Как сделать композитное крыло

Алексей МАРАХОВЕЦ: Как делают крылья для самолёта МС-21. Фоторепортаж

Ровно 3 месяца назад, 28 мая 2017 года, совершил свой первый полёт российский ближне-среднемагистральный среднефюзеляжный пассажирский самолёт МС-21 “Иркут”.

Он успешно отлетал полчаса и на этот год уже запланировано начало серийного производства. Вроде бы всё обычно, но только с первого взгляда. МС-21 не зря расшифровывается как “Магистральный самолёт XXI века”. Сейчас я вам расскажу, что необычного в этом самолёте.

Автор: Denis Fedorko

Ноги, крылья… Главное — хвост!

Самое необычное в МС-21 — крылья и несколько других деталей силовой конструкции. Они изготовлены из полимерных композитных материалов (ПКМ). В мире сегодня существует только три самолёта с такими крыльями: Boeing 787 Dreamliner, Airbus A350 XWB и Bombardier CSeries.

ПКМ — это несколько слоёв углеволокна, скреплённого между собой специальной смолой. Чем же так хорош этот материал? Во-первых, прочность углепластиков выше чем у алюминия в 6-8 раз, а удельный вес — ниже в 1,5 раза. Использование ПКМ при производстве космической и авиационной техники позволяет сэкономить от 5 до 30% веса летательного аппарата. Во-вторых, крыло самолёта из ПКМ условно состоит из 10 элементов, а из металла — из 100. Можно понять, монтаж какого крыла обходится дороже.

Производят такие крепкие и ультрасовременные крылья для МС-21 в Ульяновске. Завод называется “АэроКомпозит” и находится на территории “Авиастара”. Давайте заглянем за проходные и посмотрим, как выглядит это производство.

Первое, что поражает — это огромные и стерильно чистые цеха! Производство углепластика не терпит грязи, ведь попадание инородных включений в массу грозит снижением прочности всей конструкции крыла.

Процесс изготовления кессона крыла состоит из нескольких этапов. Сначала подготавливается поверхность нужной формы, на которую будет выложено углеволокно. На “АэроКомпозите” из ПКМ могут сделать элероны, спойлеры, закрылки, рули высоты и направления, лонжероны и обшивку крыла со стрингерами, секции панелей центроплана, силовые элементы, обшивку киля и хвостового оперения.

Вот так выглядит оснастка для выкладки одной из деталей силовой конструкции МС-21:

Тяжёлые конструкции оснастки транспортируются к месту выкладки на специальных платформах. К примеру, для перевозки оснастки для будущего стрингера задействуют две таких тележки.

Следующий этап — выкладка сухой углеродной ленты и предварительное формование детали в автоматическом режиме на выкладочной оснастке. Для выкладки используется роботизированный испанский комплекс MTorres.

Он немного напоминает GLaDOS из компьютерных игр Portal и Portal 2.

Этот робот с высокой точностью укладывает волокно к волокну, формируя слои будущей конструкции.

Автоматическую выкладку сухого углеволокна для изготовления крупных интегральных конструкций никто никогда в авиапромышленности не применял. Такое крупное и сложное изделие, как крыло самолёта, по этой технологии впервые сделали в Ульяновске.

Собранная преформа уезжает в термоинфузионную установку TIAC (Франция). Это большая камера, в которой углеволокно пропитывается эпоксидной смолой и запекается. Установка контролирует температуру, количество смолы и скорость заполнения вакуумного мешка, в который помещается углеволокно.

Этот процесс может занимать от 5 до 30 часов в зависимости от типа, размера и сложности изготавливаемой детали. Процесс полимеризации смолы и волокна проходит при температуре 180°С.

На выходе из TIAC получается монолитная деталь.

Её необходимо механически обработать.

Но до начала обработки нужно убедиться, что деталь действительно является монолитной и не содержит в себе пустоты и дефекты. Для этого она отправляется на пункт неразрущающего ультразвукового контроля Technatom.

Крыло получилось качественным — отправляем его на механическую обработку в 5-координатный фрезерный центр MTorres.

После обработки готовая деталь поступает на участок итоговой сборки кессона крыла.

В этой части завода используется больше ручной труд, чем автоматический. Здесь гораздо больше людей, тогда как на других участках их почти нет — вся работа выполняется роботами. А всего на заводе работает около 500 человек. Несмотря на постоянно открытые вакансии, устроиться сюда не очень просто — каждый кандидат проходит тщательную проверку.

