Vào xuân năm 2026, thị trường vật liệu hàng không trôi qua một cách khá lặng lẽ mà không có những tiêu đề báo chí giật gân. Thế nhưng, đó lại là một sự bỏ lỡ đáng tiếc.
Công ty ITEKMA — một cái tên tuy không xuất hiện dày đặc trên truyền thông mỗi ngày — đã chính thức đưa vào sản xuất hàng loạt trọn bộ vật liệu composite polymer chịu nhiệt độ cao, dành riêng cho các dòng động cơ PD-8, PD-14 và tàu bay MC-21.
Vậy vật liệu composite chịu nhiệt độ cao thực chất là gì? Và tại sao nếu thiếu nó, ngành công nghiệp hàng không Nga sẽ phải đối mặt với những thách thức vô cùng lớn?
Từ nguyên lý chế tạo...
Xét về bản chất, đây là một loại nhựa gia cường. Chỉ khác ở chỗ: thay vì dùng sợi thủy tinh, người ta sử dụng sợi carbon cường độ cao; và thay cho loại nhựa epoxy thông thường là các chất liên kết đặc biệt không bị nóng chảy trong lò nung.
Vật liệu được cung cấp dưới dạng prepreg — tức các tấm hoặc cuộn băng sợi đã được ngấm sẵn chất liên kết polymer. Quá trình này tương tự như việc bạn mua sẵn đế bánh pizza đã cán: phần việc còn lại chỉ là tạo hình và nướng chín.
Tiếp theo, phôi vật liệu được đặt vào khuôn tạo hình theo yêu cầu, hút chân không rồi đưa vào autoclave — một loại lò nung áp suất cao. Dưới tác động của nhiệt độ và áp suất, phần nhựa sẽ polyme hóa, gắn kết chặt chẽ các sợi carbon lại với nhau thành một khối chi tiết đồng nhất.
Đáng chú ý, phương pháp này cho phép tạo ra các chi tiết có hình học vô cùng phức tạp: vật liệu composite có thể biến chuyển linh hoạt theo bất kỳ hình dạng nào trong lò autoclave, vượt trội hoàn toàn so với việc phải gia công gọt đẽo từ một khối kim loại thô.
Dòng composite mới của ITEKMA có khả năng làm việc trong dải nhiệt độ khắc nghiệt từ -190°C đến 450°C. Để dễ hình dung: sợi carbon thông thường sẽ bắt đầu giảm độ cứng ở 200°C và bị phân hủy ở 300°C. Trong khi đó, dòng vật liệu mới này vẫn giữ nguyên độ bền ngay cả khi nằm sát khoang động cơ tuốc-bin rực nóng. Để đáp ứng đa dạng nhiệm vụ, ITEKMA trang bị 3 loại chất liên kết: epoxy, bismaleimide và dòng phthalonitrile đầy triển vọng. Trong đó, nhựa phthalonitrile cho phép chi tiết vận hành liên tục ở nhiệt độ lên tới 350°C — một thông số kỹ thuật hoàn toàn tự tin khi đặt cạnh các sản phẩm tương đương trên thế giới.
...Đến tự chủ công nghệ hoàn toàn
Đáng chú ý, toàn bộ quy trình sản xuất — từ khâu kéo sợi carbon cho đến lúc ra lò tấm prepreg hoàn chỉnh — hiện đã được nội địa hóa 100% tại Nga.
Vật liệu nền gia cường do công ty Umatex (trực thuộc Tập đoàn Năng lượng Nguyên tử Quốc gia Rosatom) cung cấp. Hệ thống máy móc phục vụ dây chuyền sản xuất prepreg cũng do Nga tự nghiên cứu và chế tạo — điều mà trước đây các nhà máy trong nước chưa từng làm được.
Kết quả mang lại là một sự tự chủ công nghệ tuyệt đối: kiểm soát chặt chẽ chất lượng ở từng đoạn quy trình và hoàn toàn không còn phụ thuộc vào nguồn cung nhập khẩu.
Hiện tại, các sản phẩm của ITEKMA đã được ứng dụng thực tế vào quy trình chế tạo nhiều bộ phận trên MC-21: từ tấm ốp khí động học của cánh tà, các thành phần thuộc cấu trúc cánh composite, cho đến hệ thống sàn và khoang hành lý.
