Сборка крыла МС-21
Приезжаем в Ульяновск в непогоду. За окном низкое серое небо, а внутри нас встречают пронзительно светлые цеха завода «АэроКомпозит» - разительный контраст. Первое что отмечаешь - огромное эталонно-чистое пространство. Даже стапеля и агрегаты на таких масштабах не кажутся большими. А они на самом деле огромны. Тут собирают крыло МС-21 целиком. Потом в сборе его везут в Иркутск, где его пристыковают к фюзеляжу.
Мы заходим внутрь в традиционной униформе (халат, бахилы, шапочка). Исследовать завод нам помогли Константин Бозоров (заместитель начальника композитного производства) и Альберт Зиганшин (заместитель начальника агрегатно-сборочного производства по подготовке производства).
Константин Бозоров
После авиационного колледжа Константин работал мастером на Авиастаре (2006 -2012 г.). Затем устроился на участок пропитки и отверждения завода АэроКомпозит. С 2019 года стал заместителем начальника композитного производства.
- Начинается все с углеволокна, которое поступает на завод в виде ленты, - рассказывает Константин. - Лента загружается на специальное оборудование, оборудование выкладывает преформы обшивок, преформы лонжеронов и преформы стрингеров панелей крыла. Далее преформы перемещаются на участок сборки технологического пакета, где формируется технологический вакуумный мешок с вакуумно-инфузионными коммуникациями для последующего перемещения в термоинфузионный автоматизированный центр (ТИАЦ). В ТИАЦ при определенной температуре происходит процесс инфузии, а после - отверждение. Далее изделие поступает на разбор, где удаляются вспомогательные материалы, демонтируется технологическая оснастка. На фрезерном центре удаляются все технологические припуски, выполняются необходимые отверстия (базовые, сборочные, направляющие). Затем деталь идет на участок подготовки, где мы готовим поверхность детали, приклеиваем защитные слои стеклоткани, если это необходимо. Перед передачей детали непосредственно на сборку, наносим защитные и лако-красочные покрытия. Вкратце, процесс такой.
Мы делаем панели кессонов консоли крыла (верхняя, нижняя, соответственно правая и левая), лонжероны (передний и задний, правый и левый), и панели центроплана (верхняя и нижняя). Их мы поставляем на агрегатно-сборочное производство для сборки консоли.
Мы начинаем с зоны автоматической выкладки, которая считается чистой зоной. Она отделена от цеха. Вход ограничен. Тут контролируется температура, влажность (2 раза в сутки), наличие частиц в воздухе. Обеспечен 8 класс чистоты. Вот почему мы в шапочках, халатах и бахилах.
Константин показывает углеродную ленту, которая поступает на завод в бобинах.
- Сюда приходит лента шириной в 6,2 мм. Делаем входной контроль. Передаем на оборудование – системы автоматической выкладки сухого углеродного волокна портального и роботизированного типа. Выкладываются слои в разных направлениях - для определения требуемых прочностных характеристик последующей детали. Направление и количество слоев строго регламентировано нормативной документацией.
По программе оборудование может выкладывать от 1 до 24 лент, в зависимости от направления, геометрии детали. Расчет толщины делается согласно КД и задается инженером-программистом.
Выкладка осуществляется послойно. Каждый слой контролируется, при необходимости дорабатывается. У операторов есть личное клеймо, которым они подтверждают соответствие изделия требованиям. Каждый этап предъявляется контроллеру и каждое изделие имеет свой технологический паспорт. Так называемое «Дело изделие» содержит все техпаспорта и хранится весь срок эксплуатации ВС.
Совместно с каждым изделием создается панель-спутник. Образцы из них проходят испытания в заводской лаборатории.
Мы следуем далее и видим, как сотрудники «колдуют» над панелью в ..пакете? Кажется, что кто-то тщательно укрывает изделие полиэтиленом. Оказывается, так формируются техпакеты перед передачей изделия на инфузию. Внутри такого пакета – специальные материалы и коммуникации, которые помогают в процессе пропитки равномерно распределиться связующему по изделию.
