаете лет на десять".
В России частично принцип борта открытой архитектуры внедрен на самолете Sukhoi Superjet 100. Разработками совместно с отечественными учеными и рядом иностранных фирм занимался ОКБ "Сухой". В военной авиации этот принцип помог адаптировать иностранное оборудование к отечественным машинам: иногда зарубежные заказчики просят установить определенный тип локаторов, приборов или вооружение.
В современном самолете используется около 100 основных функций, хотя еще пять-десять лет назад самолету было необходимо 10-15. Без применения принципа борта открытой архитектуры новые самолеты не смогли бы просто взлететь — столько приборов бы им требовалось.
Двойная польза
Сегодня авиастроители и ученые активно работают над внедрением результатов новых исследований, которые изменят новый самолет в течение ближайших лет. Совместно с Институтом проблем химической физики РАН под руководством академика Сергея Алдошина ОАК ведет разработку концепции так называемого электрического самолета.
Большая часть электрического питания самолета обеспечивается за счет двигателей. До трети мощности двигателя отвлекается на "нецелевое" питание различных приборов и систем — кондиционирование воздуха, обеспечение энергией работы приборов и прочего. Одно из революционных решение энергоэффективности — источники энергии на основе полимерных пленок нового поколения. Благодаря их применению можно существенно улучшить работу двигателей.
В ближайшее время начнутся испытания источников питания мощностью 60 кВт. Ресурс батарей — 10 000 часов. Новые элементы питания полностью закроют потребности самолета в электричестве.
Реализация концепции электрического самолета имеет также совершенно неожиданные последствия для пассажиров. В полимерных пленках нового поколения образуется большое количество чистой дистиллированной воды. Вполне возможно, что подаваемые на борту чай и кофе в скором будущем тоже будут иметь непосредственное отношение к новым технологиям.
Научный ренессанс
Отечественная наука не только помогает авиастроению, но и сама получает существенные инвестиции от промышленности. В этом году Институт теоретической и прикладной электродинамики РАН (ИТПЭ) завершил сертификацию нового опытно-конструкторского комплекса. Инвестиции в строительство объекта — более 500 млн руб., строительство продолжалось около 10 лет. Финансирование выделялось ОКБ "Сухой", Министерством промышленности и торговли и РАН. Новый комплекс оснащен одной из крупнейших в Европе так называемых безэховых камер, где детали новых самолетов проходят испытания на радиолокационную заметность.
Ученые ОКБ "Сухого" и ИТПЭ РАН провели ряд фундаментальных и прикладных исследований по природе рассеивания электромагнитных волн, созданию новых материалов и отработке средств обеспечения электромагнитной совместимости. Здесь разработан целый ряд технологий, которые успешно работают на самолетах МиГ, Су-35, а летом этого года партнеры завершили этап лабораторных и стендовых испытаний радиофизических технологий, примененных в авиационном комплексе пятого поколения Т-50. Ведутся исследования и для гражданского сектора.
"Благодаря компании "Сухой" мы не только сумели построить мощный испытательный комплекс, где создаются новые технологии и разработки,— говорит директор ИТПЭ РАН Андрей Лагарьков.— Мы сумели собрать и привлечь лучших ученых из разных городов страны, у нас работают аспиранты ведущих московских вузов, а значит, создается хороший задел для дальнейшего развития отечественной науки",— добавляет он.
"Свои первые исследования во вновь созданной академии наук в Петербурге --математические алгоритмы навигации парусных судов — ученый Леонард Эйлер проводил для русского военно-морского флота, а Петр Первый называл главной задачей академии получение новых практических знаний,— рассказывает президент РАН Владимир Фортов.— Сегодня одной из приоритетных отраслей сотрудничества науки и промышленности является перевод авиастроительной отрасли на новый технологический уровень". По его словам, с началом возрождения авиастроительной отрасли в России работа ученых снова стала крайне востребованной, и уже очень скоро мы все сможем на практике увидеть результаты их исследований, которые сегодня активно внедряются в самых разных отраслях промышленности.