Авиационный - не значит предназначенный исключительно для авиации. Эффективные и стойкие, универсальные и экономичные материалы нужны и в воздухе, и на земле, и на море. Особенно если земля покрыта снегом, а море - льдом. Представители Всероссийского института авиационных материалов рассказали на последнем заседании президиума СО РАН о новейших решениях и для аэрокосмической отрасли, и для нового этапа освоения Арктики.

Геликоптер был изобретен и до тонкостей начерчен Леонардо да Винчи. Но летающий винтокрылый аппарат удалось построить лишь 500 лет спустя Игорю Сикорскому. Почему? Потому что в эпоху Возрождения не было ни материалов, ни двигателей. И сегодня путь от идеи до инновационной машины обусловлен в основном технологическими возможностями. Ведущие авиакорпорации мира, прежде всего Boeing и Airbus, переходят на аддитивные технологии (АТ). Обычное автоматизированное проектирование устаревает: 11 крупнейших европейских центров под эгидой Airbus объединились вокруг нового программного обеспечения Bionic Aircraft для того, чтобы использовать топологическое конструирование в аддитивных технологиях. Согласно прогнозам, это даст уменьшение массы деталей из титановых сплавов на 40 % и соотношение тяги двигателя к весу как 20 к 1 (сегодня у лучших авиамоторов 8 к 1). Boeing уже изготавливает посредством АТ около 300 наименований деталей (в том числе лопатки турбин и компрессоров) для 10 типов военных и гражданских самолетов.

Доклад генерального директора ВИАМа академика Евгения Николаевича Каблова показал картину настоящего прорыва: с 2012 по 2020 год среднегодовой прирост всей АТ-продукции в мире прогнозируется в 19 %. Пока что доля России в АТ-сегменте составляет максимум 1,7 %. "Если мы пропустим этот этап, то не догоним никогда. Аддитивные технологии могут дать рост производительности труда в 20 и даже в 30 раз... Хотя у Российской академии наук, у наших институтов есть хорошие заделы", - констатировал Евгений Каблов.

Если говорить о работах самого ВИАМа, то слово "заделы" звучит слишком скромно: здесь создано аддитивное производство полного цикла, что позволяет "печатать" (скорее, выращивать) сложные детали и даже узлы для летательных аппаратов.

Впечатляет работающий образец малоразмерного газотурбинного двигателя для беспилотника, на 100 % изготовленный по аддитивным технологиям. "В ВИАМе наука и производство объединены под одной крышей, - отметил директор Института химии твердого тела и механохимии СО РАН академик Николай Захарович Ляхов. - Сегодня крупным институтам необходимо создавать собственные опытные производства, как у нас это сделали Институт ядерной физики им. Г.И. Будкера СО РАН и Институт физики полупроводников им. А.В. Ржанова СО РАН. При этом ситуация в мире такова, что необходимо ориентироваться только на отечественные сырье и компоненты, изначально отвергая импорт".

Но выпуск серийных изделий - задача промышленности, а для НИИ, даже с мощной исследовательской и опытно-конструкторской базой, специфична разработка новых материалов и методов их применения в АТ. "Мы полностью сможем закрыть вопрос с производством порошков на основе железа, кобальта, никеля, алюминия, - уверен академик Каблов, - и далее перейти к так называемым реактивным составам для аддитивных технологий: на основе титан - алюминий, ниобий - кремний, титан - цирконий". Для этого в ВИАМе создано 25 малотоннажных производств. Важен еще и контроль за качеством "выращенных" деталей, борьба с дефектами, дополнительная обработка поверхностей... К тому же самый мощный институт не может закрыть весь спектр теоретических и прикладных задач, связанных с аддитивными технологиями. По металлическим материалам партнерами ВИАМа стали томский Институт физики прочности и материаловедения СО РАН и новосибирский ИХТТМ СО РАН, по неметаллическим - Институт катализа им. Г.К. Борескова СО РАН. Евгений Каблов стремится расширить этот список: "Мы хотим пригласить в консорциум Конструкторско-технологический институт научного приборостроения СО РАН, чтобы создать АТ-машину более высокого уровня на полностью отечественном программном обеспечении".

