Krievijā ir izstrādātas jaunas tehnoloģijas militāro un civilo lidmašīnu salonu stiklojuma ražošanai no silikāta stikla. Šādi produkti izrādās vieglāki un stiprāki nekā tad, ja tie būtu radīti no iepriekš izmantotiem organiskiem materiāliem. Silikāta stiklu izmanto arī citās jomās, sākot no kosmosa izpētes līdz mājokļu celtniecībai.
Jau vairākus gadus kosmosa pētnieku starpā notiek debates par Starptautiskās kosmosa stacijas drošības novērtējumu un darbību. Fakts ir tāds, ka SKS Krievijas segmentā ir uzstādīti 13 logi. Kopīgu diskusiju laikā par ISS tiek ierosināts aizvērt logus Krievijas segmentā ar akliem aizbāžņiem, jo pastāv mikrometeorītu triecienu izraisītu stikla defektu draudi - viņi saka, ka varētu uzlaboties stacijas drošība. Bet Krievijas puses pārstāvis - Tehniskā stikla zinātniskās pētniecības institūta (NITS) direktors, cienījamais zinātnieks, Krievijas Federācijas Inženierzinātņu akadēmijas viceprezidents, tehnisko zinātņu doktors, profesors Vladimirs Solinovs paliek pie sava - daudzus gadus tika saglabāta atlikušā izturība pēc kosmosa mikrodaļiņu trieciena un dažādi radiācijas un citi kosmosa draudi neietekmēja institūtā izveidoto logu, kā arī apkalpes drošību, tāpēc nav iemesla ierobežot mūsu planētas novērošana, "aizēno" kosmonautu darbu orbītas stacijas krievu moduļos.
Orbītas stacijas iluminatori ir tikai viens no nedaudzajiem NITS ražotajiem produktiem. Maskavas dienvidrietumos esošā institūta zinātnieku un tehnologu darba galvenā daļa, protams, ir saistīta ar strukturālās optikas, stiklojuma vai, kā šeit saka, "sarežģītu caurspīdīgu optisko sistēmu" izveidi kaujas lidmašīnām. ceturtās un piektās paaudzes, ko ražo UAC rūpnīcas. Un katru gadu aviācijai ir daudz vairāk darba.
Silikāts vai organisks
Fotoattēlā: T-50 vējstikla sagataves cietinošā kasetē.
Silikāta stikls ir materiāls ar unikālām īpašībām. Tā caurspīdīgums, augsta optika, karstumizturība, izturība un iespēja izmantot dažādus pārklājumus padara to neaizstājamu lidmašīnu stiklojumā. Bet kāpēc, stiklojot lidmašīnu kajītes ārvalstīs un mūsu valstī, priekšroka tika dota organiskajām vielām? Tikai viena iemesla dēļ - tas ir vieglāk. Viņi arī saka, ka silikāta stikls ir pārāk trausls.
Pēdējos gados NITS materiālu zinātnieku attīstība ir ļāvusi radikāli mainīt silikāta stikla kā trausla materiāla koncepciju. Mūsdienu stiprināšanas metodes ļauj mūsdienu kaujas lidmašīnām piešķirt stiklojumu, kas ir pietiekams, lai izturētu apmēram divus kilogramus smaga putna triecienu ar ātrumu 900 km / h.
“Mūsdienās virsmas slāņa sacietēšanas metode ir sevi izsmēlusi. Ir pienācis laiks mainīt stikla iekšējo struktūru, tā trūkumus,”saka Vladimirs Solinovs. Lai cik dīvaini tas neliktos, to veicina Rietumu noteiktās sankcijas. Fakts ir tāds, ka pat "pirms sankciju" laikos ārvalstu firmas ar NATO lēmumu nepiegādāja Krievijai uzlabotas kvalitātes silikāta glāzes, kuras tur tika izmantotas īpašiem mērķiem. Tas piespieda NITS izmantot arhitektūras stiklu. Lai gan Krievijas ražotāji ražo miljoniem kvadrātmetru šāda stikla, tā kvalitāte nav piemērota izmantošanai aviācijā.
