V Rusiji so bile razvite nove tehnologije za izdelavo zasteklitve kabin vojaških in civilnih letal iz silikatnega stekla. Izkazalo se je, da so takšni izdelki lažji in močnejši, kot če bi bili ustvarjeni iz prej uporabljenih organskih materialov. Silikatno steklo se uporablja tudi na drugih področjih, od raziskovanja vesolja do gradnje stanovanj.
Med vesoljskimi raziskovalci že nekaj let poteka razprava o oceni varnosti in delovanju Mednarodne vesoljske postaje. Dejstvo je, da je v ruskem segmentu ISS nameščenih 13 oken. Med skupnimi razpravami o ISS se predlaga, da se okna v ruskem segmentu zaprejo z slepimi čepi zaradi nevarnosti napak na steklu zaradi udarcev mikrometeoritov - pravijo, da bi se lahko varnost postaje izboljšala. Toda predstavnik ruske strani - direktor Znanstvenoraziskovalnega inštituta za tehnično steklo (NITS), zaslužni znanstvenik, podpredsednik Akademije inženirskih znanosti Ruske federacije, doktor tehničnih znanosti, profesor Vladimir Solinov - stoji pri tem - preostala trdnost po udarcu vesoljskih mikrodelcev se je dolga leta ohranjala, različna sevanja in druge grožnje iz vesolja pa niso vplivale na varnost oken, ustvarjenih na inštitutu, pa tudi na posadko, zato ni razlogov za omejitev opazovanje našega planeta, "zameglili" delo kozmonavtov v ruskih modulih orbitalne postaje.
Odprtine za orbitalno postajo so le eden redkih izdelkov, ki jih proizvaja NITS. Glavni del dela znanstvenikov in tehnologov inštituta, ki se nahaja na jugozahodu Moskve, je seveda povezan z ustvarjanjem strukturne optike, zasteklitve ali, kot pravijo tukaj, "kompleksnih prozornih optičnih sistemov" za bojna letala četrte in pete generacije, ki jih proizvajajo tovarne UAC. In vsako leto je za letalstvo veliko več dela.
Silikatni ali organski
Na fotografiji: prazni vetrobranskega stekla T-50 v kalilni kaseti.
Silikatno steklo je material z edinstvenimi lastnostmi. Zaradi preglednosti, visoke optike, toplotne odpornosti, trdnosti in zmožnosti uporabe različnih premazov je nepogrešljiv pri zasteklitvi letal. Zakaj pa je bila pri zasteklitvi kabin letal v tujini in pri nas dana prednost organskim snovem? Samo iz enega razloga - lažje je. Pravijo tudi, da je silikatno steklo preveč krhko.
V zadnjih nekaj letih je razvoj znanstvenikov iz materialov NITS omogočil korenito spremembo koncepta silikatnega stekla kot krhkega materiala. Sodobne metode krepitve omogočajo zasteklitev sodobnih bojnih letal, ki zadostujejo za udar udarca ptice, ki tehta približno dva kilograma pri hitrosti 900 km / h.
»Danes se je metoda utrjevanja v površinski plasti izčrpala. Čas je, da spremenimo notranjo strukturo stekla, njegovo pomanjkljivost, «pravi Vladimir Solinov. Čeprav se zdi nenavadno, to olajšajo sankcije, ki jih je uvedel Zahod. Dejstvo je, da tudi v časih "pred sankcijami" tuja podjetja po odločitvi Nata niso Rusiji dobavila silikatnih stekel izboljšane kakovosti, ki so jih tam uporabljali za posebne namene. To je prisililo NITS k uporabi arhitekturnega stekla. Čeprav ruski proizvajalci proizvajajo milijone kvadratnih metrov takšnega stekla, njegova kakovost ni primerna za uporabo v letalstvu.
Na pomoč je priskočila nadomestitev uvoza: v Moskvi se je začel nov projekt za raziskave in razvoj ter oblikovanje opreme, ki je bil bistveno nov za steklarsko industrijo.
Na njem bodo preizkušeni vsi procesi sinteze stekla z rusko prioriteto.
Projekt je bil zaupan mladi znanstvenici Tatjani Kiselevi. 26-letni diplomant Ruske univerze za kemijsko tehnologijo. D. I. Mendeleeva je vodja laboratorija, leta 2015 je zagovarjala diplomsko delo. Na oddelku za steklo v Mendeleevki je Tatjana proučevala lastnosti prozornega oklepa. Eden od njenih poklicnih izzivov je razviti steklo, ki bi po lastnostih presegalo enega najboljših svetovnih analogov - steklo herkulit, ki ga Rusija še ni proizvedla.
