публикации История создания новейшей методики по остеклению истребителя 5го поколения Т-50

История создания новейшей методики по остеклению истребителя 5го поколения Т-50

16 Мая 2016
3289

Сейчас в нашей стране разработаны инновационные технологии производства остекления кабин гражданских и военных самолетов из силикатного стекла. Практика показала, что эти приборы прочнее и легче, чем какие-либо создаваемые ранее. Этот материал используются и в других сферах, например, в космической отрасли, жилищном строительстве и т.д.

Исследователи космоса давно спорят о вопросах безопасности в процессе эксплуатации Международной космической станции. На обсуждениях МКС предлагались разные варианты, в том числе и такой как закрытие оконных проемов специальными заглушками, которые защищают от опасности возникновения повреждений в стекле из-за ударов небольших метеоритов.

Однако, директор научно-исследовательского института технического стекла, профессор Владимир Солинов утверждает, что вот уже много лет после ударов микрометеоритов остаточная прочность сохраняется и ничто, в том числе какие-либо излучения или другие угрозы из космоса не отражаются на безопасности иллюминаторов и экипажа. Из этого следует, что «затемнять» работу космонавтов по этой причине не имеет никакого смысла.

В научно-исследовательском институте технического стекла, кроме иллюминаторов для орбитальной станции выпускается еще много различных изделий. Технологи и ученые института, который находится в Москве, работают над созданием прочного остекления, объектов конструкционной оптики для боевых самолетов 4-го и 5-го поколений, которые производятся на заводях ОАК. С течением времени количество работы для авиации не уменьшается.

Органика, силикат: что лучше?

Материал, обладающий уникальными свойствами, представляет собой силикатное стекло. Оно прочное, прозрачное, обладает высокими оптическими свойствами, теплостойкое, используется для самых различных покрытий. Эти качества делают его незаменимым материалом, предназначенным для остекления летательных аппаратов. По какой же причине в России и за рубежом преимущество отдается органическим материалам? Потому что они легкие. А силикатное стекло очень хрупкое.

Материаловеды научно-исследовательского института технического стекла за последние годы разработали совершенно новые виды силикатного стекла. Методы упрочнения материала, используемые сейчас способны придать объекту такой уровень прочности, который выдержит удар двухкилограммовой птицы, летящей со скоростью 900 км/час.

«Применяемый в настоящий момент метод упрочнения исчерпал себя. Надо менять дефективность, внутреннюю структуру стекла», - заметил Владимир Солинов. Веденные Западом санкции только способствуют этому.

Даже до них фирмы стран НАТО не занимались поставками в Россию силикатных стекол улучшенного качества, которые, кстати, применялись за рубежом повсеместно. Поэтому научно-исследовательский институт технического стекла использовал архитектурно-строительные стекла. 1 000 000 квадратных метров такого стекла выпускают российские производители, но оно не подходит для авиационных нужд.

В рамках импортозамещения в столице был открыт проект по проектированию новейшего оборудования для стекольной отрасли и проведению НИОКР. Там отрабатываются процессы синтеза стекла с приоритетом для России.

Татьяна Киселева – молодой ученый, которому доверили ведение проекта. Ей 26 лет и она закончила Российский химико-технологический университет им. Д. И. Менделеева, в данный момент руководит лабораторией. Кандидатскую диссертацию Татьяна защитила в 2015 году.

Татьяна Киселева планирует разработать такое стекло, которое по своим аналогам превосходило бы все имеющиеся на текущий момент варианты. Название ему «Геркулит», сейчас пока оно не выпускается.

В проекте используется инновационный метод варки стекла и уже сейчас в лаборатории были получены первые образцы, прочность которых в 3 раза превосходит стекло изготовляемое обычным способом. Если к этому добавить стандартные методы упрочнения материала, то можно получить продукт прочнее многих сортов легированной стали. Но не стоит забывать, что разработчики постоянно повышают качество выпускаемой продукции и спор о том, какой материал лучше, еще продолжается.

