Роль КОМПАС-3D в судьбе самолетов-амфибий успешной самарской «АэроВолги»

Ощущение полета дарит не самолет, а возможность заниматься тем, что тебе интересно и что ты действительно любишь. На производственной площадке самарской компании «АэроВолга», разработчика самолетов-амфибий, эта мысль витает повсюду: в деловой атмосфере конструкторского бюро, в гулких и шумных цехах, на ветреной взлетно-посадочной полосе. Здесь становится понятно, что суть авиации — не в самолетах, а в людях, которые их создают.

Компания, чья история началась с желания человека быть свободным и летать на охоту и рыбалку без лишних хлопот, сегодня единственная в России поставляет на зарубежный рынок самолеты-амфибии собственного производства. В авиаотрасли эту категорию машин относят к general aviation — она подразумевает все виды гражданского применения за исключением регулярных воздушных рейсов: чартеры, патрулирование, перевозку грузов, спасательные работы, туризм, да в конце концов для удовольствия. ЛА-8 (LA-8) и «Борей» (BOREY), самолеты «АэроВолги», соответствуют самым строгим международным требованиям и летают по всему миру. Но придумывают, конструируют и испытывают их в селе Красный Яр под Самарой. Сюда мы и отправились, чтобы расспросить основателя «АэроВолги» Сергея Алафинова и главного конструктора предприятия Дмитрия Суслакова о высоких инженерных стандартах малой авиации, роли КОМПАС-3D в судьбе самолета-амфибии, ответственности в жизни и бизнесе и о том, почему важно летать на самолетах, которые ты проектируешь.

Фюзеляж, обстановка и другие инженерные тонкости

Cамолеты-амфибии — это аппараты, которые должны одинаково хорошо работать и с земли, и с воды, что и определяет их конструктивные особенности и сложности для конструкторов. Все машины спроектированы так, чтобы выдерживать огромные нагрузки, которые возникают при движении по воде. Вода в 800 раз плотнее воздуха, и с этим инженерам «АэроВолги» приходится считаться. У самолета-амфибии специально подобранная — и проектно, и технологически — форма, и чтобы обеспечить необходимую геометрию днища, приходится разрабатывать непростые алгоритмы построения поверхности. По объему построений, количеству переменных, объему и сложности вычислений фюзеляж пассажирского самолёта Иркут МС-21 в несколько раз проще, чем фюзеляж двухместного «Борея».

Дмитрий Суслаков, главный конструктор НПО «АэроВолга»: «Фюзеляж — действительно самая сложная часть модели самолета. Специфика его проектирования заключается в большом количестве выглаженных поверхностей, которые требуют точного математического описания. Модель самолета «BOREY» — предмет нашей гордости, она создана в точном соответствии с проектным теоретическим контуром, который разработал, пожалуй, лучший в мире специалист по проектированию корпусов — Борис Валентинович Чернов. По его исходным данным был построен теоретический чертеж, который в нашем случае является описанием алгоритма построения модели. Затем выстраивается теоретическая модель. Методика построения наших моделей довольно оригинальная: мы строим набор пространственных кривых, и их пересечение с выбранной плоскостью сечения дает совокупность точек-полюсов, которые затем соединяются сплайнами по полюсам, формируя сечение. Таким образом удается получить «выглаженные» поверхности; кроме того, наша методика позволяет оперативно добавлять необходимое для гладкости построения количество сечений».

Вторая конструктивная особенность самолетов «АэроВолги» — большое количество сложных составных частей и сборочных единиц, геометрия которых определяется обстановкой. Обстановка занимает чуть ли не 50% от проекта самолета. «Например, чтобы спроектировать элементарный кронштейн, который ставится на пилон (пилон — стойка или ферма в фюзеляже самолета, служащая для установки крыла над корпусом самолета или гондолы двигателя над крылом или под ним — прим. редакции), приходится строить сборку в обстановке, используя компоновочную геометрию. То же относится и к построению моторамы — для ее проектирования используется компоновочная геометрия пилона и двигателя. Поэтому для нас очень важно, что КОМПАС-3D дает возможность работать с компоновочной геометрией. Для авиастроителей это незаменимая функция. Важнее может быть только возможность симметричного отображения компонентов, реализованная в V16», — подчеркивает Дмитрий Суслаков.

