В Русия са разработени нови технологии за производство на остъкляване на каютите на военни и граждански самолети от силикатно стъкло. Такива продукти се оказват по -леки и по -здрави, отколкото ако са създадени от преди това използвани органични материали. Силикатното стъкло се използва и в други области, от изследването на космоса до жилищното строителство.
От няколко години между космическите изследователи се води дебат относно оценката на безопасността и експлоатацията на Международната космическа станция. Факт е, че в руския сегмент на МКС са инсталирани 13 прозореца. По време на съвместни дискусии за МКС се предлага затварянето на прозорците в руския сегмент със слепи тапи поради опасността от дефекти в стъклото поради ударите на микрометеорити - казват те, безопасността на станцията може да се подобри. Но представителят на руската страна - директорът на Научно -изследователския институт по техническо стъкло (NITS), заслужил учен, вицепрезидент на Академията на инженерните науки на Руската федерация, доктор на техническите науки, професор Владимир Солинов отстоява позицията си - в продължение на много години остатъчната якост след удара на космическите микрочастици се запазва и различните радиационни и други заплахи от космоса не се отразяват на безопасността на прозорците, създадени в института, както и на екипажа, поради което няма причини да се ограничава наблюдението на нашата планета, „замъгляват“работата на космонавтите в руските модули на орбиталната станция.
Илюминатори за орбиталната станция са само един от малкото продукти, произведени от NITS. Основната част от работата на учени и технолози на института, разположен в югозападната част на Москва, разбира се, е свързана със създаването на структурна оптика, остъкляване или както се казва тук „сложни прозрачни оптични системи“за бойни самолети от четвъртото и петото поколение, произведени от заводите на UAC. И всяка година има много повече работа за авиацията.
Силикат или органичен
На снимката: заготовки на предното стъкло Т-50 в закаляваща касета.
Силикатното стъкло е материал с уникални свойства. Неговата прозрачност, висока оптика, устойчивост на топлина, здравина и възможност за използване на различни покрития го правят незаменим за остъкляване на самолети. Но защо при остъкляването на кабините на самолети в чужбина и у нас е даден приоритет на органичната материя? Само по една причина - по -лесно е. Казват също, че силикатното стъкло е твърде крехко.
През последните няколко години разработките на учените по NITS материали направиха възможно коренно да се промени концепцията за силикатното стъкло като чуплив материал. Съвременните методи за укрепване дават възможност за остъкляване на съвременните бойни самолети, достатъчна да издържи на удара на птица с тегло около два килограма при скорост 900 км / ч.
„Днес методът на втвърдяване в повърхностния слой се е изчерпал. Време е да променим вътрешната структура на стъклото, неговата дефектност “, казва Владимир Солинов. Колкото и странно да изглежда, това се улеснява от санкциите, наложени от Запада. Факт е, че дори по време на "предварителните санкции" чуждестранните фирми, по решение на НАТО, не са доставяли на Русия силикатни стъкла с подобрено качество, които са били използвани там за специални цели. Това принуди NITS да използва архитектурно стъкло. Въпреки че руските производители произвеждат милиони квадратни метра такова стъкло, неговото качество не е подходящо за използване в авиацията.
На помощ идва заместването на вноса: в Москва стартира нов проект за научноизследователска и развойна дейност и проектиране на оборудване, което е фундаментално ново за стъклената индустрия.
На него ще бъдат тествани всички процеси на синтез на стъкло с руски приоритет.
Проектът е поверен на младата учена Татяна Киселева. 26-годишен възпитаник на Руския химико-технологичен университет. Д. И. Менделеева е ръководител на лабораторията, през 2015 г. защити дисертацията си. В стъкления отдел в Менделеевка Татяна изучава свойствата на прозрачната броня. Едно от нейните професионални предизвикателства е да разработи стъкло, което да превъзхожда свойствата си на един от най -добрите аналози в света - херкулитното стъкло, което Русия все още не е произвеждала.
