Войти

Во всем виноваты болты

5078
6
-1
Il-76MD_90A_002
Ил-76МД-90А / Ил-476 на ЛИС завода "Авиастар", конец августа 2012 г. (фото - nik.duo, http://fotki.yandex.ru).

Технология и производство отечественных пассажирских самолетов остались в прошлом веке

В последнее время в небе России появилось более полутора тысяч коммерческих воздушных судов иностранного производства, то есть их количество выросло в 15 раз начиная с 2000 года. Самолетов отечественного производства осталось всего семь процентов. Такие факты приводятся в статье «Все ниже и ниже». Можно ли изменить эти цифры в пользу России?


Сразу скажу, что это не просто цифры, а результат структурных изменений в промышленности, произошедших много лет назад. Сложный процесс, запущенный после распада СССР, остановить или изменить сразу невозможно. Более того, по прогнозу фирмы Boeing, перевозчикам из России и стран СНГ в ближайшие 20 лет будет поставлено 1170 новых пассажирских самолетов. Значит ли это, что деградация отечественного авиапрома продолжится?


Кувалдой по конструкции


Известно, что зарубежные фирмы в 2013–2014 годах выпустили: Boeing ~ 500 самолетов, Airbus – примерно столько же, бразильский Embraer и канадский Bombardier ~ 200 самолетов. Отечественная промышленность, по данным за 2012 год, выпустила всего 20 пассажирских самолетов, из которых больше половины «Суперджет-100», который состоит в основном из импортных комплектующих.


Однако все это определяется не только злой волей государственных чиновников, как можно подумать. Причина такого положения – еще и в существенных недостатках отечественной технологии.


Мы вправе сравнивать ее с наработками Boeing, поскольку имеет место многолетнее сотрудничество России и указанной фирмы, а также информация по авиационной технологии от КБ Boeing, работающего в Москве. В частности, завод в Верхней Салде поставляет американскому самолетостроителю штамповки из титановых сплавов с предварительной мехобработкой. Что можно сказать о технологии производства и ее состоянии, организации производства?


Технология производства, как известно, определяется в основном нормативно-технической документацией (ГОСТы, ОСТы, технические условия, производственные инструкции и т. д.).


По отечественной НТД размеры от 1 до 500 миллиметров разделяются на размерные группы (от 1 до 3 мм, от 3 до 6, от 6 до 10, от 10 до 18 и т. д. до размера от 380 до 500 мм). Допуски на эти группы также отличаются и, кроме того, зависят от класса точности. Общеупотребительными служат классы точности от 2-го до 7-го в указанном диапазоне размеров.


Фирма Boeing использует иную систему размеров и допусков для отверстий, а именно – все размеры отверстий наиболее ходового диапазона до 3/4 дюйма (19,05 мм) имеют одинаковый допуск, составляющий 0,002 дюйма (0,05 мм).


Вал (в рассматриваемом варианте болт) может быть изготовлен с любым допуском, но в любом случае болтовое соединение выполняется с зазором. Необходимо отметить, что в отечественном производстве инструмент для окончательной обработки отверстий, а именно развертки, спроектирован из условия максимальной длительности эксплуатации развертки с применением ее для обработки сырой стали. Поэтому номинал диаметра режущей части развертки составляет величину номинала диаметра отверстия плюс 2/3 допуска на него. При этом биение режущей части относительно хвостовика не должно превышать 10 микрон. Следовательно, обработка такими развертками не может обеспечить 2-й класс точности отверстий, что подтвердило изготовление самолетов Ту-204.


Исследование нижней панели центроплана, проведенное после снятия ее с испытаний, показало, что все отверстия, выполненные номинально по 2-му классу точности, являются эллипсными, причем эллипсность в деталях пакета колеблется в диапазоне 0,05...0,1 миллиметра.


В то же время при изготовлении крыла этого самолета на самарском заводе «Авиакор» удалось обеспечить требуемую точность отверстий применением специальных разверток с передним и задним направлением с нулевым биением между ними. Исполнительные размеры режущей части выполнялись в соответствии с нормами стандартных разверток.


На Ульяновском и Казанском авиазаводах для окончательной обработки используются стандартные развертки, что вызывает образование некачественных отверстий. Этому способствует снятие контроля ОТК на стадии образования отверстий, оставляя качество работы на совести рабочего и мастера. Это, естественно, неэффективно, так как даже при обнаружении брака он будет пропущен, ведь при отбраковке деталей производственный персонал несет материальную ответственность.


Вслед за снятием контроля ОТК снимается также и вневедомственный контроль Министерства обороны.


