V Rusku byly vyvinuty nové technologie pro výrobu zasklení kabin vojenských a civilních letadel ze silikátového skla. Takové výrobky se ukázaly být lehčí a silnější, než kdyby byly vytvořeny z dříve použitých organických materiálů. Silikátové sklo se používá také v jiných oblastech, od průzkumu vesmíru až po bytovou výstavbu.
Již několik let probíhá mezi vesmírnými vědci debata o hodnocení bezpečnosti a provozu Mezinárodní vesmírné stanice. Faktem je, že v ruském segmentu ISS je nainstalováno 13 oken. Při společných diskusích o ISS se navrhuje zavřít okna v ruském segmentu zaslepovacími zátkami kvůli nebezpečí defektů na skle v důsledku nárazů mikrometeoritů - prý by se bezpečnost stanice mohla zlepšit. Zástupce ruské strany - ředitel Institutu vědeckého výzkumu technického skla (NITS), ctěný vědec, viceprezident Akademie technických věd Ruské federace, doktor technických věd, profesor Vladimír Solinov si stojí za svým - po mnoho let byla zachována zbytková pevnost po dopadu vesmírných mikročástic a různé záření a další hrozby z vesmíru neměly vliv na bezpečnost oken vytvořených v ústavu, stejně jako na posádku, proto neexistují důvody pro omezení pozorování naší planety, „zatemnění“práce kosmonautů v ruských modulech orbitální stanice.
Okénka pro orbitální stanici jsou jen jedním z mála produktů vyráběných společností NITS. Hlavní část práce vědců a technologů ústavu umístěného na jihozápadě Moskvy je samozřejmě spojena s vytvořením strukturální optiky, zasklením, nebo jak se zde říká „složité transparentní optické systémy“pro bojová letadla čtvrté a páté generace produkované závody UAC. A každý rok je pro letectví mnohem více práce.
Silikátové nebo organické
Na fotografii: Polotovary čelního skla T-50 v kalící kazetě.
Silikátové sklo je materiál s jedinečnými vlastnostmi. Jeho průhlednost, vysoká optika, tepelná odolnost, pevnost a schopnost používat různé nátěry z něj činí nepostradatelné pro zasklení letadel. Proč ale byla při zasklení kabin letadel v zahraničí a u nás dána přednost organické hmotě? Z jednoho důvodu - je to snazší. Říká se také, že silikátové sklo je příliš křehké.
V posledních několika letech vývoj vědců v oblasti materiálů NITS umožnil radikálně změnit koncept silikátového skla jako křehkého materiálu. Moderní metody posílení umožňují poskytnout zasklení pro moderní bojová letadla dostatečnou sílu, aby odolala nárazu ptáka o hmotnosti asi dva kilogramy při rychlosti 900 km / h.
"Dnes se metoda kalení v povrchové vrstvě vyčerpala." Je na čase změnit vnitřní strukturu skla, jeho vadnost, “říká Vladimir Solinov. Jakkoli se to může zdát zvláštní, usnadňují to sankce uvalené Západem. Faktem je, že ani v době „před sankcí“zahraniční firmy z rozhodnutí NATO nedodávaly do Ruska silikátové brýle vylepšené kvality, které se tam používaly pro zvláštní účely. To přinutilo NITS používat architektonické sklo. Přestože ruští výrobci vyrábějí miliony metrů čtverečních takového skla, jeho kvalita není vhodná pro použití v letectví.
Na záchranu přišla náhrada dovozu: v Moskvě byl zahájen nový projekt pro výzkum a vývoj a návrh zařízení, které bylo pro sklářský průmysl zásadně nové.
Budou na něm testovány všechny procesy syntézy skla s ruskou prioritou.
Projekt byl svěřen mladé vědkyni Tatianě Kiselevě. 26letý absolvent Ruské univerzity chemicko-technologické. D. I. Mendeleeva je vedoucí laboratoře, v roce 2015 obhájila diplomovou práci. Na sklářském oddělení v Mendeleevce studovala Tatiana vlastnosti průhledného brnění. Jednou z jejích profesních výzev je vyvinout sklo, které by svými vlastnostmi převyšovalo jeden z nejlepších světových analogů - sklo herkulit, které Rusko dosud nevyrábělo.
