I Russland har nye teknologier blitt utviklet for produksjon av vinduer i hyttene til militære og sivile fly fra silikatglass. Slike produkter viser seg å være lettere og sterkere enn om de ble laget av tidligere brukte organiske materialer. Silikatglass brukes også på andre felt, fra romforskning til boligbygging.
I flere år nå har det vært en debatt blant romforskere om sikkerhetsvurderingen og driften av den internasjonale romstasjonen. Faktum er at det er 13 vinduer installert i det russiske segmentet av ISS. Under felles diskusjoner om ISS foreslås det å lukke vinduene i det russiske segmentet med blinde plugger på grunn av faren for defekter i glasset på grunn av påvirkning av mikrometeoritter - de sier at sikkerheten til stasjonen kan bli bedre. Men representanten for den russiske siden - direktøren for Scientific Research Institute of Technical Glass (NITS), Honored Scientist, visepresident for Academy of Engineering Sciences i Den russiske føderasjon, doktor i tekniske vitenskaper, professor Vladimir Solinov står på sitt - i mange år er gjenværende styrke etter at innvirkning av rommikropartikler er bevart, og diverse stråling og andre trusler fra rommet påvirket ikke sikkerheten til vinduene som ble opprettet på instituttet, så vel som mannskapet, derfor er det ingen grunner til å begrense observasjonen av planeten vår, "obskure" arbeidet til kosmonauter i de russiske modulene på banestasjonen.
Portholes for orbitalstasjonen er bare ett av få produkter produsert av NITS. Hoveddelen av arbeidet til forskere og teknologer ved instituttet i sør-vest for Moskva er selvfølgelig assosiert med opprettelsen av strukturell optikk, glass, eller som de sier her "komplekse gjennomsiktige optiske systemer" for kampfly av fjerde og femte generasjon produsert av UAC -anleggene. Og hvert år er det mye mer arbeid for luftfart.
Silikat eller organisk
På bildet: T-50 frontruteemner i en herdende kassett.
Silikatglass er et materiale med unike egenskaper. Dens gjennomsiktighet, høye optikk, varmebestandighet, styrke og evnen til å bruke forskjellige belegg gjør den uunnværlig for glassvinduer. Men hvorfor ble det prioritert organisk materiale ved innglassing av flykabiner i utlandet og i vårt land? Bare av en grunn - det er lettere. De sier også at silikatglass er for skjørt.
I løpet av de siste årene har utviklingen av NITS -materialforskere gjort det mulig å radikalt endre konseptet med silikatglass som et sprøtt materiale. Moderne forsterkningsmetoder gjør det mulig å gi glass for moderne kampfly styrke tilstrekkelig til å tåle påvirkningen av en fugl som veier omtrent to kilo med en hastighet på 900 km / t.
"I dag har metoden for herding i overflatelaget utmattet seg. Det er på tide å endre glassets indre struktur, dets defekt, sier Vladimir Solinov. Hvor rart det enn kan virke, blir dette lettere av sanksjonene fra Vesten. Faktum er at selv i "pre-sanksjon" -tiden, ga utenlandske firmaer, etter NATO-beslutning, ikke silikatglass av forbedret kvalitet til Russland, som ble brukt der til spesielle formål. Dette tvang NITS til å bruke arkitektonisk glass. Selv om russiske produsenter produserer millioner av kvadratmeter av slikt glass, er kvaliteten ikke egnet for bruk i luftfart.
Importsubstitusjon kom til unnsetning: et nytt prosjekt for FoU og design av utstyr som var fundamentalt nytt for glassindustrien ble lansert i Moskva.
Alle glass synteseprosesser med russisk prioritet vil bli testet på den.
Prosjektet ble betrodd den unge forskeren Tatiana Kiseleva. 26 år gammel utdannet ved Russian University of Chemical Technology. D. I. Mendeleeva er leder for laboratoriet, i 2015 forsvarte hun oppgaven. Ved glassavdelingen i Mendeleevka studerte Tatiana egenskapene til gjennomsiktig rustning. En av hennes faglige utfordringer er å utvikle glass som ville være bedre enn en av verdens beste analoger - herkulit glass, som Russland ennå ikke har produsert.
