Мы продолжаем повествовать о российский истребитель пятого поколения Су-57. В этой статье речь пойдет о композитных материалах, почему они важны в конструкции самолета и их испытания на прочность.
Первая доля — Формула успеха: Су-57=f22+f35
При разработке истребителя пятого поколения ОКБ Сухого нужно создать самолет, который по всем параметрам превосходил бы американский F-22 и был бы лучшим в вселенной многофункциональным истребителем. Такую задачу перед компанией «Сухой» была поставлена в 2003 году.
В это время КБ разрабатывало еще два новых истребителя Су-30 и Су-35. Эти машины и сейчас — сквозь 15 лет, во многом превосходят своих конкурентов. Но все же и Су-30СМ и Су-35С является продолжением старой линейки, родоначальником которой был самолет Су-27, теперь нужно придумать истребитель, какой бы стал главным в Вооруженных силах России на много десятилетий вперед. Для этого в первую очередь нужно было решить задачи снижения заметности самолета.
«Для того, чтобы реализовать это качество необходимо заново спроектировать платформу, — продолжает рассказ о Су-57 главный конструктор истребителя, генеральный директор ОКБ Сухого Михаил Стрелец. — Перроном мы называем планер, самолетные системы и силовую установку. Все это направлено на то, чтобы обеспечить низкий уровень радиолокационной и инфракрасной заметности самолета. На самолете Су-57 перрон создана с нуля».
Чтобы получить уникальные характеристики истребителя с одновременным обеспечением высокой прочности и максимально возможным уменьшением веса конструкции, было разрешено, что главной особенностью новой платформы будет замена деталей из металла и сплавов, изделия из полимерных композитов. Но такие самолеты в России еще не строились и необходимо было определить, выдержит композитный материал те высокие нагрузки, которые приходятся на современный истребитель в боевом сверхзвуковом полете.
Значительная доля конструкции истребителя Су-57 выполнен не из металла, а из полимерных композитов. В ОКБ Сухого для проверки материалов на прочность есть специальная Лаборатория статических испытаний. Собственно здесь проходят тестирование композитные материалы и детали, которые позже будет собран самолет.
Один из полимерных фрагментов крыла, какой тестируют в Лаборатории, должен выдержать нагрузку 10 тонн. Элемент закрепляется на испытательном стенде и на него начинает действовать постепенно возрастающее усилие на разворошив, становятся слышны звуки лопнувшей натянутой струны, а через 6 секунд испытуемый элемент разрушается — происходит его разрыв, но не постепенное с вытягиванием, как у металлов, а моментальный, хрупкий, характерный для композитных материалов. Нагрузка, которая в момент разрушения была приложена к детали, составила 15 тонн.
Элемент конструкции покрывала из полимерных композитов
Момент разрушения элемента конструкции крыла из полимерных композитов. Нагрузка составила 15 тонн вместо расчетных 10 тонн
Тут же, в московской Лаборатории, испытывают на прочность планер Су-57. Этот опытный образец самолета никогда не поднимется в небо, его назначение — статические испытания, в этом случае инженеры ОКБ тестируют крыло истребителя. В ходе испытаний самолета добавляются нагрузки, которые влекут конце крыла вверх, а нос и хвостовую доля — вниз. Цель таких испытаний — нагрузить машину так, чтобы понять, где у нее предел прочности.
«Мы проводим испытания на случай А-штрих — это такое наименование. Моделируем максимальную эксплуатационную перегрузку, которая может действовать на самолет в полете, — рассказывает руководитель подразделения ОКБ Сухого Александр Жаль. — Если конструкция сделана верно, спроектирована, посчитана, изготовлена правильно, она должна выдержать 100 процентов». При этом он объясняет, что рабочие нагрузки на самолет в полете составляют образцово 67% от расчетных, а нагрузку около 90% в эксплуатации не могут быть в принципе.
Конструкторы ОКБ Сухого в процессе разработки самолета предел допустимых нагрузок уже давным-давно вычислили используя математические расчеты и компьютерное моделирование. Но теперь результаты математиков необходимо проверить на практике, чтобы подтвердить теоретические выкладки.
«Почитается, что от 99 до 104 процентов — это очень хороший результат, это отличный результат, — объясняет Александр Жаль. — Если мы получим более 104 процентов, это уже не весьма хорошо, потому что конструкция у нас получилась перетяжеленная». Таким образом, инженеры должны найти «золотую середину», когда самолет оставался бы не лишь легким, но и прочным.
Статические испытания показали соответствие математических расчетов и реальных нагрузок. Как и рассчитывали конструкторы, в момент разрушения крыла многоопытного образца самолета нагрузка составила 104% от максимальной.
Как объясняет Александр Жаль, испытания на прочность в ОКБ идут уже давно, но доведение крыла самолета до разрушения — это самый тяжелый вид испытаний, когда к самолету прилагаются наибольшие нагрузки. Подобные испытания уже проводились перед тем, как в 2010 году должны были начаться летные испытания истребителя. Но тогда в конструкции прилагаемые усилия не немало 80% от расчетных. По результатам тех испытаний машине дали разрешение на полеты с ограничениями по перегрузке. Теперь же Су-57 может летать на максимальных нагрузках.
Подготовлено по материалам программы «Военная приемка» телеканала «Звезда». Фото получены копированием доли экрана при воспроизведении видео передачи.
Продолжение следует