Следует отметить, что ухудшение качества за счет облегчения работы предприятий машиностроения и металлургии – это уже тенденция. Так, при создании новых сплавов или полуфабрикатов они получают путевку в жизнь только после проведения так называемой статистики, то есть выполнения нескольких плавок, после чего корректируются свойства металла, которые укладываются в «статистику». Исключением из этого явился только титановый сплав ВТбч.


В отечественной промышленности имеют место технология и практика, удобные для отдельных предприятий, даже если это приводит к ухудшению качества самолетов.


Так, все титановые болты изготавливаются методом холодной высадки на нижегородском предприятии «Нормаль» без последующей доработки потому, что это выгодно производителю. Болты с выступающей головкой при этом получают с центрирующим пояском, так называемым подголовником. При установке таких болтов в конструкцию, как правило, методом забивания «подголовник» врезается в конструкцию, зачастую вызывая ее повреждение в виде трещин.


Экстренные меры


Выполнение самих отверстий в зарубежном пассажирском авиастроении выполнятся по оснастке (по кондуктору), в отечественном – рассверливанием технологических отверстий, то есть фактически после сборки самолета.


При установке в конструкцию основных болтов с потайной головкой место контакта их с конструкцией становится неопределенным вследствие того, что допуск на угол зенковки находится внутри поля допуска на потайную головку болта (±0,30 на ±1). Место контакта поэтому может находиться или на внешней поверхности зенковки (по большому диаметру), или на поверхности перехода от цилиндрической части отверстия к зенковке. Тогда соединение становится штифтовым, на какое и производится прочностной расчет.


Это положение имеет место, несмотря на то, что еще 12 июля 1977 года было опубликовано авторское свидетельство СССР № 516848 на конструкцию заклепки, в которой угол конусности головки превышает угол конусности гнезда на величину до 3°. Применительно к болтовым и заклепочным соединениям равенство угла головки и зенковки означает перетяжеление конструкции.


В отечественном самолетостроении широко применяются низкоотпущенные высокопрочные стали, например 30ХГСН2А, причем улучшенного качества с вакуумно-дуговым переплавом. В качестве антикоррозионного покрытия в деталях, изготовленных из таких сталей, применяется твердое хромирование на всех выпускаемых и спроектированных самолетах. За рубежом это покрытие не применяется. Альтернативой ему служит «химический никель с фосфором» или покрытие, наносимое плазменным напылением. В отличие от хромирования указанные покрытия не являются концентратором напряжений. Твердое же хромирование наносится при катодном электрохимическом процессе и приводит к наводораживанию основного металла. В результате он охрупчивается, долговечность его снижается. В свое время автор проводил работы по совершенствованию и улучшению хромирования, но это не исключило недостатки такого покрытия полностью.


Хромирование широко применяется в шасси и системе управления и особенно на рельсах. Альтернативой является использование высокоотпущенной стали, например 40ХН2МА, или мартенситностареющих сталей и титановых сплавов.


Таким образом, для достижения устранения технологического отставания в отечественном самолетостроении (в первую очередь для пассажирских самолетов) следует выполнить мероприятия, которые необходимо разделить на срочные (экстренные) и общие (долговременные). В конструкцию пассажирских и транспортных самолетов, находящихся в производстве, изменений вносить не нужно.


К экстренным следует отнести:

1. Вместо точности отверстий под болтовое крепление по Н7 установить точность по Н9, Н10.

2. Болты с посадками СП (с натягом), Р6 (Пл) и переходными (тб и т8) из применения исключить. Болты ставить в конструкцию по посадкам скольжения и движения (h6...h8 или f7...f9).

3. Установить угол головки потайного крепежа (болты, заклепки) ~ на 2° больше угла зенковки отверстия.

4. Установить режимы затяжки для всех болтов на уровне предела пропорциональности материала.

5. Исключить затяжку болтов в конструкции технологическими болтами.

6. Установить точность отверстий под заклепки соответствующей HI 1 с использованием специнструмента (возможный вариант).

7. Исключить окончательную обработку отверстий путем рассверливания предварительных отверстий. Окончательную обработку отверстий выполнять по оснастке (по кондуктору).

8. Заменить болты в планере из сталей 30ХГСН2А и частично ЗОХГСА на болты из стали 40ХН2МА (с прочностью ав=150±10 кг/мм2) при затяжке их на уровне предела пропорциональности (см. п. 4).

9. Заменить титановые болты из сплава ВТ16, особенно получаемые холодной высадкой, на болты из закаленного титанового сплава ВТбч точением, шлифованием и упрочнением.

