U Rusiji su razvijene nove tehnologije za proizvodnju ostakljenja kabina vojnih i civilnih aviona od silikatnog stakla. Pokazalo se da su takvi proizvodi lakši i jači nego da su stvoreni od prethodno korištenih organskih materijala. Silikatno staklo se koristi i na drugim poljima, od istraživanja svemira do izgradnje stanova.
Već nekoliko godina među svemirskim istraživačima vodi se rasprava o procjeni sigurnosti i radu Međunarodne svemirske stanice. Činjenica je da je u ruskom segmentu ISS -a instalirano 13 prozora. Tijekom zajedničkih rasprava o ISS -u, predlaže se zatvaranje prozora u ruskom segmentu slijepim čepovima zbog opasnosti od oštećenja stakla uslijed udara mikrometeorita - kažu, sigurnost stanice bi se mogla poboljšati. No, predstavnik ruske strane - direktor Naučnoistraživačkog instituta za tehničko staklo (NITS), zaslužni naučnik, potpredsjednik Akademije inženjerskih nauka Ruske Federacije, doktor tehničkih nauka, profesor Vladimir Solinov, stoji pri svom stavu - dugi niz godina očuvana je preostala snaga nakon udara svemirskih mikročestica, a različita zračenja i druge prijetnje iz svemira nisu utjecale na sigurnost prozora stvorenih u institutu, kao ni na posadu, stoga nema razloga za ograničavanje posmatranje naše planete, "zamračilo" rad kosmonauta u ruskim modulima orbitalne stanice.
Otvori za orbitalnu stanicu samo su jedan od rijetkih proizvoda koje proizvodi NITS. Glavni dio rada naučnika i tehnologa instituta smještenog na jugozapadu Moskve, naravno, povezan je s stvaranjem strukturne optike, ostakljenjem ili kako ovdje kažu "složeni prozirni optički sistemi" za borbene avione četvrte i pete generacije koje proizvode UAC pogoni. I svake godine ima mnogo više posla za avijaciju.
Silikatni ili organski
Na fotografiji: praznine vjetrobrana T-50 u kaseti za stvrdnjavanje.
Silikatno staklo je materijal sa jedinstvenim svojstvima. Njegova transparentnost, visoka optika, otpornost na toplinu, čvrstoća i mogućnost korištenja različitih premaza čine ga nezamjenjivim za zastakljivanje zrakoplova. Ali zašto je prioritet davan organskim tvarima pri zastakljivanju kabina aviona u inozemstvu i kod nas? Samo iz jednog razloga - lakše je. Kažu i da je silikatno staklo previše krhko.
U posljednjih nekoliko godina, razvoj naučnika iz NITS materijala omogućio je radikalnu promjenu koncepta silikatnog stakla kao krhkog materijala. Savremene metode jačanja omogućavaju zastakljivanje modernih borbenih aviona dovoljno da izdrži udar ptice teške oko dva kilograma pri brzini od 900 km / h.
„Danas se metoda očvršćavanja u površinskom sloju iscrpila. Vrijeme je da promijenimo unutrašnju strukturu stakla, njegovu neispravnost”, kaže Vladimir Solinov. Koliko god to izgledalo čudno, tome doprinose sankcije koje je Zapad uveo. Činjenica je da ni u vrijeme "prije sankcija" strane kompanije, odlukom NATO-a, nisu isporučivale Rusiji silikatne čaše poboljšanog kvaliteta, koje su se tamo koristile za posebne namjene. To je prisililo NITS da koristi arhitektonsko staklo. Iako ruski proizvođači proizvode milijune četvornih metara takvog stakla, njegova kvaliteta nije prikladna za uporabu u zrakoplovstvu.
U pomoć je priskočila zamjena uvoza: u Moskvi je pokrenut novi projekt za istraživanje i razvoj i dizajn opreme koji je bio fundamentalno nov za staklenu industriju.
Na njemu će se testirati svi procesi sinteze stakla sa ruskim prioritetom.
Projekat je poveren mladoj naučnici Tatjani Kiselevoj. 26-godišnji diplomac Ruskog hemijsko-tehnološkog univerziteta. D. I. Mendeleeva je voditeljica laboratorije, 2015. godine odbranila je svoju tezu. Na staklarskom odjelu u Mendeleevki, Tatjana je proučavala svojstva prozirnog oklopa. Jedan od njenih profesionalnih izazova je razvoj stakla koje bi po svojstvima bilo superiorno u odnosu na jedan od najboljih svjetskih analoga - herkulit staklo, koje Rusija još nije proizvela.
