С опорой на эффективные материалы

Мир вступил в полосу неопределенностей. Бесконечные сюрпризы преподносят не только погода и климат, но и такие, казалось бы, предсказуемые сферы, как торговля, банки и бизнес. Нынешний кризис – тому подтверждение. Он породил сложности не только в экономике, но и смятение в умах. Оказалось, что нет проверенных теорий развития общества. Потому все, что касается перспективы, выбора стратегических направлений, требует предельно строгого подхода.

Авиация и авиастроение – одни из наиболее высокотехнологичных секторов экономики, потребляющих наукоемкую продукцию. В частности, высокоэффективные материалы и технологии. Именно такие материалы с требуемыми служебными характеристиками обеспечили реализацию смелых замыслов конструкторов в таких значимых для страны изделиях, как штурмовик Ил-2, истребитель МиГ-17, ударно-разведывательный самолет Т-4 «Сотка», тяжелый транспортный самолет Ан-225 «МРИЯ», космический челнок «Буран», двигатель АЛ-31Ф с изменяющимся вектором тяги, сверхзвуковые Ту-144 и Ту-160 и другие.

Вместе с тем, без новых материалов невозможно развитие и других отраслей промышленности – электроэнергетики, машиностроения, строительства, медицины, приборостроения. Суперэкспрессы на рельсах и летящие над океаном экранопланы, сверхвысотные здания и подводные рудники – все они из сферы фантастики переходят в разряд конкретных проектов, авторы которых не прочь применить некоторые из авиационных материалов.

Многолетняя отечественная и зарубежная практика показывает, что более 80% инновационных разработок в ведущих отраслях промышленности и секторах экономики базируется на внедрении новых материалов и технологий их производства. Эта широта и значимость задачи позволили Всероссийскому научно-исследовательскому института авиационных материалов (ВИАМ), совместно с партнерами, поставить вопрос о целесообразности включения направления «Материалы и глубокая переработка сырья» в приоритеты модернизации экономики и технологического развития Российской Федерации.

Наше предложение поддержали Министерство промышленности и торговли, Российская академия наук, Министерство обороны, Правительства республик Мордовия и Татарстан, Ульяновской области.

Комиссией по модернизации и технологическому развитию экономики России определены пять направлений – приоритетов, способных обеспечить технологический прорыв. Это – энергоэффективность и энергосбережение, в том числе – вопросы разработки новых видов топлива; ядерные технологии; космические технологии, прежде всего связанные с телекоммуникациями, включая ГЛОНАСС и программу развития наземной инфраструктуры; медицинские технологии, прежде всего диагностическое оборудование и фармацевтика; стратегические информационные технологии, включая вопросы создания суперкомпьютеров и разработки программного обеспечения.

Понятно, что ни один из этих приоритетов не может быть реализован без комплексного решения задач в области материалов нового поколения и реализации принципов глубокой переработки сырья.

Новый приоритет «Материалы и глубокая переработка сырья» является ключевым направлением для технологического прорыва и необходим для успешной реализации других приоритетов модернизации экономики и технологического развития Российской Федерации.

Также важнейшей задачей является разработка стратегических направлений развития материалов для различных отраслей промышленности и технологий их переработки на долгосрочный период времени (до 2030 года) с целью:

– обеспечения мирового уровня и глобальной конкурентоспособности российских материалов и технологий;

– формирования опережающего научно-технического задела по материалам и технологиям как основы устойчивого развития экономики на базе анализа и прогноза рынков, форсайта развития науки и технологий;

– формирования нового технологического уклада в промышленности, синхронизированного с развитием сложных технических систем посредством создания прорывных технологий в области материалов и глубокой переработки сырья;

– формирования в Российской Федерации центра по созданию перспективных материалов и технологий мирового уровня как основного генератора модернизации российской промышленности;

– достижения высоких темпов инновационной активности, обеспечивающих конкурентоспособность российских материалов и технологий, а также генерацию потоков миграции создаваемых технологий в различные отрасли промышленности.

Анализ стратегий российских интегрированных структур показывает, что свое дальнейшее развитие они связывают с созданием новых материалов с кардинально улучшенными служебными характеристиками и технологий их переработки.

Так, важнейшим элементом стратегии развития ОАО «Объединенная авиастроительная корпорация» (ОАО «ОАК») является модернизация существующих и разработка таких перспективных воздушных судов, как МС-21, SSJ-NG, ПАК ДА, легкий военно-транспортный самолет на базе Ил-112 и др. с формированием крупных межпрограммных проектов, выполняемых в интересах разработки нескольких типов воздушных судов. Для достижения стратегической цели ОАО «ОАК» в области военной авиации необходимо обеспечить возможность разработки и серийного производства самолетов целиком и полностью за счет внутреннего производства продукции на основе отечественных разработок.

