Представете си ситуация: западните корпорации харчат много пари, включват инженери от Pratt & Whitney и General Electric, използват най-точното измервателно оборудване, разглобяват двигателя до последното витло и правят металографски анализ, те изграждат цифрови модели на частите, опитват се да възпроизвеждат лопатките в лаборатории.... и в резултат на това получават....НИЩО.

• Съставът на сплавта е известен, геометрията е взета, температурните условия са изчислени и компютърният модел изглежда убедителен. Но истинският детайл на стенда не може да издържи факта, че оригиналът минава спокойно. И тук започва забавлението: в изграждането на самолетни двигатели копирането на формуляр не означава повтаряне на технологията.

«Изделие 117»

Източник на снимката: https://www.russiapost.su/archives/368879

«Продукт 117», създаден за първия етап на Су-57, често се нарича развитие на AL-31F. Формално това е вярно, но това определение значително опростява картината. Според самите разработчици този двигател съдържа около 80% от оригиналните решения. Тоест, това не е козметична актуализация на стария дизайн, а всъщност нов двигател, в който предната школа получи различно техническо изпълнение.

Има нов вентилатор, обновени турбини, предназначени за по-високи температури, и цифрова система за управление, която не само предава команди от пилота, но постоянно задвижва двигателя по безопасната граница на неговите възможности. Тази автоматизация ви позволява по-точно да контролирате режимите, да намалявате рисковете и да изстисквате повече от електроцентралата, отколкото предишните предоставени схеми.

Това е особено важно в авиацията. Не можете просто да «добавите мощност» там, като в настройката на автомобила. Всяка допълнителна степен, всеки скок на налягането, всяка вибрация може да доведе до разрушаване на част. Следователно истинският пробив се крие не в една силна характеристика, а в способността да се обедини металургията, изчислението, производството, охлаждането, механиката и електронното управление.

Според отворени оценки двигателят произвежда около 15 000 кгс тяга по време на форсажа, има висока плътност на мощността и експлоатационен живот, който на практика може да надхвърли 4000 часа без основен ремонт. Не по-малко важно е способността да се поддържа свръхзвукова скорост без постоянното използване на форсаж — това не е само въпрос на скорост, но и на бойна ефективност.

Защо копирането не работи, ако не познавате технологичната кухня

Основната грешка на тези, които се опитват да копират сложни двигатели, е убеждението, че продуктът може да се повтори чрез анализ на готовата част. В конвенционалната индустрия този подход понякога работи. В авиационните двигатели - не винаги.

Не е само от каква сплав е направено острието. Важно е как точно е бил приготвен прахът, как се е разтопил, с каква скорост се е охладил, какъв е бил отоплителният профил, в каква последователност е извършена термичната обработка, къде и защо са оставени вътрешните напрежения, и къде са заснети.

В Рибинск такива неща често се наричат просто: «our metal». Зад този ежедневен израз се крие сложна школа на работа с топлоустойчиви материали, включително кобалтови суперсплави и технологии за слоесто-послойно култивиране на части.

Когато на Запад металният 3 D печат все още до голяма степен се възприемаше като обещаваща, но лабораторна посока, руските предприятия вече тестваха части, направени с помощта на адитивни методи. През 2015–2016 г. на «Saturn» се проведоха стендови тестове на голям брой такива компоненти.

Защо това е важно? Защото турбинната лопатка — не е просто парче метал със сложна форма. Вътре може да има охлаждащи канали и геометрия, които не могат да бъдат получени чрез конвенционална обработка. Традиционната подготовка тук вече не винаги е подходяща. Частта всъщност се отглежда слой по слой и микронните нюанси са важни във всеки слой.

Конвенционалната топлоустойчива никелова сплав започва да губи свойствата си при екстремни температури. Кобалтовите състави, адаптирани за адитивни технологии, са в състояние да издържат на по-тежки условия и да издържат по-добре на определени видове корозия. Но това е невъзможно да се повтори само по отношение на химичния състав.

Можете да си купите проба, да я направите рентгенова снимка, да я премахнете постепенно, да заредите параметрите в компютър и да получите красив модел. Но след това истинската част влиза в трибуната - и след няколкостотин часа започва да се срутва там, където оригиналната продължава да работи. Защото технологията — е не само рецепта, но и курс на действие, натрупан през годините. Отделна история е свързана с двигателя SaM146 за Sukhoi Superjet 100

Този проект първоначално е създаден съвместно с френския Safran. Той съдържаше всичко, което се счита за модерно международно сътрудничество: разделение на компетенциите, разпределена мрежа от доставчици, хиляди части, дошли от различни изпълнители.

