Диана Михайлова (diana_mihailova) wrote,
Диана Михайлова
diana_mihailova

Categories:

Разработка и производство ПАО «Мотор Сич» вертолёта МСБ-2 «Надiя» из композиционных материалов

Зображення
Предприятие АО «Мотор Сич» проводит работы по созданию вертолётостроительной промышленности в Украине. Для этого за счёт собственных средств создано опытно-конструкторское бюро, сертифицированное авиационными властями Украины в качестве разработчиков авиационной техники. Вертолётное производство включает в себя механические и сборочные цеха, оснащённые самым современным оборудованием, участок по снятию и нанесению лакокрасочных покрытий, измерительный и лётно-испытательный комплекс, тренажёрный центр для подготовки экипажей.

Наряду с модернизацией известных моделей вертолётов, таких как самый массовый в мире транспортно-десантный вертолёт Ми-8Т модернизированный в профиль Ми-8МСБ с двигателями ТВ3-117ВМА-СБМ1В 4Е сер., предприятие АО «Мотор Сич» также является разработчиком лёгких вертолётов. Первым сертифицированным лёгким вертолётом, разработанным в АО «Мотор Сич» стал Ми-2 с двигателями АИ-450М-Б.



Следующим этапом стало создание многоцелевого вертолёта МСБ-2 («Надiя») (рис.1) с двигателями АИ-450М-П мощностью по 465 л.с. частично унифицированный с Ми-2. На предприятии был изготовлен опытный экземпляр вертолёта МСБ-2, который прошёл цикл наземных испытаний и совершил в 2018 году первый успешный полёт. Отличительной особенностью этого вертолёта является то, что он полностью собран из комплектующих украинского производства и включает широкое применение композитных материалов. Из композитных материалов выполнена кабина пилотов, несущие и рулевые винты, капоты, что позволило снизить массу конструкции вертолёта.
Композитные материалы открывают новую страницу перспективного направления развития авиационной промышленности, и в обозримом будущем способны заменить авиационные изделия из алюминия и титана. В частности, изготовление композитных лопастей позволит воздушной машине иметь повышенный ресурс, долговременную эксплуатацию, возможность обеспечить большую грузоподьёмность.


Наряду с неоспоримыми качествами композитных материалов — прочность, лёгкость, долговечность, устойчивость к коррозии, новые материалы поставили ряд технических вопросов, основным из которых является проблема достаточной прочности.

Характеристики прочности материала должны быть основаны на достаточном количестве испытаний материала, удовлетворяющих техническим требованиям. Прочность конструкции деталей и их изготовление должны сводить к минимуму вероятность катастрофического усталостного разрушения, особенно в местах концентрации напряжений. На предприятии АО «Мотор Сич» все показатели, связанные с проверкой нагрузки, прочности, надёжности деталей из композитных материалов контролируется на современных промышленных томографах.

Одним из важных компонентов вертолёта МСБ-2 является кабина экипажа, выполненная из композитного материала. Кабина экипажа должна удовлетворять определённым требованиям:
1.Кабина и её оборудование должны позволять каждому пилоту выполнять свои обязанности без чрезмерного повышения внимания или утомления;
2.Вибрации и шум от устройств в кабине экипажа не должны мешать безопасной работе;
3.Необходимо предотвратить проникновение внешних осадков в кабину пилотов;
4.Кабина должна позволять осуществлять неискажаемый обзор для безопасной эксплуатации;
5.В кабине экипажа не должно быть бликов и отражений, способных помещать обзору пилота;
6.Лобовое и боковое остекление должно быть выполнено из материалов, не разбивающиеся на осколки.

Форма фюзеляжа вертолёта определяется его конструктивно-силовой схемой, аэродинамической компоновкой, назначением и условиями эксплуатации воздушного судна. Для вертолёта «Надiя» характерно расположение над центральной частью фюзеляжа гондол двигателей, редукторного и вентиляторного отсеков, а также наличие неубирающегося шасси.

