1. Методы повышения эффективности боевых авиационных комплексов с
применением композиционных материалов в элементах конструкции
силовой установки ЛА.
Рябов В. В., Калугин А.А., Третьяков Н, В.
Филиал федерального государственного автономного образовательного учреждения высшего
профессионального образования «Дальневосточный федеральный университет» в г.Арсеньеве
Изменение геополитической обстановки на рубеже ХХ века существенно
повысило вероятность развязывание противником локальных войн и
вооруженных конфликтов, в том числе на территории Российской федерации.
Поэтому стратегия государства в военной области должна быть ориентирована на
приведение основных количественно-качественных параметров оборонного
строительства в соответствии с реальными задачами по ликвидации угроз
национальной безопасности России.
Система технического обеспечения должно предусматриваться создание:
1. Единой нормативной технической базы для централизованного программно-
целевого планирования заказов вооружения, военной техники и других
материальных средств.
2. Организации и проведения мероприятий по техническому обеспечению
военной организации в мирное и военное время.
Оптимизация системы технического оснащения военной организации
предполагает концентрацию сил и средств на следующее:
1. Восстановление и поддержание в боевой готовности имеющихся систем
вооружения;
2. Модернизации имеющихся систем вооружения;
3. Создание научно-технического, конструкторского и технологического
обеспечения.
Несмотря на трудности конца ХХ века, в России на этих приоритетных
направления достигнуты определенные результаты. В частности, Военно-

2. воздушным силам страны на войсковые испытания переданы следующие боевые
комплексы:
1. Первый серийный модернизированный многоцелевой истребитель МиГ-29
СМТ (Рисунок 1). Его боевая эффективность в восемь раз выше, чем у базовой
модели.
Рисунок 1 – Истребитель МиГ-29 СМТ.
2. Высокоэффективные и надежные корабельные истребители Су-27К (Рисунок 2)
также поступили на вооружение Военно-морского флота.
Рисунок 2 – Корабельный истребитель Су-27К
3. А такие новые и уже поставляемые боевые комплексы как Ка-50 «Черная
акула», Ка-52 «Аллигатор», Ка-60 «Касатка» наряду с испытанными и новейшими
вертолетами семейства «Ми» резко усилят возможности военной авиации
(Рисунок 1, 2, 3).

3. Рисунок 3 – Вертолет Ка-50 «Черная акула»
Рисунок 4 – Вертолет Ка-52 «Аллигатор»
Рисунок 5 – Вертолет Ка-60 «Касатка»
В настоящее время перспективы развития в данной области машиностроения во
многом связываются с разработкой и широким применением композиционных
материалов (КМ). Композиционный материал - неоднородный сплошной
материал, состоящий из двух или более компонентов, среди которых можно
выделить армирующие элементы, обеспечивающие необходимые механические
характеристики материала, и матрицу, обеспечивающую совместную работу
армирующих элементов (Рисунок 6).

4. Механическое поведение композита определяется соотношением свойств
армирующих элементов и матрицы, а также прочностью связи между ними.
Эффективность и работоспособность материала зависят от правильного выбора
исходных компонентов и технологии их совмещения, призванной обеспечить
прочную связь между компонентами при сохранении их первоначальных
характеристик. В результате совмещения армирующих элементов и матрицы
образуется комплекс свойств композита, не только отражающий исходные
характеристики его компонентов, но и включающий свойства, которыми
изолированные компоненты не обладают. В частности, наличие границ раздела
между армирующими элементами и матрицей существенно повышает
трещиностойкость материала, и в композитах, в отличие от металлов, повышение
статической прочности приводит не к снижению, а, как правило, к повышению
характеристик вязкости разрушения.
Рисунок 6 – композиционные панели
Преимущества композиционных материалов:
-высокая удельная прочность;
-высокая жёсткость (модуль упругости 130…140 ГПа);
-высокая износостойкость;
-высокая усталостная прочность;
Из КМ возможно изготовить размеростабильные конструкции, причём, разные
классы композитов могут обладать одним или несколькими преимуществами.