10. Рельсы из стали 30ХГСН2А с твердым хромированием заменить на рельсы из стали 40ХН2МА с прочностью ав=150±10 кг/мм2 с покрытием химическим никелем или термическим напылением. В последнем случае выполнить исследование ресурса.


Эти мероприятия не являются исчерпывающими и могут быть дополнены в дальнейшем.


К общим мероприятиям для обеспечения серийного выпуска пассажирских и транспортных самолетов, в том числе заправщиков, амфибий и других, можно отнести:

  • пересмотр системы авиационных стандартов и нормалей по размерам и допускам аналогично американским;
  • снять ограничение, введенное ВИАМом, на использование высокопрочных сталей и алюминиевых сплавов, переиздать производственные и технологические инструкции по существу, а не путем перепечатывания старых инструкций;
  • пересмотреть ТУ на материалы и полуфабрикаты для создания более чистых сплавов и качественных полуфабрикатов или использовать наработки зарубежных фирм, работающих в России;
  • разработать нормали на инструмент для обработки отверстий (осевые сверла, зенкера, развертки) различной точности для деталей из алюминиевых и титановых сплавов и смешанных пакетов;
  • разработать стандарты на выпуск и организацию внедрения директивных технологий в цифровой форме;
  • перестроить конструкторское и технологическое мышление КБ с учетом зарубежного опыта.

Автор надеется, что предложенные меры помогут вывести авиационное производство на новый уровень, поднять в обеспечении серийного изготовления пассажирских самолетов роль высоких технологий, незаслуженно забытых стараниями «эффективных менеджеров» в авиастроении.


Леонид Брондз, ведущий инженер-технолог ПАО «Туполев», кандидат технических наук


Опубликовано в выпуске № 24 (590) за 1 июля 2015 года

Права на данный материал принадлежат
Материал размещён правообладателем в открытом доступе
Оригинал публикации
  • В новости упоминаются
Похожие новости
30.11.2015
Исследование РБК: на чем летает Россия
23.09.2015
Сага о «форсайте» — часть I
16.05.2013
О рынке авиализинга и отечественном авиапроме
15.08.2011
Время не ждет – оно работает против нас
18.03.2009
Авиастроители отстают от рынка. Зависимость от своих партнеров по СНГ может обернуться потерей клиентов
6 комментариев
№1
01.07.2015 09:00
Минусую это бредятину от "компетентного" автора. У боинга допуск 0,05мм и это супер, по мнению автора, а на ВАСО допуск 0,02мм с кувалдой в руках! Почему-то на Эрбасе довольны титановыми пилонами, собранными на коленке молотком на ВАСО. Видел бы автор авиационные болты из Франции для Суперджета, то этой статьи не было. "ядренные французские болты" так их за что-то на ВАСО прозвали, кувалдой наверное не забиваются!!! Как ведущий инженер-технолог может что-то сделать для отечественный авиации, если его язык занят задом Боинга и Эрбаса?
+2
Сообщить
№2
01.07.2015 10:47
Цитата, q
пересмотр системы авиационных стандартов и нормалей по размерам и допускам аналогично американским;
снять ограничение, введенное ВИАМом, на использование высокопрочных сталей и алюминиевых сплавов, переиздать производственные и технологические инструкции по существу, а не путем перепечатывания старых инструкций;
пересмотреть ТУ на материалы и полуфабрикаты для создания более чистых сплавов и качественных полуфабрикатов или использовать наработки зарубежных фирм, работающих в России;
разработать нормали на инструмент для обработки отверстий (осевые сверла, зенкера, развертки) различной точности для деталей из алюминиевых и титановых сплавов и смешанных пакетов;
разработать стандарты на выпуск и организацию внедрения директивных технологий в цифровой форме;
перестроить конструкторское и технологическое мышление КБ с учетом зарубежного опыта.
Может, уважаемому Леониду Брондзу, ведущему инженеру-технологу ПАО «Туполев», начать со своего предприятия? Написать СТП, создать реально действующую систему менеджмента качества. А то приехали недавно к нам из этой организации товарищи. Привезли чертёж два дня как с кульмана... У них в том же Ульяновске отличные ребята есть. Да и Ил-76 там оцифровывали. Или тов. Бродз об этом не знает. "Высота" положения не позволяет уточнить?
В остальном такой бред понаписал....
-1
Сообщить
№3
01.07.2015 17:27
Цитата, ash сообщ. №2
В остальном такой бред понаписал....