Palīgā nāca importa aizstāšana: Maskavā tika uzsākts jauns projekts pētniecībai un attīstībai un iekārtu projektēšanai, kas bija pilnīgi jauns stikla rūpniecībai.
Visi stikla sintēzes procesi ar Krievijas prioritāti tiks pārbaudīti uz tā.
Projekts tika uzticēts jaunajai zinātniecei Tatjanai Kiselevai. 26 gadus vecais Krievijas Ķīmiskās tehnoloģijas universitātes absolvents. D. I. Mendeļejeva ir laboratorijas vadītāja, 2015. gadā aizstāvēja disertāciju. Stikla nodaļā Mendeļejevkā Tatjana pētīja caurspīdīgu bruņu īpašības. Viens no viņas profesionālajiem izaicinājumiem ir izstrādāt stiklu, kas pēc īpašībām būtu pārāks par vienu no pasaules labākajiem analogiem - herkulit stiklu, kuru Krievija vēl nav ražojusi.
Projekta pamatā ir jauna oriģināla stikla kausēšanas metode. Jau šodien laboratorija ir ieguvusi stikla paraugus, kuru konstrukcijas izturība ir trīs reizes lielāka nekā ar tradicionālo metodi iegūtie analogi. Pievienojot tam esošās sacietēšanas metodes, jūs iegūstat stiklu, kura izturība ir vairākas reizes lielāka nekā daudzu veidu leģētā tērauda. Izturīgāks stikls padara vieglākus izstrādājumus. Tomēr jāatzīmē, ka organiskā stikla izstrādātāji nepārtraukti uzlabo savu izstrādājumu tehniskos rādītājus, strīds par to, kurš stikls ir labāks, nav beidzies.
Laterna T-50
Fotoattēlā: stiklojuma komplekts lidmašīnai T -50 - frontālais vizieris un saliekamā daļa.
Iedomājieties vairāku silīcija dioksīda plākšņu paketi, kuru vēlaties racionalizēt ātrgaitas lidmašīnas priekšējā vizierī.
Apmēram pirms četrdesmit gadiem NITS speciālisti izstrādāja dziļās liekšanas tehnoloģiju. Vairākas stikla kārtas ievieto īpašā krāsnī. Vairākas stundas augstā temperatūrā zem sava svara stikls izliekas, iegūstot vēlamo formu un izliekumu. Ja nepieciešams, speciāli mehānismi nospiež sagatavi, liekot to saliekt saskaņā ar īpašu grafiku.
Pirmo reizi pasaulē, izmantojot šo tehnoloģiju, iznīcinātājs MiG-29 ir nomainījis laternu, kas sastāvēja no trim glāzēm, pret vienu glāzi, kas nesatur silikātu.
Palielinoties ātrumam, palielinājās prasības stiklojuma karstumizturībai, ar ko organiskais stikls vairs nevarēja tikt galā. Tajā pašā laikā tika pastiprinātas optiskās un redzamības prasības. Pirms vairākiem gadiem sadarbībā ar uzņēmumu Sukhoi, United Aircraft Corporation, tika izstrādāta jauna tehnoloģija stikla ražošanai T-50.
Izstrādi finansēja lidmašīnu ražotāji, daļēji - Rūpniecības un tirdzniecības ministrija. Ievērojama palīdzība tika sniegta, veicot uzņēmuma tehnisko pārbūvi, saka UAC Tehnoloģiju centra direktors Jurijs Tarasovs.
Tā rezultātā lidmašīnas T-50 vējstikls ir gandrīz divas reizes lielāks par MiG-29 vizieri, un izstrādājuma forma no klasiskā cilindra ir pārvērtusies sarežģītā 3D formātā.
Rezultāts - pirmo reizi pasaulē T -50 lidmašīnas nojumes priekšējā un salokāmā daļa (ražots Sukhoi) tika izgatavota no silikāta stikla 3D formātā. Turklāt šo detaļu svars izrādījās mazāks nekā tad, ja tās būtu izgatavotas no organiskā stikla.
