I Rusland er der udviklet nye teknologier til fremstilling af ruder i kabiner til militære og civile fly fra silikatglas. Sådanne produkter viser sig at være lettere og stærkere, end hvis de var skabt af tidligere anvendte organiske materialer. Silikatglas bruges også på andre områder, lige fra rumforskning til boligbyggeri.
I flere år har der været en debat blandt rumforskere om sikkerhedsvurderingen og driften af den internationale rumstation. Faktum er, at der er 13 vinduer installeret i det russiske segment af ISS. Under fælles diskussioner om ISS foreslås det at lukke vinduerne i det russiske segment med blinde stik på grund af faren for defekter i glasset på grund af påvirkninger af mikrometeoritter - de siger, at stationens sikkerhed kan blive bedre. Men repræsentanten for den russiske side - direktøren for Scientific Research Institute of Technical Glass (NITS), Honored Scientist, vicepræsident for Academy of Engineering Sciences i Den Russiske Føderation, doktor i tekniske videnskaber, professor Vladimir Solinov står på sin plads - i mange år er den resterende styrke efter påvirkning af rummikropartikler bevaret, og forskellige stråler og andre trusler fra rummet påvirkede ikke sikkerheden ved de vinduer, der blev oprettet på instituttet, såvel som besætningen, derfor er der ingen grunde til at begrænse observationen af vores planet, "tilsløre" kosmonauternes arbejde i de russiske moduler i banestationen.
Portholes til orbitalstationen er blot et af de få produkter, der fremstilles af NITS. Hoveddelen af arbejdet fra forskere og teknologer ved instituttet i den sydvestlige del af Moskva er naturligvis forbundet med oprettelsen af strukturel optik, ruder, eller som de siger her "komplekse transparente optiske systemer" til kampfly af fjerde og femte generation produceret af UAC -anlæggene. Og hvert år er der meget mere arbejde for luftfart.
Silikat eller organisk
På billedet: T-50 forrudeemner i en hærdet kassette.
Silikatglas er et materiale med unikke egenskaber. Dens gennemsigtighed, høje optik, varmebestandighed, styrke og evnen til at bruge forskellige belægninger gør det uundværligt for flyglas. Men hvorfor blev prioritet givet til organisk materiale, når glasvinduer i flykabiner i udlandet og i vores land? Kun af en grund - det er lettere. De siger også, at silikatglas er for skrøbeligt.
I de sidste par år har udviklingen af NITS -materialeforskere gjort det muligt radikalt at ændre begrebet silikatglas som et sprødt materiale. Moderne forstærkningsmetoder gør det muligt at give ruder til moderne kampfly styrke tilstrækkelig til at modstå påvirkningen af en fugl, der vejer cirka to kilo med en hastighed på 900 km / t.
”I dag har metoden til hærdning i overfladelaget opbrugt sig selv. Det er på tide at ændre glasets indre struktur, dets defekt,”siger Vladimir Solinov. Hvor underligt det end kan se ud, lettes dette af de sanktioner, som Vesten pålægger. Faktum er, at selv i "præ-sanktionstiden" udenlandske firmaer ved NATO-beslutning ikke leverede silikatglas af forbedret kvalitet til Rusland, der blev brugt der til særlige formål. Dette tvang NITS til at bruge arkitektonisk glas. Selvom russiske producenter producerer millioner af kvadratmeter af sådant glas, er dets kvalitet ikke egnet til brug i luftfarten.
Importsubstitution kom til undsætning: et nyt projekt for F&U og design af udstyr, der var fundamentalt nyt for glasindustrien, blev lanceret i Moskva.
Alle glassynteseprocesser med russisk prioritet testes på den.
Projektet blev overdraget til den unge videnskabsmand Tatiana Kiseleva. 26-årig kandidat fra det russiske universitet for kemisk teknologi. D. I. Mendeleeva er leder af laboratoriet, i 2015 forsvarede hun sit speciale. På glasafdelingen i Mendeleevka studerede Tatiana egenskaberne ved gennemsigtig rustning. En af hendes faglige udfordringer er at udvikle glas, der ville være bedre i egenskaber end en af verdens bedste analoger - herkulitglas, som Rusland endnu ikke har produceret.