Проектът се основава на нов оригинален метод за топене на стъкло. Вече днес лабораторията е получила проби от стъкло, чиято структурна якост е три пъти по -висока от аналозите, получени по традиционния метод. Добавете към това съществуващите методи за втвърдяване и получавате стъкло, чиято здравина е няколко пъти по -висока от много видове легирана стомана. По -трайното стъкло прави по -леки продукти. Трябва обаче да се отбележи, че разработчиците на органично стъкло непрекъснато подобряват техническите характеристики на своите продукти, спорът за това кое стъкло е по -добро не е приключило.
Фенер за Т-50
На снимката: комплект остъкляване за самолет Т -50 - челна козирка и сгъваема част.
Представете си пакет от няколко силициеви стъклени плочи, които искате да опростите предната козирка на високоскоростен самолет.
Преди около четиридесет години специалистите на NITS разработиха технологията на дълбоко огъване. Няколко слоя стъкло се поставят в специална фурна. В продължение на няколко часа при високи температури под собственото си тегло стъклото се огъва, придобивайки желаната форма и кривина. Ако е необходимо, специални механизми изтласкват детайла, принуждавайки го да се огъва според специален график.
За първи път в света, използвайки тази технология, изтребителят МиГ-29 замени фенера, който се състоеше от три чаши, с едно стъкло без силикат.
С увеличаване на скоростта, изискванията за топлинната устойчивост на остъкляването се увеличиха, с което органичното стъкло вече не можеше да се справя. В същото време изискванията за оптика и видимост бяха затегнати. Преди няколко години, в сътрудничество с Sukhoi Company, United Aircraft Corporation, беше разработена нова технология за производство на стъкло за Т-50.
Разработката е финансирана от производители на самолети, отчасти от Министерството на промишлеността и търговията. Съществена помощ е оказана при извършването на техническото преоборудване на предприятието, казва Юрий Тарасов, директор на Технологичния център на UAC.
В резултат на това предното стъкло на самолета Т-50 е почти два пъти по-голямо от козирката на МиГ-29, а формата на продукта от класически цилиндър се е превърнала в сложен 3D формат.
Резултатът - за първи път в света челната и сгъваемата част на навеса на самолета Т -50 (производство на Сухой) е направена от силикатно стъкло в 3D формат. Освен това теглото на тези части се оказа по -ниско, отколкото ако бяха направени от органично стъкло.
Постигнатите резултати дадоха тласък за оборудването на самолети от други фабрики и конструкторски бюра, които са част от UAC с подобно остъкляване. Веднага възникна необходимост от модернизация, замяна на органично остъкляване със силикат, например на самолети Як-130, Су-35, МиГ-31, МиГ-35. След такава подмяна (т.е. подобряване на якостните характеристики на остъкляването), например, МиГ-35 например за първи път достига скорост до 2000 км / ч, тоест успява да лети с 40% по-бързо средно от всеки друг самолет в света.
През последните години стилът на работа на московските учени се промени сериозно. Около триста специалисти на NITS изпълняват пълен цикъл - от технически спецификации до дребномащабно производство. Това включва развитието на технологиите и избора на ключови материали при използване на стъкло, както и голям цикъл на изпитване за всички фактори, влияещи върху самолета, както на земята, така и във въздуха.
Към съвременното стъкло се налагат няколко ключови изисквания, сред които, освен висока якост, са оптичната прозрачност, високото пропускане на светлина, увеличаването на обхвата на видимост, антирефлексните свойства, защитата от въздействието на слънчевата радиация и други лъчения, заледяването свойства, осигуряващи равномерно електрическо съпротивление.
Всичко това се постига чрез аерозолно, вакуумно или магнетронно покритие. Мощното и усъвършенствано оборудване, което изпарява метала и го нанася върху стъклената повърхност, позволява на NITS да нанася всякакви покрития, включително тези, предпазващи от специални фактори.
Този набор от свойства прави възможно да се говори за остъкляващ продукт като сложна оптична система, а свойствата на висока якост на стъклото, което е част от пилотската кабина на самолета, създават нова област на науката и технологиите и въвеждат термина „структурна оптика продукти “(ICO).
Нови технологии
На снимката: зареждане на лист стъкло за по -нататъшна обработка.