ОАО «Вертолеты России», являясь одним из мировых лидеров вертолетостроительной отрасли, ведет работы по созданию перспективных скоростного, тяжелого, легкого вертолетов и беспилотного вертолетного комплекса. При этом ключевыми направлениями является доведение доли композиционных материалов новых поколений в конструкции планера, в том числе – силовых элементов, до 60%; создание и внедрение «интеллектуальных» и легких материалов с улучшенными служебными характеристиками; наноматериалов и нанотехнологий для снижения заметности в оптическом, тепловом, радиолокационном и акустическом диапазонах.

ОАО «Управляющая компания «Объединенная двигателестроительная корпорация» (ОДК) определены основные задачи развития двигателестроения в России. Для гражданской авиации стоит задача увеличения полного назначенного ресурса, повышения экономичности на 10-15%, снижения эмиссии вредных веществ и уровня шума, трудоемкости в техобслуживании газотурбинных двигателей в 2 раза; для военной авиации – увеличения лобовой тяги на 20%, повышения боевой живучести на 50%, снижения удельного веса на 30-35% и удельного расхода топлива при форсировании на 15-20%.

Реализация поставленных задач возможна только при использовании новых жаростойких, высокоградиентных теплозащитных покрытий лопаток, конструкционных композиционных материалов с рабочими температурами до 2200 оК без охлаждения и покрытий в условиях вибро- и термоциклического нагружения в течение межремонтного ресурса не менее 4000 часов.

Важнейшим направлением в развитии отечественных комплексов тактического назначения является создание гиперзвуковых летательных аппаратов и перспективных технологий ракетного двигателестроения (гиперзвуковые прямоточные воздушно-реактивные двигатели ГПВРД, жидкостные ракетные двигатели ЖРД и др.), включая развитие кооперации по новым материалам и конструкторско-технологическим решениям.

Развитие отечественной космонавтики связано с созданием перспективных многоразовых ракетно-космических систем, для чего необходимы новые жаропрочные и жаростойкие сплавы на основе никеля и ниобия, дисперсно-упрочненные сплавы, интерметаллические соединения, композиционные материалы на основе углерода и кремния, легкие свариваемые алюминий-литиевые сплавы.

Развитие и создание конструкционных и фунциональных материалов с принципиально улучшенным комплексом свойств, энергоэффективных и ресурсосберегающих технологий их переработки является также ключевым направлением для технологического прорыва в электроэнергетике, судостроении, автомобильной промышленности, железнодорожном машиностроении, приборостроении, строительстве и других отраслях. Поэтому разработка стратегических направлений развития материалов и технологий их переработки на период до 2030 года является актуальной задачей.

Разработка стратегических направлений развития материалов и технологий в стенах нашего ФГУП «ВИАМ» осуществлялась в соответствии с приоритетами государственной политики Российской Федерации в промышленной сфере.

Их реализация призвана обеспечить достижение принципиально новых показателей эксплуатации и технических характеристик сложных технических систем. В том числе – в области авиастроения:

Основой успешной реализации стратегических направлений развития материалов и технологий является соблюдение следующих основополагающих принципов при создании материалов и сложных технических систем: базирование на результатах фундаментальных и фундаментально-ориентированных исследований, полученных ведущими научно-исследовательскими организациями,  включая Государственные научные центры (ГНЦ), совместно с институтами РАН и вузами; использование «зеленых» технологий при создании материалов и комплексных систем защиты; реализация полного жизненного цикла (с использованием IT технологий) от создания материала до его эксплуатации в конструкции, диагностики, ремонте, продлении ресурса и утилизации; неразрывность материалов, технологий и конструкций.

В качестве основного механизма реализации стратегических направлений предусмотрен заложенный при создании и функционировании Технологических платформ («Материалы и технологии металлургии»; «Новые полимерные композиционные материалы и технологии») принцип развития инновационного потенциала на базе государственно-частного партнерства при внедрении новейших достижений в промышленности.

Первоочередной задачей для индустриализации на новом техническом уровне является развитие сотрудничества предприятий металлургической и химической промышленности с ведущими научно-исследовательскими организациями и максимально эффективное государственно-частное партнерство – начиная от программ совместных научно-исследовательских работ, выдачи рекомендаций для технического перевооружения предприятий и заканчивая освоением серийного производства новых материалов и полуфабрикатов с использованием наукоемких технологий, их квалификации и авторского надзора за технологическим процессом изготовления.

Реализация стратегических направлений развития материалов и технологий их переработки станет стимулом для перехода нашей страны к новому этапу индустриализации – от технической модернизации производств до подготовки высококвалифицированных инженерно-технических и научных кадров, сохранения и развития потенциала существующих научных и производственных коллективов, расширения кооперации как внутри страны, так и на мировом рынке.

Такой подход позволит в кратчайшие сроки осуществить переход к новому технологическому укладу в производстве наукоемкой продукции на базе современных научно-технических достижений в области материалов.