Фонарь для самолета Т‑50


Фото: остекление Т-50, откидная часть и козырек.

Для того, чтобы оценить ситуацию надо представить себе пакет, состоящий из стеклянных силикатных пластин, которым нужно придать обтекаемую форму переднего козырька самолета высокоскоростного типа.

Инженерами НИТС еще 40 лет назад была изобретена методика глубокого моллирования. Несколько кусков стекла закладывается в специальную печь и далее при высокой температуре на протяжении определенного времени материал под собственным весом изгибается, тем самым приобретая нужную кривизну и форму. Кроме того, специальные механизмы могут подталкивать объект, заставляя его изгибаться в соответствии с нужным графиком.

Так в первый раз в мировой практике на самолете МиГ-29 заменили фонарь, состоявший из 3-х стекол на одно силикатное беспереплетное стекло.

Со временем увеличились требования в отношении теплостойкости остекления, и органическое стекло перестало справляться с текущими задачами. Помимо этого, проводились меры по ужесточению оптических требований обзорных характеристик.

Некоторое время назад Объединенная авиастроительная корпорация и компания «Сухой» разработали новейшую технологию по выпуску стекла для Т-50. Финансирование разработки взяли на себя авиастроители и Министерство промышленности и торговли.

Также большая помощь была оказана в рамках проведения техперевооружения организации, сообщает Юрий Тарасов, директор Технологического центра ОАК.

В результате проведенных работ лобовое стекло самолета Т-50 почти в 2 раза по размеру превосходит козырек МиГ-29, а что касается формы объекта, то она превратилась в сложный 3D формат из классического цилиндра.

В конечном итоге из силикатного стекла первый раз в мире произведена откидная и лобовая часть фонаря самолета Т-50 (изготавливается компанией «Сухой») в 3D формате. Вес частей стал меньше, чем, если бы они были изготовлены из органического стекла.

Эти результаты стали толчком к оснащению таким стеклом самолетов КБ и других заводов, которые входят в ОАК. Возникла необходимость в срочной модернизации, включающей в себя замену органического стекла на силикатное стекло на самолетах: МиГ‑31, МиГ‑35, Як‑130, Су‑35. После работ по улучшению прочности характеристик стекла МиГ-35 смог развить скорость до 2000 км/ч, а это на 40% быстрее, чем любая другая воздушная машина.

Кроме того, в последние годы существенным изменениям подвергся стиль работы ученых из Москвы. В научно-исследовательском институте технического стекла около 300 инженеров выполняют полный цикл работ в проекте, начиная от тех. задания и заканчивая мелкосерийным производством. Здесь и обширный цикл испытаний на все факторы, которые влияют на самолет, а также подбор ключевых материалов при применении стекла и разработки технологии.

Множество различных требований предъявляется к современному стеклу, в том числе, помимо высокой прочности, - защита от солнечной радиации и других излучений, оптическая прозрачность, повышенное светопропускание, которое увеличивает диапазон визирования, свойства против обледенения, которые обеспечивают равномерное удельное сопротивление электрообогрева, различные свойства антибликового типа.

Это все достижимо посредством нанесения покрытий магнитронным, аэрозольным или вакуумным методом. Инновационное оборудование, которое испаряет металл и осаждает его на поверхность стекла, позволяет НИТС наносить его на любые типы покрытий.

Эти качества превращают процесс остекления в сложную оптическую систему, которая создает новую сферу науки и техники, куда входят «Изделия конструкционной оптики».

Инновационные технологии

Когда откидную часть фонаря для Т-50 достают из печи и готовят для дальнейшей обработки, она практически ничем не напоминает будущее изделие. Края заготовки при моллировании стекла подвергаются деформации и поэтому удалить их невозможно даже посредством алмазного инструмента сложной геометрической формы.

