Индекс цитирования Яндекс.Метрика

Люди практической науки

06.03.2017

«Наш филиал – это союз науки и производства»

Интервью с начальником сектора УНТЦ ВИАМ Евгением Вешкиным.

Интервью с начальником сектора разработки и исследования технологий изготовления полимерных композиционных материалов (ПКМ) лаборатории «Технологии производства деталей из ПКМ и функциональных покрытий» Ульяновского научно-технологического центра (УНТЦ ВИАМ) Евгением Алексеевичем Вешкиным.

Летающий автобус

В ВИАМ я работаю с 2005 года и полностью увлечен своим делом. Хотя в школьные годы я был очень далек от науки. Учился без энтузиазма. Но интерес к технике проявлял. Мой отец – водитель автобуса часто позволял мне копаться вместе с ним в механизмах – в 90-е годы при дефиците запчастей ему самому приходилось заниматься ремонтом автотранспорта, а я постоянно ему помогал. Лет с двенадцати я загорелся мечтой стать конструктором автобусов – рисовал эскизы, и даже что-то отдаленно напоминающее чертежи. Но постепенно, поскольку у нас рядом не было никаких автодорожных институтов, меня привлекла авиация, и я стал делать проекты самолетов. Впрочем, самолет – это тот же автобус, только летающий и технически более сложный.

Ульяновск вообще пронизан авиационной атмосферой. Здесь расположено мощное, одно из градообразующих предприятий города – авиационный завод «Авиастар-СП». Неподалеку от него я и живу. Поэтому неосознанно с детства я уже был приобщен к авиационной среде. С тех давних пор и поныне одним из главных местных праздников, особенно для городской детворы, является ежегодный День авиастроителя, где представляют достижения авиапрома. Особенно впечатляли меня, да и сейчас тоже не оставляют равнодушным, такие громадные самолеты, как Ан-124, пролетающие над городом. Большой ватагой мы забирались на крыши домов, чтобы лучше все рассмотреть.

На «Авиастаре-СП» работала моя мама. Она и настояла, чтобы я поступал в институт. Окончив подготовительные курсы, я стал студентом кафедры самолетостроения Ульяновского государственного технического университета (УлГТУ). Она как раз тесно связана с местным филиалом ВИАМ и является кузницей кадров для завода.

С практики в ВИАМ, куда я впервые попал на третьем курсе университета, и началось мое серьезное увлечение наукой. Все курсовые работы, а далее и диплом – «Совершенствование технологии формования интегральной конструкции интерцептора самолета ТУ-204-300 с исследованием свойств трехслойных конструкций», готовил со знанием дела и с желанием продолжать свои изыскания. Преддипломную практику я проходил уже штатным работником ВИАМ.

Через связующие к композиционным материалам

Учась на пятом курсе УлГТУ, я уже был полноценным сотрудником института. 28 декабря 2006 годом меня оформили на рабочую специальность, по которой я проработал ровно год. Занимался приготовлением связующих. Я также принимал активное участие в изготовлении препрегов на их основе. Связующие – это основа, матрица композиционных материалов, от них зависят все последующие свойства задуманного материала – и термические, и химические, и прочностные. В этой связи соблюдение технологических операций – это ответственность, которая возложена на рабочего. Конечно, существует и непрерывный контроль изготовленной продукции, но все же нарушать технологию недопустимо.

Важный уже на другом уровне профессии аспект – в создании конструкции из полимерных композиционных материалов. Здесь, в отличие от металлов, конструкция, материал и технология – едины. Несмотря на то что научно-технический прогресс идет семимильными шагами, далеко не все специалисты понимают важность этого симбиоза. А многие просто не владеют необходимыми знаниями в силу специфики образовательного процесса. Мне часто приходится посещать заводы нашей большой страны, общаться и с конструкторами, и с технологами – пока нередко встречаются несколько устаревшие взгляды. Те, кто учился и много работал в «эру металла», как бы я выразился, проектируемую конструкцию видят совсем по-другому, они механически пытаются заменить металл композитами, например, не учитывая, что в металлических конструкциях много механических соединений. А ПКМ, тем временем, это для деталей интегральных, больших по площади. Можно сделать одну деталь и при этом исключить множество соединений, за счет этого сэкономить в массе!

