Последние события показывают, что военно-политический баланс в мире и на постсоветском пространстве кардинально меняется. И без того большое количество угроз для России стремительно растет. В этой ситуации в полной мере обеспечить защиту наших национальных интересов могут помочь лишь сильная армия, флот и авиация, готовность которых напрямую зависит от работы отечественных предприятий ОПК.
Среди задач, определяющих обороноспособность, одной из важнейших является создание и использование эффективных материалов. «Без современных материалов просто невозможно представить развитие боевой техники», – считает Президент России Владимир Путин.
Это мнение Президента прозвучало в контексте проводимой руководством страны политики по модернизации экономики России, согласно которой материалы нового поколения, в отличие от уже известных, разрабатываются с учетом принципиально иных служебных характеристик. В частности, приоритет в исследованиях сегодня отдается интеллектуальным материалам с уникальными функциональными свойствами. При этом их разработка базируется на принципе неразрывности материала, технологии и конструкции.
Очевидно, что для успешного перехода России к новому технологическому укладу и созданию на этой основе конкурентоспособных изделий как военного, так и гражданского назначения, необходимо глубокое прогнозирование и планирование действий. В том числе – и в области материалов.
С этой целью в нашем институте были разработаны и представлены научно-технической общественности, а затем – и НТС Военно-промышленной комиссии при Правительстве РФ (ВПК) «Стратегические направления развития материалов и технологий их переработки на период до 2030 года». В данном документе, получившем одобрение НТС ВПК, проанализирован отечественный и международный опыт, обобщено и спрогнозировано применение новых материалов во всех отраслях отечественной экономики. Не случайно документ получил одобрение и поддержку со стороны более 100 экспертов и 80 научных организаций.
В «Стратегических направлениях» определены четыре базовых принципа создания современных материалов и сложных технических систем. Это – фундаментальные и фундаментально-ориентированные исследования для создания опережающего научно-технического задела совместно с Российской академией наук; «зеленые» технологии при создании материалов и комплексных систем защиты; реализация полного жизненного цикла материала с использованием IT-технологий (создание – эксплуатация в конструкции – диагностика, ремонт, продление ресурса – утилизация); неразрывность материалов, технологий и конструкций.
При этом ВИАМ не просто предлагает новые материалы – он оценивает перспективы создания изделий, предусмотренных стратегиями таких ведущих коллективов страны, как Объединенная авиастроительная корпорация (ОАО «ОАК»), холдинг «Вертолеты России», Объединенная двигателестроительная корпорация, Объединенная судостроительная корпорация, Росатом, Роскосмос, РЖД и другие. На основе полученных данных и определяются направления развития материалов практически для всех отраслей промышленности до 2030 года.
На сегодняшний день ВИАМ готов предложить отечественному авиапрому ряд перспективных разработок, которые могут существенно улучшить защиту и летно-технические характеристики воздушных судов, повысить безопасность полетов и, что немаловажно, снизить себестоимость продукции.
Одной из актуальных задач, стоящих перед авиационной отраслью, является повышение весовой эффективности техники, ее прочности и ресурса. Она может быть решена благодаря разработке и внедрению сверхлегких высокопрочных материалов. В первую очередь речь идет об алюминий-литиевых сплавах, которые в совокупности с внедрением перспективных технологий соединения, включая сварку в твердой фазе, позволят снизить массу конструкций на 20-30%. И, соответственно, расход топлива.
Особое место среди конструкционных и специальных материалов в самолето-, вертолетостроении и космической технике прочно заняли полимерные композиционные материалы (ПКМ) – угле-, стекло-, органопластики и гибридные материалы на их основе. Объем их применения уже достиг 50% от массы планера, обеспечивая ее снижение на 20–25%. При этом широкая номенклатура ПКМ востребована различными предприятиями авиационной и космической отраслей, оборонно-промышленного комплекса.