Projekt se temelji na novoj originalnoj metodi topljenja stakla. Laboratorij je već danas pribavio uzorke stakla čija je strukturna čvrstoća tri puta veća od analoga dobivenih tradicionalnom metodom. Dodajte ovome postojeće metode kaljenja i dobit ćete staklo čija je čvrstoća nekoliko puta veća od mnogih vrsta legiranog čelika. Izdržljivije staklo čini lakše proizvode. Međutim, treba napomenuti da programeri organskog stakla stalno poboljšavaju tehničke performanse svojih proizvoda, spor oko toga koje je staklo bolje nije okončan.
Fenjer za T-50
Na fotografiji: set ostakljenja za avion T -50 - čeoni vizir i sklopivi dio.
Zamislite paket od nekoliko staklenih ploča od silicijum dioksida koji želite da pojednostavite prednji vizir aviona velike brzine.
Prije četrdesetak godina stručnjaci NITS -a razvili su tehnologiju dubokog savijanja. Nekoliko slojeva stakla stavlja se u posebnu pećnicu. Nekoliko sati na visokim temperaturama pod vlastitom težinom, staklo se savija, dobivajući željeni oblik i zakrivljenost. Ako je potrebno, posebni mehanizmi guraju obradak, prisiljavajući ga da se savija prema posebnom rasporedu.
Po prvi put u svijetu, koristeći ovu tehnologiju, lovac MiG-29 zamijenio je fenjer, koji se sastojao od tri stakla, jednim staklom bez silikata.
S povećanjem brzine, povećavali su se zahtjevi za toplinskom otpornošću stakla, s čime se organsko staklo više nije moglo nositi. Istovremeno su pooštreni optički zahtjevi i zahtjevi za vidljivost. Prije nekoliko godina, u saradnji sa kompanijom Sukhoi, United Aircraft Corporation, razvijena je nova tehnologija za proizvodnju stakla za T-50.
Razvoj su finansirali proizvođači aviona, djelimično Ministarstvo industrije i trgovine. Značajna pomoć pružena je u tehničkom preuređenju preduzeća, kaže Yuri Tarasov, direktor Tehnološkog centra UAC-a.
Kao rezultat toga, vjetrobransko staklo aviona T-50 gotovo je dvostruko veće od vizira MiG-29, a oblik proizvoda iz klasičnog cilindra pretvorio se u složen 3D format.
Rezultat - prvi put u svijetu, čeoni i sklopivi dio nadstrešnice aviona T -50 (proizvođača Sukhoi) napravljen je od silikatnog stakla u 3D formatu. Štoviše, ispostavilo se da je težina ovih dijelova manja nego da su napravljeni od organskog stakla.
Postignuti rezultati dali su poticaj za opremanje aviona drugih tvornica i biroa za projektiranje koji su dio UAC -a sa sličnim ostakljenjem. Odmah se ukazala potreba za modernizacijom, zamjenom organskog zastakljivanja silikatom, na primjer, na avionima Jak-130, Su-35, MiG-31, MiG-35. Nakon takve zamjene (tj. Poboljšanja karakteristika čvrstoće ostakljenja), na primjer, MiG-35 je po prvi put postigao brzinu do 2000 km / h, odnosno mogao je letjeti 40% brže u prosjeku od bilo kojeg drugog aviona na svijetu.
Posljednjih godina stil rada moskovskih naučnika ozbiljno se promijenio. Oko tristo stručnjaka NITS -a obavlja cijeli ciklus - od tehničkih specifikacija do male proizvodnje. To uključuje razvoj tehnologije i odabir ključnih materijala pri korištenju stakla, te veliki ciklus ispitivanja za sve faktore koji utječu na zrakoplov, kako na zemlji tako i u zraku.
Modernom staklu nameće se nekoliko ključnih zahtjeva, među kojima su, osim velike čvrstoće, optička prozirnost, visoka propusnost svjetla, povećanje dometa gledanja, antirefleksna svojstva, zaštita od utjecaja sunčevog zračenja i drugih zračenja, zaštita od zaleđivanja svojstva, osiguravajući ujednačen električni otpor.
Sve se to postiže aerosolnim, vakuumskim ili magnetronskim premazom. Moćna i sofisticirana oprema koja isparava metal i taloži ga na staklenoj površini omogućava NITS -u da nanosi sve premaze, uključujući i one koji štite od posebnih faktora.
Ovaj skup svojstava omogućuje da se govori o proizvodu ostakljenja kao složenom optičkom sistemu, a svojstva visoke čvrstoće stakla, koje je dio kokpita zrakoplova, stvorila su novo polje znanosti i tehnologije i uvela pojam "strukturna optika" proizvoda”(ICO).
Nove tehnologije
Na fotografiji: utovar staklenog lista za dalju obradu.
