În Rusia, au fost dezvoltate noi tehnologii pentru fabricarea geamurilor cabinelor aeronavelor militare și civile din sticlă silicată. Astfel de produse se dovedesc a fi mai ușoare și mai puternice decât dacă ar fi create din materiale organice utilizate anterior. Sticla cu silicat este folosită și în alte domenii, de la explorarea spațiului până la construcția de locuințe.
De câțiva ani încoace, există o dezbatere între cercetătorii spațiali cu privire la evaluarea și funcționarea siguranței Stației Spațiale Internaționale. Faptul este că există 13 ferestre instalate în segmentul rusesc al ISS. În timpul discuțiilor comune despre ISS, se propune închiderea ferestrelor din segmentul rusesc cu dopuri orb din cauza pericolului de defecte ale geamului din cauza impactului micrometeoriților - spun ei, siguranța stației s-ar putea îmbunătăți. Dar reprezentantul părții ruse - directorul Institutului de cercetare științifică al sticlei tehnice (NITS), om de știință onorat, vicepreședinte al Academiei de Științe Inginerești din Federația Rusă, doctor în științe tehnice, profesorul Vladimir Solinov își menține poziția - de mulți ani, rezistența reziduală după impactul microparticulelor spațiale a fost păstrată și, diverse radiații și alte amenințări din spațiu nu au afectat siguranța ferestrelor create la institut, precum și a echipajului, prin urmare nu există motive pentru a limita observarea planetei noastre „întunecă” opera cosmonauților din modulele rusești ale stației orbitale.
Hublourile pentru stația orbitală sunt doar unul dintre puținele produse fabricate de NITS. Partea principală a activității oamenilor de știință și a tehnologilor institutului situat în sud-vestul Moscovei, desigur, este asociată cu crearea de optică structurală, geamuri sau, așa cum se spune aici, „sisteme optice transparente complexe” pentru avioane de luptă din generațiile a patra și a cincea produse de plantele UAC. Și în fiecare an este mult mai mult de lucru pentru aviație.
Silicați sau organici
În fotografie: semifabricatele T-50 ale parbrizului într-o casetă de întărire.
Sticla cu silicat este un material cu proprietăți unice. Transparența sa, optica ridicată, rezistența la căldură, rezistența și capacitatea de a utiliza diferite acoperiri îl fac indispensabil pentru geamurile aeronavelor. Dar de ce s-a acordat prioritate materiei organice atunci când geamuri de cabine de aeronave în străinătate și în țara noastră? Dintr-un singur motiv - este mai ușor. Se mai spune că sticla silicată este prea fragilă.
În ultimii ani, evoluția oamenilor de știință din materialele NITS a făcut posibilă schimbarea radicală a conceptului de sticlă silicatică ca material fragil. Metodele moderne de întărire fac posibilă conferirea geamurilor pentru o aeronavă de luptă modernă cu o putere suficientă pentru a rezista la impactul unei păsări care cântărește aproximativ două kilograme la o viteză de 900 km / h.
„Astăzi, metoda de întărire a stratului de suprafață s-a epuizat. Este timpul să schimbăm structura internă a sticlei, deficiența acesteia”, spune Vladimir Solinov. Oricât de ciudat ar părea, acest lucru este facilitat de sancțiunile impuse de Occident. Faptul este că, chiar și în vremurile „pre-sancționării”, firmele străine, prin decizia NATO, nu furnizau Rusiei ochelari de silicat de calitate îmbunătățită, care erau folosiți acolo în scopuri speciale. Acest lucru a forțat NITS să utilizeze sticla arhitecturală. Deși producătorii ruși produc milioane de metri pătrați de astfel de sticlă, calitatea sa nu este potrivită pentru utilizare în aviație.
Înlocuirea importurilor a fost salvată: la Moscova a fost lansat un nou proiect pentru cercetare și dezvoltare și proiectarea echipamentelor, care era fundamental nou pentru industria sticlei.
Toate procesele de sinteză a sticlei cu prioritate rusă vor fi testate pe aceasta.
Proiectul a fost încredințat tinerei cercetătoare Tatiana Kiseleva. Absolvent în vârstă de 26 de ani al Universității de Tehnologie Chimică din Rusia. D. I. Mendeleeva este șefa laboratorului, în 2015 și-a susținut teza. La departamentul de sticlă din Mendeleevka, Tatiana a studiat proprietățile armurii transparente. Una dintre provocările sale profesionale este de a dezvolta sticlă care ar fi superioară în proprietăți unuia dintre cei mai buni analogi din lume - sticla Herkulit, pe care Rusia nu a produs-o încă.