В частности, важнейшим элементом стратегии развития OAK является модернизация существующих летательных аппаратов и разработка таких перспективных воздушных судов и комплексов, как МС-21, SSJ-NG, ПАК ДА. Для реализации этих проектов необходимо обеспечить разработку и серийное производство самолетов целиком и полностью на основе отечественных материалов. И если для гражданской техники могут быть исключения, то для военной авиации это условие должно выполняться неукоснительно.
В свою очередь холдинг «Вертолеты России» проводит активную работу по созданию высокоскоростного, тяжелого и легкого вертолетов, беспилотного вертолетного комплекса. Осуществление этих программ будет считаться успешным, если доля композиционных материалов нового поколения в их конструкциях достигнет 60%. И ВИАМ активно работает в данном направлении. В вертолетах будущего также не обойтись без интеллектуальных материалов с улучшенными служебными характеристиками.
Стоит сказать еще об одной разработке нашего института – речь идет о таком специальном способе упрочнения авиационных органических стекол, как ориентация или, иными словами, вытяжка стекла при повышенной температуре. Подобные ориентированные стекла применяются практически на всех отечественных самолетах и вертолетах. Они не теряют своей прочности даже при сквозном пробое. При желании в лист ориентированного стекла можно забить гвоздь и оно не растрескается.
Для решения проблемы «бликования» остекления приборов самолета в институте, помимо антибликовых покрытий, разработаны фильтры переменной оптической плотности (стекла или полимерные пленки, светопропускание которых плавно изменяется по оптическому полю детали остекления). Тем самым часть солнечной радиации, попадающей в кабину из верхней полусферы, эффективно ослабляется, уменьшая величину блика. В то же время практически прозрачное стекло на уровне глаз пилота не мешает ему оценивать окружающую обстановку.
По мнению большинства специалистов, развитие военной и специальной авиационной техники связано с освоением околоземного космического пространства и гиперзвуковых скоростей. Для этого потребуется сделать большой шаг вперед по созданию принципиально новых материалов для двигателя и планера, широко применить технологии «двойного назначения». Кроме того, одной из главных задач военного авиастроения является снижение заметности в радиолокационном, инфракрасном, оптическом и акустическом диапазонах.
Большие возможности по созданию новейших образцов авиационной техники открывают нанотехнологии и инфокомпозиты. В частности, они позволят создать датчики, фиксирующие и передающие информацию в процессе полета, что в итоге позволяет управлять поверхностью конструкции и обтекающим воздушным потоком, значительно улучшить аэродинамику, повысить надежность и «живучесть» самолетов.
Немалую роль при создании новых систем для летательных аппаратов будут играть аддитивные технологии, интеллектуальные материалы, позволяющие управлять самолетом путем синтеза электронного оборудования и человеческого мозга.
Актуальным направлением работы ВИАМ является дальнейшее внедрение интеллектуальных материалов с функциями самодиагностики, которые впоследствии позволят создавать «умные» конструкции, адаптирующиеся к внешним нагрузкам. В частности, ВИАМ реализует тему интеллектуальных полимерных композиционных материалов. Это «умные» материалы, содержащие оптоволоконные датчики с брэгговскими решетками, способны в режиме реального времени извещать о напряженно-деформированном состоянии конструкции.
Стоит отметить, что новые летательные аппараты невозможно создать без новых, совершенных двигателей. Так, в гражданской авиации требуется значительно увеличить ресурс моторов, на 10-15% повысить их экономичность, существенно снизить эмиссии вредных веществ и уровень шума.
В военном секторе необходимо добиться увеличения лобовой тяги двигателей как минимум на 20%; повышения боевой живучести на 50%; снижения удельной массы на треть или больше, сокращения расхода топлива при форсировании на 15-20%. Решить эти задачи можно только при использовании новых жаростойких материалов.
К ним, в частности, относятся монокристаллические и интерметаллидные сплавы, высокоградиентные теплозащитные покрытия лопаток турбин, конструкционные композиционные материалы, способные работать при рабочих температурах до 2200 К (без охлаждения и покрытий) в условиях вибро- и термоциклических нагрузок с межремонтным ресурсом не менее 4000 часов.