5. Наиболее частые недостатки композиционных материалов:
− Высокая стоимость;
− Анизотропия свойств;
− Повышенная наукоёмкость производства, необходимость специального
дорогостоящего оборудования и сырья, а следовательно развитого
промышленного производства и научной базы страны.
Наибольшее применение в строительстве и технике получили композиционные
материалы, армированные высокопрочными и высокомодульными непрерывными
волокнами. К ним относят: полимерные композиционные материалы на основе
термореактивных (эпоксидных, полиэфирных, феноло-формальдегидных,
полиамидных и др.) и термопластичных связующих, армированных стеклянными
(стеклопластики), углеродными (углепластики), органическими (органопластики),
борными (боропластики) и др. волокнами; металлические композиционные
материалы на основе сплавов Al, Mg, Cu, Ti, Ni, Сг, армированных борными,
углеродными или карбидкремниевыми волокнами, а также стальной,
молибденовой или вольфрамовой проволокой; композиционные материалы на
основе углерода, армированного углеродными волокнами (углерод-углеродные
материалы); композиционные материалы на основе керамики, армированной
углеродными, карбидокремниевыми и др. жаростойкими волокнами и SiC.
В связи с ростом объема внедрения композиционных материалов практически во
все отрасли машиностроения, разработчик, при создании новых конструкций
должен отталкиваться от следующего:
1. Проектирование композита.
2. Выбор исходных материалов (армирующих волокон, связующих,
наполнителей).
3. Технологичность.
4. Способы переработки в готовое изделие.

6. Возможность организации серийного выпуска изделий из композиционных
материалов предопределяется самым тщательным входным и пооперационным
контролем, а гарантия работоспособности изделия может быть дана лишь на
основании контроля качества готовой продукции. Сравнительная дороговизна
некоторых композиционных материалов, особенно на основе углеродных, борных
и арамидных волокон, вызывает необходимость разработки и внедрения новых
методов неразрушающего контроля всех выпускаемых изделий. В этой связи
особое значение приобретает проблема стандартизации методов контроля и
оценок по всем операциям технологического процесса. Для неразрушающего
контроля композиционных материалов и изделий из них все шире используются
методы сканирующей электронной микроскопии, «жидкокристаллического
тепловидения», рентгенографии, лазерной техники.
Исходя из опыта ААК Прогресс в авиационной промышленности широко
применяются композиционные материалы (Рисунок 7): из боропластиков,
углепластиков и из композиционных материалов на металлической матрице
изготавливают средненагруженные элементы и узлы агрегатов самолета:
поверхности управления, щитки, створки, обтекатели, элероны, закрылки, рули.
Широко применяются композиты для изготовления лопастей вертолетных винтов.
Из органо-волокнитов, обладающих хорошими диэлектрическими свойствами,
успешно изготавливают «радиопрозрачные» обтекатели антенн, корпуса и детали
радиоэлектронных приборов.
Рисунок 7 – композиционные материалы в авиационной промышленности

7. Оценивая возможности применения композиционных материалов в конструкциях
боевых самолетов, необходимо учитывать возможные изменения
эксплуатационно-боевых свойств летательного аппарата. Среди общих
требований, предъявляемых к летательным аппаратам военного назначения,
одним из основных является требование обеспечения заданного уровня боевой
живучести их силовых установок и боевой живучести самолета в целом. Боевая
живучесть, наряду с такими свойствами летательного аппарата как скорость,
дальность полета, маневренность, надежность и др., определяет успешность
выполнения боевых задач, т.е. боевую эффективность самолета. Это свойство
очень важно для военного летающего аппарата, но проявляется оно только в
боевых условиях при воздействии средств поражения противника. Однако
заботиться об обеспечении высокой боевой живучести летательного аппарата
необходимо в мирное время так же, как и о высокой надежности, безопасности
полетов и т.п.
До настоящего времени при исследовании боевой живучести элементов и систем
летательного аппарата используются количественные методы, базирующиеся, как
правило, на проведении экспериментальных отстрелов уже готовых образцов
авиационной техники, выполненных из традиционных материалов. Однако боевая
живучесть - это свойство летательного аппарата, которое должно закладываться и
исследоваться на всех этапах создания военного самолета или другой
авиационной техники. А так как вопросы оценки остаточной прочности и
устойчивости конструкций из композиционных материалов еще изучены
недостаточно, то такие исследования позволят выбрать наиболее рациональные
мероприятия по повышению живучести силовой установки с элементами
конструкции из композиционных материалов и летательного аппарата в целом, а
также значительно снизить расходы по проведению экспериментальных
исследований дорогостоящей военной техники.
Решение этих сложных задач невозможно без проведения эффективных научных
исследований по созданию новых, отвечающих современному уровню развития,
боевых авиационных комплексов. При совершенствовании боевого летательного