В университете я учился на конструктора: отчасти это и материаловед, и технолог. Но конструкторов сейчас учат в основном работать с металлом. Только поработав в ВИАМ, я приблизился к пониманию производства ПКМ. Это помогает мне сейчас в работе с коллегами – появилось видение, как выполнить любую конструкцию с точки зрения полимерно-композиционных технологий. Сегодня конструкторам, занимающимся ПКМ, нужно вырабатывать особое, новое мышление, другой взгляд, чтобы моделировать детали современной авиатехники.

Органо-, угле-, стеклокомпозиты выигрывают у некоторых металлов как по удельной массе, так и по прочности. Главное понять, где они могут заменить металл в конструкции. Каждый материал хорош на своем месте, и это конструктор должен понимать уже на этапе чертежа, задумки. Инженер, который проектирует самолеты, должен быть не только идеологом конструкции, но и материаловедом, и технологом – чтобы обеспечить заданные надежность, прочность, жесткость и сэкономить массу столь масштабного изделия. Последний параметр сегодня как никогда актуален! Ведь чем больше полезной нагрузки перевозит самолет, тем охотнее его будут покупать. Поэтому композиты сегодня очень востребованы. Они составляют до 50% массы самолета, произведенного на западе. У нас в России пока до 30%. Это, например, МС-21 (Як-242), официально представленный в прошлом году.

После того, как я приобрел опыт рабочего и получил диплом о высшем образовании, мне доверили инженерную деятельность и дали наставника – Петра Александровича Абрамова. Моим учителем стал очень скрупулезный, опытный и высококвалифицированный специалист, что очень круто повлияло на мою дальнейшую судьбу. Именно П.А. Абрамов подтолкнул меня к защите диссертации, о которой я тогда и не задумывался. Также особое участие в моем профессиональном становлении принял известный в авиационной отрасли ученый, руководитель нашего филиала, доктор технических наук Вячеслав Иванович Постнов. И хотя у нас разница в возрасте более 30 лет, мы с ним разговариваем на одном языке. Вячеслав Иванович как руководитель создает все условия для научного и профессионального роста молодых специалистов и ученых, методически помогает им в обобщении полученных результатов и оформлении их в виде научных статей, докладов, патентов на изобретения. Два моих наставника дали мне очень много и в понимании предмета, и в своей миссии ученого. Не могу не упомянуть Генерального директора ВИАМ, академика РАН Евгения Николаевича Каблова, на которого, без преувеличения сказать, многие равняются. Поражаюсь его энергичности, научному азарту! Благодаря ему ВИАМ является крупнейшим государственным научным центром, развивающим малотоннажное производство материалов, полуфабрикатов и деталей, имеет современнейшее исследовательское, испытательное и производственное оборудование, а также систему подготовки высококвалифицированных кадров.

Материал надо видеть в конструкции

Участвуя в научно-исследовательских и хозяйственно-договорных работах, я наглядно убедился, что ПКМ без соответствующей технологии его применения не будет востребован. Недаром кредо ВИАМ – материал-технология-конструкция. Наш ульяновский центр как раз занимается отработкой технологий, адаптацией их в серийное производство. Получается, что наука в нашем филиале тесно взаимодействует с производством.

Сегодня УНТЦ ВИАМ включает лабораторию «Технологии производства деталей из ПКМ и функциональных покрытий» и цех «Изготовления полуфабрикатов и деталей из ПКМ», а также ряд вспомогательных служб. В лаборатории, которой руководит Сергей Васильевич Стрельников, знающий свое дело ученый и руководитель, три сектора. Один направлен на исследование и прогноз применения функциональных покрытий, в основном гальванических, другой работает над технологией неразрушающего контроля конструкций из ПКМ и третий, который возглавляю я, разрабатывает и исследует технологии изготовления ПКМ. Материалы, которые предлагает ВИАМ, мы в нашем филиале исследуем на возможность применения в тех или иных конструкциях, с учетом наиболее оптимальной области использования. При этом разработчики движутся к задуманному с нуля. Мы изначально встречаемся и обсуждаем – какой задуман материал и где планируется его использование. Наличие производственного оборудования в цехе очень нам помогает в разработке адаптированных к серии технологий. Есть и примеры освоения разработанных технологий в серийные производства в УНТЦ ВИАМ, которыми являются листовые органо- и стеклокомпозиты марок Органит-11ТЛ и ВПС-53К для лопастей вертолетов, препреги и полуфабрикаты различных марок, а также конструкции из них. Весомый вклад в это вносят заместитель начальника УНТЦ ВИАМ по производству И.И. Плетинь, начальник цеха А.И. Сатдинов и специалисты цеха, имеющие огромный опыт производственной деятельности, которые помогают советами и делом.