Для реализации инновационных конструкторских замыслов технологическая служба предприятия решает ряд важных задач по обеспечению производства технологиями обработки деталей вертолёта на современном оборудовании с ЧПУ, сборку и испытание вертолётных агрегатов. Конструкция капота вертолёта предусматривает применение различных композитных материалов на основе высокотемпературного полиамидного связующего. Ряд деталей фюзеляжа вертолёта выполнены из стеклопластика на основе высокотемпературного эпоксидного связующего.

Технология изготовления деталей из ПКМ включает:
-раскрой препрегов по выкройкам;
-выкладка вырезанных заготовок на формообразующую основу;
-вакуумирование и отверждение детали под вакуумным давлением и повышенной температуре в печи.

Выклеенные на формообразующую основу слои полимерного материала формируют «скорлупу» деталей фюзеляжа вертолёта, которые определяют их очертания и внешний вид. Для создания такой формообразующей основы существует два пути.

Первый — это изготовление основы из металла, что довольно дорогой и длительный процесс. Второй — изготовление мастер-моделей из современных композиционных материалов.

После проведенного поиска и ряда исследований была разработана и внедрена технология изготовления композитной формующей оснастки из материала компании AIRTECH. В качестве модельного материала был применён известный композитный материал RAKU TOOL WB-0801/50 производства компании RAMPF. Материал относится к группе модельных аморфных материалов иотличается высокой степенью обрабатываемости, высокой адгезией при нанесении на него технологических полимерных покрытий при последующей выклейки на него стеклопластика. По одной мастер-модели можно сделать несколько форм, что значительно сокращает сроки подготовки производства. Материал поставляется в виде плит толщиной 50 и 100 мм.

Первым этапом изготовления заготовки для будущей основы носовой части фюзеляжа (рис.2) является раскрой полимерных плит.


Зображення

Для этого строились плоские сечения моделей заготовки с учётом припуска под механическую обработку 17–20 мм. Затем полученные слои собирались в модель корпуса вертолёта и будущая модель заготовки проверялась на гарантированность припуска по готовой детали. При получении положительного результата выполнялась послойная распечатка на бумаге монтажного чертежа заготовки корпуса вертолёта в масштабе 1:1. По этим выкройкам размечались плиты и осуществлялась послойная вырезка элементов заготовки. Затем вырезанные слои собирались и склеивались между собой специальным клеем в соответствии с монтажным чертежем. Полимеризация клея осуществлялась в течении 24 часов (рис.3).


Зображення

Такая технология изготовления заготовки позволила сэкономить дорогостоящий модельный материал плит. После сушки склеенная заготовка готова к последующей механической обработке на станке. В процессе склеивания применялись методы взаимной фиксации слоёв для равномерного выдерживания технологического припуска под механическую обработку.

При изготовлении заготовок для других деталей фюзеляжа вертолёта применялась та же технология. Разница состояла в конфигурации и габаритах вырезаемых слоёв.

Для придания дополнительной жёсткости заготовкам перед транспортированием и установкой их на станок, собранная конструкция крепилась болтами к несущей стальной плите или к сварной раме из швеллеров (рис.4). Конструкция поднималась и опускалась на станок кран-балкой при помощи рым-болтов. После закрепления на станке рым-болты выкручивались, чтобы не мешать процессу обработки (рис.5).


Зображення

Обработка заготовок осуществлялась на 5-ти координатном оборудовании с ЧПУ. Такая схема обработки применялась на станках КХ-200 фирмы HURON, HP-2616 и HPline Plus фирмы ROBOT SYSTEMS.

Станки моделей HP-2616 и HPline Plus были специально приобретены для обработки деталей из композитных материалов и лёгких сплавов. Технические возможности 5-ти координтаных станков позволили выполнить обработку деталей, с так называемыми, теневыви зонами за счёт особой конструкции поворотной головки шпинделя (рис.6).


Зображення

Определённая группа деталей также обрабатывалась на модернизированных АО «Мотор Сич» станках модели ИС-800. Станки оснащены поворотными столами собственного производства. На этих станках заготовки устанавливались на 5-ой круговой оси с возможностью вращения (рис.7). Компоновка станков позволила при необходимости также выполнить 5-ти осевую синхронную обработку деталей.


Зображення

Для расчёта управляющих программ применялась CAD/CAM система UG/NX. Сгенерированная траектория движения режущего инструмента контролировалась стандартными методами (рис.8).


