«Пришлось решать нетривиальную задачу»: учёные МАИ — о создании уникальной системы для лайнера SSJ New

Специалисты Центра компетенций «Энергетические системы» Московского авиационного института завершили разработку уникального изделия для гражданского лайнера SSJ New. Речь идёт о системе контроля перекоса секций механизации крыла, которая по ряду параметров эффективнее западных аналогов, применяемых на самолётах Boeing и Airbus. Об этом в интервью RT рассказали директор Центра компетенций «Энергетические системы» МАИ Сергей Грачёв и руководитель проекта Алексей Трофимов. Учёные пояснили, что созданный комплекс замеряет ход закрылков и предкрылков и своевременно предупреждает систему управления воздушного судна о возникающих перекосах. На практике изделие, лётные испытания которого запланированы на 2023 год, будет способствовать повышению устойчивости SSJ New и безопасности его полёта.

— Коллектив вашего центра совместно с другими российскими предприятиями разработал систему контроля перекоса секций механизации крыла для импортозамещённого лайнера SSJ или, как его сейчас чаще называют, SSJ New. Что это за изделие и какие элементы крыла оно контролирует?

Сергей Грачёв: Механизация крыла нужна для управления подъёмной силой и аэродинамическим сопротивлением самолёта при взлёте и посадке. Созданная нами система при помощи алгоритмов контролирует выдвижение механизации крыла, а именно закрылков и предкрылков. Это очень важные части крыла. От точности их выпуска и уборки напрямую зависит устойчивость воздушного судна и безопасность его полёта. Также в определённой мере они способствуют увеличению дальности полёта.

Внедрение нашей системы повысит безопасность полётов воздушного судна, существенно снизит нагрузку на экипаж в случае возникновения внештатной ситуации и сократит вероятность ошибки пилотирования. Её лётные испытания запланированы на 2023 год.

— Не могли бы вы более подробно пояснить, чем так важны закрылки и предкрылки?

Алексей Трофимов: Крыло современного самолёта — сложное высокотехнологичное изделие. Кривизна его профиля не статична и меняется в зависимости от этапа полёта. Устройства механизации крыла находятся в разных положениях, когда воздушное судно взлетает, движется в крейсерском режиме, совершает манёвры и приземляется.

Закрылки — подвижные элементы крыла, расположенные в его хвостовой части и увеличивающие его подъёмную силу за счёт отклонения вниз.

Закрылками сейчас оснащаются почти все гражданские самолёты. Они увеличивают площадь поверхности крыла и кривизну его профиля, как следствие, увеличивается и несущая способность крыла. Максимально выдвигаясь при посадке, закрылки помогают снизить скорость воздушного судна.

Важные функции выполняют и предкрылки — отклоняемые поверхности, расположенные на передней кромке крыла. При взлёте они выдвигаются, улучшая аэродинамические характеристики крыла. Как правило, предкрылки автоматически отклоняются одновременно с закрылками.

Однако, если одна часть закрылка или предкрылка выдвигается несколько быстрее другой, конструкцию может заклинить, что приведёт к выходу из строя секции механизации крыла и к аварийной ситуации. Задача нашей системы как раз заключается в том, чтобы предотвратить рассогласование скорости движения закрылков и предкрылков и подать сигнал в случае внештатной ситуации.

Контролю работы механизации крыла во всём мире уделяется большое внимание. Лишнее подтверждение тому, о чём я говорю, — недавнее постановление Европейского агентства авиационной безопасности EASA (SSJ-100 получил сертификат этой организации в 2012 году. — RT) о необходимости оснащения гражданских судов системой контроля перекоса закрылков и предкрылков.

К сожалению, из-за проблем с выдвижением и уборкой закрылков и предкрылков в мире действительно происходило немало нештатных ситуаций и катастроф. Поэтому в EASA считают, что внедрение этой системы существенно повысит безопасность полётов.