Еще одна отличительная черта — большая номенклатура составных частей, включая стандартные и готовые изделия. «АэроВолга» не пользуется библиотеками стандартных изделий, так как, например, используемый в самолетостроении крепеж по стандартам ОСТ 1 в них не входит, как и широко используемые в конструкциях самолетов-амфибий изделия, изготавливаемые по зарубежным стандартам. На предприятии принят внутренний регламент для моделирования стандартных изделий и стандартизованных элементов.

Ты должен сто раз подумать, какой болт поставить и сколько он стоит. Нужно постоянно балансировать между стоимостью и эффективностью. Так что у нас даже конструктор мыслит в разрезе бизнеса

Если основная масса гражданских воздушных судов изготавливается из алюминия, то самолеты «АэроВолги» — это композитные материалы. Особенности моделирования и выпуска рабочей конструкторской документации изделий из композитов также требуют определенной регламентации. Так как композиты, по своей сути, структуры многокомпонентные, нужно грамотно определять, где кончается деталь, а где начинается сборочная единица. Не менее важны принципы построения моделей изделий из композиционных материалов. В частности, внутреннюю структуру композитных изделий в «АэроВолге» не моделируют и не отображают — они представлены в виде так называемых «теоретических моделей», которые имеют все массоинерционные свойства готового композитного изделия, но являются изотропными и сплошными. Сами же композиционные материалы, изготавливаемые «АэроВолгой», внесены в корпоративный Справочник Материалы и Сортаменты. Этот принцип позволяет сильно экономить ресурсы оборудования и рабочее время проектировщиков.

В общем, объем документов, регламентирующих создание моделей и выпуск конструкторской документации в среде КОМПАС-3D, у «АэроВолги» достаточно большой: 13 внутренних стандартов, обеспечивающих разработку, если не считать некоторые не кодифицированные правила. Но на то есть причины — здесь у проектной ошибки очень высокая цена. Поэтому-то самым сложным в своей работе Дмитрий Суслаков называет написание регламентов: «С одной стороны, нужно реализовать все возможности системы проектирования, с другой — не сковать человека веригами правил по рукам и ногам. Это возможно только в том случае, если сам в совершенстве владеешь предметом. Знаете, мой подход по жизни такой — если я проектирую самолет, я на нем летаю: вдвоем с директором «АэроВолги» Сергеем Алафиновым мы летаем на каждой серийной машине, которую выпускаем. То же касается регламентов: если я пишу правила, я должен осознанно прогнать все эти вещи через свои руки».

3D: полет нормальный

«BOREY» — первое изделие «АэроВолги», полностью спроектированное в КОМПАС-3D, включая теоретический чертеж и обводы корпуса, по которым на станках с ЧПУ и 3D-принтерах изготовлены мастер-модели для получения рабочих матриц

Вообще «АэроВолга» начинала еще с двухмерного КОМПАС-График, но переходу в 3D способствовало появление в 12-й версии моделирования поверхностей. В V14 этот функционал был отточен, а V16 дала возможность выполнять зеркальные сборки. «Для нас зеркальное отображение критически важно, самолет-то симметричный. В КОМПАС-3D V14 этой опции не было. Когда, после моделирования правого полукрыла LA-8, мы взялись за левое, симметричное, полукрыло — мы, мягко говоря, все прокляли», — смеется Дмитрий. — «Так что с появлением 16-й версии КОМПАС-3D, на мой взгляд, стал вполне приличным инструментом с точки зрения проектирования самолетов».

Дизайн или техническая эстетика?