И здесь на помощь приходит лазер. Его луч обрезает заготовку в соответствии с заложенной программой, оплавляет кромку и повышает надежность края изделия, предотвращая тем самым появление трещин. Впервые лазерная резка для объектов крупногабаритной 3D формы была применена в Москве.

Патент на этот метод получили в 2012 году. Помимо этого, луч лазера применяют и для нанесения отсечек на поверхности стекла в электропроводящем слое, создавая зоны обогрева. Заготовка после обработки лазерным лучом становится похожа на фонарь для самолета Т-50.

Каждая заготовка после резки подвергается обработке на специальном пятикоординатным станке. Этот ложемент обеспечивает на ней исходные монтажные напряжения нулевого типа.

Александр Ситкин – главный технолог института много говорил о дальнейших перспективах применения комплекса для полировки и шлифовки стекла: мастера на нем работают вручную. Эти технологии являются гордостью института.

Некоторое время назад произошел монтаж готового стеклоблока посредством герметика в металлическую раму. За счет перехода на материалы композиционного типа разработки НИТС снизили вес изделия на ¼ повысили ресурс остекления до уровня лазера и птицестйкость. Теперь замену стекла можно проводить практически в любых условиях.

1,5 месяца длится цикл производства ИКО. Основная часть разработанных изделий идет на заводы ОАК, остальное – на аэродромы ВВС в «аптечки» и ремонтные заводы для модернизации. Большая часть продукции научно-исследовательского института технического стекла производится в рамках государственного оборонного заказа.

В научно-исследовательском институте технического стекла мало распространяют сведений, касающихся характеристик остекления боевых самолетов. Но понятно, что стекла, которые произведены для гражданских пассажирских самолетов России по многим параметрам превосходят импортные.

На сайте научно-исследовательского института технического стекла размещена информация, что толщина стекла на самолете Ту-204 – 17 мм, толщина стекла для Boeing 787 – 45 мм.

Новое поколение:

Директор института Владимир Солинов за последние годы смог значительно расширить и омолодить коллектив сотрудников. На заводе в Москве, 60-летний юбилей которого отмечали совсем недавно, сейчас работает дружный коллектив, в котором есть и молодежь, и опытные сотрудники.

Студенты старших курсов «Менделевки» идут сюда очень охотно. Они, будучи на практике, узнают, что зарплата специалиста предприятия составляет 70 000 рублей и стараются устроиться в институт кем угодно – простыми рабочими, чтобы потом дорасти до технологов.

Николай Якунин занимается обработкой стекол для вертолетов. «Я сюда попал сразу после армии, 40 лет назад. Но вряд ли выдержал бы, если бы не высокий уровень автоматизации. Даже мне - человеку в великолепной физической форме очень тяжело целый день работать с изделием весом в 30 кг», - замечает Якунин.

Гвозди и люди

Технологии для авиастроения, разрабатываемые во всем мире и позволяющие производить стекла высокой прочности применяются и во многих отраслях народного хозяйства.

Для того, чтобы доказать высокую эффективность силикатного стекла несколько лет назад в институте сделали стеклянные гвозди. Причем забивали их молотком. Применение они могли бы получить в объектах, обладающих антимагнитными свойствами.

Кроме того, эти гвозди использовались в процессе строительства и взамен струбцин при склейке корпусов яхт. Но эти изделия так и остались экзотикой.

Теперь все работы научно-исследовательского института технического стекла не нуждаются в доказательствах высокой прочности, они представляют собой свидетельство совершенного нового не похожего на другие материала.

Владимир Солинов применяет все имеющиеся возможности для доказательств высокой прочности и надежности стекла (и архитектурно-строительного тоже). Он является членом Международной комиссии по безопасности в космосе, о которой рассказывалось в начале этой статьи, а также членом градостроительной комиссии при Госдуме. В скором будущем новейшие разработки для авиации сделают жизнь миллионов людей более безопасной и удобной.

Источник

вернуться назад

Материалы по теме

Комментарии отсутствуют