Projektet er baseret på en ny original metode til smeltning af glas. Allerede i dag har laboratoriet opnået glasprøver, hvis strukturelle styrke er tre gange højere end analogerne opnået ved den traditionelle metode. Tilføj hertil de eksisterende hærdningsmetoder, og du får glas, hvis styrke er flere gange højere end mange typer legeret stål. Mere holdbart glas gør lettere produkter. Det skal dog bemærkes, at udviklerne af organisk glas konstant forbedrer deres produkters tekniske ydeevne, tvisten om, hvilket glas der er bedre, er ikke slut.
Lanterne til T-50
På billedet: et sæt ruder til et T -50 fly - et frontvisir og en foldende del.
Forestil dig en pakke med flere silicaglasplader, som du vil strømline det forreste visir på et højhastighedsfly.
For omkring fyrre år siden udviklede NITS -specialister teknologien til dybbøjning. Flere lag glas lægges i en speciel ovn. I flere timer ved høje temperaturer under sin egen vægt bøjer glasset og opnår den ønskede form og krumning. Om nødvendigt skubber særlige mekanismer til emnet og tvinger det til at bøje i henhold til en særlig tidsplan.
For første gang i verden ved hjælp af denne teknologi har MiG-29 jagerfly erstattet lanternen, der bestod af tre glas, med et glas fri for silikat.
Med en stigning i hastigheden steg kravene til glasets varmebestandighed, hvilket organisk glas ikke længere kunne klare. Samtidig blev de optiske og synlige krav skærpet. For flere år siden blev der i samarbejde med Sukhoi Company, United Aircraft Corporation, udviklet en ny teknologi til fremstilling af glas til T-50.
Udviklingen blev finansieret af flyproducenter, dels af industri- og handelsministeriet. Der blev givet betydelig hjælp til at udføre virksomhedens tekniske omudstyr, siger Yuri Tarasov, direktør for UAC Technology Center.
Som følge heraf er forruden på T-50 flyet næsten dobbelt så stor som visiret på MiG-29, og produktets form fra en klassisk cylinder er blevet til et komplekst 3D-format.
Resultatet - for første gang i verden var den forreste og foldende del af T -50 flyets baldakin (fremstillet af Sukhoi) lavet af silikatglas i 3D -format. Desuden viste vægten af disse dele at være lavere, end hvis de var lavet af organisk glas.
De opnåede resultater gav et skub til at udstyre fly fra andre fabrikker og designbureauer, der er en del af UAC med lignende ruder. Umiddelbart var der behov for modernisering, udskiftning af organisk ruder med silikat, for eksempel på Yak-130, Su-35, MiG-31, MiG-35 fly. Efter en sådan udskiftning (dvs. forbedring af glasets styrkeegenskaber) nåede MiG-35 for eksempel for første gang en hastighed på op til 2000 km / t, det vil sige, at den var i stand til at flyve 40% hurtigere i gennemsnit end noget andet fly i verden.
I de senere år har Moskva -forskernes arbejdsstil for alvor ændret sig. Omkring tre hundrede NITS -specialister udfører en hel cyklus - fra tekniske specifikationer til produktion i mindre skala. Dette omfatter udvikling af teknologi og valg af nøglematerialer ved brug af glas og en stor testcyklus for alle faktorer, der påvirker flyet, både på jorden og i luften.
Adskillige nøglekrav stilles til moderne glas, blandt andet ud over høj styrke, optisk gennemsigtighed, høj lystransmission, øget visningsområde, antireflekterende egenskaber, beskyttelse mod virkningerne af solstråling og anden stråling, antisdannelse egenskaber, hvilket sikrer ensartet elektrisk resistivitet.
Alt dette opnås ved aerosol, vakuum eller magnetroncoating. Kraftfuldt og sofistikeret udstyr, der fordamper metal og aflejrer det på glasoverfladen, gør det muligt for NITS at påføre enhver belægning, herunder dem, der beskytter mod særlige faktorer.
Dette sæt egenskaber gør det muligt at tale om et glasprodukt som et komplekst optisk system, og glasets højstyrkeegenskaber, som er en del af flyets cockpit, skabte et nyt videnskabeligt og teknologisk felt og introducerede udtrykket strukturel optik produkter”(ICO).
Nye teknologier
På billedet: ilægning af et glasplade til videre behandling.
