«Superjet второго поколения» – самолет, полностью собранный на основе отечественных разработок – успешно совершил испытательный полет. Томские ученые и инженеры сделали для него важный блок – конвертер озона, который защищает пассажиров от негативного воздействия озона на большой высоте. Как создать что-то новое без применения обратного инжиниринга – в специальном проекте Tomsk.ru и Томского госуниверситета «Технотренды».
Зачем нужен конвертер озона?
Когда самолет взлетает и набирает крейсерскую высоту (10-11 км), он попадает в область высокой концентрации озона. Когда в атмосфере его мало (меньше 0,1-0,2 мг на кубометр воздуха), в воздухе просто вкусно пахнет грозой, но когда концентрация в сотни раз больше, как на большой высоте, озон становится очень токсичным. Чтобы исключить отравление пассажиров лайнера, забортный воздух при попадании в кабину проходит через специальный конвертер. Суть его работы в том, что с помощью катализаторов озон разрушается и превращается в безопасный кислород.
Ведущими игроками на рынке таких катализаторов были и есть США, Канада, Германия.
Олег Магаев, к.х.н., заведующий Лабораторией каталитических исследований (ЛКИ) химического факультета ТГУ:
В Советском Союзе и России не один десяток лет велись разработки в этой области (в основном коллективами НИИ), есть патенты, авторские свидетельства на катализаторы по разложению озона. Они предлагались для использования в авиапромышленности, в железнодорожном транспорте, даже для очистки кабин «белазов» на горных рудниках. Проблема в том, что все эти системы отличались друг от друга по составу, по конструкционным особенностям, по сроку службы. И самое главное – они все равно отставали по качеству от европейских и американских катализаторов.
В «досанкционное» время Sukhoi Superjet 100 разрабатывался в глубокой связке отечественной авиапромышленности с иностранными компаниями. Но в середине 2010-х стало понятно, что партнеры, так скажем, не всегда надежны. И придется всё делать самим… Разработкой узлов для первого полностью российского самолета занялись ведущие коллективы всей страны. В частности, конвертер озона заказали Инжиниринговому химико-технологическому центру (ИХТЦ) ТГУ, который привлек к исполнению химиков Томского госуниверситета. Работа велась по заказу АО «Корпорация «Росхимзащита» и ОКБ «Кристалл».
Конвертер озона – это устройство в форме трубы, внутри которого находится катализатор. Воздух в самолет всасывается со скоростью 1,5 тысяч кубометров в час, на катализатор идет высокая нагрузка, поэтому он должен быть очень активен. Конвертер должен разлагать озон с высоких концентраций до минимальных, и при этом не оказывать сопротивления воздуху. Это сложная научно-техническая задача. Обратный инжиниринг не работает: просто негде взять образцы (для этого надо купить самолет, разобрать на запчасти и заглянуть внутрь них).
Как решали проблему в ИХТЦ?
Фундаментальные исследования томских химиков начались в 2018 году. ЛКИ реализовывала научную часть, ИХТЦ — конструкторскую.
Олег Магаев:
Мы собрали команду из молодых людей, имеющих опыт в каталитических работах, которые умеют и любят работать руками. Перебрали разные способы работы с катализатором, подобрали компоненты и попробовали их на маленьком блоке. Когда получилось, заказали лабораторную установку по испытанию блоков. Проверили согласно техусловиям – на скорость потока воздуха, концентрации озона в смеси. Поняли, что все работает: разложение озона было более 99%. Затем увеличенный блок (в котором абсолютно все российское!) испытало ОКБ «Кристалл», все было отлично, поэтому конвертеры пустили в серию: в 2023 выпущены четыре партии изделий. Они прошли предполетные и теперь уже летные испытания.
Обновленный российский магистральный лайнер изготовлен производственным центром ПАО «Яковлев» (входит в ГК «Ростех»). Полет опытного образца SJ-100, состоявшийся в конце августа, длился 54 минуты, на высоте до 3 тысяч метров и скоростях до 343 км/час. Всего на российском самолете конструкторам удалось заместить более 40 импортных систем и агрегатов.
Серийно блоки конвертера озона уже производятся на площадках ИХТЦ, за 2,5 годы по контракту должно быть поставлено 44 изделия.
Алексей Князев, директор ИХТЦ, и.о. декана ХФ ТГУ:
Специалисты ИХТЦ – инжиниринговая команда, которая сейчас в России на лидирующих позициях отстаивает импортонезависимость страны в химической промышленности. Мы ежегодно в кооперации с научными и промышленными партнерами выпускаем до 20 химических продуктов. Конвертеры озона – это то, что когда-то было научной разработкой, которую мы разрабатывали совместно с НИ ТГУ по заказу АО «Росхимзащита», разрабатывали свой российский катализатор, свою российскую конструкцию. И теперь с гордостью видим, как наше изделие находится в составе конструкторской документации на российский самолет.