Prosjektet er basert på en ny original metode for glasssmelting. Allerede i dag har laboratoriet fått glassprøver, hvis strukturelle styrke er tre ganger høyere enn analogene oppnådd ved den tradisjonelle metoden. Legg til dette de eksisterende herdingsmetodene, og du får glass, hvis styrke er flere ganger høyere enn mange typer legert stål. Mer holdbart glass gjør lettere produkter. Det skal imidlertid bemerkes at utviklerne av organisk glass stadig forbedrer den tekniske ytelsen til produktene sine, tvisten om hvilket glass som er bedre er ikke over.
Lykt for T-50
På bildet: et sett med glass for et T -50 -fly - et frontvisir og en brettbar del.
Tenk deg en pakke med flere silikaglassplater som du vil effektivisere frontvisiret til et høyhastighetsfly.
For rundt førti år siden utviklet NITS -spesialister teknologien for dypbøyning. Flere lag glass legges i en spesiell ovn. I flere timer ved høye temperaturer under sin egen vekt, bøyes glasset og får ønsket form og krumning. Om nødvendig skyver spesielle mekanismer arbeidsstykket og tvinger det til å bøye i henhold til en spesiell tidsplan.
For første gang i verden, ved hjelp av denne teknologien, har MiG-29-jagerfly erstattet lykten, som besto av tre glass, med ett glass fri for silikat.
Med en økning i hastigheten økte kravene til glassets varmebestandighet, som organisk glass ikke lenger kunne takle. Samtidig ble kravene til optikk og synlighet skjerpet. For flere år siden, i samarbeid med Sukhoi Company, United Aircraft Corporation, ble en ny teknologi for produksjon av glass for T-50 utviklet.
Utviklingen ble finansiert av flyprodusenter, delvis av Nærings- og handelsdepartementet. Det ble gitt betydelig hjelp til å utføre det tekniske reutstyret til virksomheten, sier Yuri Tarasov, direktør for UAC Technology Center.
Som et resultat er frontruten til T-50-flyet nesten dobbelt så stor som visiret til MiG-29, og formen på produktet fra en klassisk sylinder har blitt til et komplekst 3D-format.
Resultatet - for første gang i verden, var den frontale og sammenleggbare delen av T -50 -flyets baldakin (produsert av Sukhoi) laget av silikatglass i 3D -format. Dessuten viste vekten av disse delene seg å være lavere enn om de var laget av organisk glass.
De oppnådde resultatene ga en impuls til å utstyre fly fra andre fabrikker og designbyråer som er en del av UAC med lignende glass. Umiddelbart var det behov for modernisering, og erstatte organisk glass med silikat, for eksempel på flyene Yak-130, Su-35, MiG-31, MiG-35. Etter en slik bytte (dvs. forbedring av glassets styrkeegenskaper), nådde MiG-35 for eksempel for første gang en hastighet på opptil 2000 km / t, det vil si at den var i stand til å fly 40% raskere i gjennomsnitt enn noen andre fly i verden.
I de siste årene har arbeidsformen til forskere i Moskva forandret seg alvorlig. Omtrent tre hundre NITS -spesialister utfører en hel syklus - fra tekniske spesifikasjoner til småskala produksjon. Dette inkluderer utvikling av teknologi og valg av viktige materialer ved bruk av glass, og en stor testsyklus for alle faktorer som påvirker flyet, både på bakken og i luften.
Flere viktige krav stilles til moderne glass, blant annet i tillegg til høy styrke, optisk gjennomsiktighet, høyt lysoverføring, økende visningsområde, antireflekterende egenskaper, beskyttelse mot virkninger av solstråling og annen stråling, isdannelse egenskaper, noe som sikrer jevn elektrisk resistivitet.
Alt dette oppnås ved aerosol, vakuum eller magnetronbelegg. Kraftig og sofistikert utstyr fordamper metall og avsetter det på glassoverflaten gjør at NITS kan påføre belegg, inkludert de som beskytter mot spesielle faktorer.
Dette settet med egenskaper gjør det mulig å snakke om et glassprodukt som et komplekst optisk system, og høystyrkeegenskapene til glass, som er en del av flyets cockpit, skapte et nytt fagfelt og teknologi og introduserte begrepet strukturell optikk produkter”(ICO).
Ny teknologi
På bildet: lasting av et glassark for videre behandling.