«Проектируя автомобиль, разрабатывая его дизайн, силуэт, вы должны придумать что-то такое, чтобы потребитель сказал: «Вау!». В самолете «Вау!» может стать смертным приговором. За проектные ошибки платят слишком дорого, об этом нужно помнить. Так что дизайн для самолета не главное. Есть определенные правила эргономики (в основном на уровне физиологии, анатомии и физиопсихологии), которые должны обеспечивать, например, неутомляемость, — говорит Дмитрий Суслаков. — В том же автомобиле приборы — это элемент декора, у нас — средство выживания. Соответственно, предъявляются особые требования к их расположению и конфигурации, чтобы все работало корректно. Ну а если говорить о технической эстетике, у нас позиция такая: делай функционально — и будет красиво. Посмотрите на «BOREY»: там нет ни одной декоративной панельки, а посмотреть приятно».

Работать в рынке

Но общие черты с автомобилестроением все же есть. Как и у автомобиля, у самолета-амфибии нет конкретного заказчика. Заказчик «АэроВолги» самый жесткий, требовательный, непредсказуемый — это рынок. Сначала компания опрашивает дилеров, выясняет, что нужно рынку, потом формируется облик самолета, по нему выполняются проектные исследования. Но бизнес-решения приходится принимать на свой страх и риск.

«Чем работа конструктора и хороша, и плоха — у нашей задачи нет правильного ответа. Точнее, ответ такой — работает или не работает, удовлетворен рынок или нет. Именно рынок дает нам оценку, но его реакция идет с задержкой, поэтому ты должен сто раз подумать, какой болт поставить и сколько он стоит. Нужно постоянно балансировать между стоимостью и эффективностью. Так что у нас даже конструктор мыслит в разрезе бизнеса», — поясняет Дмитрий.

Работая на такого потенциального заказчика, конструкторам «АэроВолги» приходится быть готовыми к определенным капризам, каждому клиенту надо угодить. Тут, кстати, разработчикам на выручку приходит функционал управления исполнениями в КОМПАС-3D. В России многие компании делают самолеты-амфибии, но на мировой рынок не выходит никто — слишком серьезную специфику приходится учитывать даже на этапе проектирования.

«Иностранный рынок — это не просто перевести на другой язык надписи на кнопках, это работа в определенной системе координат, которая охватывает все процессы — от разработки авиатехники до крайнего часа эксплуатации, — говорит Дмитрий. — Если зарубежный заказчик открывает капот и не видит там противопожарной перегородки (как на многих наших самолетах — ведь в России такого правила нет), он такую машину дальше рассматривать не будет. Самолет «АэроВолги» соответствует международным стандартам качества по всему жизненному циклу машины — нормам проектирования, организации, изготовления, эксплуатации, вплоть до последних версий циркуляров Федеральной авиационной службы США и Европейского Агентства по авиационной безопасности. Поэтому когда российские заказчики спрашивают: «Почему так дорого?», я отвечаю: «Как раз недорого! По цене меньшей, чем у мировых производителей, ты получаешь самолет с европейским качеством. Не нравится европейское качество, хочется технического экстрима — добро пожаловать к другим производителям!».

Проект «BOREY»

Заказчиком проекта двухместного самолета «BOREY» стали немецкий и итальянский аэроклубы, которым была нужна недорогая и эффективная машина, обладающая хорошей мореходностью и взлетно-посадочными характеристиками для летного обучения. Геометрию корпуса выполнил легендарный авиаконструктор Борис Валентинович Чернов, в честь которого и был назван новый самолет. И конечно, Борей — имя сурового северного ветра. «BOREY» — первое изделие «АэроВолги», полностью спроектированное в КОМПАС-3D, включая теоретический чертеж и обводы корпуса, по которым на станках с ЧПУ и 3D-принтерах изготовлены мастер-модели для получения рабочих матриц. На этой машине «АэроВолга» смогла обкатать все внутренние процедуры и регламенты сквозного проектирования, начиная от трехмерной модели, заканчивая выпуском комплекта рабочей и эксплуатационной документации и каталога составных частей. Самолет может взять на борт груз больше своего веса, оборудован приборами для ночных визуальных полетов, взлетная дистанция на воде и на суше — от 140-150 метров в зависимости от опыта пилотов. «BOREY» появился на свет в 2017 году и уже стал серийным изделием — на данный момент в производстве «АэроВолги» машины для заказчиков за рубежом и в России, вплоть до серийного номера 018, и на все заказы уже поступил аванс. В дни нашего визита на аэродроме стоял заводской экземпляр «BOREY», который используется европейским Фондом помощи больным рассеянным склерозом. Эта машина участвовала в репетиции кругосветного перелета по Северному полярному кругу и, несмотря на свой юный возраст, успела много где побывать — летала на реки Печору, Вычегду, в Пермь, Сыктывкар и другие города. Конструкторы «АэроВолги» постоянно проводят функциональные улучшения машины: недавно в КОМПАС-3D, с максимальным использованием компоновочной геометрии двигателя, моторамы, пилона, крыла и фюзеляжа, была спроектирована система отопления.