Константин продолжает:
- Выкладку проводят на выкладочной оснастке, которая придает изделию первичную форму. Так получается преформа. Затем она передается на последующие участки для ручной сборки техпакетов. Располагается она уже на инфузионной остнастке. Далее идет сборка технологических пакетов для предварительного формования преформы..
«АэроКомпозит» в Ульяновске делает остнастку самостоятельно методом ручной выкладки из угле-ткани. На мастер-модель накладываются слои согласно КД, собирается вакуумный мешок с вакумно-инфузионными коммуникациями, пропитывается связующими при температуре цеха. Если само изделие «запекается» в ТИАЦ, то оснастка пропитывается «холодным» связующим. Оснастка по характеристикам похожа на изделие, чтобы при дальнейшем формовании в печи коэффициент термического расширения был равен самой детали. Чтобы изделия не прилипали к технологической оснастке наносится разделительный слой.
- Технологический вакуумный мешок нужен для создания разрежения внутри. Мы откачиваем из него воздух, происходит уплотнение преформы. Сборка вакуумного мешка осуществляется путем приклеивания его на герметизирующий жгут.
Мешок расправляют так, чтобы не было натяжения. Например, если на изделии есть выступающие элементы, то они могут создать натяжение мешка, и в этом месте не будет создано достаточного давления, которое уплотнит слои. Внимательность работников на этом этапе особенно важна. Нет права на ошибку – изделие отправляется в ТИАЦ на инфузию.
Мы подходим к огромной печи (пока еще не инфузионной), где происходит процесс нагревания изделия для придания ему формы методом горячего формования.
- Некоторым изделиям малой кривизны, таким как стрингеры, можно придать форму путем нагрева на формообразующей оснастке. Сверху – короб с лампами, создающими температуру. Чтобы согнуть плоский стрингер, нам надо подавать вакуум небольшими порциями, и постепенно нагревать. Максимальная температура 90 градусов. Разогревается клеевой состав, так, чтобы ленточки могли между собой перемещаться. Геометрически сложные детали мы сразу выкладываются на сложной оснастке с необходимой нам формой.
После сборки изделие в технологическом мешке отправляется на инфузию.
- Разница в методах вакуумной инфузии и автоклава в том, что сухое углеволокно может храниться достаточно длительное время, не меняя своих свойств. Если препрег имеет ограниченный срок годности при температуре цеха и хранится в холодильнике, то у нас процесс выкладки и окончательной сборки изделия на инфузию не ограничен.
Следуем к «месту силы» ульяновского АэроКомпозита - термо-инфузионномуавтоматизированному центру, где и происходит «запекание» композиционных деталей крыла. Центр состоит из теплового модуля,инфузионного модуля и системы управления. В тепловом модуле нагревается преформа, параллельно готовится связующее, затем разливается по определенной схеме. Далее обеспечивается постепенный нагрев, создается вакуум для дегазации (удаления пузырьков из связующего). Контролируется температура, вакуум.
Связующее – это эпоксидная смола. Оно поступает внутрь и по трубкам распределяется по преформе, пропитывает. После инфузии изделие нагревается для полимеризации (отверждения), затем охлаждается. Далее оснастка выкатывается, разбирается и передается на фрезерный центр
- В каждомТИАЦ обычно «запекается» одна деталь, - отмечает Константин. – Всего у нас три центра, малый– длиной 6 метров, второй - 22 метра и третий - 24 метра. В третьеммы не так давно делали панели кессона прототипа крыла для широкофюзеляжного самолета.
Двигаемся дальше к фрезерному центру портального типа с гибким столом. Гибкий стол позволяет подстроиться под любую геометрию изделия. Регулируются позиционеры, которые держат изделие на вакуумных присосках. Тут срезаются технологические припуски, которые были заложены ранее, и выполняются необходимые отверстия.
