Российские самолёты: как испытывали стендовый макет МС-21
Сегодня работа авиаконструкторов, конечно же, сильно отличается от того, что было десятилетия назад. Фактически, прежде чем воплотиться в «металле», будущий лайнер уже живет в виде виртуальных 3D-моделей узлов и деталей, а также математических моделей всех происходящих в нем и вокруг него процессов. И все же спроектировать самолет на компьютере, изготовить детали по трехмерным чертежам, осуществить сборку и тут же отправить машину в испытательный полет пока никто не решается. Математика должна встретиться с реальной «физикой» еще на земле, и для этого создаются специальные испытательные стенды, которые и называют «железными птицами». По сути «железная птица» представляет собой имитацию силовых конструкций планера, на которых смонтированы приводы подвижных элементов, таких как шасси, аэродинамические рули, механизация крыла. Также в стенде реализована система управления всеми этими системами.
Опыт мировых грандов
В принципе, «железные птицы» появились еще до эпохи всеобщей компьютеризации проектирования. Компания Airbus стала применять подобные стенды в начале 1970-х годов, в период работы над своим первенцем — широкофюзеляжным лайнером А300. И хотя с тех пор системы CAD-проектирования развились до небывалых высот, конструкторы по-прежнему исходят из того, что просчитать все возможные последствия силовых нагрузок на планер в виртуале не удастся. Поэтому на специальных стендах самолетам гнут крылья. Поэтому строят «железных птиц».
В ходе работ над новейшим «карбоновым» A350 стенд соорудили на главной площадке Airbus в Тулузе. Кроме того, отдельные элементы «железной птицы» были изготовлены на заводе в английском Филтоне (система выпуска шасси) и в Германии (имитация крыла и его подвижных частей). Оба этих стенда соединялись с главной «птицей» с помощью высокоскоростного интернет-канала.
«Железные птицы» используются и главным конкурентом Airbus — американской корпорацией Boeing. При работе над Boeing 767 — последним из американских широкофюзеляжных лайнеров, где передача команд от органов управления к исполнительным механизмам еще осуществлялась исключительно с помощью тросов, — стенд выкладывался близко к форме самолета. А вот для Boeing 787 Dreamliner, в котором уже полностью реализована электродистанционная система управления (fly-by-wire), был разработан Integration Test Vehicle. Элементы ITV, в отличие от традиционной «железной птицы», располагались более свободно и одновременно более компактно, так как имитировать полную конструкцию планера не потребовалось. Конструкторы Boeing создавали стенд в сотрудничестве с поставщиками комплектующих, а эти компании в свою очередь строили собственные стенды, воспроизводящие те элементы «железной птицы», за которые они отвечали.
Как уже говорилось, «железная птица» в традиционном исполнении воспроизводит лишь силовые конструкции планера. На ней нет обшивки, в ней отсутствует макет салона, и вообще стенд лишь очень отдаленно внешне напоминает самолет. Однако известны исключения. В ходе разработки регионального лайнера C919 китайская компания COMAC обнародовала фото своей версии «железной птицы». Она выглядела почти как настоящий самолет и включала в себя макет салона.
Необычная задача
«Железные птицы» традиционно создавались и нашими авиастроительными КБ, но вот в новейшие времена ситуация несколько изменилась. Первой по-настоящему постсоветской разработкой в области гражданской авиации стал, как известно, Sukhoi Superjet 100. Как было заявлено представителями «Гражданских самолетов Сухого», для нового регионального лайнера «железная птица» не строилась. Возможно, это было связано с тем, что «Суперджет» имет в своей основе значительное количество импортных комплектующих и узлов, которые уже достаточно отработаны производителями. Впрочем, знающие люди в отрасли говорят, что, вероятнее всего, в роли «железной птицы» выступал один из первых собранных испытательных образцов, который, возможно, так и остался наземным стендом и в небо не поднимался.
Совсем другая история с МС-21 — перспективным российским среднемагистральным лайнером. Поскольку это детище корпорации «Иркут» уже в гораздо большей степени можно считать российской разработкой, «железную птицу» решено было строить, причем не на базе «Иркута», а на базе московского Государственного научно-исследовательского института авиационных систем (ГосНИИАС). Этот знаменитый институт был создан правительственным постановлением за подписью И.В. Сталина сразу после окончания Великой Отечественной войны и весь советский период занимался системами авиационного вооружения и авионикой для военных самолетов. Как рассказал «ПМ» научный руководитель ГосНИИАС академик Евгений Федосов, к гражданской тематике ГосНИИАС подключился только в 1990-е — в основном по причине отсутствия финансирования военных заказов. Тогда появился проект оснащения советского/российского лайнера Ил-96 американской авионикой Rockwell Collins и силовыми установками Pratt & Whitney (PW2337). В ходе работы над проектом ГосНИИАС впервые столкнулся с необходимостью сертифицировать отечественный самолет, получивший название Ил-96М в соответствии с американскими стандартами, которые для наших авиастроителей оказались буквально новой вселенной. Сертификат был получен, но в связи с кризисом 1998 года все работы по российско-американскому проекту были свернуты. Ил-96М в производство так и не пошел. Однако приобретенный опыт уже позволил институту принять активное участие в работах над «Суперджетом», и наконец перед ГосНИИАС встала новая амбициозная задача — создать «железную птицу» для МС-21.
Ветер и торсионы
«Мы располагали математическими моделями всех общесамолетных систем, — говорит академик Федосов, — но опыта реализации их "в железе" у нас не было. Поэтому в строительстве "железной птицы" большую роль сыграли специалисты "Иркута". "Иркутом" была предоставлена большая часть оборудования и ПО. В итоге мы получили стенд, на котором можем отрабатывать не только работу гидравлических приводов, но и всю идеологию управления этими системами».
«Железная птица» для испытаний по проекту МС-21 установлена в просторном помещении, явно специально подготовленном для строительства стенда. В некоторых местах пола сделаны углубления — если бы их не было, некоторые элементы было бы сложно разместить по высоте. В выкрашенных в серый цвет металлических фермах не сразу узнаешь очертания конструкций планера.