Kad se proizvod - zglobni dio fenjera za T -50 - istovari iz peći radi daljnje obrade, teško da podsjeća na budući proizvod. Prilikom savijanja stakla rubovi obratka se deformiraju i nemoguće ih je ukloniti dijamantnim alatom s obratka velike veličine koji ima složen geometrijski oblik. Laser je priskočio u pomoć. Laserski snop robotskog kompleksa ne samo da siječe obradak prema programu koji je u njemu postavljen, već i topljenjem ruba povećava čvrstoću ruba proizvoda, sprječavajući pojavu pukotina. Lasersko rezanje 3D proizvoda velikih dimenzija prvi put je korišteno u Moskvi. Ova metoda je patentirana u martu 2012. Laserski zrak se također koristi za odsijecanje električno provodljivog sloja na staklenoj površini, stvarajući zone zagrijavanja. Nakon laserske obrade, radni komad sve više liči na svjetiljku T-50.
Nakon rezanja, svaki se radni komad obrađuje na petoosnom stroju. Jedinstveno ležište omogućuje mu da na njemu nema nula početnih montažnih naprezanja. Glavni tehnolog instituta, Aleksandar Sitkin, govorio je o mogućnostima korištenja kompleksa za brušenje i poliranje staklene površine: radovi koji se, ako je potrebno, izvode samo ručno. Razvijene tehnologije ponos su instituta.
Nedavno je gotov stakleni blok uz pomoć brtvila montiran u metalni okvir. Prelazak na kompozitne materijale koje je razvio NITS omogućio je smanjenje težine proizvoda za 25%, povećanje otpora ptica i resursa ostakljenja do nivoa stakla. Postalo je moguće zamijeniti ostakljenje na terenu.
Cijeli proizvodni ciklus ICO -a traje oko mjesec i pol. Većina proizvoda odlazi u proizvodne pogone UAC-a, neki za popravke pogona radi modernizacije, a neki na aerodrome vazdušnih snaga, u takozvanim kompletima prve pomoći. Glavni dio proizvoda NITS -a provodi se u okviru državnog obrambenog naloga.
NITS nerado dijeli informacije o karakteristikama ostakljenja borbenih aviona. No, jasno je da su naočale razvijene za pilotske kabine domaćih civilnih zrakoplova superiornije od uvezenih po brojnim parametrima.
Na primjer, kao što možete vidjeti na web stranici NITS-a, debljina stakla na Tu-204 je 17 mm, debljina stakla sa istim svojstvima za Boeing 787 je 45 mm.
Generacija V
U posljednjih nekoliko godina direktor instituta Vladimir Solinov uspio je značajno podmladiti tim. I mladi ljudi i iskusni stručnjaci rade u moskovskoj proizvodnji, koja je nedavno proslavila 60. godišnjicu postojanja. Stariji studenti Mendeleevke rado dolaze ovamo. Došavši na praksu u institut i saznavši da postoje plaće od 70 hiljada rubalja, najprije ih zapošljavaju obični radnici, a zatim brzo rastu do nivoa tehnologa. Ima i mnogo iskusnih radnika.
Jedan od njih, Nikolaj Yakunin, obrađuje staklo za helikoptere. „Došao sam ovdje odmah nakon vojske, prije četrdeset godina. Ali da nije bilo visokog nivoa automatizacije, vjerovatno ne bi preživjelo. Teško mi je raditi cijeli dan čak i u dobroj fizičkoj formi sa proizvodom teškim 30 kg”, kaže Yakunin.
Ljudi i nokti
U cijelom svijetu tehnologije razvijene za konstrukciju aviona koje omogućuju proizvodnju stakala potrebne čvrstoće koriste se u mnogim drugim sektorima nacionalne ekonomije.
Prije nekoliko godina, kako bi dokazao visoku čvrstoću silikatnog stakla, institut je napravio … staklene eksere. Tukli su me čekićem. Mogli bi pronaći primjenu u proizvodima sa antimagnetnim svojstvima.
Takođe, ovi ekseri su testirani tokom izgradnje, umjesto stezaljki pri lijepljenju trupova jahti. Nokti su ostali samo egzotični. Sada nitko ne mora dokazivati visoku čvrstoću stakla - svi radovi NITS -a svjedoče o visokoj kvaliteti ovog drevnog i, istovremeno, potpuno novog materijala.
Direktor Instituta Vladimir Solinov koristi sve svoje sposobnosti kako bi dokazao potrebu osiguranja visoke čvrstoće stakla, uključujući arhitektonsko i građevinsko.
Član je Rusko -američke komisije za sigurnost svemira, o kojoj je bilo riječi na početku ovog članka, kao i Komisije za urbani razvoj pri Državnoj dumi - uostalom, u izgradnji modernih zgrada, sve veći dio od materijala je staklo. To znači da će tehnologije i materijali razvijeni za zrakoplovstvo u bliskoj budućnosti učiniti živote miliona ljudi ugodnijim i sigurnijim.
