Информационное агентство
12 Мая, 2016  21:30

Крепче стали: инновационная технология по остеклению самолетов Т-50

Т-50,остекления кабин,геркулит,НИТС

Среди специалистов в области космоса не утихает спор вокруг оценки безопасности и эксплуатации Международной космической станции. Дело в том, что в российском сегменте МКС установлено 13 иллюминаторов. 

Предлагается их закрыть глухими заглушками из-за опасности возникновения дефектов в стекле из-за ударов микроскопических метеоритов — дескать, безопасность станции может улучшиться. Но директор Научно-исследовательского института технического стекла (НИТС) Владимир Солинов стоит на своем — на протяжении многих лет остаточная прочность после удара космических микрочастиц сохранилась и угрозы космоса никак не отразились на безопасности созданных в институте иллюминаторов, а также экипажа.

Кабину перспективного авиалайнера МС-21 проверили на прочность >>

Поэтому причин ограничивать наблюдение за нашей планетой, «затемнять» работу космонавтов в российских модулях орбитальной станции нет.

Иллюминаторы для Международной космической станции — лишь одно из немногих изделий, выпускаемых в НИТС. Основная же часть работы ученых и технологов института связана с созданием изделий конструкционной оптики, остекления, или как здесь говорят «сложных прозрачных оптических систем» для боевых самолетов 4-го и 5-го поколений, производимых заводами Объединённой авиастроительной корпорации.

Силикат или органика

Силикатное стекло — материал с уникальными свойствами, его прозрачность, теплостойкость, прочность, способность использования различных покрытий — делают его незаменимым для остекления летательных аппаратов. Но почему при остеклении кабин самолетов за рубежом и у нас преимущество отдавалось органике? Только по одной причине — она легче, еще говорят, что силикатное стекло слишком хрупкое.

В России начат выпуск радаров пятого поколения >>

В последние несколько лет разработки материаловедов НИТС позволили кардинально изменить представление о силикатном стекле как о хрупком материале. Современные методы упрочнения позволяют придать остеклению для современных боевых самолетов прочность достаточную, чтобы выдержать удар птицы весом около двух килограмм при скорости 900 км/час.

«Сегодня способ упрочнения в поверхностном слое исчерпал себя. Пора изменять внутреннюю структуру стекла, ее дефектность», — говорит Владимир Солинов. Этому, как не странно, способствуют введенные Западом санкции. Дело в том, что даже в «досанкционные» времена зарубежные фирмы по решению НАТО не поставляли в Россию силикатные стекла улучшенного качества, используемые там для специальных целей. Это вынуждало НИТС использовать архитектурно-строительное стекло. Хотя российские производители выпускают миллионы квадратных метров стекла такого стекла, качество его не подходит для использования в авиации.

Заготовки лобового стекла Су-57

На фото: заготовки лобового стекла Су-57 (Т-50, ПАК ФА) в кассете для упрочнения.

На помощь пришло импортозамещение: в России дан старт новому проекту по проведению НИОКР и проектированию принципиально нового для стекольной промышленности оборудования.

На нем и будут отрабатываться все процессы синтеза стекла. Осуществлять проект поручено молодому ученому Татьяне Киселевой. Выпускница Российского химико-технологического университета им. Д. И. Менделеева руководит лабораторией, в прошлом году защитила кандидатскую диссертацию. На кафедре стекла  Татьяна изучала свойства прозрачной брони. Один из ее профессиональных вызовов — создать стекло, которое по своим свойствам превосходило бы один из лучших мировых аналогов — стекло «геркулит», которое в нашей стране пока не выпускается.

В основу проекта положен новый оригинальный способ варки стекла. Уже сегодня в лаборатории получены образцы стекла, конструкционная прочность которых в три раза превосходит аналоги, полученные традиционным методом. Прибавьте к этому имеющиеся способы упрочнения, и получите стекло, прочность которого в несколько раз превышает многие сорта легированной стали. Из более прочного стекла получаются более легкие изделия. Однако необходимо отметить, что разработчики органического стекла постоянно повышают технические показатели своей продукции, спор о том, какое стекло лучше, не окончен.

Фонарь для Су-57

Представьте себе пакет из нескольких пластин силикатного стекла, которым необходимо придать обтекаемую форму переднего козырька высокоскоростного самолета.