Når produktet - den hængslede del af lygten til T -50 - læsses fra ovnen til videre behandling, ligner det næppe et fremtidigt produkt. Ved bukning af glas deformeres emnets kanter, og det er umuligt at fjerne dem fra et stort emne, der har en kompleks geometrisk form, med et diamantværktøj. Laseren kom til undsætning. Laserstrålen i robotkomplekset skærer ikke kun emnet i henhold til det program, der er fastsat i det, men øger også styrken af kanten af produkterne ved at smelte kanten ved at forhindre revner. Laserskæring af store 3D-produkter blev først brugt i Moskva. Denne metode blev patenteret i marts 2012. Laserstrålen bruges også til at afskære det elektrisk ledende lag på glasoverfladen og skabe varmezoner. Efter laserbehandling ligner emnet mere og mere en T-50 lommelygte.
Efter skæring behandles hvert emne på en femakset maskine. Den unikke indretning gør det muligt at give nul indledende monteringsspændinger på den. Institutets chefteknolog, Alexander Sitkin, talte om mulighederne for at bruge komplekset til slibning og polering af glasoverfladen: arbejde, der om nødvendigt kun udføres manuelt. De udviklede teknologier er instituttets stolthed.
For nylig blev en færdig glasblok ved hjælp af et fugemasse monteret i en metalramme. Overgangen til kompositmaterialer udviklet af NITS gjorde det muligt at reducere produktets vægt med 25%, for at øge fuglmodstanden og glasressourcen til niveauet for glasruderessourcen. Det blev muligt at udskifte ruderne i marken.
Hele ICO's produktionscyklus varer cirka halvanden måned. De fleste produkter går til UAC-fabrikkerne, nogle til reparation af anlæg til modernisering, og nogle til flyvevåbnets flyvepladser i de såkaldte førstehjælpssæt. Hoveddelen af NITS -produkter udføres inden for rammerne af statsforsvarsordren.
NITS er tilbageholdende med at dele oplysninger om egenskaberne ved ruder til kampfly. Men det er klart, at de briller, der er udviklet til cockpittene på indenlandske civile fly, er bedre end importerede i en række parametre.
For eksempel, som du kan se på NITS-webstedet, er tykkelsen af glasset på Tu-204 17 mm, tykkelsen af glasset med de samme egenskaber for Boeing 787 er 45 mm.
Generation V
I de sidste par år har instituttets direktør, Vladimir Solinov, formået at forynge teamet betydeligt. Både unge og erfarne specialister arbejder ved produktionen i Moskva, der for nylig fejrede 60 -års jubilæum. Seniorelever i Mendeleevka kommer villigt hertil. Kommer til at praktisere på instituttet og lære, at der er lønninger på 70 tusind rubler, først er de ansat af almindelige arbejdere, derefter vokser de hurtigt til teknologernes niveau. Der er også mange erfarne arbejdere.
En af dem, Nikolai Yakunin, behandler glas til helikoptere.”Jeg kom her lige efter hæren, for fyrre år siden. Men hvis det ikke var for det høje automatiseringsniveau, havde det sandsynligvis ikke overlevet. Det er svært for mig at arbejde hele dagen, selv i god fysisk form med et produkt, der vejer 30 kg,”siger Yakunin.
Mennesker og negle
Over hele verden bruges teknologier udviklet til flykonstruktion, der tillader produktion af briller med den nødvendige styrke, i mange andre sektorer i den nationale økonomi.
For flere år siden, for at bevise silikatglasets høje styrke, lavede instituttet … glasspik. De slog mig med en hammer. De kunne finde anvendelse i produkter med antimagnetiske egenskaber.
Disse søm blev også testet under konstruktionen i stedet for klemmer, når de limede yachtskrog. Men neglene forblev kun eksotiske. Nu behøver ingen at bevise glasets høje styrke - alle NITS -værker er tegn på den høje kvalitet af dette ældgamle og samtidig helt nye materiale.
Institutdirektør Vladimir Solinov bruger alle sine evner til at bevise behovet for at sikre høj styrke af glas, herunder arkitektonisk og konstruktion.
Han er medlem af den russisk -amerikanske kommission for rumsikkerhed, som blev diskuteret i begyndelsen af denne artikel, samt Kommissionen for byudvikling under statsdumaen - trods alt i opførelsen af moderne bygninger, en stigende del af materialerne er glas. Det betyder, at teknologier og materialer udviklet til luftfart i den nærmeste fremtid vil gøre livet for millioner af mennesker mere behageligt og sikkert.
