Что мешает развитию композитной промышленности в России

Иван Сергеичев, исполняющий обязанности директора Центра технологий материалов, старший преподаватель Сколтеха, — о запросах рынка:

— Яркие примеры использования композитов в авиа- и судостроении у всех на слуху. Например, самолет МС-21 — крупный потребитель композиционных материалов и соответствующих исходных компонентов. На него сегодня работает большая доля российской композитной индустрии. Серьезно занимается внедрением композитов Средне-Невский судостроительный завод.

В дорожном строительстве активно вводит композиты Росавтодор и госкомпания «Автодор». На платных дорогах каждый может увидеть объекты из композитов: ограждения, сходы, водоотводные лотки.

Так или иначе расширяется рынок за счет емкостного оборудования — как интермодального, так и для хранения нефтепродуктов, химических веществ. Конечно, есть определенные проблемы, но по большому счету емкость рынка и скорость его развития определяются даже не технической или технологической возможностью компаний внедрять те или иные композитные решения, а скорее запросом на эти решения. Характерный пример — контейнеры-цистерны с сосудом из композиционных материалов для перевозки химических продуктов. С одной стороны, многие компании готовы эти емкости производить, с другой — серьезного запроса рынка на них нет. И это несмотря на то, что у логистических компаний есть постоянный запрос на металлические контейнеры.

Если спрос на композитные решения есть, то дальше можно говорить о других основных проблемах. Первая, которая тянет за собой все остальные, — это сертификация. Скажем, для металлических конструкций процедуры подтверждения соответствия, оценки соответствия и сертификации уже отработаны, создана нормативная база. А для композитов здесь пока tabula rasa. Куда с композитом ни зайди, везде спросят: а как доказать, что эта конструкция или изделие безопасны и функциональны? Отсутствие нормативной базы — стоп-фактор, который ограничивает внедрение композитов при наличии спроса.

Но при запросе рынка начинает решаться задача по созданию нормативной базы, методов оценки соответствия, методов подтверждения соответствия и сертификации. Характерный пример — наша работа с Российским морским регистром судоходства в части нормативной базы по интермодальным контейнерам-цистернам для перевозки химических продуктов. Как только появился малейший запрос, встала задача сертификации, поскольку это высокоответственное изделие, использующееся при перевозке опасных грузов — продукции химии и нефтехимии. У регистра на тот момент готового решения по композитным емкостям не было — возник комплекс НИОКР: были проведены испытания материалов, расчеты и моделирование, разработаны новые главы и разделы в правилах регистра. Аналогичная работа была инициирована в подкомитете ООН по перевозке опасных грузов Европейской экономической комиссии. Уже после того как наша группа отработала в подкомитете ООН, это решение было перенесено в нормативные документы Международной морской организации.

Еще один показательный пример — самолет МС-21. Первоначально, еще на этапе проектирования, основной фокус был на использовании зарубежных материалов, соответственно, во всей конструкции учитывались их характеристики. После введения ограничений на поставки автоматически возник запрос на отечественные материалы. Он инициировал разработку полимеров, исследования свойств материалов, обоснование их применения в конструкции крыла МС-21, что вовлекло в проект значительное число организаций и исследовательских институтов.

Уже есть запрос на вполне конкретные изделия из композитов, которые эффективны и обладают преимуществами по сравнению с металлическими. Это стимулирует развитие направления — и в технологиях, и в создании нормативной базы, и в обеспечении сырьем. Возникает необходимость выстроить цепочку поставок, на каждом этапе подтягиваются технологические компании, каждая выполняет свою функцию. Скажем, «Юматекс» производит ткани на основе углеволокна, а другие компании, используя ткани «Юматекса», организуют у себя производство изделий из полимерных композиционных материалов.

Соответственно, появляется потребность в инженерном центре и испытательной лаборатории. Таким образом, в процесс вовлекается все больше компаний, специалистов, создаются рабочие места, инфраструктура. Появление такого запроса автоматически тянет за собой целую цепочку развития.

Сергей Милейко, главный научный сотрудник Института физики твердого тела РАН, — о роли и месте композитов в отечественном авиастроении:

— Широкое применение углепластиков в гражданской авиации началось примерно 30 лет назад. В массе планера самолета Boeing-787 (первый полет в 2009 году, начало эксплуатации в 2011-м) 50 % занимают углепластики. В более вместительной и дальнодействующей машине Airbus-350 (первый полет в 2013-м, начало эксплуатации в 2015-м) используется 52 % углепластика. Благодаря компаниям «Юматекс», «АэроКомпозит» и «Иркут» в нашем будущем самолете МС-21 появилось углепластиковое крыло, что составляет около 35 % массы планера. Но это означает, что мы сегодня в состоянии догоняющих. К сожалению, пожинаем плоды разрушения советского авиапрома в 1990-е — начале 2000-х.

Если комплексная научно-техническая программа «Новые композиционные материалы: технологии конструирования и производства», которая около трех лет бродит в коридорах власти, будет запущена в 2023 году и выполнена, то догоним, конечно, но вряд ли раньше 2030-х годов, и то если эти годы по темпам развития науки и промышленности будут сравнимы с 1930–1970 годами.

Что нужно сделать в этой области для того, чтобы через 10–15 лет догоняющими нас оказались американцы и западноевропейцы? Нужно прежде всего понять, что сегодняшняя ситуация в области конструкционных материалов напоминает таковую примерно полувековой давности, когда металлы, основные материалы техник, приближались к пределу своих физических возможностей и появились углепластики. Только сегодня в роли металлических сплавов выступают углепластики, приближающиеся к пределу своих возможностей. Следующий качественный скачок в ТТХ-машин, прежде всего летательных аппаратов, может быть обеспечен новыми конструкционными материалами. Такими могут быть композиты с металлической матрицей (КММ), которые заменят стали, алюминиевые, титановые, никелевые сплавы в тех конструкциях, в которых углепластики или композиты с керамической матрицей неприменимы из-за недостаточно высоких рабочих температур, низких удельных величин прочности и упругих модулей, малой трещиностойкости. Академия наук, за исключением Института физики твердого тела (ИФТТ), и отраслевые НИИ, за исключением «Композита» «Роскосмоса», «Юматекса» «Росатома» и ЦИАМ им. Баранова, сколько-нибудь серьезно КММ не занимаются. Если это будет продолжаться, то мы еще больше отстанем. Этого допустить нельзя!

Андрей Степашкин, старший научный сотрудник Центра композиционных материалов МИСиС, — о развитии композитной отрасли в России:

— За прошедшие 10 лет проведена большая подготовительная работа, которая, может быть, не всегда заметна, но без создания нормативной базы, проектирования, строительства и ввода в эксплуатацию производств, в первую очередь исходных компонентов, развитие отрасли было бы невозможно. К сожалению, мы пока отстаем от мирового уровня, нам приходится догонять лидеров, но понимание этого — хороший стимул двигаться вперед.

Композиционные материалы традиционно востребованы в авиационно-космической технике, где от их использования зависит весовая эффективность конструкций, а значит, и их конкурентоспособность, и их использование имеет большой медийный эффект. Наряду с этим они с успехом заменяют традиционные материалы в строительстве, судостроении, автомобилестроении. Развитие ветроэнергетики, зримо изменившее энергетический баланс в мире, стало возможным благодаря новым композиционным материалам с улучшенными прочностными характеристиками.

Высокую активность в развитии композитной отрасли в России проявляют компании, входящие в композитный дивизион «Росатома». Создание современного производства углеродных волокон, работы над современными связующими для композиционных материалов во многом связаны с деятельностью именно таких компаний.