Sasniegtie rezultāti deva impulsu citu rūpnīcu lidmašīnu un projektēšanas biroju, kas ir UAC daļa, aprīkošanai ar līdzīgu stiklojumu. Tūlīt bija nepieciešama modernizācija, organisko stiklojumu aizstājot ar silikātu, piemēram, lidmašīnās Yak-130, Su-35, MiG-31, MiG-35. Pēc šādas nomaiņas (ti, stiklojuma stiprības īpašību uzlabošanas), piemēram, MiG-35 pirmo reizi sasniedza ātrumu līdz 2000 km / h, tas ir, spēja lidot par 40% ātrāk vidēji nekā jebkura cita lidmašīna pasaulē.
Pēdējos gados Maskavas zinātnieku darba stils ir nopietni mainījies. Aptuveni trīs simti NITS speciālistu veic pilnu ciklu - no tehniskajām specifikācijām līdz maza apjoma ražošanai. Tas ietver tehnoloģiju attīstību un galveno materiālu izvēli, lietojot stiklu, un lielu testa ciklu visiem faktoriem, kas ietekmē lidmašīnu gan uz zemes, gan gaisā.
Mūsdienu stiklam tiek izvirzītas vairākas galvenās prasības, starp kurām papildus augstajai izturībai ir optiskā caurspīdība, augsta gaismas caurlaidība, skata diapazona palielināšana, pretatstarošanas īpašības, aizsardzība pret saules starojuma un cita starojuma iedarbību, pretapledojums. īpašības, nodrošinot vienmērīgu elektrisko pretestību.
Tas viss tiek panākts ar aerosola, vakuuma vai magnetrona pārklājumu. Jaudīgs un sarežģīts aprīkojums, kas iztvaicē metālu un nogulsnē to uz stikla virsmas, ļauj NITS uzklāt jebkādus pārklājumus, ieskaitot tos, kas aizsargā pret īpašiem faktoriem.
Šis īpašību kopums ļauj runāt par stiklojuma izstrādājumu kā sarežģītu optisko sistēmu, un stikla augstas stiprības īpašības, kas ir daļa no lidmašīnas kabīnes, radīja jaunu zinātnes un tehnoloģiju jomu un ieviesa terminu “strukturālā optika”. produkti”(ICO).
Jaunas tehnoloģijas
Fotoattēlā: stikla lapas ievietošana tālākai apstrādei.
Kad produkts - T -50 laternas eņģes daļa - tiek izkrauts no krāsns tālākai apstrādei, tas diez vai atgādina nākotnes produktu. Liekot stiklu, sagataves malas ir deformētas, un tās nav iespējams noņemt no liela izmēra sagataves, kurai ir sarežģīta ģeometriska forma, ar dimanta instrumentu. Lāzers nāca palīgā. Robotu kompleksa lāzera stars ne tikai sagriež sagatavi saskaņā ar tajā noteikto programmu, bet arī, izkausējot malu, palielina izstrādājuma malas izturību, novēršot plaisu parādīšanos. Liela izmēra 3D izstrādājumu griešana ar lāzeru pirmo reizi tika izmantota Maskavā. Šī metode tika patentēta 2012. gada martā. Lāzera staru izmanto arī, lai nogrieztu elektriski vadošo slāni uz stikla virsmas, veidojot sildīšanas zonas. Pēc lāzera apstrādes sagatave arvien vairāk izskatās kā T-50 lukturītis.
Pēc griešanas katru sagatavi apstrādā piecu asu mašīnā. Unikālais korpuss ļauj tam nodrošināt nulles sākotnējos montāžas spriegumus. Institūta galvenais tehnologs Aleksandrs Sitkins runāja par perspektīvām izmantot kompleksu stikla virsmas slīpēšanai un pulēšanai: darbs, kas nepieciešamības gadījumā tiek veikts tikai manuāli. Izstrādātās tehnoloģijas ir institūta lepnums.
