На пути к истребителю шестого поколения

Для российской авиационной промышленности интегратором и основной движущей силой реализации новых технологий стал проект перспективного авиационного комплекса фронтовой авиации – ПАК ФА, или Т-50. В ближайшее время самолет начнет поступать в Вооруженные Силы России.

Технологическое развитие – процесс непрерывный и последовательный. Его логика неумолима. Пропустив хотя бы один этап, можно уже никогда не наверстать упущенного. Это справедливо и применительно к боевой авиации, где переход от поколения к поколению самолетов получается лишь тогда, когда наработана теоретическая база. На основе этого задела и с помощью интеграции большого количества технических решений создаются новые образцы авиационной техники.

Надо сказать, что проект самолета пятого поколения представляет собой нечто большее, чем просто разработка очередного истребителя.

90-е годы прошлого века были сложными, если не сказать разрушительными, для отечественной промышленности. Многие компании были вынуждены ориентироваться на модернизацию уже имеющихся изделий, не приводящую к качественному скачку в развитии. В то время как большинство авиационных предприятий работали главным образом на экспорт, коллективу создателей ПАК ФА удалось сохранить имеющийся опыт и развить авиационную и смежные отрасли промышленности внутри страны.

Разработчикам пришлось работать на опережение, помогая восстанавливать и двигать вперед ключевые направления промышленности – радиоэлектронную, металлургическую, химическую и др. К примеру, благодаря внедрению информационных технологий с самых ранних этапов разработки проекта ПАК ФА, стало возможным исследование различных аэродинамических компоновок, проведение точнейших расчетов статической и динамической прочности, газодинамики воздухозаборников двигателей, моделирование применения вооружения, протекания сложных динамических процессов и исследование характеристик малой радиолокационной заметности. До работы над ПАК ФА в авиационной промышленности на это тратились годы испытаний в аэродинамических трубах, на стендах и летных образцах-демонстраторах технологий. Электронное проектирование позволило сократить сроки и затраты на постройку самолета.

Наиболее значимый вклад в разработку авиационного комплекса внесло внедрение современных информационных технологий автоматизированного проектирования (САD/CAE). Уже на предварительных этапах проектирования с их помощью была разработана компоновка самолета, создана математическая модель поверхности, конструктивно-силовая схема. Создание электронного макета на ранних этапах проектирования позволило получить максимально точное представление об облике изделия, выявить возможные проблемные вопросы и решить их.

В процессе работы было изучено большое количество сложных явлений и заложены теоретические основы для дальнейшего развития авиационной науки. В совокупности с исследованиями крупнейших институтов: ЦАГИ, ЦИАМ, ВИАМ и др. (после развала СССР и до появления Т-50 они не принимали участие в проектах по разработке авиационной техники нового поколения) – это позволило обеспечить задел для следующих поколений самолетов. Так, в «ОКБ Сухого» на основе собственных расчетных работ и модельных исследований в аэродинамических трубах ЦАГИ разработана и проверена интегральная аэродинамическая компоновка малозаметного самолета. Совместно с ОАО «УМПО» и ОКБ им. А. Люльки создан новый двигатель для проекта ПАК ФА, не имеющий аналогов в мире по своим удельным характеристикам. Стоит отметить, что создание двигателя потребовало от разработчиков формирования современной производственной базы и применения специализированных материалов в конструкции.

Масштабной и многогранной была задача обеспечения малой величины радиолокационной (РЛ) заметности авиационного комплекса. Одним из достижений явилось создание совместно с Институтом теоретической и прикладной электродинамики РАН принципиально новых материалов с улучшенными весовыми и эксплуатационными характеристиками, технологий их нанесения на элементы самолета, а также разработка и реализация конструктивных мероприятий по снижению уровня радиолокационной заметности. Здесь впервые в отечественной авиации был применен комплексный подход в решении этих задач: на основе проведенных математических расчетов сформирован принцип снижения РЛ-заметности, разработаны новые материалы, созданы лабораторные и производственные участки.

Стоит отметить, что Российская академия наук принимает активное участие в создании авиационного комплекса пятого поколения: проводятся работы по обеспечению ресурса и долговечности конструкции, моделированию аэроакустического нагружения планера и разработке вычислительных средств комплекса бортового оборудования.