Сибирские коллеги академика Е. Каблова считают, что аддитивные технологии могли бы стать и точкой кристаллизации, и точкой роста для исследовательских центров разной принадлежности. "Чтобы СО РАН снова стало мощной структурой, ему нужно выбирать очень крупные консолидирующие проекты, - уверен научный руководитель ИК СО РАН академик Валентин Николаевич Пармон. - Аддитивные технологии нуждаются в компетенциях ученых всех направлений, не исключая даже гуманитариев. Если Академия и институты ФАНО запустят конкретные программы, то смогут получать финансирование от заинтересованных корпораций". Глава Сибирского отделения РАН академик Александр Леонидович Асеев напомнил, что СО РАН недавно подписало соглашение с Объединенной авиастроительной корпорацией, и аддитивные технологии должны играть в реализации этого документа ключевую роль. А председатель Совета научной молодежи СО РАН кандидат химических наук Елизавета Викторовна Лидер предложила посвятить этой теме одну из молодежных конференций и заранее пригласила Евгения Каблова выступить с пленарным докладом. "Для меня это большая честь, и я готов к участию", - откликнулся академик.

Вынесенный в начало статьи тезис о близости материалов для авиации и Арктики принадлежал его коллеге - советнику гендиректора ВИАМ академику Вячеславу Михайловичу Бузнику. На самом деле металл, работающий под нагрузками в диапазоне от +40 до - 60 градусов, выдержит и условия Якутии. Опрос специалистов показал, что они считают наиболее продвинутыми в арктическом материаловедении Россию, Канаду и США, но библиометрические показатели ставят на первые места Японию и Китай. И доля РФ в соответствующих патентах составляет скромные 5 %. "Не будет материалов - мы станем осваивать не Арктику, а только выделенные на это деньги", - саркастично заметил Вячеслав Бузник.

Выручить может как раз то, что "авиационное" способно становиться "арктическим". Так, материалы ВИАМ широко применяются в производстве арктического вездехода "Русак" - покрытия, уплотнители, изолирующие составы, грунтовки... Ученые предложили использовать для высокоширотной техники и конструкций термостойкий состав, ранее разработанный для космического корабля "Буран". Правда, эта керамика изначально проектировалась пористой и, как следствие, вбирающей влагу. Для условий орбитального полета это не имело значения, а для Арктики специалисты ВИАМа нашли решение, повышающее гидрофобность до необходимого уровня. А самым парадоксальным материалом, представленным в докладе В.М. Бузника, стал лед. Но не просто лед, а армированный - теми или иными элементами и в определенном геометрическом порядке. В таком случае это уже не просто застывшая вода, а ледовый композит - недорогой и эффективный для конструкций вроде временных взлетно-посадочных полос.

Арктическое материаловедение, как и аддитивные технологии, можно эффективно развивать только согласованными усилиями многих научных организаций. В их числе академик В. Бузник назвал якутские Институт проблем нефти и газа СО РАН и Институт физико-технических проблем Севера им. В.П. Ларионова СО РАН, томские Институт физики прочности и материаловедения СО РАН и Институт химии нефти СО РАН, а также Институт физики им. Л.В. Киренского и Институт химии и химических технологий, входящие в ФИЦ Красноярский научный центр СО РАН. Криогели и их применение, хладостойкие резины, стали и полимеры, томографические исследования композитов (в том числе и ледовых), натурные испытания всего перечисленного - таков вклад сибирских ученых в сегодняшнее арктическое материаловедение.

Вклад достойный, но не достаточный, считает Вячеслав Бузник. Точнее, не достаточно организованный и структурированный. Академик предложил создать всероссийский межведомственный консорциум по арктическому материаловедению, который действовал бы по специально разработанной дорожной карте. "ВИАМ готов взять на себя проработку этого плана, а также создание компьютерной базы отечественных арктических материалов и проведение профильных конференций, школ для молодых ученых", - сказал Вячеслав Бузник. РАН, по его мнению, могла бы сосредоточиться на формировании комплексных исследовательских программ и организации подготовки студентов, магистрантов и аспирантов по специальности "Арктическое материаловедение".

Андрей Соболевский

Источники

Аддитивные технологии для авиации и Арктики
Наука в Сибири (sbras.info), 15/03/2017
Специалисты Всероссийского института авиационных материалов собрали работающий двигатель беспилотника по новой аддитивной технологии
Яндекс.Новости (news.yandex.ru), 17/03/2017
Российские специалисты собрали двигатель беспилотника по новой аддитивной технологии
Inline.ru, 17/03/2017
В России собрали двигатель беспилотника по новой аддитивной технологии
PolitPuzzle.ru, 17/03/2017
В России собрали двигатель беспилотника по новой аддитивной технологии
Взгляд.Ру, 17/03/2017
В России собрали двигатель беспилотника по новой аддитивной технологии
Яндекс.Новости (news.yandex.ru), 17/03/2017
В России собрали двигатель беспилотника по новой аддитивной технологии
Informburo.dn.ua, 17/03/2017
В России собрали двигатель беспилотника по новой аддитивной технологии
Newstes.ru, 17/03/2017
Российские специалисты собрали двигатель беспилотника по новой аддитивной технологии
Все о таможне (TKS.RU), 17/03/2017
В России собрали двигатель беспилотника по новой аддитивной технологии
E-news.su, 17/03/2017
Российские ученые научились "выращивать" авиадвигатели
Российская газета (rg.ru), 17/03/2017
Российские специалисты собрали двигатель беспилотника по новой аддитивной технологии
News2 (news2.ru), 18/03/2017
Специалисты ВИАМ собрали работающий двигатель беспилотника по новой аддитивной технологии
Новосибирские новости (nscn.ru), 17/03/2017
В России собрали двигатель беспилотника по новой аддитивной технологии
Top100News (cmk1.ru), 17/03/2017
В России научились "выращивать" авиадвигатели
АвиаПОРТ (aviaport.ru), 17/03/2017
В России научились "выращивать" авиадвигатели
ВПК новости (vpk.name), 20/03/2017