Есть разные способы получения связующего и наполнителя. Можно сначала на специальной машине изготовить препреги и уложить их на оснастку. Можно сделать все это уже в оснастке. В нее укладывается заготовка, пропитанная связующим, и при помощи вспомогательных материалов, собранных в вакуумный мешок, и специальных нагревательных устройств формуется с подводом тепла и избыточного давления. После чего получается деталь. Есть и иные способы изготовления ПКМ: например, прессование, пултрузия и другие. Для каждого связующего, исходя из его свойств – реологии, жизнеспособности и прочих, мы стараемся выбрать подходящую для него технологию переработки. И это мы также планируем заранее, потому что знаем конфигурацию конструкции летательного аппарата.

Когда я только пришел в ВИАМ, многие закономерности и связки между материалом и конструкцией мне были не столь заметны. Но благодаря наставникам, которые акцентировали внимание на особенностях цепочки «материал-технология-конструкция», я стал разбираться в профессии глубже, а мой интерес, естественно, многократно возрос.

Низкая пористость и высокая надежность – характеристики современных ПКМ

В 2009 году я приступил к диссертации и начал исследовать, как можно делать формование низкопористых ПКМ вакуумным способом, то есть без применения каких-то особых дорогих установок типа автоклава. Автоклав – это оборудование, создающее избыточное давление и подвод тепла, которое позволяет изготавливать детали пространственно-сложной формы. Сегодня для особо ответственных конструкций, воспринимающих силовые нагрузки, используется только автоклавное формование, для мало- и средненагруженных – вакуумное. И поэтому в нашем филиале, наряду с автоклавными, уделяют внимание и вакуумным способам формования.

Работая над технологией, я заметил некоторые особенности: так, снижение давления на некоторой температуре именно вакуумным способом на режиме отверждения приводит к тому, что получаем низкопористые ПКМ. Попробовал разрабатывать на одном связующем, на втором – получается. И начал свое исследование, которое переросло с подачи моих наставников и помощи коллег в диссертацию «Технологии безавтоклавного формования низкопористых полимерных композиционных деталей материалов и крупногабаритных конструкций из них». Это изыскание заняло длительное время, так как сбор и подготовку диссертации приходилось совмещать с работой. Я провел много исследований, экспериментов и испытаний, чему способствовало наличие самого современного исследовательского, испытательного оборудования в ВИАМ. За это время набралось большое количество материала, которое должно было перерасти в качественную диссертационную работу.

В своей диссертационной работе я исследовал давно разработанный материал – связующее ЭДТ-69Н и стеклотекстолит СТ-69Н на его основе. В результате исследований выяснилось, что очистка связующего от летучих веществ, дополнительная термовакуумная обработка наполнителя и специально выбранные параметры технологического режима формования приводят к резкому снижению объемной пористости в ПКМ. Это и легло в основу диссертации. Потому что повышенная объемная пористость влияет и на прочность, и на дальнейшие эксплуатационные свойства вследствие попадания и замерзания при отрицательных температурах в них воды, став причиной начала разрушения ПКМ. Цель – получить низкопористые ПКМ и создать технологию, которая позволяет это делать со сбережением ресурсов, была достигнута. Эту технологию уже удалось применить на самолете СР-10 – в УНТЦ ВИАМ изготовлены детали для опытного образца этой машины.

Также в своей диссертационной работе полученные научно-технологические принципы опробовал на новом материале ВКУ-48 на основе циануратного связующего марки ВСТ-1210. Этот материал задумывался на рабочую температуру 200°С и изготавливался способом вакуумной инфузии: «сухие» слои наполнителя выкладываются на оснастку и далее пропитываются извне связующим. Разработали технологию и сделали опытный образец-демонстратор – капот крышки двигателя вертолета марки Ка.