Ну написано же КАНДИДАТ, то бишь это мужичок молодой ишшо, надо ж дохтурсом становиться, поэтому статейки крайне важны, чем больше статеек тем лучше, зачем же ж енто в сурьёз-то воспринимать.
-1
Сообщить
№4
03.07.2015 23:24
Цитата, Slay73 сообщ. №3
Ну написано же КАНДИДАТ, то бишь это мужичок молодой ишшо, надо ж дохтурсом становиться, поэтому статейки крайне важны
Как он, неся такую ахинею, кандидатскую-то защитил?

Вал (в рассматриваемом варианте болт) может быть изготовлен с любым допуском, но в любом случае болтовое соединение выполняется с зазором. Необходимо отметить, что в отечественном производстве инструмент для окончательной обработки отверстий, а именно развертки...

Болт не является валом, резьбовое соединение не называют "болтовым", разверткой обрабатываются гладкие отверстия, а не резьбовые и ко всему этому не имеют никакого отношения титановые штамповки с последующей (не предварительной) черновой мех. обработкой.
Чел путается в профильной терминологии, вряд ли вообще имеет техническое образование.
У нас на одном предприятии в ОГТех работает молодой человек с машиностроительным ПТУ и дипломом ...психолога. Сам не поверил бы, но знаком лично.
+2
Сообщить
№5
04.07.2015 12:21
Цитата, BorSch сообщ. №4
Чел путается в профильной терминологии, вряд ли вообще имеет техническое образование.

Имеет. Уровень образования нынче такой. Парни после политеха частенько узнают на кого же они обучились только прочтя это в дипломе. Многие радостно говорят что они бакалавры, но при этом не могут объяснить значение этого слова, поэтому хотят быть магистрами. Спрашиваю магистрами чего, белой и чёрной магии? Ответить не могут, смущаются.
0
Сообщить
№6
06.07.2015 10:43
Цитата, q
Вал (в рассматриваемом варианте болт) может быть изготовлен с любым допуском, но в любом случае болтовое соединение выполняется с зазором.
Г-н технолог видимо не заглядывал в Анурьева. Есть, например, соединения с поперечной нагрузкой. В этом случае болт (не вал) должен быть точёным и поставлен с небольшим натягом. Возможна установка болта с зазором, но тогда нужно его очень хорошо затянуть динамометрическим ключом.
Цитата, q
Исследование нижней панели центроплана, проведенное после снятия ее с испытаний, показало, что все отверстия, выполненные номинально по 2-му классу точности, являются эллипсными, причем эллипсность в деталях пакета колеблется в диапазоне 0,05...0,1 миллиметра.
Элипсность отверстий лишний раз говорит о том, что имел место сдвиг. А то, что отверстия в результате нагружения стали элипсными говорит о правильном расчёте болтового (заклёпочного) соединения, расчёте шага отверстий (в случае с обшивкой) и расчёте проушин.
Цитата, q
Так, все титановые болты изготавливаются методом холодной высадки на нижегородском предприятии «Нормаль» без последующей доработки потому, что это выгодно производителю. Болты с выступающей головкой при этом получают с центрирующим пояском, так называемым подголовником. При установке таких болтов в конструкцию, как правило, методом забивания «подголовник» врезается в конструкцию, зачастую вызывая ее повреждение в виде трещин.
1. Почему не был осуществлён входной контроль нормалей?
2. Может быть отдел снабжения решил поставить именно такие болты, потому, что менеджер "Нормали" "порекомендовал" менеджеру отдела снабжения такую замену, т. к. нужных по ОСТ не было в наличие?
Может хватит уже с больной головы на здоровую?
Цитата, q
1. Вместо точности отверстий под болтовое крепление по Н7 установить точность по Н9, Н10.
2. Болты с посадками СП (с натягом), Р6 (Пл) и переходными (тб и т8) из применения исключить. Болты ставить в конструкцию по посадкам скольжения и движения (h6...h8 или f7...f9
Посадка болта, как уже было объяснено выше, выбирается из расчёта.
Цитата, q
3. Установить угол головки потайного крепежа (болты, заклепки) ~ на 2° больше угла зенковки отверстия.
Т. е. при установки и затяжки болта закраины зенкованного отверстия в детали будут подминаться?
Цитата, q
4. Установить режимы затяжки для всех болтов на уровне предела пропорциональности материала.
"Режимы затягивания" устанавливают из условия работы болтового соединения. Расчёт болта в нагруженных соединениях может вестись на силу затяжки (в случае посадки с зазором).
Цитата, q
5. Исключить затяжку болтов в конструкции технологическими болтами.
Возможно данный технологический приём мне не известен. Может кто-нибудь из форумчан растолкует его суть?
Цитата, q
6. Установить точность отверстий под заклепки соответствующей HI 1 с использованием специнструмента (возможный вариант).
А давайте самолёты рассчитывать не на прочность, а на "технологичность". Думаю, тогда мы будем бороться не за культуру производства, а в точности до наоборот, понижать её. Ну и самолёты летать перестанут...
Цитата, q
7. Исключить окончательную обработку отверстий путем рассверливания предварительных отверстий. Окончательную обработку отверстий выполнять по оснастке (по кондуктору).
А вот это пусть решает конкретный технолог на конкретном заводе. Сумеет он выполнить требования чертежа тем или иным технологическим методом или нет. Но пусть не забудет посчитать стоимость кондуктора, включая его проектирование.
Цитата, q
8. Заменить болты в планере из сталей 30ХГСН2А и частично ЗОХГСА на болты из стали 40ХН2МА (с прочностью ав=150±10 кг/мм2) при затяжке их на уровне предела пропорциональности (см. п. 4).
См. возражения по п.1,2,4. Материал также выбирается из условий нагружения и расчёта на прочность.
Цитата, q
9. Заменить титановые болты из сплава ВТ16, особенно получаемые холодной высадкой, на болты из закаленного титанового сплава ВТбч точением, шлифованием и упрочнением.
Контролируйте свой отдел снабжения. Проводите входной контроль нормалей. Если же в чертеже есть ошибка (указан заведомо не тот ОСТ), то это вопрос к конструкторам.
Цитата, q
10. Рельсы из стали 30ХГСН2А с твердым хромированием заменить на рельсы из стали 40ХН2МА с прочностью ав=150±10 кг/мм2 с покрытием химическим никелем или термическим напылением. В последнем случае выполнить исследование ресурса.
Да не вопрос. Заменим, и заново проведём на серийной машине весь ресурс... Но предварительно проведём расчёты, напишем программу испытаний, согласуем её.  Кто оплачивать будет? Наверное ведущий инженер-технолог.
Цитата, q
Эти мероприятия не являются исчерпывающими и могут быть дополнены в дальнейшем.
Как? И это ещё не всё? Мда...
Цитата, q
разработать стандарты на выпуск и организацию внедрения директивных технологий в цифровой форме;
http://paramax.susu.ru/study/GostSAPR.pdf Нашёл навскидку. Углубляться смысла не вижу.
Цитата, q
пересмотр системы авиационных стандартов и нормалей по размерам и допускам аналогично американским;
Цитата, q
перестроить конструкторское и технологическое мышление КБ с учетом зарубежного опыта.
Ключевые ссылки автора. Интересно он на "гранте" или ещё нет? К любому опыту надо подходить критически. А не "перестраивать конструкторское и технологическое мышление". Особенно когда не знаешь и не понимаешь логики этого самого мышления.

