Индекс цитирования Яндекс.Метрика

Люди практической науки

29.12.2011

Надо уметь понимать материалы, с которыми работаешь…

Интервью с Александром Раскутиным – начальником лаборатории «Углепластики и органиты» ФГУП ВИАМ ГНЦ РФ

Наша беседа с Александром Евгеньевичем то и дело прерывалась телефонными вызовами. Причина выяснилась быстро, и стало понятно, почему Раскутину то и дело приходится отвечать по телефону на вопросы и задавать их. На днях его лаборатория получила на несколько десятков миллионов рублей новейшего научного оборудования и сейчас как раз идет монтаж и наладка. Так что разговор приходилось вести то в кабинете Александра Евгеньевича, то в его лаборатории среди новенького, не до конца еще установленного оборудования, один вид которого (это чувствовалось!) радовал его сердце.

Вот рассказ Александра Евгеньевича.

«Нельзя действовать методом проб и ошибок...»

- Сейчас наш институт постоянно получает новое оборудование, а ведь еще десять с небольшим лет назад о таких масштабах обновления только мечтали. Хорошо помню то время. Трудно было с финансированием, трудно было с техникой, очень трудно было людям, и не все верили, что положение выправится... Тогда я пришел в ВИАМ молодым специалистом, по приглашению, хотя многие товарищи отговаривали меня: «Куда ты идешь, там же нет никаких перспектив!». Но решение было принято.

Закончил я, как и многие в нашем институте, МАТИ. Поступил туда не без труда, способностей больших не показал и на очное отделение не прошел - лишь на вечернее (только потом перевёлся на дневное). И я сразу попал на путь, который определил мою дальнейшую жизнь: устроился там же лаборантом в лабораторию обработки неметаллических материалов. Лаборант - это что за человек? Он постоянно имеет дело с разными материалами и приборами, должен понимать материалы, уметь руками работать, и вместе с тем с разными людьми общается, в разные задания-проекты вникает, которые он должен помогать выполнять. Уже тогда стало понятно: в этой работе и без умелых рук не обойдешься, но и одними голыми руками ничего не сделаешь - техника нужна!

Вернусь к началу своей работы в ВИАМе. Пришел сюда в 1998-м. Год этот был во всех отношениях тяжелым, вспомнить хотя бы дефолт. Хотя оклады у нас тогда были такие маленькие, что мы его практически и не почувствовали.

В том же году я поступил в аспирантуру ВИАМ (кстати, тогда там было всего два аспиранта, а сейчас - десятки, каждый год по нескольку защит!). Научным руководителем у меня была сначала Татьяна Георгиевна Сорина, а потом Георгий Михайлович Гуняев, тогда начальник нашей лаборатории. Он и сейчас здесь работает, так что вполне можно говорить о преемственности, развитии традиций.

Карьера моя началась, можно сказать, круто - в 2001-м году назначили сразу заместителем начальника лаборатории, минуя промежуточные должности. Уже потом я понял, что этим меня хотели удержать на работе. Говорю об этом, чтобы отметить: умеют в нашем институте о кадрах заботиться, стараются и материально, и морально людей заинтересовать, поддержать.

Но доверие надо оправдывать. Диссертация моя была посвящена теплостойким полимерным авиационным материалам, и задача состояла в том, чтобы разработать композиционные материалы с повышенной термостойкостью. Надо, чтобы те материалы, которые входят в конструкцию планера, работали при температурах до 150°С, а те, что входят в конструкцию двигателя (конечно, это так называемые «холодные» элементы) - до 400°С. Особой проблемой было (да и сейчас она есть), что эти материалы, особенно второй группы, получаются очень дорогими, производство каждого килограмма обходится в десятки тысяч рублей. Нынешние передовые зарубежные технологии, как нам известно, позволяют производить их дешевле.

Почему сложилось такое положение? Увы, в трудные 90-е годы прошлого века у нас этим направлением очень мало занимались, и получилось отставание, которое мы сейчас изо всех сил наверстываем. Основа есть. ВИАМу исполняется 80 лет, и опыт накоплен колоссальный. Лаборатория стеклопластики в институте работает с 1930-х годов, лаборатория углепластики - с 1950-х. Надо развивать традиции, продолжать путь научных школ, сами названия которых произносишь с удовольствием - «расчётчики», «прочнисты»...

Скажу подробнее о сути нашей работы. Композиционные материалы известны человечеству уже несколько тысячелетий. Например, как делали, да и сейчас делают, так называемые саманные кирпичи? Мешают глину с резаной соломой, формуют, сушат и получают строительный материал и не такой тяжелый, как сплошная глина, и с хорошей теплоизоляцией, то есть с полезной суммой свойств. Солома здесь - армирующий компонент, глина - связующий, наполнитель. Сейчас композиционные материалы, и арматура, и наполнители делаются из полимеров, и из этих материалов состоят 50 и более процентов деталей, входящих в конструкцию самолетов.

Производство таких материалов с заданными свойствами, умеющих выдерживать ту или иную температуру и нагрузки - дело исключительно наукоемкое. Это процесс сложный, многоэтапный, и здесь надо действовать с расчётом на точный результат, а не методом проб и ошибок. Вот почему мы так рады, что получили новое оборудование, которое изготовлено по нашему специальному заказу.

«Стремимся исключить неопределенность...»