Главное, что интерес к ПКМ проявляют крупные отечественные авиапроизводители. Не так давно интересная работа была с АО «ОДК–Авиадвигатель» по изготовлению мотогондолы для двигателя ПД-14, который в перспективе будет устанавливаться на семейство самолетов МС-21.

Мотогондола создана из материалов, разработанных в ВИАМ. В рамках данной работы мы принимали участие в квалификации материалов и отработке технологий изготовления конструкций из него на предприятиях отрасли, что очень увлекательно: изготавливались детали около двух метров диаметром. 

Благодаря этой работе получили богатый опыт и поделились своими наработками. Это невероятная энергия созидания – обмен опытом! На каждом предприятии, которые мы посещаем, есть свои традиции создания элементов самолетов, и только конструктивный диалог дает импульс всем участникам авиационной отрасли развивать перспективные материалы и технологии. Трудно переоценить значение конференций и выставок – они способствуют колоссальному обмену информацией и задают вектор развития отрасли в целом. Чувство сопричастности очень воодушевляет на будущие проекты! А востребованность разработок ВИАМ колоссально мотивирует.

С 2011 года я работаю в филиале начальником сектора, где трудятся 12 человек – в основном, молодые ребята. Можно сказать, команда: целеустремленные, одержимые своей работой. Стоит отметить таких специалистов, как Р.А. Сатдинов, Р.С. Савицкий, А.А. Баранников, С.Е. Истягин, которые набираются знаний и становятся высококвалифицированными специалистами в области материалов и технологий ПКМ. Я надеюсь, что они подтвердят свою квалификацию, защитив кандидатские диссертации. Да и вообще, весь коллектив УНТЦ ВИАМ – как большая семья, всегда помогут и словом, и делом.

Часто приходится бывать в институте и общаться с коллегами из разных лабораторий. Они выступают как разработчики и эксперты, а наш филиал как технологи. Вместе потом отслеживаем судьбу материала. Бывает, что на заводах не соблюдают технологию, и приходится решать вопрос совместными усилиями на месте, в составе комиссии ВИАМ. Также посещаем и другие предприятия в рамках научно-исследовательских работ. И фактически в «полевых условиях» узнаешь коллег не только как профессионалов, но как людей. Мне повезло, у меня есть возможность общения с замечательными учеными, сотрудниками ВИАМ – это дает большой положительный заряд!

Будущее региональной авиации – надежный самолет на основе новых технологий

Самолеты – технически очень сложные машины. При этом средний срок их эксплуатации часто достигает четверти века, а иногда и 40 лет. Поэтому стремительно внедрить в этой отрасли что-то новое нереально. Сколько должно пройти климатических испытаний – только представьте! Некоторые эксперименты длятся много лет. Поэтому самолеты должны быть надежными для обеспечения безопасности перелетов. И мы способствуем этому. Благодаря поддержке ВИАМ, филиал в Ульяновске не стоит на месте. Мы готовы выкладываться на 100%, чтобы эффективно развиваться и поднимать российскую авиацию на новые высоты.

Сегодня большой спрос на ПКМ. Поэтому активно расширяется цех УНТЦ ВИАМ – ощущается нехватка производственных площадей и кадров. В планах строительство нового корпуса по производству полуфабрикатов (препрегов) и оснащение этого производства современным оборудованием для полного удовлетворения потребностей авиационной отрасли.

В России сегодня очень востребована региональная авиация. Поскольку я живу в Ульяновске, я знаю, что от нас фактически возможно улететь только в российскую столицу. Чтобы добраться в Пермь – сначала придется лететь до Москвы. На поезде ехать сутки. И так со многими внутренними направлениями. Государство постепенно развивает региональную авиацию, основным транспортом которой должен стать самолет Ил-114. В этой части ВИАМ эффективно сотрудничает с КБ Илюшина по материалам для данных машин. Не стала исключением и система кондиционирования воздуха, которая, возможно, будет сделана из отечественных композиционных материалов (прежние варианты выполнены из металла и морально устарели). Мы в ВИАМ с энтузиазмом выполняем научно-исследовательские работы по этому направлению и верим в их успешное завершение.

Надеюсь, что в ближайшем будущем отечественная авиационная промышленность наладит серийный выпуск пассажирских самолетов различных классов с применением новых материалов и технологий, разработанных в ВИАМ!