Projekt je založen na nové originální metodě tavení skla. Laboratoř již dnes získala vzorky skla, jejichž strukturální pevnost je třikrát vyšší než u analogů získaných tradiční metodou. Přidejte k tomu stávající metody kalení a získáte sklo, jehož pevnost je několikanásobně vyšší než u mnoha typů legovaných ocelí. Odolnější sklo dělá lehčí výrobky. Je však třeba poznamenat, že vývojáři organického skla neustále zlepšují technickou výkonnost svých produktů, spor o to, které sklo je lepší, není u konce.
Lucerna pro T-50
Na fotografii: sada zasklení pro letoun T -50 - čelní hledí a sklopná část.
Představte si balíček několika desek ze silikonového skla, které chcete zefektivnit přední hledí vysokorychlostního letadla.
Asi před čtyřiceti lety specialisté NITS vyvinuli technologii hlubokého ohýbání. Několik vrstev skla je položeno ve speciální peci. Sklo se několik hodin při vysokých teplotách při vlastní hmotnosti ohýbá a získává požadovaný tvar a zakřivení. Pokud je to nutné, speciální mechanismy tlačí na obrobek a nutí jej ohýbat podle zvláštního plánu.
Stíhací letoun MiG-29 poprvé na světě pomocí této technologie nahradil lucernu, která se skládala ze tří sklenic, za jednu sklenici bez silikátů.
S nárůstem rychlosti rostly požadavky na tepelnou odolnost zasklení, se kterým si organické sklo již nedokázalo poradit. Současně byly zpřísněny požadavky na optiku a viditelnost. Před několika lety byla ve spolupráci s Suchojskou společností, United Aircraft Corporation, vyvinuta nová technologie výroby skla pro T-50.
Vývoj financovali výrobci letadel, částečně ministerstvo průmyslu a obchodu. Významná pomoc byla poskytnuta při provádění technického vybavení podniku, říká Yuri Tarasov, ředitel technologického centra UAC.
Díky tomu je čelní sklo letadla T-50 téměř dvakrát větší než hledí MiGu-29 a tvar výrobku z klasického válce se proměnil ve složitý 3D formát.
Výsledek - poprvé na světě byla přední a sklopná část vrchlíku letadla T -50 (výrobce Suchoj) vyrobena ze silikátového skla ve 3D formátu. Navíc se ukázalo, že hmotnost těchto částí je nižší, než kdyby byly vyrobeny z organického skla.
Dosažené výsledky daly podnět k vybavení letadel jiných továren a konstrukčních kanceláří, které jsou součástí UAC, podobným zasklením. Okamžitě byla potřeba modernizace, nahrazení organického zasklení silikátem, například na letounech Jak-130, Su-35, MiG-31, MiG-35. Po takové výměně (tj. Zlepšení pevnostních charakteristik zasklení) například MiG-35 poprvé dosáhl rychlosti až 2 000 km / h, to znamená, že dokázal létat o 40% rychleji v průměru než kterákoli jiná letadla na světě.
V posledních letech se styl práce moskevských vědců vážně změnil. Asi tři sta specialistů NITS provádí celý cyklus - od technických specifikací po malosériovou výrobu. To zahrnuje vývoj technologie a výběr klíčových materiálů při použití skla a velký testovací cyklus pro všechny faktory ovlivňující letadlo, a to jak na zemi, tak ve vzduchu.
Na moderní sklo je kladeno několik klíčových požadavků, mezi které kromě vysoké pevnosti patří optická průhlednost, vysoký přenos světla, zvětšení pozorovacího dosahu, antireflexní vlastnosti, ochrana před účinky slunečního záření a jiného záření, ochrana proti námraze vlastnosti, zajišťující rovnoměrný elektrický odpor.
Toho všeho je dosaženo pomocí aerosolového, vakuového nebo magnetronového povlaku. Výkonné a sofistikované zařízení odpařující kov a ukládající jej na skleněný povrch umožňuje NITS aplikovat jakékoli nátěry, včetně těch, které chrání před speciálními faktory.
Tato sada vlastností umožňuje hovořit o zasklívacím výrobku jako o komplexním optickém systému a vysokopevnostní vlastnosti skla, které je součástí kokpitu letadla, vytvořily novou oblast vědy a techniky a zavedly termín „strukturální optika“produkty “(ICO).
Nové technologie
Na fotografii: vložení skleněné tabule k dalšímu zpracování.