Pavisam nesen metāla rāmī tika uzstādīts gatavs stikla bloks ar hermētiķa palīdzību. Pāreja uz kompozītmateriāliem, ko izstrādājis NITS, ļāva samazināt produkta svaru par 25%, palielināt putnu pretestību un stiklojuma resursus līdz stiklojuma stiklojuma resursa līmenim. Laukā kļuva iespējams nomainīt stiklojumu.
Viss ICO ražošanas cikls ilgst aptuveni pusotru mēnesi. Lielākā daļa produktu tiek nogādāti UAC ražotnēs, daži-remontdarbnīcās modernizācijai, bet citi-Gaisa spēku lidlaukos, tā sauktajos pirmās palīdzības komplektos. Galvenā NITS produktu daļa tiek veikta valsts aizsardzības rīkojuma ietvaros.
NITS nelabprāt dalās informācijā par kaujas lidmašīnu stiklojuma īpašībām. Bet ir skaidrs, ka vietējo civilo lidmašīnu kabīnēm izstrādātās brilles pēc vairākiem parametriem ir pārākas par importētajām.
Piemēram, kā redzams NITS vietnē, Tu-204 stikla biezums ir 17 mm, stikla biezums ar tādām pašām īpašībām Boeing 787 ir 45 mm.
V paaudze
Pēdējos gados institūta direktoram Vladimiram Solinovam ir izdevies ievērojami atjaunot komandu. Gan jaunieši, gan pieredzējuši speciālisti strādā Maskavas ražošanā, kas nesen atzīmēja 60 gadu jubileju. Šeit labprāt ierodas Mendeļejevkas vecāko klašu skolēni. Atnākot uz praksi institūtā un uzzinot, ka algas ir 70 tūkstoši rubļu, sākumā viņus pieņem darbā parastie strādnieki, tad viņi ātri izaug līdz tehnologu līmenim. Ir arī daudz pieredzējušu darbinieku.
Viens no viņiem, Nikolajs Jakuņins, apstrādā stiklu helikopteriem. “Es ierados šeit tūlīt pēc armijas, pirms četrdesmit gadiem. Bet, ja nebūtu augsta līmeņa automatizācijas, tas droši vien nebūtu izdzīvojis. Man ir grūti visu dienu strādāt pat labā fiziskā formā ar produktu, kas sver 30 kg,”stāsta Jakunins.
Cilvēki un nagi
Visā pasaulē lidmašīnu būvei izstrādātās tehnoloģijas, kas ļauj ražot vajadzīgā stipruma brilles, tiek izmantotas daudzās citās tautsaimniecības nozarēs.
Pirms vairākiem gadiem, lai pierādītu silikāta stikla augsto izturību, institūts izgatavoja … stikla naglas. Viņi mani sita ar āmuru. Viņi varētu atrast pielietojumu produktos ar antimagnētiskām īpašībām.
Tāpat šīs naglas tika pārbaudītas būvniecības laikā, nevis skavas, pielīmējot jahtu korpusus. Bet nagi palika tikai eksotiski. Tagad nevienam nav jāpierāda stikla augstā izturība - visi NITS darbi liecina par šī senā un vienlaikus pilnīgi jaunā materiāla augsto kvalitāti.
Institūta direktors Vladimirs Solinovs izmanto visas savas spējas, lai pierādītu nepieciešamību nodrošināt stikla augstu izturību, ieskaitot arhitektūru un celtniecību.
Viņš ir Krievijas un Amerikas Kosmosa drošības komisijas loceklis, kas tika apspriests šī raksta sākumā, kā arī Pilsētas attīstības komisijas Valsts domes pakļautībā - galu galā modernu ēku celtniecībā arvien lielāka daļa materiāls ir stikls. Tas nozīmē, ka aviācijai izstrādātās tehnoloģijas un materiāli tuvākajā nākotnē miljoniem cilvēku padarīs dzīvi ērtāku un drošāku.