Летаем на композите

Композитные крылья будут использоваться не только на МС-21. Планируется, что новые модификации SSJ-100 так же будут оснащаться силовыми деталями из ПКМ. Мощности завода рассчитаны на выпуск до 100 комплектов композитных крыльев в год, но на текущий момент загружены не полностью.

Что ж, ждём первый серийный образец МС-21!

Хотели бы покататься на первом российском самолёте с композитными крыльями?

Если вы нашли ошибку, пожалуйста, выделите фрагмент текста и нажмите Ctrl+Enter.

Источник

Подскажите по выклейке композитного крыла.

Опции темы

Подскажите по выклейке композитного крыла.

Вобщем, предыстория такая, строится модель самолета, многофункционального назначения. В проэкте крыло из пены, оклееное стеклом. На данный момент крыло из пены уже есть, осталось его вышкурить немного, но после его вышкуривания все равно останутся мелкие «косяки».
Так вот, сама суть вопроса, нужно ли его чемто шпаклевать-грунтовать прежде чем оклеивать стеклом или эпоксидкой это все и так выровняется, ну и если нужно, то чем шпаклевать?
Ну и вторая часть вопроса, сколько слоев стекла клеить, учитывая, что внутри все будет заполнено пенопластом, пройдет лонжерон из стеклянного прута, и нагрузки на крыло в виражах ожидаются давольно таки не слабые, а хотелось бы при минимуме веса добится максимума прочности.

В любом случае получится каменный мост.
С уважением С. Покачалов

Это в смысле тяжелое будет? Ну определенный запас по весу как бы и учтен. Просто раньше делал аналогичные модели из потолочки, потолочки+фанеры, с постепенным наращиванием мощьности двигателя, с планируемой на эту модель ВМГ потолочно+фанерную тушку просто порвет в первом же вираже, части на три, а наборная бальзо+фанерная тушка смущает меньшей ударопрочностью и ремонтопригодностью в полевых условиях.

[quote=KAGRys;3348671]На данный момент крыло из пены уже есть, осталось его вышкурить немного

А можно на фото этого крыла посмотреть?

Лично меня больше смущает ударопрочность и ремонтопригодность композитного крыла. Ну или пена оклеенная стеклом.

Может быть. Спорить не собираюсь. Но композитное крыло об Землю матушку ломается на раз и в поле его не починишь. Даже если от ударных деформаций по нему просто гофры пошли.

зато деревянное в таком случает просто в мусорный пакетик складывается )))

Крыло можно обтянуть 1слоем 25-50гр. Стекла на паркетном полиуретановом лаке. Идеально «Белинка». Будет не тяжелее матричных, поверхность матовая. По необходимости в лак добавляются колеры для водоэмульсионных красок. Жесткость не хуже чем на смоле. Лак водостоек. Не боится калильного топлива.
Усадки этот лак не дает. Если обдувать теплым воздухом, следующий слой наносить можно через 20-30мин, первый слой слегка пошкурить N800-1000, не крупнее. Полную прочность наберет через 7 дней.

А с лаком также как и со смолой поступать при оклейке, с лаком проще наверное, или он тоже отдельно от отвердителя? Аппарат на электротяге у меня, так что метанол не актуален, только если калильщики обфыркают=)

Этот лак однокомпонентный, на водной основе. Он без отвердителя. Ткань в сухом виде кладете на поверхность, разглаживаете самой мягкой флейцевой кистью. Ткань при этом электризуется и «прилипает» на статике к пене. После этого спокойно промазываете поверхность лаком плоской кистью N10-15 (щетинка из канцтоваров или из детских наборов IKEA). Ткань уже никуда не сместится. Мы с детьми на СЮТе уже 3-4 года так кордовые модели и небольшие электрички и ДВСки строим. Делал пару крыльев для металок, до сих пор живы. 🙂 Только с лаком не экспериментируйте, ищите именно фирмы Белинка. Он есть на строительных рынках. Мы много их перепробовали, этот дает лучший результат.

Ну а прочность крыла не снизится? Нагрузки ожидаются ну очень большие, в особенности на средней части крыла (в смысле каждой из половин плоскости) если лаковый слой разрушится в полете, то все, трындец будет.

1 нагрузки держит не лак и не краска и не баксидка.
2 нагрузки на изгиб и сжатие держит лонжерон
3 нагрузки на кручение принимает несущая обшивка
4 на средней части крыла (в смысле каждой из половин плоскости) не может быть ну очень больших нагрузок
5 самая большая нагрузка будет на корневой нервюре, т.е нагрузка на изгиб, на срез и на кручение.
примите условие, что одна половина крыла- это балка, закреплённая с одной стороны, теперь погуглите расчёт балок на прочность.