Když je výrobek - závěsná část lucerny pro T -50 - vyložen z pece k dalšímu zpracování, stěží se podobá budoucímu produktu. Při ohýbání skla se hrany obrobku deformují a nelze je odstranit z velkého obrobku, který má složitý geometrický tvar, diamantovým nástrojem. Laser přišel na záchranu. Laserový paprsek robotického komplexu nejen řeže obrobek podle programu, který je v něm uveden, ale také roztavením okraje zvyšuje pevnost okraje výrobků a brání vzniku trhlin. Laserové řezání velkých 3D produktů bylo poprvé použito v Moskvě. Tato metoda byla patentována v březnu 2012. Laserový paprsek se také používá k odříznutí elektricky vodivé vrstvy na povrchu skla, čímž se vytvoří topné zóny. Po laserovém zpracování vypadá obrobek stále více jako baterka T-50.
Po řezání je každý obrobek zpracován na pětiosém stroji. Unikátní uložení umožňuje, aby na něj bylo poskytováno nulové počáteční montážní napětí. Hlavní technolog institutu Alexander Sitkin hovořil o perspektivách využití komplexu pro broušení a leštění povrchu skla: práce, které se v případě potřeby provádějí pouze ručně. Vyvinuté technologie jsou chloubou institutu.
Nedávno byl do kovového rámu namontován hotový skleněný blok pomocí tmelu. Přechod na kompozitní materiály vyvinutý společností NITS umožnil snížit hmotnost výrobku o 25%, zvýšit odolnost proti ptákům a zdroj zasklení na úroveň zdroje zasklení. Bylo možné vyměnit zasklení v poli.
Celý výrobní cyklus ICO trvá zhruba jeden a půl měsíce. Většina produktů putuje do výrobních závodů UAC, některé do oprav závodů pro modernizaci a některé na přistávací plochy letectva v takzvaných lékárničkách. Hlavní část produktů NITS je prováděna v rámci nařízení obrany státu.
Společnost NITS se zdráhá sdílet informace o vlastnostech zasklení pro bojová letadla. Je ale zřejmé, že brýle vyvinuté pro kokpity domácích civilních letadel jsou v řadě parametrů lepší než dovážené.
Například, jak můžete vidět na webových stránkách NITS, tloušťka skla na Tu-204 je 17 mm, tloušťka skla se stejnými vlastnostmi pro Boeing 787 je 45 mm.
Generace V.
V posledních několika letech se řediteli ústavu Vladimíru Solinovovi podařilo tým výrazně omladit. V moskevské produkci, která nedávno oslavila 60. výročí, pracují mladí lidé i zkušení specialisté. Ochotně sem přicházejí starší studenti Mendeleevky. Když přijdou do praxe v ústavu a zjistí, že existují platy 70 tisíc rublů, nejprve jsou zaměstnáni běžnými pracovníky, pak rychle rostou na úroveň technologů. Existuje také mnoho zkušených pracovníků.
Jeden z nich, Nikolaj Jakunin, zpracovává sklo pro vrtulníky. "Přišel jsem sem hned po armádě, před čtyřiceti lety." Ale nebýt vysoké úrovně automatizace, pravděpodobně by to nepřežilo. Je pro mě těžké pracovat celý den i v dobré fyzické kondici s výrobkem o hmotnosti 30 kg, “říká Yakunin.
Lidé a nehty
Po celém světě se technologie vyvinuté pro konstrukci letadel, které umožňují výrobu brýlí požadované síly, používají v mnoha dalších odvětvích národního hospodářství.
Před několika lety institut prokázal vysokou pevnost silikátového skla … skleněné hřebíky. Mlátili mě kladivem. Mohli by najít uplatnění ve výrobcích s antimagnetickými vlastnostmi.
Také tyto hřebíky byly testovány během stavby, místo svorek při lepení jachtových trupů. Ale nehty zůstaly jen exotické. Nyní nikdo nemusí dokazovat vysokou pevnost skla - všechna díla NITS jsou důkazem vysoké kvality tohoto starodávného a zároveň zcela nového materiálu.
Ředitel ústavu Vladimir Solinov využívá všech svých schopností k prokázání potřeby zajistit vysokou pevnost skla, včetně architektonického a stavebního.
Je členem rusko -americké komise pro bezpečnost vesmíru, o které se hovořilo na začátku tohoto článku, a také komise pro rozvoj měst pod Státní dumou - koneckonců při výstavbě moderních budov je stále větší část z materiálů je sklo. To znamená, že technologie a materiály vyvinuté pro letectví v blízké budoucnosti učiní životy milionů lidí pohodlnějšími a bezpečnějšími.