Создание и внедрение новых материалов и технологий их получения на базе глубокой переработки сырья также являются основой для инновационного развития регионов Российской Федерации. Учитывая специфику развития каждого региона, его геополитические и инфраструктурные особенности, целесообразно развитие наиболее значимых для конкретного региона направлений исследований в области новых материалов и технологий с профильной подготовкой кадров – от рабочих до инженерно-технических и научных специальностей.

Важнейшей составляющей для инновационного развития регионов является подготовка высококвалифицированных кадров по базовым для них специальностям. Прежде всего – на базе национальных исследовательских университетов и ведущих вузов. Успешная реализация поставленной задачи возможна при сотрудничестве учебных заведений с ведущими научно-исследовательскими организациями и государственными научными центрами.

Так, в настоящее время уже подписано более двадцати соглашений о сотрудничестве между ФГУП «ВИАМ» и промышленными предприятиями, институтами РАН, научными организациями и национальными исследовательскими университетами. В их числе – Мордовский государственный университет им. Н.П. Огарева, Московский государственный технический университет имени Н.Э. Баумана, Самарский государственный аэрокосмический университет имени академика С.П. Королева, Казанский государственный технический университет им А.Н. Туполева, Пермский национальный исследовательский политехнический университет, Южно-Уральский государственный университет.

Системное фокусирование и концентрация знаний в рамках конкретных регионов Российской Федерации обеспечит динамичное инновационное развитие и модернизацию экономики страны, основанную на переходе от сырьевой экономики к экономике знаний.

Реализация стратегических направлений развития материалов и технологий их переработки также станет стимулом для развитие смежных отраслей и потребует решения ряда ключевых задач: в наноиндустрии – разработки технологий промышленного производства наночастиц и модификаторов с низкой себестоимостью; в химической отрасли – синтеза исходных компонентов для полимерных композиционных и функциональных материалов мономеров и олигомеров, с использованием принципов «зеленой» химии, синтеза полимерных соединений с использованием методов «молекулярного дизайна»; в биоинженерии – разработки технологий атомно-молекулярного конструирования и самоорганизации на основе атомов и биоорганических молекул, соединения современных технологических возможностей с достижениями в области познания живой природы; в области IT-технологий – усовершенствования цифровых методов, совместимых с CAD/CAM/CAE и PLM системами; в металлургии – создания новых энергоэффективных, ресурсосберегающих «безлюдных» технологий и оборудования, в том числе – с нейронными системами управления, для автоматизации серийного производства сплавов и сталей, разработки новых энергоэффективных, ресурсосберегающих технологий переработки, обогащения рудного сырья и освоение месторождений, включая Томторское (редкоземельные материалы) и вулкан Кудрявый (рений).

Для выполнения исследовательских работ по стратегическим направлениям развития материалов и технологий, их переработки и внедрения их результатов потребуется развитие инфраструктуры, включая создание специализированных центров компетенций (трансфера технологий) – национальных лабораторий по конструкционным и функциональным материалам, в том числе – со специальными свойствами.

Эта задача может быть решена на базе Национальных исследовательских центров, а также сети взаимоувязанных с ними исследовательских комплексов в ведущих научных организациях, центрах, институтах РАН, национальных исследовательских университетах и на промышленных предприятиях. В связи с этим необходимо учитывать разработанные стратегические направления при формировании программы деятельности Национального исследовательского центра (НИЦ) «Материалы и технологии их производства», создаваемого во исполнение поручений Правительства Российской Федерации.

Создание НИЦ с участием ведущих государственных материаловедческих центров необходимо для формирования единой промышленно-технологической политики по разработке, производству и использованию материалов – от исходного сырья до конечных продуктов в различных отраслях промышленности, в первую очередь – в оборонно-промышленном комплексе, координации деятельности научных организаций и производственных предприятий для создания опережающего научно-технического задела и реализации крупных инновационных проектов.

Создаваемый НИЦ будет также решать вопросы межведомственной координации, системной увязки и программно-целевого планирования мероприятий по развитию материалов в рамках государственных и федеральных целевых программ с использованием принципа системного фокусирования в рамках технологических платформ.

Разработанные ФГУП «ВИАМ» стратегические направления развития материалов и технологий их переработки рассмотрены и одобрены на ряде совещаний с участием представителей федеральных органов исполнительной власти. На них подчеркивалось, что эти направления целесообразно принять за основу при разработке новой Государственной программы по материалам.

Можно не сомневаться, что реализация стратегических направлений развития материалов и технологий их переработки обеспечит существенный прорыв в различных секторах экономики и достижение значимого мультипликативного эффекта. А также может послужить катализатором увеличения инвестиций со стороны интегрированных структур, корпораций, бизнеса в научные разработки институтов РАН, ГНЦ, Национальных исследовательских центров, Национальных исследовательских университетов.

Наука это не только источник новых знаний, но и определяющий фактор успешного развития экономики, повышения качества и благосостояния жизни людей. «Наука необходима народу.- подчеркивал выдающийся физик Ф. Жолио-Кюри,- Страна, которая её не развивает, неизбежно превращается в колонию».

Источник: Инженерная газета №4 февраль 2012г.