- Далее изделие дорабатывается вручную. Работники готовят поверхность, приклеивают защитные слои стеклоткани в местах, где будут нервюры. Затем изделие проходит ультразвуковой контроль для определения наличия дефектов. Если, например, в изделие попадет воздух при проведении режима и это будет нештатная ситуация с отсутствием возможности исправления, то оно не пропитается, и это будет видно на контроле. Вакуум, температура, кол-во связующего, время – наши ключевые параметры, - рассказывает Константин.
Далее изделие отправляется в малярный цех, покрывается защитным грунтом. Затем отправляется в агрегатно-сборочное производство.
Альберт Зиганшин
Альберт пришел на завод 10 лет назад мастером агрегатно-сборочного производства. С 2020 года работает в должности заместителя начальника агрегатно-сборочного производства по подготовке производства.
Следуем по агрегатно-сборочному производству. Подходим к станции сборки хвостовой части консоли крыла МС-21, где сейчас проводятся работы по сборке лонжерона 2. На хвостовую часть крыла в составе самолета на Иркутском авиационном заводе будет навешен воздушный тормоз, 4 секции интерцептора и элерон. Далее подходим к станции сборки переднего лонжерона. В составе изделия – детали из полимерного композиционного материала, алюминия и титана. По переднему лонжерону навешиваются 5 секции предкрылков.
Когда сборка лонжерона 1 и 2 на данном этапе окончена, их совместно с модульной оснасткой транспортируют в последующие сборочные станции при помощи крана.
На станции сборки каркаса ОЧК (отъемной части крыла) производятся работы по установке бортовой нервюры, нервюр ОЧК с 1 по 26 на окончательный крепеж, тем самым соединяя лонжерон 1 и 2 в одну единую конструкцию. Далее каркас ОЧК движется по технологическом циклу при помощи автоматической напольной тележки AGV в Станцию предварительной установки панелей ОЧК, на котором собственно и выполняются работы по предварительной установки верхней и нижней панели кессона крыла на каркас ОЧК на технологический крепеж. Далее каркас ОЧК вместе панелями транспортируются в Станцию окончательной установки панелей ОЧК, на которой выполняются работы по разделке верхней и нижней панели совместно с каркасом ОЧК под «боевой» крепеж, далее установка панелей на внутришовный герметик, а также производится монтаж систем, с последующими испытаниями и предъявлением отделу технического контроля и военному представителю МО РФ. После того, как панели установлены на герметик, установлен окончательный крепеж и осуществлен монтаж систем, крыло транспортируется на станцию окончательной сборки.
До этого транспортировка и сборка агрегата из станции в станцию происходила в вертикальном положении, а на завершающем этапе в Станции окончательной сборки кессона крыла МС-21 сборка происходит в горизонтальном положении агрегата. Альберт подводит нас к наиболее оживленному в данный момент участку. Тут идут работу по сборке кессона крыла МС-21 комплекта МС.0020
В горизонтальном положении выполняются завершающие работы и работы которые невозможно выполнить в вертикальном положении на предыдущих станциях из-за отсутствия подхода. Тут выполняют работы по поверхностной герметизации кессона крыла, продолжаются сборочные работы по носовой и хвостовой частям крыла, монтаж и отработка систем. Затем проходят испытания - к агрегату и к его отдельным частям подключается специализированное испытательное оборудование, через которые идет подача необходимого уровня давления воздуха, гелия или азота. При положительных результатах приёмо-сдаточных испытании, крыло упаковывается и далее автомобильным транспортом отправляется в Иркутск.
На каждой станции соблюдается свой технологический цикл. Например, на станции окончательной установки панелей крыло может находиться до 4 недель. На станции сборки хвостовой части крыла и носовой части работы занимают также около 4 недель. А на станции сборки каркаса – порядка 10 дней.
- На данном оборудовании мы можем изготавливать до 12 комплектов в год, - рассказывает Альберт. – На сегодняшний день у нас разработаны ТЗ на изготовление и поставку дублеров сборочных станции российского производства, с целью увеличения производственных мощностей филиала АО «АэроКомпозит» в городе Ульяновск для обеспечения изготовления 36 комплектов крыла МС-21-310 в год.
О московской лаборатории и казанской площадке мы рассказывали в предыдущих материалах.