Vật liệu này cũng hiện diện trên các dòng động cơ PD-8 và PD-14, bao gồm các thành phần chịu lực của khung thân máy bay cũng như các chi tiết nằm trong vùng nhiệt độ cao.
Đặt trong bối cảnh hiện nay, cần phải khẳng định rằng: bài toán thay thế nhập khẩu vật liệu composite cho chương trình máy bay MC-21 đã được giải quyết triệt để.
Tính đến giữa tháng 2 năm 2026, Tập đoàn Sản xuất Máy bay Hợp nhất (UAC) chính thức tuyên bố: dòng tàu bay này đã hoàn toàn "sạch" bóng các vật liệu composite từ nước ngoài.
Đồng thời, Cơ quan Vận tải Hàng không Liên bang Nga (Rosaviatsia) cũng đã phê duyệt việc đưa các vật liệu nội địa vào cấu trúc phần cánh đuôi đứng và cánh đuôi ngang.
Đó là một hành trình dài và gian nan. Sau khi các lệnh trừng phạt được thực thi, Mỹ và Nhật Bản đã cắt đứt toàn bộ nguồn cung nguyên liệu đầu vào dùng để chế tạo cánh composite. Phía Nga đã phải thực hiện lại toàn bộ chu trình nghiên cứu, phát triển và kiểm định chứng nhận. Và cuối cùng, trái ngọt đã đến.
Bài toán kinh tế và tiếng ồn
Việc tự chủ vật liệu composite không chỉ giải quyết bài toán độc lập nguồn cung, mà còn mang lại giá trị kinh tế trực tiếp. Cánh máy bay làm bằng composite giúp MC-21 cắt giảm tới 6% lượng tiêu thụ nhiên liệu.
Bên cạnh đó, việc áp dụng các phương pháp sản xuất thay thế — đơn cử như công nghệ truyền chất dẻo chân không thay cho các lò autoclave đắt đỏ — đã giúp giảm chi phí đầu tư thiết bị để tạo ra chi tiết lên tới 4 lần.
Không dừng lại ở đó, kết cấu composite còn gánh vác những sứ mệnh quan trọng khác — chẳng hạn như bảo vệ thính giác cho hành khách lẫn đội ngũ nhân viên làm việc tại sân bay.
Đối với động cơ PD-8 và PD-14, bài toán giảm tiếng ồn đã được xử lý nhờ cấu trúc tổ ong nhiều lớp. Các tấm nền làm từ sợi thủy tinh kết hợp chất liên kết chịu nhiệt này có khả năng tán xạ sóng âm tương tự như cấu trúc tổ ong tự nhiên, trong khi vẫn duy trì được độ bền cơ học và tính ổn định ở nhiệt độ lên tới 300°C.
Nhờ hiện tượng ma sát nhớt trong hệ thống vi kênh, mức độ tiếng ồn đã giảm được từ 2 đến 3 dB mà không làm tăng khối lượng máy bay. Kết quả là các động cơ này hoàn toàn đáp ứng được những tiêu chuẩn khắt khe nhất của Tổ chức Hàng không Dân dụng Quốc tế ICAO.
Một ưu điểm vượt trội khác chính là cắt giảm trọng lượng. Theo ông Anatoly Gaidansky, Tổng Giám đốc Công ty Aerocomposit, việc chuyển sang sử dụng vật liệu composite nhiệt dẻo giúp giảm trọng lượng tàu bay từ 15% đến 20% so với việc dùng các hợp kim nhôm và magiê truyền thống. Trọng lượng nhẹ hơn đồng nghĩa với việc tốn ít nhiên liệu hơn — một phép tính đại số đơn giản nhưng mang lại hiệu quả khổng lồ.
Có thể khẳng định, việc nghiên cứu và đưa vào sản xuất hàng loạt các dòng composite chịu nhiệt độ cao là một nền móng vững chắc khác củng cố cho nền độc lập công nghệ của Nga.
Tuy nhiên, những điều thú vị nhất thực ra chỉ mới bắt đầu: các kỹ sư đang tiếp tục nghiên cứu triển vọng ứng dụng rộng rãi hơn nữa loại vật liệu này, bao gồm cả việc chế tạo phần thân máy bay.
Một khi mục tiêu đó hoàn thành, trọng lượng và tính hiệu quả kinh tế của dòng máy bay này sẽ bước lên một tầm cao mới — nơi mà các vật liệu kim loại truyền thống hoàn toàn không thể với tới.
