В Московском авиационном институте разрабатывают отечественную технологию и аппаратуру для деликатного и оперативного ремонта композитных изделий — усовершенствованный вариант зарубежных аналогов. Это позволит производить ремонт без сверления, но с ювелирной точностью и меньшими затратами. В первую очередь разработка направлена на авиационную отрасль, однако, со слов разработчиков, области ее применения не ограничены — использовать технологию можно даже для ремонта серфбордов. Работы ведут специалисты Центра композитных конструкций, лаборатории № 2 НИО-101 и лаборатории № 3 ПИШ МАИ.
Деликатный подход
Сложность работы с композитами состоит в том, что они имеют невероятную прочность вдоль армирующих волокон, но при этом уязвимы в других направлениях.
«Наша технология призвана заменить зарубежные аналоги. При этом мы доработали и продолжаем совершенствовать существующую методологию. Она позволяет устанавливать на поврежденных участках аккуратную заплатку. Это избавляет от необходимости сверлить материал и создавать в нем отверстия, являющиеся концентраторами напряжений и способствующие ослаблению конструкции. При этом контур заплаты получается максимально сглаженным, что не вредит аэродинамическому качеству летательных аппаратов», — отмечает начальник группы усталостной прочности и ремонтов Центра композитных конструкций МАИ Сергей Ковтунов.
При наличии трещин или иных повреждений в материале производится очерчивание и шлифовка дефектной зоны. Затем аккуратно выкладывается заплатка. После этого ремонтируемая часть покрывается вакуумным мешком, где под воздействием высокой температуры слои спекаются в единый монолит.
Виды клеевого ремонта
Существуют различные технологии клеевого ремонта. Например, ремонт с использованием систем холодного отверждения — это применение сухих тканей, лент или жгутов в сочетании с клеями холодного типа, отверждающимися при максимальной температуре цикла около 60 °C. При ремонте горячего типа отверждения в качестве подслоя используется пленочный клей, поверх которого выкладываются препреги. Температура отверждения в этом случае составляет порядка 130 °C. Третья технология ремонта производится методом повторной (локальной) инфузии. Она предполагает послойную выкладку сухих жгутов или тканей с последующей пропиткой смолой. Температура отверждения может достигать порядка 180 °C.
Ремонтный чемодан МАИ
Огромным плюсом технологии является возможность производить оперативный ремонт прямо на месте. Иными словами, отпадает необходимость демонтировать поврежденную деталь и транспортировать ее в ремонтный цех. Для этого в МАИ разработали две портативные станции (ремонтные чемоданы), которые позволяют проводить все вышеобозначенные виды ремонта.
«После укладки заплаты необходимо произвести ее отверждение. Для этого сверху накладывается нагреватель и делается вакуумный мешок. Для успешного результата требуется соблюсти определенный температурно-временной режим. Ремонтный чемодан позволяет оперативно настроить цикл отверждения и автоматически осуществляет контролируемый нагрев и создание необходимого давления на ремонтной зоне. Сам аппарат весит около 10 килограммов и подключается к обычной электросети, что делает его высокомобильным решением для проведения выездных ремонтных работ», — объясняет Сергей Ковтунов.
Экспериментальные работы
На данный момент в рамках научно-исследовательских и опытно-конструкторских работ специалисты МАИ по заказу ПАО «Яковлев» проводят тестовый ремонт разными методами отверждения более чем на 100 панелях композиционного материала, прочностные исследования которых будут учтены при эксплуатации пассажирского самолета МС-21. Завершить работы предполагается в 2027 году.
В перспективе планируется запуск портативных ремонтных станций МАИ в масштабное производство.
С 2025 года проект «Передовые инженерные школы» реализуется в рамках национального проекта «Молодежь и дети».