Когато продуктът - шарнирната част на фенера за Т -50 - се разтовари от пещта за по -нататъшна обработка, едва ли прилича на бъдещ продукт. При огъване на стъкло ръбовете на детайла се деформират и е невъзможно да се отстранят от детайл с голям размер, който има сложна геометрична форма, с диамантен инструмент. Лазерът дойде на помощ. Лазерният лъч на роботизирания комплекс не само изрязва детайла съгласно програмата, заложена в него, но и чрез стопяване на ръба увеличава здравината на ръба на продуктите, предотвратявайки появата на пукнатини. Лазерното рязане на 3D продукти с големи размери е използвано за първи път в Москва. Този метод е патентован през март 2012 г. Лазерният лъч се използва и за отрязване на електропроводимия слой върху стъклената повърхност, създавайки нагревателни зони. След лазерна обработка детайлът все повече прилича на фенерче Т-50.
След рязане всеки детайл се обработва на петосна машина. Уникалният капак му позволява да осигури нулеви първоначални монтажни напрежения върху него. Главният технолог на института Александър Ситкин говори за перспективите за използване на комплекса за шлайфане и полиране на стъклената повърхност: работа, която при необходимост се извършва само ръчно. Разработените технологии са гордостта на института.
Съвсем наскоро завършен стъклен блок с помощта на уплътнител беше монтиран в метална рамка. Преходът към композитни материали, разработен от NITS, даде възможност да се намали теглото на продукта с 25%, да се увеличи устойчивостта на птиците и ресурса на остъкляването до нивото на ресурса за остъкляване. Стана възможно да се замени остъкляването на полето.
Целият производствен цикъл на ICO продължава около месец и половина. Повечето от продуктите отиват в производствените предприятия на UAC, някои за ремонт на заводи за модернизация, а други към летищата на ВВС, в така наречените комплекти за първа помощ. Основната част от продуктите на NITS се осъществява в рамките на държавната отбранителна поръчка.
NITS не желае да споделя информация за характеристиките на остъкляването за бойни самолети. Но е ясно, че стъклата, разработени за кабините на домашните граждански самолети, превъзхождат вносните по редица параметри.
Например, както можете да видите на уебсайта на NITS, дебелината на стъклото на Ту-204 е 17 мм, дебелината на стъклото със същите свойства за Boeing 787 е 45 мм.
Поколение V
През последните няколко години директорът на института Владимир Солинов успя да подмлади значително екипа. В московското производство, което наскоро отбеляза 60 -годишнината си, работят както млади хора, така и опитни специалисти. Старшите студенти на Менделеевка охотно идват тук. Идвайки на практика в института и научавайки, че има заплати от 70 хиляди рубли, отначало те са наети от обикновени работници, след това бързо израстват до нивото на технолозите. Има и много опитни работници.
Един от тях, Николай Якунин, обработва стъкло за хеликоптери. „Дойдох тук веднага след армията, преди четиридесет години. Но ако не беше високото ниво на автоматизация, вероятно нямаше да оцелее. Трудно ми е да работя по цял ден дори в добра физическа форма с продукт с тегло 30 кг”, казва Якунин.
Хората и ноктите
По целия свят, технологии, разработени за самолетостроене, които позволяват производството на стъкла с необходимата здравина, се използват в много други сектори на националната икономика.
Преди няколко години, за да докаже високата якост на силикатното стъкло, институтът направи … стъклени пирони. Биха ме с чук. Те биха могли да намерят приложение в продукти с антимагнитни свойства.
Също така, тези пирони бяха тествани по време на строителството, вместо скоби при залепване на корпусите на яхтите. Ноктите обаче останаха само екзотични. Сега никой не трябва да доказва високата якост на стъклото - всички произведения на NITS са доказателство за високото качество на този древен и в същото време напълно нов материал.
Директорът на института Владимир Солинов използва всичките си възможности, за да докаже необходимостта от осигуряване на висока якост на стъклото, включително архитектурно и строително.
Той е член на Руско -американската комисия по космическа безопасност, която беше обсъдена в началото на тази статия, както и на Комисията по градско развитие при Държавната дума - в края на краищата, при изграждането на модерни сгради, все по -голяма част от материалите е стъкло. Това означава, че технологиите и материалите, разработени за авиацията, в близко бъдеще ще направят живота на милиони хора по -удобен и безопасен.