Если сказать простыми словами, то Москва – это центр компетенций, в непосредственной близости от основного своего заказчика – ПАО «Яковлев». Это, скажем так, альма матер авиационного композита. Тут начался путь освоения и внедрения в гражданскую авиаотрасль композитных материалов. Ульяновск – это инфузионная технология выкладки композитов. Казань – автоклавная. Все три площадки со своим характером и со своими амбициозными задачами.
КАПО-Композит
Приезжаем в Казань, снежно. Погода настраивает на новогодне-волшебное настроение. И не зря. Нас ждет настоящее волшебство. Переступив порог КАПО-Композит мы попадаем в стерильный мир композитного производства. На сравнительно небольшой площади творятся чудеса. О них нам рассказал Дмитрий Королев, директор по производству.
А еще мы отметили необычайную молодость коллектива. Энергия, позитив и динамика. Движение. Планы. Мы не заметили, как прошел целый день. Средний возраст сотрудников - 36 лет. Численность менее 500 человек, может быть поэтому ощущается как семья. Сами растят себе кадры - привлекают молодежь, обучают, подбирают наставников.
Мы надеваем специальные халаты, бахилы и шапочки, чтобы пройти внутрь. К нам присоединяется Дмитрий Владимирович Королев, и вместе с ним мы исследуем завод. Он рассказывает о сложных технологиях так просто, что начинает казаться будто мы сами можем с легкостью присоединиться к коллективу. Но магия композитного производства сложнее, намного сложнее.
Дмитрий Владимирович рассказывает:
Композитное производство- постоянное поддержание температуры и влажности, и 8 класс чистоты с соответствии ГОСТ. Предприятие изначально строилось по принципу производство 21 века, мы ушли от механического ручного труда по раскрою материалов и его детальной подгонки во время ручной выкладки. На это уходило довольно много времени, и не экономично в части материалоемкости. Раскрой производим на автоматизированных центрах, по программе. Далее раскроенный материал поступает под лазерные проекционные системы, которые подсвечивают по заданной программе каждый слой материала. Теперь не нужно делать подрезки, подгонки. Направления слоев, укладка и номер слоев промаркированы. Остается только снять подложку и выложить слой. Это положительно сказалось на качестве и скорости выполняемой работы.
Самый главный враг композита – это поры воздуха внутри материала и посторонние включения они могут вызвать зону непроклея материала и именно поэтому на производстве стерильная чистота, контроль за спецодеждой строжайший.
В процессе выкладки есть детали относительно простые, например, панели и лючки крыла, они могут быть как монолитные, так и с сотовым заполнителем.
Есть агрегаты более сложной конструкции, например, малые агрегаты механизации крыла – интерцепторы, воздушные тормоза. Это детали сложной интегральной конструкции, и изготавливаются из нескольких отвержденных углепластиковых деталей, и слоев-полуфабрикатов из неотвержденного углепластика играющих роль соединительных элементов, которые отверждаются в едином цикле формования - одностадийное формование.
Одностадийное формование – это одна из наших особенностей. Традиционно существует двустадийное формование. Сначала формуют нижнюю обшивку, после чего подгоняют сотовый заполнитель, укладывают предварительно отвержденные детали диафрагму, лонжерон и формуют второй раз. Мы же это делаем быстрее – за один раз. Но дело не только в скорости, но и экономичности процесса.
На данный момент осваиваем изготовление стрингерных панелей для изготовления хвостового оперения из углеродной ленты. Полностью перешли на отечественные аналоги по используемым материалам.
Что касается оснастки для формования, то проектирование и изготовлением занимаемся самостоятельно. Вся крупногабаритная оснастка – композитная и изготовленная собственными силами.
У нас несколько автоклавов, если кратко, то температуры формования до 200 градусов, при среднем давлении 6 атмосфер.
Далее отвержденная деталь попадает на механообрабатывающее производство. Где производим обработку по контуру в номинал и проявляем направляющие отверстия для сборки.