Proiectul se bazează pe o nouă metodă originală de topire a sticlei. În prezent, laboratorul a obținut probe de sticlă, a căror rezistență structurală este de trei ori mai mare decât analogii obținuți prin metoda tradițională. Adăugați la aceasta metodele existente de întărire și veți obține sticlă, a cărei rezistență este de câteva ori mai mare decât multe tipuri de oțel aliat. Sticla mai durabilă face produse mai ușoare. Cu toate acestea, trebuie remarcat faptul că dezvoltatorii de sticlă organică îmbunătățesc constant performanțele tehnice ale produselor lor, disputa cu privire la sticla care este mai bună nu s-a încheiat.
Lanternă pentru T-50
În fotografie: un set de geamuri pentru un avion T-50 - un vizor frontal și o parte pliabilă.
Imaginați-vă un pachet de mai multe plăci de sticlă de siliciu pe care doriți să le simplificați viziera frontală a unui avion de mare viteză.
Acum aproximativ patruzeci de ani, specialiștii NITS au dezvoltat tehnologia de îndoire profundă. Mai multe straturi de sticlă sunt așezate într-un cuptor special. Timp de câteva ore la temperaturi ridicate sub propria greutate, sticla se îndoaie, dobândind forma și curbura dorite. Dacă este necesar, mecanisme speciale împing piesa de prelucrat, forțând-o să se îndoaie conform unui program special.
Pentru prima dată în lume, folosind această tehnologie, luptătorul MiG-29 a înlocuit felinarul, care consta din trei pahare, cu un pahar fără silicat.
Odată cu creșterea vitezei, au crescut cerințele pentru rezistența la căldură a geamurilor, fapt cu care sticla organică nu mai putea face față. În același timp, cerințele optice și de vizibilitate au fost înăsprite. Cu câțiva ani în urmă, în cooperare cu Sukhoi Company, United Aircraft Corporation, a fost dezvoltată o nouă tehnologie pentru producerea sticlei pentru T-50.
Dezvoltarea a fost finanțată de producătorii de aeronave, parțial de Ministerul Industriei și Comerțului. S-a acordat o asistență substanțială la realizarea reechipamentului tehnic al întreprinderii, spune Yuri Tarasov, directorul Centrului Tehnologic UAC.
Drept urmare, parbrizul aeronavei T-50 are aproape dublu dimensiunea vizierei MiG-29, iar forma produsului dintr-un cilindru clasic s-a transformat într-un format 3D complex.
Rezultatul - pentru prima dată în lume, partea frontală și pliabilă a copertinei aeronavei T-50 (fabricată de Sukhoi) a fost realizată din sticlă silicată în format 3D. Mai mult, greutatea acestor piese s-a dovedit a fi mai mică decât dacă ar fi făcute din sticlă organică.
Rezultatele obținute au dat un impuls echipării aeronavelor altor fabrici și a birourilor de proiectare care fac parte din UAC cu geamuri similare. Imediat a fost nevoie de modernizare, înlocuind geamurile organice cu silicat, de exemplu, pe avioanele Yak-130, Su-35, MiG-31, MiG-35. După o astfel de înlocuire (adică îmbunătățirea caracteristicilor de rezistență a geamului), MiG-35, de exemplu, a atins pentru prima dată o viteză de până la 2000 km / h, adică a putut zbura cu 40% mai repede în medie decât orice altă aeronavă din lume.
În ultimii ani, stilul de lucru al oamenilor de știință din Moscova s-a schimbat serios. Aproximativ trei sute de specialiști NITS efectuează un ciclu complet - de la specificații tehnice la producție la scară mică. Aceasta include dezvoltarea tehnologiei și selectarea materialelor cheie atunci când se utilizează sticla, precum și un ciclu mare de testare pentru toți factorii care afectează aeronava, atât la sol, cât și în aer.
Mai multe cerințe cheie sunt impuse sticlei moderne, printre care, pe lângă rezistența ridicată, se numără transparența optică, transmisia ridicată a luminii, creșterea intervalului de vizualizare, proprietățile antireflexive, protecția împotriva efectelor radiațiilor solare și a altor radiații, anti-înghețarea proprietăți, asigurând o rezistivitate electrică uniformă.
Toate acestea se realizează prin acoperire cu aerosoli, vid sau magnetron. Echipamentul puternic și sofisticat care evaporă metalul și îl depune pe suprafața sticlei permite NITS să aplice orice acoperire, inclusiv cele care protejează împotriva factorilor speciali.
Acest set de proprietăți face posibilă vorbirea despre un produs de sticlă ca un sistem optic complex, iar proprietățile de rezistență ridicată ale sticlei, care face parte din cabina de pilotaj a aeronavei, au creat un nou domeniu al științei și tehnologiei și au introdus termenul „optică structurală” produse”(ICO).
Noi tehnologii
În fotografie: încărcarea unei foi de sticlă pentru prelucrare ulterioară.