Новым направлением также стали разработка и внедрение совместно с ФГУП «ГосНИИАС» информационно-управляющих систем. Информационно-управляющая система (ИУС) обеспечивает интеграцию систем бортового оборудования, самолетных систем и систем вооружения в единый комплекс. Кроме этого, ИУС обеспечивает взаимодействие между экипажем и авиационным комплексом. Управление режимами работы систем бортового оборудования, а также информационный обмен между ними осуществляется центральным бортовым компьютером.



Уникальной является и система управления самолетом. Необходимость наиболее полного раскрытия летно-технических характеристик и возможностей самолета требует усложнения алгоритмов управления, реализованных в цифровой комплексной системе управления (КСУ). Новая цифровая КСУ с мощными центральными вычислительными машинами, а также высокоскоростные рулевые приводы с повышенной точностью работы позволили решить задачу управления ПАК ФА во всей области полетных режимов. Увеличенная мощность приводов потребовала внедрения энергосберегающих технологий и гидропитания с переменным давлением. Роботизация авиационного комплекса также потребовала учета новых алгоритмов автоматического управления.

Применение новых алюминиевых и композиционных материалов позволило значительно снизить массу машины, что крайне важно для реализации характеристик самолета пятого поколения. Все композиционные материалы, применяемые на ПАК ФА, – новой разработки. Их удельные характеристики на уровне, а по отдельным параметрам и выше зарубежных аналогов. Новые материалы гарантируют высокую прочность и жесткость конструкции, обладают технологичностью и обеспечивают высокие рабочие температуры. На базе НПП «Технология» создано производство деталей из композиционных материалов. Во Всероссийском институте авиационных материалов (ВИАМ) разработаны новые препреги (композиционные материалы-полуфабрикаты). Кроме этого, под ужесточенные требования проекта ПАК ФА в ВИАМ доработаны многофункциональные герметики. Совместно с ВИАМ модифицированы и применяются в конструкции ПАК ФА алюминий-литиевые сплавы, обладающие наилучшей весовой отдачей. Проходит обновление технологий производства заготовок из данных сплавов на Каменск-Уральском металлургическом заводе (КУМЗ).

Значение программы ПАК ФА для экономики страны хорошо понимают в правительстве страны. Для ее реализации была принята Федеральная целевая программа, в рамках которой большинство предприятий-смежников провели и продолжают проводить техническое перевооружение (ВИАМ, НПП «Технология», ОАО «НИТС» и многие другие). На авиазаводе в Комсомольске-на Амуре, где производятся самолеты, проведена модернизация, закуплены новые современные станки и оборудование. Смежники переходят на новые электронные технологии проектирования, переоснащают производство и набирают персонал высокой квалификации. Проект внес свежую струю в деятельность научно-исследовательских институтов: ЦАГИ, ВИАМ, ЦИАМ, НИАТ, СибНИА и других научных организаций. Удалось сохранить и далеко продвинуться вперед по таким «классическим» направлениям, как аэродинамика, материаловедение, прочность, создание силовых установок, самолетных систем, а также в части новых направлений, обязательных для реализации на авиакомплексах пятого и последующих поколений. Впервые за многие годы предприятиям-смежникам потребовалось создать агрегаты и оборудование, обеспечивающие новые, более жесткие требования по работоспособности в условиях повышенных температур и перегрузок, а также в более жестких габаритных и массовых ограничениях. Данные образцы не только не уступают, но и во многом превосходят зарубежные аналоги. Иными словами, создан научно-технический и практический задел для будущих проектов.

Сегодняшние конструктивно-технологические, металловедческие решения, а также наработки по комплексу бортового оборудования могут быть эффективно использованы для новых проектов авиационной и не только авиационной техники. Стоит отметить, что при реализации проекта ПАК ФА обеспечивается импортозамещение жизненно важных элементов комплекса бортового оборудования, силовой установки и общесамолетных систем.

Помимо решения множества научных и технических вопросов, реализация проекта позволила компенсировать кадровый провал специалистов средних лет, образовавшийся в 1990-е годы, и собрать коллектив профессионалов не только в компании-разработчике, но и в сотнях предприятий-смежников. Авиация стала снова привлекательной для молодежи – участие в работе над самолетом пятого поколения позволило реализоваться большому числу студентов и выпускников технических ВУЗов. Таким образом, благодаря реализации проекта ПАК ФА, Россия остается одной из немногих стран мира, способных создавать современные авиационные комплексы нового поколения.

Статья опубликована в журнале "Национальная оборона" №7, 2015 г. фото АХК "Сухой"