Еще около сорока лет назад специалисты НИТС разработали технологию глубокого моллирования. В специальной печи закладывается несколько слоев стекла. В течение нескольких часов при высокой температуре под собственным весом стекло изгибается, приобретая нужную форму и кривизну. При необходимости специальные механизмы подталкивают заготовку, заставляя ее изгибаться по специальному графику. Впервые в мире по этой технологии на истребителе МиГ‑29 заменен фонарь, состоявший из трех стекол, на одно беспереплетное стекло из силиката.

Комплект остекления Су-57

На фото: комплект остекления самолета Су-57 (Т-50, ПАК ФА) - лобовой козырек и откидная часть.

С ростом скоростей возрастали требования по теплостойкости остекления, с которыми органическое стекло уже не могло справляться. Одновременно ужесточались оптические требованиями и требования по обзорности. Несколько лет назад в сотрудничестве с Компанией «Сухой», Объединенной авиастроительной корпорацией была разработана новая технология по выпуску стекла для Су-57. Разработка финансировалась авиастроителями, частично — Министерством промышленности и торговли. Существенная помощь была оказана в проведении техперевооружения предприятия, говорит директор Технологического центра ОАК Юрий Тарасов.

Начались работы по созданию силоновой керамики >>

В результате лобовое стекло самолета Су-57 (Т‑50, ПАК ФА) по размеру почти в два раза превосходит размер козырька МиГ‑29, а форма изделия из классического цилиндра превратилась в сложный 3D формат. Результат — впервые в мире из силикатного стекла изготовлена лобовая и откидная часть фонаря самолета Су-57 (производится компаний «Сухой») в 3D формате. При этом вес этих частей оказался ниже, чем если бы они были изготовлены из органического стекла.

Достигнутые результаты дали толчок к оснащению подобным остеклением самолетов других заводов и КБ, входящих в ОАК. Сразу же появилась необходимость в модернизации, замене органического остекления на силикатное, например, на самолетах Як‑130, Су‑35, МиГ‑31, МиГ‑35. После такой замены (т. е. улучшения прочностных характеристик остекления) МиГ-35, например, впервые развил скорость до 2000 км/ч, то есть смог лететь быстрее в среднем на 40%, чем любой другой самолет в мире.

За последние годы серьезно изменился стиль работы московских ученых, около 300 специалистов НИТС выполняют полный цикл — от технического задания до мелкосерийного производства. Здесь и разработки технологии, и подбор ключевых материалов при использовании стекла, и большой цикл испытаний на все воздействующие на самолет факторы, как на земле, так и в воздухе.

К современному стеклу предъявляют несколько ключевых требований, среди которых, кроме высокой прочности, — оптическая прозрачность, высокое светопропускание, увеличивающие диапазон визирования, антибликовые свойства, защита от воздействия солнечной радиации и других излучений, антиобледенительные свойства, обеспечивающие равномерное удельное сопротивление электрообогрева. 

Карбоновые крылья для МС-21 лучше чем у Боинга 787 >>

Все это достигается с помощью нанесения покрытий аэрозольным, вакуумным или магнитронным способом. Мощное и сложное оборудование, испаряющее металл и осаждающее его на поверхность стекла, позволяют НИТС наносить любые покрытия, в том числе защищающее от спецфакторов. Этот набор свойств позволяет говорить об изделии остекления как о сложной оптической системе, а высокие прочностные качества стекла, составляющего часть кабины самолета, создали новую область науки и техники и ввели в обиход термин «изделия конструкционной оптики» (ИКО).

Новые технологии

Когда изделие — откидную часть фонаря для Су-57 — выгружают из печи для дальнейшей обработки, она мало чем напоминает будущее изделие. При моллировании стекла края заготовки деформируются, и удалить их с крупногабаритной заготовки, да еще имеющей сложную геометрическую форму, алмазным инструментом невозможно. На помощь пришел лазер: луч лазера роботизированного комплекса не только обрезает заготовку согласно заложенной в него программе, но и, оплавляя кромку, повышает прочность края изделий, предотвращая появления трещин. Лазерную резку изделий крупногабаритной 3D формы впервые применили в Москве, этот метод получил патент в марте 2012 года. Лазерный луч используют также для нанесения отсечек в электропроводящем слое на поверхности стекла, создавая зоны обогрева. После обработки лазером заготовка все больше и больше становится похожа на фонарь Су-57.

Погрузка листа стекла

На фото: погрузка листа стекла для дальнейшей обработки.

После резки каждую заготовку подвергают обработке на пятикоординатном станке. Уникальный ложемент позволяет обеспечить на ней нулевые исходные монтажные напряжения. Главный технолог института Александр Ситкин рассказал о перспективах использования комплекса для шлифовки и полировки поверхности стекла: работы, которая при необходимости осуществляется пока только вручную. Разработанные технологии — гордость института.