В нашей лаборатории четыре сектора: конструкционных углепластиков, конструкционных органопластиков, сектор физико-химических испытаний и сектор интеллектуальных материалов.
Объясню, какое свойство авиационных материалов называется интеллектом. Сейчас можно говорить о трёх поколениях таких материалов. Первое - те, которые способны адаптироваться к термической и механической нагрузке, а потом, когда нагрузка прекращается, возвращаться к прежним свойствам. Второе - материалы с внедрёнными в них датчиками, способными передавать информацию о том, что происходит в тех или иных условиях. Ведь весь самолет термометрами или манометрами не обвешаешь, надо сделать так, чтобы свойствами передавать информацию обладали сами материалы, из которых он сделан! Этого можно добиться, в частности, используя оптические волокна. Такие волокна являются своего рода нервной системой материала, по которой передаются сигналы. Третье поколение - материалы, способные менять свои свойства под воздействием нагрузки, это на самом деле «умные» материалы. Разработки в данной сфере только начинаются, и этим материалам, несомненно, принадлежит будущее. Кстати, год-два назад вся информация о них исчезла из открытого доступа, из зарубежных научных источников. Вывод: направление это перспективнейшее и им явно заинтересовались военные - потому и сведений нет...

За последние годы в нашей лаборатории разработаны материалы, которые используются, в частности, при производстве самолета АХК «Сухой» Superjet-100 (его показывали на последнем Московском авиакосмическом салоне), в двигателе ПС-90А2 для самолетов Ту-204 и Ту-214, Ил-96. Сотрудничаем с АКБ имени Яковлева, которое разрабатывает проект МС-21 (магистральный самолет XXI века), и с ОАО «Авиадвигатель» г. Пермь при создании двигателя ПД-14.

Надо сказать, что композиционные материалы используются далеко не только в авиации. Они активно применяются в строительстве, в частности, сейсмостойком (тут у японцев большой опыт). Еще одно направление - усиление конструкции уже построенных зданий, строительство мостов, здесь есть удачные, пока правда, немногочисленные примеры в России. Такие материалы широко используются в медицине, в частности, в протезировании и рентгеновских установках, в автомобильной промышленности. Например, в автомобилях Формулы-1 металлический только двигатель, все остальное, включая шлем пилота, из композиционных материалов. Даже в спортивном снаряжении они широко используются! Так что рынок сбыта у успешных производителей таких материалов большой и в России, и за рубежом. И мы постараемся попасть в число таких успешных производителей!

Смотрите, вот оно, наше только что закупленное оборудование. Здесь целая линия. Сначала шпули-катушки с намотанными на них углеродными или другими наполнителями устанавливаются в шпулярнике. Потом в валковой системе на нити наносится связующий материал, дальше эта композиция проходит через систему горячих и холодных каландров. И вот он, так называемый препрег - полуфабрикат полимерного композитного материала, готовый для проверки и в нашей, и в смежных лабораториях... А это машина для механических испытаний полученных материалов - на сжатие, растяжение и сдвиг. Оборудование преимущественно германского производства. Но есть у нас в лаборатории и российская техника - в частности, недавно закупленная лазерная акустическая установка -дефектоскоп. Здесь мы организуем так называемую «чистую комнату»: когда полуфабрикат подвергается операциям раскроя и выкладки, надо исключить попадание на него малейшей пылинки, чтобы получить заданные свойства...

Процесс производства новых материалов называется «пропитка», и он, как видите, непростой, технологически очень насыщенный. Увы, нередко бывает, что «на выходе» получается материал не совсем с теми свойствами, на которые рассчитывали. Мы всеми силами стремимся исключить неопределенность, но слишком уж много факторов влияет на создание материала.

Несколько дней назад, когда новое оборудование только начали монтировать, к нам в лабораторию зашёл Генеральный директор Евгений Николаевич Каблов. Порадовался с нами, поинтересовался проблемами. И порекомендовал: чтобы исключить неопределенность материала «на выходе», ищите программное обеспечение для моделирования технологии пропитки, для начала у фирм-производителей этого оборудования. Ведь нашли же и закупили программное обеспечение для моделирования технологии формования!

Наша лаборатория, как и весь ВИАМ, развивается. Мы очень благодарны Правительству России, которое вкладывает большие деньги в развитие перспективных научно-технических направлений, и руководству Института, которое организует работу так, чтобы дать максимальный эффект. В 2012 году завершим создание в ВИАМе Центра по квалификационным испытаниям полимерных композиционных материалов.

Основные публикации и проекты А.Е. Раскутина за последние годы

- НИР «Разработка и исследование, с учетом квалификационных требований, конструкционного углепластика на основе жгутового наполнителя и высокодеформативного российского связующего для слабо- и средненагруженных конструкций (Е11+ до 130 ГПа, σ11+ до 1600 МПа); исследование возможности создания конструкционных углепластиков для высоконагруженных (силовых) и средненагруженных особо ответственных конструкций (Е11+ =160-180 ГПа, σ11+ = 2200-2700 МПа)».

- НИР «Исследование свойств импортных и российских материалов, необходимых для проектирования и изготовления перспективного крыла из углепластика»

- НИР «Разработка и освоение технологических процессов изготовления полуфабрикатов конструкционных углепластиков на основе импортных наполнителей различных текстильных форм фирмы «Porcher» и отечественных связующих для использования в агрегатах планера серийно выпускаемой гражданской авиационной техники взамен остро дефицитных углеродных лент тонкого номинала, разработка нормативной документации, отвечающей требованиям мировых стандартов, для обеспечения возможности применения угленаполнителей фирмы «Porcher»»

- «Моделирование процессов изготовления изделий из полимерных композиционных материалов препреговым и инфузионными методами и создание стенда для отработки технологических режимов формования»

- «Исследование типового характера разрушения углепластиков в зависимости от вида нагружения».

Интервью провел и подготовил для публикации кандидат филологических наук, доцент М.И. Никитин