Постоянное ужесточение российских и международных авиационных правил — объективный стимул для совершенствования авиатехники. Если Россия стремится создавать конкурентоспособную на мировом авиарынке продукцию, то ей необходимо следовать международно-признанным критериям авиационных властей по безопасности полёта, шуму, экономической эффективности, эмиссии вредных веществ и прочим.

— Какие новые технические решения были воплощены в вашем изделии и есть ли у него зарубежные аналоги?

С. Г.: Слово «аналоги» не слишком уместно, потому что система контроля механизации крыла как таковая не является новой разработкой. Она достаточно давно устанавливается на некоторые модели Boeing и Airbus, теперь потребовалось оснастить ею российский гражданский самолёт.

Заслуга Центра компетенций «Энергетические системы» МАИ и наших партнёров состоит в том, что мы смогли внедрить ряд уникальных технических решений, которые по ряду параметров эффективнее тех, что сейчас применяются за рубежом.

Наши технические решения унифицированы для закрылков и предкрылков. Их основное преимущество — отсутствие в системе механических связей, ухудшающих эксплуатационные характеристики воздушного судна. Также минимизируются неблагоприятные воздействия внешних факторов, таких как грязь или обледенение.

Иностранные компании придерживаются более консервативных технических решений и используют датчики с механической связью, в том числе датчики линейного перемещения, а также тросовую проводку.

— Как будет выглядеть ваша система на крыле SSJ New?

С. Г.: На подвижных частях крыла будут располагаться специальные метки, а на статичных — бесконтактные датчики. Они постоянно замеряют ход закрылков и предкрылков. Поступающие от датчиков сигналы анализируются системой управления самолётом при помощи уникальных разработанных алгоритмов.

В случае обнаружения перекоса, превышающего допустимые значения, соответствующее предупреждение отправляется в вычислитель комплексной системы управления самолётом. Та принимает решение о необходимости остановки движения элементов механизации крыла и тем самым предотвращает развитие аварийной ситуации.

— Насколько мне известно, конструкция крыла SSJ New изначально не была приспособлена под установку системы контроля перекоса механизации крыла.

С. Г.: Вы правы. При проектировании крыла SSJ-100 не предусматривалась установка системы контроля устройств механизации, поскольку на тот момент отсутствовали соответствующие требования авиационных властей. Компоновка крыла очень плотная, и коллективу нашего центра пришлось решать нетривиальную задачу — разместить данную систему в существующую конструкцию крыла самолёта.

В разработке системы принимали участие и другие российские предприятия. Например, в части разработки бесконтактного датчика мы взаимодействовали с АО «Авиаавтоматика» имени В.В. Тарасова. Наши партнёры, несмотря на сложности с элементной базой, смогли в кратчайшие сроки справиться с поставленной перед ними задачей.

— Связан ли проект вашей системы с программой импортозамещения иностранных комплектующих на SSJ? Потому что в прежние времена такое изделие могли бы попросту приобрести за рубежом.

С. Г.: SSJ, как известно, проходит импортозамещение с частичной модернизацией. Где-то импортные агрегаты заменяются на отечественные аналоги, а где-то, как в нашем случае, создаются новые изделия на основе отечественной элементной базы, делающие самолёт более совершенным и безопасным транспортным средством.

— На какой стадии находится реализация проекта системы контроля перекоса механизации крыла?

С. Г.: Мы закончили подготовку конструкторской документации, изготовили опытные образцы. Сейчас проходят многочисленные испытания, в ходе которых система будет тестироваться, в том числе в экстремальных условиях. Например, подвергаться воздействию вибрации, обледенения, загрязняющих жидкостей.

Для проведения функциональных и ресурсных испытаний системы был разработан специальный стенд. Он отличается возможностью использовать технологию дополненной реальности (AR). Специально созданное нами AR-решение позволяет наложить виртуальную модель крыла SSJ New с его элементами на физический стенд.

Использование дополненной реальности позволяет оценить правильность конструкторских решений, эксплуатационные показатели и удобство монтажа системы контроля перекоса. Также благодаря AR-технологиям стенд может применяться в образовательных целях для наглядной демонстрации работы механизации крыла и системы контроля перекоса.