Для «Аэрокомпозит-Ульяновск» мы делаем большую номенклатуру – порядка 250 наименований. (Остальная номенклатура уже под наше собственное изготовление – под изготовление малых агрегатов и всей механизации крыла и хвостового оперения).
Еще одна интересная инновация уже на механической обработке – «мягкий» стол. Сейчас он в тестовой эксплуатации. Его использование позволит уйти от использования оснастки. Деталь выставляется на присоски, и обработка будет производиться без каких-либо приспособлений по заданной программе.
Как контролируется изделие из композита?
В чистой комнате параллельно с изготовлением детали изготавливаются плоские образцы, панели- спутники, которые поступают на испытания. Образец из той же партии, произведенный тем же сотрудником, прошедший на той же линии автоклава, даже располагается на той же оснастке. Эти образцы проходят физические и химические испытания, неразрушающий и ультразвуковой контроль. Данные образцы хранятся до списания воздушного судна. Они подтверждают качество материала и изготовления детали.
Проверка самих деталей проходит в центральной заводской лаборатории, как с помощью роботизированной системы, так и вручную. Если очень обобщенно и не вникая в подробности то, процесс чем-то похож на знакомое нам УЗИ.
Качество изделия зависит от чистоты производства, от технологии производства и ответственности сотрудников, выполняющих работу. Например, соты могут не склеиться, не проклей слоев в сложных углах, натяжение препрега. Даже руками без перчаток нельзя прикасаться до изделия – может отразиться на приклейке слоев. Приходится быть очень внимательными.
В самом конце на детали наносят лакокрасочное покрытие. Кстати, композит сложнее красить, чем металл. Структура у него пористая, ворсистость.
И финальный штрих – агрегатно-сборочное производство.
У нас стоят современные стапеля, разработанные нашими конструкторами. Предприятие за последний год проделало огромную работу по подготовке производства к серийному выпуску продукции, а также с учетом новых объемов таких как изготовление хвостового оперения МС-21. Проработали потоки производства, осуществили перестановку оборудования, теперь в одной зоне изготавливается вся механизация крыла МС-21 (закрылки, элероны, внутренние\внешние, малые агрегаты). Плюс тут же стоят стапеля под механизацию Суперджет-100 (закрылки, элероны, рули).
Напротив зона где, располагаются мощности под сборку киля стабилизатора МС-21, здесь же разместили рули высоты, руль направления – полностью весь хвост самолета в одном месте.
Не так давно был замечательный первый опыт стыковки киля стабилизатора МС-21. Все прошло отлично.
Вместе с Дмитрием мы поочередно прошлись по всему технологическому циклу композитного изделия на заводе. На всех участках кипит работа.
- КАПО-Композит – это замкнутое производство, полный цикл изготовления агрегатов из композитов
Наши два основных производства – композитное и агрегатно-сборочное. Тут больше всего задействовано сотрудников. Остальное в большей степени автоматизировано с помощью оборудования ЧПУ.
Мы гордимся своей чистой комнатой. Поддерживаем высокий класс чистоты и организации производства в ней, используем оборудование по максимуму – лазерно-проекционные системы, раскройные центры и автоклав.
Агрегатной сборкой никого не удивишь сейчас, она есть на каждом авиационном предприятии, мы отличаемся от других предприятий тем, что доля ПКМ в наших агрегатах до 80%, и это тянет за собой новые методы сборки и технологии, а так же использование специального инструмента.
В планах построить цех подготовки производства, в том числе и для хранения оснастки. Представьте: каждая деталь самолета - это своя оснастка. Например, номенклатура на один самолетокомплект МС-21 и Суперджет-100 - это 800-900 наименований. Одна оснастка механической обработки под панели закрылков состоит их трех отдельных двухметровых элементов.
Пожалуй, основной сдерживающий нас фактор сейчас – это площадь. Задача предприятия – выпускать 36 самолетокомплектов в год. Мы уже прошли программу подготовки на 18 самолетокомплектов, сейчас выходим на 36. Так что планы – грандиозные!
соусы:
Авиация и Техника
9.3K постов17.5K подписчиков
Правила сообщества
Правила Пикабу