Мало создать материал – нужно его еще и защитить. ВИАМ в своих работах уделяет огромное значение вопросам коррозионного поражения и противодействия этому фактору. Сегодня это острейшая проблема, с которой сталкивается не только авиационная отрасль, но и в целом экономика страны, неся колоссальные потери.
Различные климатические и экологические факторы, коррозия и микроорганизмы все чаще становятся главными врагами различных сооружений, конструкций, технических систем, создаваемых человеком.
К примеру, ежегодные мировые потери только лишь от коррозии оцениваются в 2,2 трлн долларов. В таких странах, как США, Великобритания, Германия они достигают 3% ВВП. В тоже время в Японии, благодаря проводимой системной работе по борьбе с коррозией, цифра эта в два раза меньше – 1,5% ВВП. К сожалению, в России подобных подсчетов не ведется. По мнению специалистов, четверти всех потерь можно избежать, если использовать научно обоснованные методы защиты материалов от коррозии и других климатических факторов.
В рамках этого направления ВИАМ разрабатывает комплексную систему защиты для конструкций из металлических, полимерных композиционных материалов и их соединений, создает технологии защиты и ремонта, а также проводит климатические и микологические испытания. С этой целью нами создается сеть климатических станций в различных климатических зонах. К слову, ВИАМ уже озвучил идею по созданию национальной сети центров климатических испытаний. Пока же большой объем работ ведется в Московском и Геленджикском центрах климатических испытаний ВИАМ.
И последнее. Не секрет, что в отечественной «оборонке» ситуация с молодыми кадрами пока оставляет желать лучшего. Этой проблеме ВИАМ уделяет огромное внимание. В нашем институте ведется системная и целенаправленная работа по подготовке высококвалифицированных кадров, успешно реализуются различные схемы социальной поддержки молодежи и дополнительных выплат.
Результатом стало снижение среднего возраста сотрудников института с 61 года до 44 лет. Например, в 2013 году из 1859 человек, работающих в институте, 764 не достигли еще 35 лет.
Огромную роль в процессе передачи опыта играет наставничество, а также система переподготовки кадров. Введя подобную практику, мы уверенно можем сказать, что она приносит ощутимые плоды.
Важную роль в процессе профессиональной подготовки молодых специалистов выполняет недавно созданный Учебный центр ВИАМ. Благодаря его работе представители различных организаций получили возможность стажироваться у нас, приобретая новые теоретические знания и практический опыт.
Кроме того, отличительной особенностью ВИАМ является тесное сотрудничество с профильными вузами. Наша научная организация стала одной из первых в России, которая получила право осуществлять образовательную деятельность по программам магистратуры. Такую возможность предоставил новый Федеральный закон от 29.12.2012 г. №273-ФЗ «Об образовании в Российской Федерации». Добавлю, что обучение будет проходить по направлению «Материаловедение и технология материалов» и профилю «Материалы и технологии для авиационно-космической техники». И это позволит получить не только глубокие теоретические знания в области материаловедческих наук, но и практический опыт работы на современном оборудовании с использованием уникальных научных разработок института. С прошлого года ВИАМ проводит конкурс для выпускников московских школ «Материаловед будущего», победителям которого предоставляется возможность бесплатно учиться в ведущих вузах и проходить стажировку в нашем институте.
Тем не менее сегодня крайне необходимо повышение общественного признания заслуг ученого, конструктора и инженера, стимулирование интереса молодежи к этим профессиям. Воспитывать будущих инженеров и конструкторов нужно на конкретных примерах. Зачастую люди, воплощающие знания в конкретные разработки, недооценены государством и малоизвестны широкой общественности. Ярким историческим примером может служить судьба выдающегося советского ученого, талантливого материаловеда, гениального инженера и авиаконструктора Роберта Бартини.
В заключение хотел бы отметить: сегодня остро назрела необходимость повышения роли инженера и генерального конструктора в развитии нашей страны. Конкретные шаги в этом направлении, в числе прочего положительно скажутся на укреплении обороноспособности Российской Федерации.