Как построить самолет: основные этапы создания воздушного судна

Создание самолета – это длительный процесс который проходит, в среднем 5-8 лет, от зарождения идеи до запуска в серийное производство.

Центральное место в этом процессе занимает проектирование, которое требует огромного объема различного рода исследований, вычислений, графических работ и т.д.

Для реализации процесса проектирования в опытно-конструкторских бюро работают специалисты различных технических областей, действуют сложные лабораторные и производственные подразделения.

Авиакомплексы обычно включает в себя такие структурные подразделения: опытно-конструкторское бюро, опытное производство, летно-испытательная и доводочная база.

Весь цикл создания воздушных судов обеспечивает: проектирование, постройку, испытания и сертификацию самолетов.

Процесс создания самолета включает в себя несколько этапов:

1. Разработка аванпроекта;
2. Создание эскизного проекта, макета, технического проекта;
3. Рабочее проектирование;
4. Постройка, летные испытания и сертификация опытных образцов;
5. Участие в серийном производстве.

Результатом работы на начальном этапе эскизного проектирования является аванпроект, эскизный проект, технический проект и макет самолета в зависимости от этапа разработки.

Рассмотренный и утвержденный заказчиком проект является основой для выполнения детальной разработки подразделениями ОКБ.



Результатом процесса проектирования самолета является техническое предложение по изделию, ознакомление с которым происходит в соответствующих инстанциях:

- научно-исследовательских институтах отрасли;
- у потенциального заказчика;
- государственных структурах РФ;

После получения положительного заключения на техническое предложение, начинается создание эскизного проекта с участием средств заказчика изделия. На этом этапе идет детальная проработка проекта с учетом требований авиационных правил (АП) и политики компании в области обеспечения качества. Работа проводится более широко, с привлечением НИИ, промышленности, проведением экспериментальных исследований, продувок моделей в ЦАГИ, привлечением разработчиков двигателей, бортовых систем и оборудования.

Разработка проектов сосредотачивается в бюро эскизных проектов (БП), в состав которого входят отделы компоновки самолета, бортовых систем, аэродинамики, весового контроля, проектирования аэродинамических моделей. Бюро проектов проводит эту работу под руководством Генерального директора - Генерального конструктора.

Задачей бюро проектов является разработка технического облика новых самолетов и их модификаций на основе технического задания от заказчика, анализ современных требований к проектированию самолета, формирование требований к системам самолета и определение их облика, анализ мировых разработок.

На основании исходных данных БП, проектные работы ведут другие подразделения опытно-конструкторского бюро.



БП ведет работу, постоянно взаимодействуя с отделением прочности и ресурса. Отделение прочности и ресурса проводит большую работу по обеспечению прочности конструкций самолетов и их сертификации по условиям прочности. В связи с этим, специалисты отделения занимаются определением нагрузок, действующих на самолет, как максимальных, так и постоянно действующих, проводят расчеты на акустическую прочность и анализ детальной прочности. На основании анализа детальной прочности делаются выводы о запасах прочности, которые имеет самолет, о долговечности того или иного места в конструкции, т.е. определяют ресурс самолета.

В ходе статических и ресурсных испытаний натурных образцов опытных изделий расчетные выводы подтверждаются экспериментально. Испытания подтверждают правильность проектирования конструкции под заданные нагрузки, а вопрос о правильности определения нагрузок решается с помощью летных прочностных испытаний, которые проводят специалисты ЛИиДБ с участием специалистов отделения.


На фото: производство самолета Ил-76

Большой комплекс расчетных работ проводится с целью обезопасить самолет от явлений аэроупругости флаттер, шимми колес шасси, реверс органов управления, дивергенция несущих поверхностей, аэроупругая устойчивость). Специалисты выдают рекомендации о том, как создавать конструкцию самолета, чтобы избежать этих явлений. Для этого проводятся первые частотные испытания самолета, испытания в аэродинамической трубе на подобных моделях.

Когда все испытания и расчеты проведены с положительными результатами, самолет удовлетворяет всем требованиям по прочности, выпускается заключение, согласованное с ЦАГИ о безопасности самолета, о выдаче его назначенного ресурса, после чего самолет допускается к эксплуатации по условиям прочности.

В ходе эксплуатации воздушного судна специалисты отделения занимаются поддержкой самолетов по условиям ресурса.

На этапе создания рабочей конструкторской документации разрабатываются рабочие чертежи и пакет документов, который обеспечивает постройку изделий. Сбор данных происходит с применением компьютерных технологий. По результатам работы создается цифровая техническая документация.

На этапе рабочего проектирования ведется детальная проработка всех систем воздушного судна. Результатом этого этапа является выпуск рабочей технической документации на постройку опытного самолета на серийном заводе.