Când produsul - partea articulată a felinarului pentru T-50 - este descărcat din cuptor pentru prelucrare ulterioară, acesta seamănă cu greu cu un produs viitor. La îndoirea sticlei, marginile piesei sunt deformate și este imposibil să le scoateți dintr-o piesă de dimensiuni mari, care are o formă geometrică complexă, cu un instrument diamantat. Laserul a venit în salvare. Raza laser a complexului robotizat nu numai că taie piesa de prelucrat conform programului stabilit în acesta, dar, de asemenea, prin topirea marginii, crește rezistența marginii produselor, prevenind apariția fisurilor. Tăierea cu laser a produselor 3D de dimensiuni mari a fost folosită pentru prima dată la Moscova. Această metodă a fost brevetată în martie 2012. Raza laser este, de asemenea, utilizată pentru a tăia stratul conductiv electric de pe suprafața sticlei, creând zone de încălzire. După procesarea cu laser, piesa de prelucrat arată din ce în ce mai mult ca o lanternă T-50.
După tăiere, fiecare piesă este prelucrată pe o mașină cu cinci axe. Locația unică îi permite să furnizeze zero tensiuni inițiale de montare pe ea. Tehnologul șef al institutului, Alexander Sitkin, a vorbit despre perspectivele utilizării complexului pentru măcinarea și lustruirea suprafeței de sticlă: lucrări care, dacă este necesar, se efectuează numai manual. Tehnologiile dezvoltate sunt mândria institutului.
Mai recent, un bloc de sticlă finit cu ajutorul unui etanșant a fost montat într-un cadru metalic. Trecerea la materiale compozite dezvoltată de NITS a făcut posibilă reducerea greutății produsului cu 25%, creșterea rezistenței păsărilor și a resursei de geamuri la nivelul resursei de geamuri. A devenit posibilă înlocuirea geamului din câmp.
Întregul ciclu de producție al ICO durează aproximativ o lună și jumătate. Majoritatea produselor sunt destinate uzinelor de producție UAC, unele pentru repararea uzinelor pentru modernizare, iar altele pentru aerodromurile Forțelor Aeriene, în așa-numitele truse de prim ajutor. Principala parte a produselor NITS este realizată în cadrul ordinului de apărare de stat.
NITS este reticentă să împărtășească informații despre caracteristicile vitrajului pentru aeronavele de luptă. Dar este clar că ochelarii concepuți pentru cabina de pilotaj a aeronavelor civile interne sunt superioare celor importate într-o serie de parametri.
De exemplu, după cum puteți vedea pe site-ul web NITS, grosimea sticlei de pe Tu-204 este de 17 mm, grosimea sticlei cu aceleași proprietăți pentru Boeing 787 este de 45 mm.
Generația V
În ultimii ani, directorul institutului, Vladimir Solinov, a reușit să întinerească semnificativ echipa. Atât tinerii, cât și specialiștii cu experiență lucrează la producția de la Moscova, care a sărbătorit recent cea de-a 60-a aniversare. Elevii seniori din Mendeleevka vin de bunăvoie aici. Venind la practică la institut și aflând că există salarii de 70 de mii de ruble, la început sunt angajați de muncitori obișnuiți, apoi cresc rapid la nivelul tehnologilor. Există, de asemenea, mulți lucrători cu experiență.
Unul dintre ei, Nikolai Yakunin, procesează sticla pentru elicoptere. „Am venit aici imediat după armată, acum patruzeci de ani. Dar dacă nu ar fi fost nivelul înalt de automatizare, probabil că nu ar fi supraviețuit. Îmi este greu să lucrez toată ziua chiar și într-o formă fizică bună cu un produs care cântărește 30 kg”, spune Yakunin.
Oameni și unghii
În toată lumea, tehnologiile dezvoltate pentru construcția de aeronave care permit producerea de ochelari cu rezistența necesară sunt utilizate în multe alte sectoare ale economiei naționale.
Cu câțiva ani în urmă, pentru a demonstra rezistența ridicată a sticlei silicatice, institutul a făcut … cuie de sticlă. M-au bătut cu un ciocan. Ar putea găsi aplicații în produse cu proprietăți antimagnetice.
De asemenea, aceste cuie au fost testate în timpul construcției, în loc de cleme la lipirea corpurilor de iaht. Dar unghiile au rămas doar exotice. Acum nimeni nu trebuie să demonstreze rezistența ridicată a sticlei - toate lucrările NITS sunt dovada calității ridicate a acestui material antic și, în același timp, complet nou.
Directorul Institutului Vladimir Solinov își folosește toate capacitățile pentru a demonstra necesitatea de a asigura o rezistență ridicată a sticlei, inclusiv arhitecturale și de construcții.
El este membru al Comisiei ruso-americane pentru siguranța spațială, despre care a fost discutat la începutul acestui articol, precum și al Comisiei pentru dezvoltare urbană din cadrul Dumei de Stat - la urma urmei, în construcția de clădiri moderne, o parte din ce în ce mai mare dintre materiale este sticla. Aceasta înseamnă că tehnologiile și materialele dezvoltate pentru aviație vor face în viitorul apropiat viața a milioane de oameni mai confortabilă și mai sigură.