Projekt temelji na novi izvirni metodi taljenja stekla. Laboratorij je že danes pridobil vzorce stekla, katerih strukturna trdnost je trikrat večja od analogov, pridobljenih po tradicionalni metodi. Če k temu dodamo obstoječe metode utrjevanja, dobimo steklo, katerega trdnost je nekajkrat večja od mnogih vrst legiranega jekla. Trpežnejše steklo omogoča lažje izdelke. Vendar je treba opozoriti, da razvijalci organskega stekla nenehno izboljšujejo tehnične lastnosti svojih izdelkov, spora o tem, katero steklo je boljše, ni konec.
Luč za T-50
Na fotografiji: niz zasteklitev za letalo T -50 - čelni vizir in zložljivi del.
Predstavljajte si paket več steklenih plošč iz silicijevega dioksida, ki jih želite poenostaviti prednji vizir hitrega letala.
Pred približno štiridesetimi leti so strokovnjaki NITS razvili tehnologijo globokega upogibanja. Več plasti stekla se položi v posebno peč. Steklo se več ur pri visokih temperaturah pod lastno težo upogne in pridobi želeno obliko in ukrivljenost. Po potrebi posebni mehanizmi potisnejo obdelovanec in ga prisilijo, da se upogne po posebnem urniku.
Z uporabo te tehnologije je borec MiG-29 prvič na svetu zamenjal luč, sestavljeno iz treh kozarcev, z enim steklom brez silikata.
S povečanjem hitrosti so se povečale zahteve po toplotni odpornosti zasteklitve, s katero se organsko steklo ni moglo več spopadati. Hkrati so bile poostrene optične in vidne zahteve. Pred nekaj leti je bila v sodelovanju s podjetjem Sukhoi United United Aircraft Corporation razvita nova tehnologija za proizvodnjo stekla za T-50.
Razvoj so financirali proizvajalci letal, deloma Ministrstvo za industrijo in trgovino. Znatna pomoč je bila zagotovljena pri tehnični prenovi podjetja, pravi Jurij Tarasov, direktor tehnološkega centra UAC.
Posledično je vetrobransko steklo letala T-50 skoraj dvakrat večje od vizirja MiG-29, oblika izdelka iz klasičnega valja pa se je spremenila v zapleten 3D format.
Rezultat - prvič na svetu je bil čelni in zložljivi del krošnje letala T -50 (proizvajalca Sukhoi) izdelan iz silikatnega stekla v 3D formatu. Poleg tega se je izkazalo, da je teža teh delov manjša, kot če bi bili iz organskega stekla.
Doseženi rezultati so dali zagon opremljanju letal drugih tovarn in oblikovalskih birojev, ki so del UAC s podobno zasteklitvijo. Takoj se je pojavila potreba po posodobitvi, ki je nadomestila organsko zasteklitev s silikatom, na primer na letalih Yak-130, Su-35, MiG-31, MiG-35. Po takšni zamenjavi (tj. Izboljšanju lastnosti trdnosti zasteklitve) je na primer MiG-35 prvič dosegel hitrost do 2000 km / h, torej je lahko letel 40% hitreje v povprečju kot katera koli druga letala na svetu.
V zadnjih letih se je slog dela moskovskih znanstvenikov resno spremenil. Približno tristo strokovnjakov NITS izvaja celoten cikel - od tehničnih specifikacij do male proizvodnje. To vključuje razvoj tehnologije in izbiro ključnih materialov pri uporabi stekla ter velik preskusni cikel za vse dejavnike, ki vplivajo na letalo, tako na tleh kot v zraku.
Sodobnemu steklu je naloženih več ključnih zahtev, med katerimi so poleg visoke trdnosti optična prosojnost, visoka prepustnost svetlobe, povečanje vidnega polja, odsevne lastnosti, zaščita pred učinki sončnega sevanja in drugih sevanj, proti zaledenitvi. lastnosti, ki zagotavljajo enakomerno električno upornost.
Vse to dosežemo z aerosolnim, vakuumskim ali magnetronskim premazom. Zmogljiva in prefinjena oprema, ki izhlapi kovino in jo položi na stekleno površino, omogoča NITS -u, da nanese vse premaze, tudi tiste, ki ščitijo pred posebnimi dejavniki.
Ta niz lastnosti omogoča govorjenje o zasteklitvi kot kompleksnem optičnem sistemu, lastnosti visoke trdnosti stekla, ki je del kokpita letala, pa so ustvarile novo področje znanosti in tehnologije ter uvedle izraz »strukturna optika«. izdelki «(ICO).
Nove tehnologije
Na fotografiji: nalaganje steklene pločevine za nadaljnjo obdelavo.