На взлетной полосе

На «АэроВолге» работа идет сразу над несколькими заказами, а некоторые проекты находятся в стадии разной степени обдумывания и реализации. В том числе поэтому предприятию так важна жесткая регламентация всех конструкторских работ. А вот управление заказами, по признанию Дмитрия, пока — головная боль. Типовые PLM-системы «АэроВолге» не подходят: огромная номенклатура и малые партии требуют экземплярного, поштучного учета каждой составной части — а составных частей около 12 тысяч единиц.

На борту с поставщиками

Российских поставщиков тоже много. А кое-какие компоненты авионики «АэроВолга» делает самостоятельно — например мощные полупроводниковые коммутационные устройства, автомат блокировки реверса, логический контроллер управления триммерами. В том числе для таких задач конструкторы сейчас осваивают приложение Оборудование: Кабели и Жгуты 3D.

До всего есть дело

У нас держатся не узкие специалисты, а те, кому интересно всё, кому до всего есть дело — это важный психологический момент. В «АэроВолге» к профессии и зарплате прилагается ответственность

Дмитрий Суслаков: «Любое авиастроение требует серьезных компетенций. Если на крупном предприятии конструктору приходится вставлять болты и гайки, про болты он должен знать все — из чего они, зачем, да хоть влияние фаз луны на их механические свойства. У нас требуются, может, и менее глубокие познания, но более широкие. Наш конструктор должен применять болты, которые можно купить, а не заказывать вагонами впрок с единственного в мире завода. Наш конструктор должен уметь найти покупное комплектующее изделие, должен на уровне беглого чтения документации знать английский язык, обладать знаниями в области прочностных, аэродинамических, нагрузочных расчетов. Вот когда у меня спрашивают, в какой программе мы проводим расчет на прочность своих самолетов, я отвечаю: «В программе третьего курса аэрокосмического университета». Ели ты не знаешь ее, то никакая другая тебе не поможет. Одному и тому же сотруднику у нас приходится сегодня чертить и сдавать КД, завтра моделировать, а послезавтра выполнять параметрические исследования, применять знания численных методов. В общем, больше знать и уметь. Поэтому у нас держатся не узкие специалисты, а те, кому интересно всё, кому до всего есть дело — это важный психологический момент. У нас к профессии и зарплате прилагается ответственность. Ты отвечаешь за то, что делаешь. Это отсеивает 60-70% соискателей, зато остаются самые талантливые, и каждый ощущает свой вклад в результат. Знаете, во всем мире бизнесом в general aviation занимаются не больше 10 тысяч человек. Он дает возможность заниматься любимым делом и вести образ жизни, который поднимает дух».

Сергей Алафинов: «Бизнес родился вместе с желанием пилотировать свой самолет»

Председатель Совета директоров НПО «АэроВолга» Сергей Алафинов рассказывает о вдохновении и амбициях

Лётчик-космонавт Валерий Токарев и Сергей Алафинов пилотируют LA-8. Перелет на Байкал, 2016 г.

Пилот или конструктор: блиц-опрос для Дмитрия Суслакова Что вы больше любите — проектировать самолеты или летать? Я занимался авиамоделизмом еще в детстве, в юности попал к энтузиастам-самодельщикам — там меня научили летать. При этом я много занимался научной работой, связал свою жизнь с проектированием и строительством самолетов. Для меня это как вопрос «Ты кого больше любишь — маму или папу?». Я люблю все одновременно — и летать, и строить.