В отделении разработки конструкции планера проектируется каркас самолета при соблюдении условий оптимизации параметров, требуемых от изделия, а именно, требований аэродинамики, весовых характеристик, прочности, технологичности, стоимости, требований эксплуатации, а также с учетом возможности модификации самолета. С учетом данных требований разрабатывается фюзеляж, крыло, хвостовое оперение и пилоны навески двигателей.

Отделением шасси и управления с применением современных методов конструирования и технологий разрабатываются шасси, системы управления самолетом, механизация крыла.



Конструкторы отделения силовых установок разрабатывают системы управления двигателями, топливную систему, систему управления реверсом двигателя и другие системы будущего самолета.

Специалистами отделения электро- радио- и пилотажно-навигационного оборудования определяется структура и состав системы энергоснабжения, пилотажно-навигационного комплекса, комплекса средств связи, системы регламентации полетной информации и бортовых средств контроля будущего самолета. Подразделения занимаются компоновкой кабины экипажа, приборной доски и пультов летного состава.

Отделение системы жизнеобеспечения пассажиров и экипажа разрабатывает системы кондиционирования воздуха, автоматического регулирования давления, охлаждения аппаратуры, а также противообледенительную, гидравлическую, воздушную, кислородную и тормозную системы. Специалисты работают над разработкой теплозвукоизоляции, внутренней и внешней акустики, проводят детальные расчеты на прочность системы кондиционирования воздуха и кислородной системы.

С целью обеспечения безопасности полета и требуемой надежности силами подразделений, подчиненных главному конструктору по эксплуатации, разрабатываются принципы эксплуатации систем, агрегатов, покупных изделий, определяются методы и средства контроля конструкции самолета и его систем. Проводятся работы по обеспечению заданного уровня эксплуатационной и ремонтной технологичности и контролепригодности летательного аппарата. Разрабатывается эксплуатационно-техническая документация согласно технических условий на поставку.

Сопровождение эксплуатации парка самолетов заключается в постоянном мониторинге их технического состояния с целью подтверждения правильности принятых концепций и методов эксплуатации. В случае необходимости принимаются решения по доработкам и модернизации конструкции и систем, по изменениям и дополнениям эксплуатационно-технической документации, по совершенствованию системы и методов контроля, обеспечивающих заданный уровень летной годности самолетов при минимизации эксплуатационных расходов. Главный конструктор по эксплуатации организует и силами подчиненных подразделений обеспечивает проведение работ по увеличению установленных в соответствии с ТТЗ ресурсов и сроков службы – назначенных, до 1-го ремонта, межремонтных.



Специальное оборудование и установки для самолетов спецназначения проектируются в отделении десантно-транспортного, аварийно-спасательного, наземного, испытательного оборудования и специальных установок. С учетом специфики деятельности подразделения специалисты разрабатывают и выпускают техническую документацию по проекту.

Одновременно с этой работой проводится разработка технической документации в отделении бытовых систем, пассажирского оборудования, интерьера, буфетно-кухонного оборудования и др.
При проектировании во всех отделениях широко используются 3D-технологии. Информационные технологии являются важнейшим инструментом бизнеса предприятия. Их применение позволяет сократить сроки и затраты, повысить качество.

С этапа эскизного проектирования на предприятии начинаются сертификационные работы.

Сертификация гражданского воздушного судна – это процесс установления и контролирования соответствия самолета принятым в стране национальным нормам летной годности согласно установленным правилам государственной обязательной системы сертификации.

Для планомерного ведения сертификации на этапе эскизного проекта разрабатывается комплексная программа (план) работ по сертификации самолета, которая предусматривает выполнение в необходимом объеме исследований, создание моделей и стендов, проведение моделирования, инженерных анализов, лабораторных, стендовых и летных испытаний, разработку и оформление доказательной документации. В соответствии с этой программой подразделения ОКБ разрабатывают соответствующие детальные сертификационные планы по закрепленной тематике.



Опытные образцы самолетов проходят комплекс летных испытаний, включающий в себя летно-конструкторские испытания, сертификационные испытания, государственные испытания и совместные с заказчиками летные испытания.

Испытания проходят на Летно-испытательной и доводочной базе предприятия, обеспечивающей выполнение всех видов наземных и лётных испытаний как новых, модернизированных самолётов, так и самолётов, на которых выполняются доработки и регламентные работы. Лётно-испытательная служба обычно укомплектована квалифицированным лётно-испытательным составом, техническое обслуживание самолётов выполняют инженеры и авиатехники, прошедшие государственную сертификацию. Специальное подразделение обеспечивает установку испытательного оборудования, которое записывает в полётах около 2000 параметров. Проведение испытаний с обеспечением высокого качества работ и соблюдением мер безопасности организуют ведущие инженеры, имеющие многолетний опыт подобных работ.

После завершения работы на всех этапах создания самолета и получения сертификата, начинается полноразмерное серийное производство, поставка самолета заказчику и его регулярная эксплуатация.

Материал подготовлен ОАО «Авиационный комплекс им. С.В.Ильюшина»