Ko izdelek - tečajni del luči za T -50 - raztovorimo iz peči za nadaljnjo predelavo, komaj spominja na prihodnji izdelek. Pri upogibanju stekla se robovi obdelovanca deformirajo in jih z diamantnim orodjem ni mogoče odstraniti iz velikega obdelovanca, ki ima zapleteno geometrijsko obliko. Na pomoč je priskočil laser. Laserski žarek robotskega kompleksa ne le reže obdelovanec v skladu s programom, določenim v njem, ampak tudi s taljenjem roba poveča trdnost roba izdelkov in prepreči nastanek razpok. Lasersko rezanje 3D-izdelkov velikih velikosti je bilo prvič uporabljeno v Moskvi. Ta metoda je bila patentirana marca 2012. Laserski žarek se uporablja tudi za odrezovanje električno prevodne plasti na stekleni površini in ustvarjanje ogrevalnih con. Po laserski obdelavi je obdelovanec vse bolj podoben svetilki T-50.
Po rezanju se vsak obdelovanec obdeluje na petosnem stroju. Edinstveno ležišče mu omogoča, da na njem zagotovi nič začetnih pritrdilnih obremenitev. Glavni tehnolog inštituta Alexander Sitkin je spregovoril o možnostih uporabe kompleksa za brušenje in poliranje steklene površine: dela, ki se po potrebi izvajajo le ročno. Razvite tehnologije so ponos inštituta.
V zadnjem času je bil v kovinski okvir vgrajen končni stekleni blok s pomočjo tesnilne mase. Prehod na kompozitne materiale, ki jih je razvil NITS, je omogočil zmanjšanje teže izdelka za 25%, povečanje odpornosti ptic in virov zasteklitve na raven vira zasteklitve. Postalo je mogoče zamenjati zasteklitev na terenu.
Celoten proizvodni cikel ICO traja približno mesec in pol. Večina izdelkov gre v proizvodne obrate UAC, nekateri za popravila obratov za posodobitev, drugi pa na letališča letalskih sil, v tako imenovanih kompletih prve pomoči. Večina izdelkov NITS se izvaja v okviru državnega obrambnega naročila.
NITS neradi deli informacije o značilnostih zasteklitve bojnih letal. Jasno pa je, da so stekla, razvita za pilotske kabine domačih civilnih letal, po številnih parametrih boljša od uvoženih.
Na primer, kot lahko vidite na spletnem mestu NITS, je debelina stekla na Tu-204 17 mm, debelina stekla z enakimi lastnostmi za Boeing 787 je 45 mm.
Generacija V
V zadnjih nekaj letih je direktorju inštituta Vladimirju Solinovu uspelo znatno pomladiti ekipo. Tako mladi kot izkušeni strokovnjaki delajo v moskovski proizvodnji, ki je pred kratkim praznovala 60 -letnico delovanja. Sem z veseljem prihajajo starejši študentje Mendeleevke. Ko so prišli na prakso na inštitut in izvedeli, da so plače 70 tisoč rubljev, so najprej zaposleni pri navadnih delavcih, nato pa hitro zrastejo na raven tehnologov. Veliko je tudi izkušenih delavcev.
Eden od njih, Nikolaj Yakunin, predeluje steklo za helikopterje. »Sem sem prišel pred vojsko, pred štiridesetimi leti. A če ne bi bilo visoke stopnje avtomatizacije, verjetno ne bi preživelo. Težko delam cel dan tudi v dobri fizični formi z izdelkom, ki tehta 30 kg, «pravi Yakunin.
Ljudje in nohti
Po vsem svetu se tehnologije, razvite za konstrukcijo letal, ki omogočajo proizvodnjo stekel zahtevane jakosti, uporabljajo v številnih drugih sektorjih nacionalnega gospodarstva.
Pred nekaj leti je inštitut za dokazovanje visoke trdnosti silikatnega stekla izdelal … steklene žeblje. Premagali so me s kladivom. Lahko bi našli uporabo v izdelkih s proti-magnetnimi lastnostmi.
Prav tako so bili ti žeblji testirani med gradnjo, namesto sponk pri lepljenju trupov jaht. Toda nohti so ostali samo eksotični. Zdaj nikomur ni treba dokazovati visoke trdnosti stekla - vsa dela NITS so dokaz visoke kakovosti tega starodavnega in hkrati povsem novega materiala.
Direktor inštituta Vladimir Solinov z vsemi svojimi zmožnostmi dokazuje potrebo po zagotavljanju visoke trdnosti stekla, vključno z arhitekturno in gradbeno.
Je član Rusko -ameriške komisije za varnost vesolja, o kateri je bilo govora na začetku tega članka, pa tudi Komisije za razvoj mest pod Državno dumo - navsezadnje je pri gradnji sodobnih stavb vedno večji del material je steklo. To pomeni, da bodo tehnologije in materiali, razviti za letalstvo, v bližnji prihodnosti naredili življenje milijonov ljudi bolj udobno in varno.
