Вертолет, 1999 № 01

Рис. 5. Применение ПКМ в конструкции фюзеляжа и оперения вертолета Ка-50

Рис. 6. Применение ПКМ в конструкции фюзеляжа и оперения вертолета Ка-126

Рис. 7. Применение ПКМ в конструкции фюзеляжа и оперения вертолета Ка-60

Создание вертолета с широким применением ПКМ (главным образом, за счет внедрения новых легких органопластиков) позволило:

- снизить массу отдельных элементов конструкций на 20-30%;

- снизить массу фюзеляжа примерно на 100 кг;

- повысить отказоустойчивость и живучесть вертолета;

- увеличить ресурс отдельных агрегатов планера в 2-2,5 раза;

- снизить трудоемкость и энергетические затраты при изготовлении сложных элементов конструкции за счет уменьшения количества деталей, сокращения цикла клепально-сборочных работ в 1,5-3 раза;

- сократить продолжительность цикла изготовления агрегатов в 1,5-3 раза;

- снизить трудоемкость плазовых работ в 2 раза.

Параллельно с постройкой вертолета Ка-50 строился Ка-126, который создавался как однодвигательная (с газотурбинным двигателем) модификация Ка-26. С точки зрения применения в конструкции фюзеляжа этого вертолета полимерных композиционных материалов, мы сделали шаг назад по сравнению с Ка-50. Но это произошло не вследствие нашего разочарования в этих материалах или недостаточного опыта их применения, а лишь из-за желания сохранить возможно большую преемственность новой конструкции и Ка-26. Тем не менее из полимерных композиционных материалов для Ка-126 выполнили хвостовые балки, вертикальное и горизонтальное оперение, боковые панели, грузовой пол транспортной кабины, ряд панелей центрального кессона, а также различные обтекатели, зализы и крышки люков, что в общей сложности в конструкции фюзеляжа составило около 20% (см. рис. 6). Всего на вертолете насчитывается 41 панель трехслойной конструкции и только 6 из них выполнены из алюминиевых сплавов.

Ярким примером преимущества ПКМ перед традиционной металлической конструкцией может служить хвостовая балка Ка-26, ведь у нее есть прослуживший более 25 лет аналог - хвостовая балка вертолета-предшественника Ка-26. Анализ характеристик обеих конструкций показывает, что по сравнению с хвостовой балкой вертолета Ка-26 в хвостовой балке Ка-126 количество деталей сокращено со 109 до 38, количество единиц крепежа с 1570 до 100, а количество применяемых материалов с 27 до 8.

В это же время продолжалась отработка создания различных типов конструкций элементов фюзеляжа из ПКМ, отработка способов соединения между собой агрегатов из ПКМ, а также поиск (продолжающийся и сейчас) наиболее оптимального решения проблем, возникающих в области радио- и электрооборудования в связи с заменой традиционной металлической конструкции фюзеляжа конструкцией из ПКМ.

Итак, приступая к проектированию вертолета Ка-62, мы уже имели достаточный опыт проектирования, постройки и эксплуатации вертолета с фюзеляжем из ПКМ. Это позволило нам создать фюзеляж, уже более 60% конструкции которого создано из этих материалов. В сознании разработчиков прочно укрепилась мысль о том, что для получения существенных преимуществ при внедрении в конструкцию фюзеляжа полимерных композиционных материалов необходимо переходить к созданию крупногабаритных конструкций из композиционных материалов с одновременным расширением их применения. Это приведет к увеличению весовой отдачи, снижению трудоемкости изготовления и сборки агрегатов, широкому внедрению систем автоматизированного проектирования на всех этапах - от чертежа до готовой продукции. При этом проектирование конструкций должно вестись на новых принципах, исключающих механическое копирование идеологии металлических конструкций. С учетом этих соображений мы разрабатывали конструкцию фюзеляжа вертолета Ка-62.

В этой модели вертолета внедрен широкий спектр типов конструкций из ПКМ: от уже привычных трехслойных панелей с сотовым заполнителем типа ПСП-1 и обшивками из материалов типа «органит- уголь» до многослойных силовых элементов - балок, шпангоутов и других аналогичных элементов конструкции фюзеляжа (см. рис. 7, 8).

Применение ПКМ в отдельных агрегатах типа оперения и хвостовой балки доходит до 90% и более от общей массы агрегата. В конструкции фюзеляжа этого вертолета уже широко применяется технология выкладки препрегов, а также намотки таких элементов, как лонжероны консолей стабилизатора и вертикального оперения, хвостовая балка, балка крепления хвостового редуктора.

Из металла на фюзеляже этого вертолета выполнены:

- стыковочные шпангоуты;

- шпангоуты и балки, воспринимающие большие сосредоточенные нагрузки (например, крепление главного редуктора, шасси);