Вы можете пилотировать любой самолет? Только в соответствии с квалификацией. Я пилот одно- и многодвигательных сухопутных самолетов, также одно- и многодвигательных гидросамолетов. Это позволяет мне выполнять полеты на машинах типа LA-8. Как обычный частный пилот я проходил соответствующее обучение, курсы повышения квалификации и каждый год прохожу медкомиссию. А хотели бы иметь свой личный самолет? Конечно. Представляете, как удобно: пятница, вечер, я сажусь в самолет, товарищ рядом, летим на Волгу, у меня в самолете надувная лодка, палатки, котелки... Прилетели, утром идем ловить рыбу. В понедельник просыпаюсь, собираю палатку, сажусь в самолет, прилетаю на работу, ставлю самолет на стоянку и работаю. Ну ради такого стоит жить! Сколько стоит самолет? Как яхта. Цена «BOREY» — цена хорошего прогулочного катера, на этот год 115 тыс. долларов в базовой комплектации, включая НДС и для российского покупателя. LA-8 — цена хорошей 12-метровой яхты, более 1 млн долларов. Как далеко можно улететь на «BOREY» и LA-8 без дозаправки? Базовая дальность «BOREY» — 800 км, на серийном LA-8 — 1200 км, с дополнительными баками 1400 км, на специальной модификации RS, которая не пойдет в серию, — до 4000 км, новая серийная модификация на двигателях Lycoming (300-315 лошадиных сил) планируется с дальностью до 2500 км. Самое далекое место, куда вы летали в качестве пилота на самолете-амфибии? На юго-запад: Ницца, Монте-Карло. Мы вылетели отсюда, из Красного Яра, через Брянск — там граница — до Средиземного моря. На обратном пути приземлялись в Италии, на горном озере Комо, смотрели сверху на Падую, каналы Венеции... На восток — по России на озеро Байкал до Баргузинского залива, на север — до Соловецких островов, Белое Море. Конечно, Геленджик, Чёрное море. А вообще самолет-амфибия приземляется или... как говорить правильно? Все-таки приземляется. В английском языке есть такой идиоматический термин «landing to water», посадка на воду. Сколько весит самолет? LA-8 — эта машина собственным весом 1800 кг, максимальная взлетная масса 2720 кг, допустимый перегруз до 5%. Наверное, это равноценно Dodge Ram — он ест примерно столько же. Хотя вообще лучше сравнивать не с автомобилем, а с яхтой. Так что наш самолет — это 12-метровая яхта, но легче в шесть раз. Что самое сложное при пилотировании самолета-амфибии? Маневрирование на воде. Тут важно чувствовать инерцию. Вы идете к причалу, и на определенном расстоянии вам нужно отработать реверсом винтов. Если сделаете это рано, в конце потеряете ход и управляемость — руль работать не будет. Если поздно — врежетесь в причал, что тоже нехорошо. Умение швартовать крупное судно — сродни умению посадить самолет. Ваша первая 3D-модель в КОМПАСе? А она до сих пор летает! Это гнутый кронштейн крыла самолета LA-8, достаточно сложный по форме — вот что я первое освоил в 3D, в 2007 году. При спуске судна на воду о корму разбивают бутылку шампанского. А есть ли у «АэроВолги» свои традиции, связанные с выпуском самолета? В каждом гидросамолете у нас живет корабельная крыса. Правда-правда! В 1996 году в университете мы строили Борису Чернову самолет по его чертежам. Это был год Огненной Крысы по восточному календарю, и мне сестренка подарила вязаного зверька. И я подумал: гидросамолет — это ж судно? Плохо, если на судне нет крысы, — ведь крысы не должны бежать с корабля. С тех пор в каждую летающую лодку мы селим симпатичную плюшевую корабельную крысу. И она живет там незаметно для всех, в носовом отсеке, в «трюме».

Фотографии предоставлены НПО «АэроВолга»