Похожие новости

  • 15/06/2020

    Минобрнауки опубликовало список заявок, допущенных к конкурсу крупных проектов

    ​Минобрнауки допустило 367 вузов и научных организаций к участию в конкурсном отборе на предоставление грантов для реализации крупных проектов по приоритетным направлениям научно-технологического развития.
    534
  • 04/04/2018

    Подведены итоги оценки результативности научных организаций

    454 организации разделили по трем категориям. Чем отличились сельскохозяйственные институты, чему Минздраву стоит поучиться у ФАНО и в каком регионе больше всего институтов из третьей категории, читайте в материале Indicator.
    5129
  • 22/09/2016

    Будущее Академии наук зависит от нее самой

    ​В ходе общего собрания Сибирского отделения РАН в середине сентября состоялась дискуссия о положении дел в науке и ее отдельных направлениях. Академики и члены-корреспонденты РАН обсудили широкий круг вопросов, начиная от постановки целей в научной сфере и заканчивая сотрудничеством в рамках конкретных проектов.
    2500
  • 01/03/2018

    Исследования группы российских ученых помогут при изучении новых полимерных материалов

    ​Ученые из Института ядерной физики им. Г.И. Будкера СО РАН (ИЯФ СО РАН) и  Научно-технологического центра уникального приборостроения РАН (НТЦУП РАН), подведомственных ФАНО России, совместно с коллегами из Российского университета дружбы народов (РУДН) провели серию экспериментов по исследованию термостимулированных поверхностных плазмон-поляритонов (ТППП).
    1293
  • 30/12/2019

    СКИФ станет флагманом возрождения отечественного приборостроения

    ​В Институте ядерной физики имени Г.И. Будкера СО РАН прошло расширенное двухдневное заседание научно-координационного совета Центра коллективного пользования «Сибирский кольцевой источник фотонов» (ЦКП СКИФ).
    1321
  • 05/09/2019

    Академгородок 2000-х. Начало нового века

    ​2000—2010-е годы для Академгородка — время яркое и бурное. Необходимо было восстановиться после кризиса 1990-х и подготовить территорию для развития будущего. Именно в эти годы появилось жилье для молодых ученых, были построены Технопарк, общежития и новый корпус Новосибирского государственного университета.
    838
  • 24/09/2016

    К юбилею академика Александра Асеева

    ​​24 сентября - юбилей вице-президента Российской академии наук и председателя ее Сибирского отделения академика Александра Леонидовича Асеева. Мы рассказывали, как проходит один его обычный рабочий день.
    2704
  • 20/06/2017

    Международная выставка «НТИ ЭКСПО» в Новосибирске

    ​​​Уникальная международная выставка достижений технологического развития "НТИ ЭКСПО" пройдет в рамках V Международного форума технологического развития "Технопром-2017" 20-22 июня в Новосибирске при поддержке правительства РФ, коллегии ВПК, Минпромторга России, Минэкономразвития России, МИДа РФ, правительства Новосибирской области.
    3728
  • 09/12/2016

    Какие разработки ученых новосибирского Академгородка приносят пользу людям?

    Редакция НГС​ продолжает отвечать на вопросы читателей в специальной рубрике. Читатель Юрий Лобанов задал вопрос о разработках ученых: "Какие разработки ученых новосибирского Академгородка приносят реальную пользу обычным людям?".
    4317
  • 11/01/2019

    Главные новости сибирской науки в декабре 2018 года

    В результате анализа данных информационного портала ГПНТБ СО РАН «Новости сибирской науки» за декабрь 2018 г. выявлены самые рейтинговые сообщения по различным категориям.  В категории «Новости Минобрнауки / ФАНО» большой интерес вызвали публикации: 19 декабря – Глава Минобрнауки назвал задачи в рамках нацпроекта «Наука».
    4676