Ну, чтобы считать, это нужно весовые параметры, а у меня так, общий вес килограм-полтора.
Я за что переживаю? Что во время нагрузок на изгиб обшивка как раз и отклеится. Хотя, раз имеет место такая технология, то видимо пластичности и смолы, и лака хватает, чтобы компенсировать эти моменты. Вобщем, будем пробовать.

А не подскажете, как лучше поступить, сначала вырезать выемки под сервы, или потом, после оклейки крыла стеклом?
Писал в другой теме, но там последнее сообщение еще в 2011 году было, видимо не ответит никто =)

ещё раз, крыло будет гнуться ровно на столько, какой лонжерон вы туда воткнёте! вот за что голова должна болеть!
заморачиваться про отклейку обшивки, как она себя поведёт, по большому счёту- бред. извиняюсь за прямоту.

Мда, с лонжероном я видимо ошибся малость, вклеил стеклянные прутки, а они гнутся во все стороны, надо помозговать, чем бы таким заменить, пока не поздно.
Про канавки и все такое, что под обшивкой будет я уже подумал, особо трубки вклеивать профиль крыла не позволит, тонковатый он, а канавку под провод это в нем сделать можно.

Игорь, Вы хоть покажите чё там каклеили. не знаю как у вас с материалами, поэтому не знаю что Вам подсказать

На что похож этот лак?

С Белинкой и у нас проблемма, он, как я понял, Белорусский, да и вообще, проблемма с акриловыми лаками, одни алкидные кругом, но они, как я понял, пену едят.
С материалами у нас не очень, все с Китая в основном, поэтому и приходится колхозить. Лонжерон хотел сначала сделать из угольной трубки для удочки, короткая и диаметр большой, потом из угольной лыжной палки, опять же диаметр большой. Сделал из стекловолоконного хлыста для удочки. Вообще, я склонен к экспериментам, строю вобщемто с головы и без особых чертежей. В поле посмотрим, что получится. Мне, в принципе, общие советы требуются по возможным технологиям, а делаю все равно по своему, но с учетом полученных сведений =)

Игорь если есть возможность достать приличной смолы для ламината, стекла и угля, я бы посоветовал следущее

1. подготавливаем пенопластовое ядро, делаем в нём снизу, на толщину углеткани, углубление клином, в корне примерно 2см шириной, к концу крыла примерно 1см шириной.
это будет полка лонжерона.
отрезаем три клина из углеткани 160г/м, волокнами вдоль крыла, первый клин на 1/3 крыла, второй на 2/3 крыла, третий клин на всё полукрыло.
пропитываем углеткань и укладываем его в углубление в крыле, сверху на майларе или другом подходящем материале закрываем его двумя слоями стекла 25г/м или 49г/м и оставляем под вакуумом на просушку.

2. делаем с верхней стороны крыла такой же пропил клином. потом по центру этого клина делаем глубокий вертикальный пропил до углеткани. в этот пропил вставляем бальзу, волокнами вертикально, пропил изначально промазать баксидкой. потом укладываем в клинообразный пропил пропитанную углеткань, как в предыдущем случае и снова накрываем на майларе или другой плотной плёнке стеклом и ставим под вакуум.

если нет вакуума, можно подготовить небольшие пакетики с песком (лучше с дробью, она тяжелее) и прижимать этими пакетиками майлар.
задняя кромка должна получиться очень ровной, лобик крыла придётся дополнительно сделать из бальзы и залачить или купить готовый композитный.

таким крылом можно будет телеграфные провода в воздухе резать. но лучше просто летать.

Источник

Как восстановить композитное крыло?

Опции темы

Я не говорю, что его нельзя починить, конечно можно, но я бы такое крыло чинить не стал.

а вы помните максовых самолетов крылья и как он на них летал?
там соседняя консоль так же ремонтировалась, с неё и надо пример брать для симметрии

Дмитрий, а можно фото места ремонта?

Вложение 562528
Удалил нестабильные куски обшивки, усилил носик карбоном и банка Coca-Cola

Сделайте цуглак из угля или микса с припуском 5 мм, угольный пруток бессмыслен.

С этого места по подробнее можно? Если есть фото-видео материал, то еще лучше будет.

Вот тоже интересно

Я планирую просто или отформовать рядом кусок кессона и в нахлест наклеить или вставлю пену, зашкурю и сверху стекло+кевлар/карбон+стекло на смоле.