Зображення

Для обработки деталей применялся цельнотвердосплавный режущий инструмент собственного проектирования и изготовления из материала H10F. Инструмент крепился по цилиндрическому хвостовику в цанговый зажим. Обладая превосходной обрабатываемостью материал RAKU TOOL позволил применить оптимальные режимы резания, отличные от режимов резания сталей и сплавов.

Задача обработки заготовок сводилась не только к обработке единичной детали. В планах развития стояла задача освоения всего спектра специфических деталей вертолётного производства. И эта задача была успешно решена. Все детали были изготовлены из материала RAKU TOOL. К таким деталям относится левая и правая дверь кабины, подфарники, левая и правая лутка двери, держатели и много других.

Черновая обработка проводилась торцевыми и сферическими концевыми фрезами диаметром от 40 до 6мм из материала H10F. Финишная обработка выполнялась сферическими фрезами диаметром 20мм и коническими микрофрезами диаметром 2мм.

Режимы резания составляли: n =12000 об/мин, подача до F =5000 мм/мин. Для микрофрез режимы резания составляли соответственно 120–130% от указанных (рис.9).


Зображення

После обработки детали проходили измерение на измерительной машине, и по результатам замеров принималось решение о дальнейших действиях по продолжению технологического процесса.

Для подготовки матриц к выклейке детали из RAKU TOOL покрывались специальными составами, препятствующими сцеплению основного материала и обклеивающей ткани. Окончательный вид готовых матриц представлен на рис. 10.


Зображення

Обработка композиционных материалов сводилась не только к обработке деталей из материала RAKU TOOL. Широкое практическое применение нашли детали фюзеляжа вертолёта выполненные из материала ROHACELL. Этот материал характеризуется высоким коэффициентом поглощения шума. Детали из этого материала служат для заполнения пустот в межшпангоутном пространстве фюзеляжа и конструкции лопастей. Материал после склеивания по месту позволяет повысить общую жёсткость конструкции и снизить уровень вибраций.

К таким деталям относятся детали типа вставки, заполнители и т.д. (рис. 11).


Зображення

Обработка деталей проводилась на тех же станках, что и обработка деталей из RAKU TOOL. При построении технологического процесса обработки для базирования заготовки широко применялись технологические прибыли с заранее просверленными высокоточными отверстиями, которыми заготовка устанавливалась на штифты приспособления и прижималась прихватами через гайки (рис.12).


Зображення

Режущий инструмент не отличался от применяемого инструмента для обработки деталей из материала RAKU TOOL. Обработка проводилась без применения СОЖ на режимах: n =12000 об/мин, Fм =3150 мм/мин.

Номенклатура режущего инструмента состояла из набора фрез цилиндрической и сферической конструкции типа «морковки».

Внедрение высоких технологий и успешная эксплуатация высокоскоростного оборудования с ЧПУ с применением современной инструментальной оснастки при обработке композиционных материалов позволяет успешно развивать украинское вертолётостроение (рис.13). Исследования, проведенные в производственных условиях, показывают широкие возможности в расширении номенклатуры обрабатываемых деталей из композитных материалов на высокоскоростном оборудовании. Рассмотренные особенности технологии обработки деталей вертолёта могут быть использованы при дальнейших исследованиях в области обработки композиционных материалов и повышения надёжности авиационной техники.


Зображення

Мозговой В. Ф., Клочихин В. В. АО «Мотор Сич». Украина, г. Запорожье

Tags: МСБ-2, Мотор Сич, НИОКР, вертолеты
Subscribe
promo diana_mihailova march 13, 2018 23:11 582
Buy for 250 tokens
Отметка MAS17 - рейс МН17, отметка RSD316 - Ил-96-300 авиакомпании «Россия » Малазийский Boeing 777 рейса МН17 из Амстердам - Куала-Лумпур должен был столкнуться в небе над Польшей с российским «бортом №1» - самолетом Ил-96-300, на котором президент Российской…
  • Post a new comment

    Error

    Anonymous comments are disabled in this journal

    default userpic

    Your reply will be screened

    Your IP address will be recorded 

  • 20 comments