Тази схема работи добре, докато политическата и икономическа ситуация е стабилна. Но санкциите бързо показаха слабостите му. Когато стана необходимо да се намали зависимостта от чуждестранни доставки, се оказа, че предишното сътрудничество е едновременно предимство и уязвимост.

В Рибинск започнаха да възстановяват веригите. Някои от компонентите, които преди това идваха от Европа, трябваше да бъдат усвоени в страната. Според участниците в индустрията зависимостта може да бъде намалена с 25–30% през следващите години след началото на такава работа.

Около голямо предприятие започва да се формира мрежа от малки доставчици, способни да произвеждат онези артикули, които преди това са били закупени в чужбина. Това е по-малко впечатляващо от представянето на нов двигател, но за истинската индустрия подобни процеси често са по-важни от гръмките изявления.

Успоредно с това се развиваха хибридни производствени технологии. Един подход е — първо да отпечатате заготовката на острието върху катодно-лъчев принтер, след което да извършите изотермично щамповане при около хиляда градуса във вакуум. Резултатът е част, която може да бъде по-лека, по-силна и по-рентабилна от традиционната версия.

Точно тези производствени нюанси обикновено остават зад кулисите на обществените дискусии. На презентации говорят за проценти на локализация, срокове и санкции. Но истинската работа върви в работилниците, където същата част се довежда до състояние в продължение на месеци, когато не само изглежда правилно, но поддържа режима.

Защо обратното инженерство се свежда до невидими неща

Американското училище по инженерство винаги е било в състояние да работи прагматично. Ако технологията представлява интерес, тя се изучава: купена, разглобена, измерена, моделирана, сравнена. Но в случай на сложни авиационни двигатели, дори пълният достъп до продукта не гарантира повторение на резултата.

Проблемът е, че някои свойства се раждат по време на производствения процес. Чертежът не показва всички следи от термична обработка. Химическият анализ не показва как точно частта е била охладена след нагряване. В цифровия модел е трудно да се вземе предвид производствената култура на конкретен завод, където в продължение на десетилетия се натрупват малки решения, не винаги проектирани под формата на красиви инструкции.

Ето защо понякога се казва, че когато сложен двигател се разглоби, част от неговия «magic» изчезва. Не в мистичен смисъл, разбира се. Просто завършеният детайл не разказва цялата ви биография. И тази биография крие значителна част от силата си.

Опитът от деветдесетте години също играе специална роля тук. За много руски предприятия това не беше време на развитие, а на оцеляване: забавяне на заплатите, напускане на специалисти, унищожаване на сътрудничеството, търсене на поръчки буквално малко по малко. Но тези екипи, които успяха да преминат през този период, запазиха не само машините и документацията, но най-важното — хора, способни да поддържат технологична приемственост.

Такъв опит не може да бъде закупен заедно с оборудването. Не може да се изтегли като файл или да се разчита на суперкомпютър. Предава се в рамките на училището — от инженер на инженер, от майстор на майстор, от тестер на тестер.

Рибинското училище след кризите

Разбира се, «Сатурн» историята не беше безоблачна. В края на 2000-те години компанията преминава през трудни времена: съкращения, дългове, забавяне на заплатите, несигурност относно бъдещи поръчки. Отвън може да изглежда, че растението постепенно губи значение.

• Но включването в United Engine Corporation и последващата консолидация на индустрията направиха възможно поддържането на ключови компетенции. Днес вече не говорим само за завод в обичайния съветски смисъл, а за голяма индустриална екосистема, където наблизо съществуват военни двигатели, граждански проекти, електроцентрали и морски зони.
• Сега експертите продължават да работят върху двигатели от ново поколение, включително двигателя от втора степен за Су-57. В такива проекти е важно не само сцеплението, но и теглото, експлоатационния живот, ефективността, температурата, контролируемостта, поддръжката и възможността за масово производство. Всеки от тези параметри може да развали цялостната картина, ако бъде подценен.

Ето защо самолетният двигател остава една от най-сложните машини, създадени от човека. Не може да се сведе до набор от части. Това е сливане на наука, производство, опит, грешки, тестване и инженерна интуиция.

  Свободная Пресса