Når produktet - den hengslede delen av lykten til T -50 - blir losset fra ovnen for videre behandling, ligner det neppe et fremtidig produkt. Når du bøyer glass, deformeres kantene på arbeidsstykket, og det er umulig å fjerne dem fra et arbeidsstykke i stor størrelse, som har en kompleks geometrisk form, med et diamantverktøy. Laseren kom til unnsetning. Laserstrålen til robotkomplekset kutter ikke bare arbeidsstykket i henhold til programmet som er lagt ned i det, men øker også styrken til kanten av produktene ved å smelte kanten, og forhindrer at det oppstår sprekker. Laserskjæring av store 3D-produkter ble først brukt i Moskva. Denne metoden ble patentert i mars 2012. Laserstrålen brukes også til å kutte det elektrisk ledende laget på glassoverflaten, og danner varmesoner. Etter laserbehandling ser arbeidsstykket mer og mer ut som en T-50 lommelykt.
Etter kutting behandles hvert arbeidsstykke på en fem-akset maskin. Den unike delen gir den mulighet til å gi null startmonteringsspenning på den. Hovedteknologen ved instituttet, Alexander Sitkin, snakket om mulighetene for å bruke komplekset til sliping og polering av glassoverflaten: arbeid som om nødvendig bare utføres manuelt. Den utviklede teknologien er instituttets stolthet.
Mer nylig ble en ferdig glassblokk ved hjelp av et fugemasse montert i en metallramme. Overgangen til komposittmaterialer utviklet av NITS gjorde det mulig å redusere produktets vekt med 25%, for å øke fuglresistensen og glassressursen til nivået på glassruten. Det ble mulig å bytte glassene i feltet.
Hele produksjonssyklusen til ICO varer omtrent en og en halv måned. De fleste produktene går til produksjonsanleggene i UAC, noen til reparasjonsanlegg for modernisering, og noen til flyplassene til flyvåpenet, i de såkalte førstehjelpssettene. Hoveddelen av NITS -produkter utføres innenfor rammen av den statlige forsvarsordren.
NITS er motvillig til å dele informasjon om egenskapene til vinduer for kampfly. Men det er klart at brillene som er utviklet for cockpittene til innenlandske sivile fly, er bedre enn de importerte i en rekke parametere.
For eksempel, som du kan se på NITS-nettstedet, er tykkelsen på glasset på Tu-204 17 mm, tykkelsen på glasset med de samme egenskapene for Boeing 787 er 45 mm.
Generasjon V
I løpet av de siste årene har instituttets direktør, Vladimir Solinov, klart å forynge teamet betydelig. Både unge mennesker og erfarne spesialister jobber på produksjonen i Moskva, som nylig feiret 60 -årsjubileum. Seniorstudenter i Mendeleevka kommer villig hit. Kommer til å praktisere ved instituttet og lære at det er lønn på 70 tusen rubler, først er de ansatt av vanlige arbeidere, så vokser de raskt til nivået av teknologer. Det er også mange erfarne arbeidere.
En av dem, Nikolai Yakunin, behandler glass for helikoptre. “Jeg kom hit rett etter hæren, for førti år siden. Men hvis det ikke var for det høye automatiseringsnivået, ville det sannsynligvis ikke ha overlevd. Det er vanskelig for meg å jobbe hele dagen selv i god fysisk form med et produkt som veier 30 kg, sier Yakunin.
Mennesker og negler
Over hele verden brukes teknologier utviklet for flykonstruksjoner som tillater produksjon av briller med nødvendig styrke i mange andre sektorer i nasjonaløkonomien.
For flere år siden, for å bevise den høye styrken til silikatglass, laget instituttet … glassspiker. De slo meg med en hammer. De kan finne anvendelse i produkter med antimagnetiske egenskaper.
Dessuten ble disse spikene testet under konstruksjon, i stedet for klemmer ved liming av yachtskrog. Men neglene forble bare eksotiske. Nå trenger ingen å bevise glassets høye styrke - alle verkene til NITS er bevis på den høye kvaliteten på dette gamle og samtidig helt nye materialet.
Instituttdirektør Vladimir Solinov bruker alle sine evner til å bevise behovet for å sikre høy styrke av glass, inkludert arkitektur og konstruksjon.
Han er medlem av den russisk -amerikanske kommisjonen for romfartssikkerhet, som ble diskutert i begynnelsen av denne artikkelen, samt kommisjonen for byutvikling under statsdumaen - tross alt, i konstruksjonen av moderne bygninger, en økende del av materialene er glass. Dette betyr at teknologi og materialer utviklet for luftfart i nær fremtid vil gjøre livet til millioner av mennesker mer komfortabelt og trygt.