Угольное, угу, но сдуру и оно ломается. Досталось не очень. Сегодня уже летал, правда с лебедки летать с таким ремонтом не годиться

Нужно прикинуть, правда отпуск закончился. Может ближе к выходным пересечемся?

А вот и моё крылошко

Оторвана сторона, за которую кидают. Поэтому просто склеить на 5-минутке не прокатит.

1. Обильно отпарить крутым кипятком, чтобы пенопласт максимально вернул форму(машинку загерметизировать). Дать просохнуть.
2. Подогнать и склеить части 5-ти или 30-ти минуткой. Совмещать максимально точно. Смолы немного, только по пенопласту, несколько точек.
3. Сделать разрезы сверху и снизу(примерно от центра и около 10см далее разрыва) и загнать на смоле угольные рейки или прутки. Лучше рейки на ребро, огрызок такой рейки торчит на первом фото милиметров 7 перед машинкой. Вдоль нее и врезать. Сечения 3х0.5мм будет достаточно. Здесь и далее лучше применять что-то типа Ларита.
Можно вогнать еще парочку полосок покороче, одну ближе к передней кромке, другую ближе к задней(лучше снизу чтобы не мешать тяге элерона.
4. Всю топорщащуюся обшивку прилепить на место циакрином для пенопласта, прижимая через полиэтилен. На этой стадии хорошо бы все выровнять максимально.
5. Шпаклевать и вышкурить все неровности. Подойдет Ларит с микросферой.
6. Нанести пару полос стекла(

50гр/кв.м.) поверх ремонтного участка с перекрытием около 5 см в обе стороны. Поверхность крыла предварительно пошкурить ибо на ней остатки разделительного воска! Пропитать смолой, излишки удалить бумажной салфеткой.

П.п. 3 и 4 можно поменять местами, чтобы увеличить прочность стыка до нанесения надрезов.

Такой ремнт может добавить от силы грамм 10 если сильно не увлекаться. На косметику забить и летать как есть.

Можно конечно и большую трапецевидную нашлепку из угля налепить. По размерам центральной части из спреда.
В таком варианте всё ремонтное безобразие будет прикрыто.
Но уголь нужен порядка 58-93гр/кв.м., а цена такому не менее 60евро/метр. Понадобится около четверти метра.

И в догонку вопрос, как это случилось и что еще пострадало?

Спасибо за подробную инструкцию. Буду пробовать.
Случилось это по неопытности. После крайних полетов не проверил состояние планера (на небольшой надлом крыла, вероятно случился он при транспортировке или хранении, не обратил внимания) Мне на него указал Олег (ОХ), а перед очередным вылетом не поставил на взлетный режим, вот и плюхнулся в землю(((((. Пострадала носовая часть, не сильно, образовались два небольших заломчика. Ну совсем крохотных. Поначалу даже и не заметил. В остальном планер летает просто замечательно, надеюсь, что после ремонта будет не намного хуже.
Пойду ремонтировать, отчет, если интересно, предоставлю.
Еще раз, Виктор, ОГРОМНОЕ ВАМ СПАСИБО!

Вот еще. Разорваный в районе навески элерона кевлар тоже притоптать на циакрине, а потом отогнув элерон заложить по петле тонкую колбаску силикона.

Отчет конечно интересно.

У меня сильный залом пенопласта с внутренней стороны крыла ближе к элерону, на стыке слома. Такое ощущение. что сломалось крыло не сразу, а сначала был сильный изгиб, а потом разрыв стеклоткани. В результате при стыковки крыла видно, что пенопласт замят и не хватает части. Вообщем дырка там.

Легче получится если этот пенопласт убрать и вставить туда новый пенопластовый треугольничек в размер. Потом прикрыть ошметком обшивки на циакрине.
Или заполнить шпаклевкой, но это лишние граммы.
Вокруг конусных заглублений вижу замятости. Если шевелится, то лучше укрепить.
Когда дойдет до смолы хорошо бы попрокалывать вокруг и дать впитаться нескольким каплям.
А стекоткань там только на кромках. Остальное кевлар и карбон.

Спасибо, я ценю Ваши советы!
Где ж найти кевлар? Тут карбон, и тот, с трудом нашел. Правда очень тонкий, надо будет в несколько слоев клать. Слои класть за раз или несколькими слоями?
Край элерона оторвался от крыла, как мне положить стеклоткань, чтоб она была мягкой в месте поворота?

Источник