... "А болты я в танке сделаю деревянные. Всё равно до этого места никто не дочитает." Из одной дипломной работы.:)
0
Сообщить
Хотите оставить комментарий? Зарегистрируйтесь и/или Войдите и общайтесь!
  • Разделы новостей
  • Обсуждаемое
  • 24.09 07:28
  • 4
The National Interest (США): действительно ли российские гиперзвуковые МБР «Авангард» представляют собой серьезную угрозу?
  • 24.09 07:27
  • 4
В России показали прототип циклолета для десанта
  • 24.09 07:23
  • 13
ВВС США тайно разработали и испытали прототип абсолютно нового истребителя
  • 24.09 02:54
  • 1
Кто заставил Су-35 стрелять по своим
  • 24.09 02:38
  • 1
Истребитель Су-30М2 ВКС России был ошибочно сбит пушечным огнем истребителя Су-35С
  • 24.09 02:36
  • 17
Россия запустит атомный «Нуклон»
  • 24.09 02:30
  • 1
Yahoo News Japan (Япония): Россия проводит военные учения с участием 80 тысяч военнослужащих, оказывая давление на Запад
  • 24.09 01:33
  • 2
На учениях «Кавказ-2020» протестируют новую БМП повышенной плавучести
  • 23.09 18:13
  • 3
«Роскосмос» снимет художественный фильм на МКС
  • 23.09 17:30
  • 3
Эпицентры смерти
  • 23.09 16:51
  • 6
"Побили все рекорды": в США похвастались новым истребителем
  • 23.09 16:03
  • 38
Уничтожит авианосную группу: эксперты смоделировали удар "Кинжала"
  • 23.09 13:06
  • 2
Хайп в «Авангарде»
  • 23.09 12:14
  • 1
Служба «Роскосмоса» за два года нашла следователям 22 уголовных дела.
  • 23.09 11:47
  • 1
Война – последний довод королей