Совсем недавно готовый стеклоблок при помощи герметика монтировался в металлическую раму. Переход на композиционные материалы разработки НИТС позволил снизить вес изделия на 25%, повысить птицестойкость и ресурс остекления до уровня ресурса остекления планера. Замену остекления стало возможно проводить в полевых условиях.

Статус самолета МС-21 >>

Большая часть изделий идёт на заводы-изготовители ОАК, часть — на ремонтные заводы для модернизации, часть — на аэродромы ВВС, в так называемые аптечки. Основная часть продукции НИТС выполняется в рамках государственного оборонного заказа.

При толщине стекла в самолете Ту-204 — 17 мм, а у Boeing 787 — 45 мм, пассажирский "Туполев" выдерживает скорость соударения с птицей в 660 км/час, а Dreamliner — 648 км/час. В НИТС неохотно делятся сведениями о характеристиках остекления для боевых самолётов. Но ясно, что стёкла, разработанныедля кабин отечественных гражданских самолётов по ряду параметров превосходят импортные.

Стеклянные гвозди

Во всем мире разработанные для авиастроения технологии, позволяющие изготавливать стёкла требуемой прочности, используются и во многих других отраслях народного хозяйства. Несколько лет назад, чтобы доказать высокую прочность силикатного стекла, в институте сделали стеклянные гвозди. Забивали молотком. Они могли бы найти применение в изделиях с антимагнитными свойствами. Также эти гвозди испытывались взамен струбцин при склейке корпусов яхт, но гвозди остались лишь экзотикой.

Теперь никому не надо доказывать высокие показатели прочности стекла — все работы НИТС — свидетельство высокого качества этого древнейшего и, в тоже время, совершенно нового материала.

Директор института Владимир Солинов использует все свои возможности для доказательства необходимости обеспечения высокой прочности стекла, в том числе и архитектурно-строительного. Он является членом Российско-американской комиссии по безопасности в космосе, о которой шла речь в начале этой статьи, а также Комиссии по градостроению при Госдуме — ведь при строительстве современных зданий все большая часть материалов — стекло. А это значит, что разработанные для авиации технологии и материалы в скором будущем будут делать нашу жизнь более комфортной и безопасной.

Статьи, которые Вам могут быть интересны:

Обновленный «Медведь» >>

Перспективы «Ильюшина» >>

Новые модифицированные ИЛ-76МД-90А >>

Легкий военно-транспортный самолет Ил-112В >>

Двигатель ПД-35 – отводится 10 лет и 180 млрд рублей >>

СМОТРИТЕ ВИДЕО:

    

        Первый полет МС-21                        О перспективах самолетостроения              Самолет МС-21                           Самолет Ил-76МД-90А

 

По материалам журнала «Горизонты», №1 (9), 2016 г.

Просмотров: 14340
Загрузок: 156
Тэги : Истребители , Санкции , САМОЛЕТОСТРОЕНИЕ , Импортозамещение , ПАК ФА
Рейтинг:
27 / 135 ( Отлично )

В этом разделе

Добавить комментарий

Обновить

Десять минус три будет, прописью?

Реклама
Популярные публикации
«Афганит» расстроил США сильнее «Арматы» просмотров: 28707

Российский комплекс активной защиты  "Афганит" самая впечатляющая особенность нового танка "Армата" - заявили эксперты  американского журнала The National Interest. 

Российский спецназ вооружат новым автоматом АК-400 просмотров: 27142

Концерн "Калашников" вооружит российские элитные спецподразделения и ФСБ новейшими "адаптивными" автоматами, на которые не только можно установить любой прицел, фонарь или лазерный целеуказатель,

Лучшие автокемпинги Крыма просмотров: 26765

Один из лучших способов добраться до Крыма и осмотреть его — конечно же, автотуризм. Республиканские власти выбрали девять лучших автокемпингов полуострова.

Спущена на воду подводная лодка «Великий Новгород» просмотров: 22762

Накануне 110-летия со дня основания подводного флота России на "Адмиралтейских верфях" прошла церемония спуска на воду большой дизель-электрической подводной лодки "Великий Новгород" для ВМФ России. 

Поиск
Реклама
Календарь публикаций
« Ноябрь 2017
Пн. Вт. Ср. Чт. Пт. Сб. Вс.
  12345
6789101112
13141516171819
20212223242526
27282930