8. аппарата, как одного из составляющих комплекса, особое значение приобретают
результаты научных исследований и их практическое применение в области
использования новых конструкционных материалов. Для
достижения поставленной задачи предложены следующие методики:
1. Информационная - создание банка исходных данных для определения
эксплуатационных и тактико-технических показателей жизненного цикла
газотурбинных двигателей, силовой установки и летательного аппарата в целом,
включающего в себя блоки данных исходной информации по физико-
механическим характеристикам конструкционных материалов, по
характеристикам средств поражения и возможным последствиям их воздействия
по авиационным конструкциям, а также расчетного банка данных параметров
процесса боевого применения авиационного комплекса с разработкой
соответствующих программ для ЭВМ.
2. Теоретическая - разработка теоретических основ определения
целесообразности применения новых перспективных конструкционных
материалов в силовой установке летательного аппарата через показатели
эффективности авиационных комплексов, работоспособности газотурбинного
двигателя и несущей способности авиационных конструкций.
3. Методологическая – формирование общей методологии применения
композиционных материалов в элементах конструкции силовой установки
летательного аппарата как средства для нового метода получения требуемых
эксплуатационно-боевых свойств авиационных комплексов, подтверждающего
необходимость системного подхода для решения поставленной проблемы.
4. Математическая - разработка математического обеспечения блочного
принципа оценки целесообразности применения композиционных материалов в
конструкции летательного аппарата и его силовая установка на основе реализации
многоуровневой системы критериев эффективности использования новых
конструкционных материалов и функционирования авиационного комплекса.
5. Техническая - формирование набора технических средств для построения
экспериментального комплекса по исследованию механических характеристик и

9. повреждаемости элементов конструкции силовой установки, выполненных из
различных материалов.
6. Организационно-производственная - выработка практических рекомендаций
на изготовление композитных конструкций СУ, обеспечивающих требуемый
уровень работоспособности газотурбинного двигателя с учетом показателей
эксплуатационно-боевой живучести ЛА.
Достоверность результатов исследования обеспечивается:
1. Корректным использованием многократно апробированных методик расчета
прочностных характеристик авиационных конструкций.
2. Современными методами статистической обработки динамических процессов.
3. Высокоточными измерительными приборами при выполнении экспериментов.
4. Достоверностью проведенных исследований подтверждающих их совпадением
с данными.
5. Полученными в результате обобщения опыта применения авиации в локальных
военных конфликтах и при эксплуатации, а также с материалами исследований,
полученными другими авторами.
Практическая ценность результатов исследования заключается в том что, метод
позволяет:
1. Использовать методологические основы оценки целесообразности
применения композиционных материалов в конструкции силовой установки
летательного аппарата военного назначения с учетом всех исследованных свойств
конструкционных материалов для выработки рекомендаций по наиболее
рациональным мероприятиям обеспечения эксплуатационной и боевой живучести
авиационного комплекса.
2. Прогнозировать характер повреждений элементов конструкции силовой
установки из композиционных материалов и вероятность их возникновения в
процессе эксплуатации военного летательного аппарата при планировании и
организации восстановления и ремонта боевой авиационной техники.

10. 3. Разработать новые практические рекомендации по совершенствованию
авиационных конструкций из композиционных материалов на всех этапах
жизненного цикла боевого авиационного комплекса, отличающиеся от известных
учетом изменения газодинамической устойчивости газотурбинного двигателя,
при возможных эксплуатационно-боевых повреждениях силовой установки
самолета.
Решение научно-технической проблемы основывалось на глубоком изучении
фундаментальных отечественных и зарубежных исследований, литературных
данных и выполнении натурных экспериментов. Методологической основой
работы является системный подход к обеспечению живучести боевых
авиационных комплексов, базирующийся на совместном рассмотрении вопросов
повреждаемости и несущей способности элементов конструкции силовой
установки, а также работоспособности.
Список литературы:
1) Создание метода оценки целесообразности применения композиционных
материалов в силовой установке летательного аппарата военного назначения.
Аверичкин Павел Алексеевич.
2) Основные тенденции развития тактических истребителей вооружённых сил
ведущих зарубежных стран. Полковник Р. Щербинин.