U Rusiji su razvijene nove tehnologije za proizvodnju ostakljenja kabina vojnih i civilnih zrakoplova od silikatnog stakla. Pokazalo se da su takvi proizvodi lakši i jači nego da su stvoreni od prethodno korištenih organskih materijala. Silikatno staklo koristi se 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 postaje. 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 postaje mogla bi se poboljšati. No, predstavnik ruske strane - ravnatelj Znanstvenoistraživačkog instituta za tehničko staklo (NITS), zaslužni znanstvenik, potpredsjednik Akademije inženjerskih znanosti Ruske Federacije, doktor tehničkih znanosti, profesor Vladimir Solinov - stoji na svom mjestu - dugi niz godina preostala snaga nakon udara svemirskih mikročestica očuvana je, 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 promatranje našeg planeta, "zamračili" rad kozmonauta u ruskim modulima orbitalne postaje.
Otvori za orbitalnu stanicu samo su jedan od rijetkih proizvoda koje proizvodi NITS. Glavni dio rada znanstvenika i tehnologa instituta smještenog na jugozapadu Moskve, naravno, povezan je s stvaranjem strukturne optike, ostakljenjem ili kako ovdje kažu "složeni prozirni optički sustavi" za borbene zrakoplove četvrte i pete generacije koje proizvode pogoni UAC -a. I svake godine ima mnogo više posla za zrakoplovstvo.
Silikatni ili organski
Na fotografiji: praznine vjetrobranskog stakla T-50 u kaseti za stvrdnjavanje.
Silikatno staklo je materijal s jedinstvenim svojstvima. Njegova prozirnost, visoka optika, otpornost na toplinu, čvrstoća i mogućnost korištenja različitih premaza čine ga neophodnim za ostakljenje zrakoplova. No, zašto je pri zastakljivanju kabina zrakoplova u inozemstvu i kod nas prednost davana organskoj tvari? Samo iz jednog razloga - lakše je. Kažu i da je silikatno staklo previše krhko.
U posljednjih nekoliko godina, razvoj znanstvenika NITS materijala omogućio je radikalnu promjenu koncepta silikatnog stakla kao krhkog materijala. Suvremene metode jačanja omogućuju da ostakljenje modernih borbenih zrakoplova daje snagu dovoljnu da izdrži udar ptice teške oko dva kilograma pri brzini od 900 km / h.
“Danas se metoda stvrdnjavanja u površinskom sloju iscrpila. Vrijeme je za promjenu unutarnje strukture stakla, njegovu neispravnost”, kaže Vladimir Solinov. Koliko god to izgledalo čudno, tome doprinose sankcije koje je Zapad uveo. Činjenica je da ni u doba "prije sankcija" strane tvrtke, odlukom NATO-a, nisu isporučivale Rusiji silikatne čaše poboljšane kvalitete, 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 projektiranje opreme koji je bio u osnovi nov za staklenu industriju.
Na njemu će se testirati svi procesi sinteze stakla s ruskim prioritetom.
Projekt je povjeren mladoj znanstvenici Tatjani Kiselevoj. 26-godišnji diplomant Ruskog sveučilišta kemijske tehnologije. D. I. Mendeleeva je voditeljica laboratorija, 2015. godine obranila je diplomski rad. Na odjelu za staklo u Mendeleevki, Tatjana je proučavala svojstva prozirnog oklopa. Jedan od njezinih profesionalnih izazova je razviti staklo 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 taljenja 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.
Lantern za T-50
Na fotografiji: set ostakljenja za zrakoplov T -50 - čeoni vizir i sklopivi dio.
Zamislite paket od nekoliko staklenih ploča od silicijevog dioksida koji želite pojednostaviti prednji vizir brzog zrakoplova.
Prije četrdesetak godina stručnjaci NITS -a razvili su tehnologiju dubokog savijanja. Nekoliko slojeva stakla položi 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 na savijanje prema posebnom rasporedu.
Po prvi put u svijetu, koristeći ovu tehnologiju, lovac MiG-29 zamijenio je lampion, koji se sastojao od tri stakla, s jednim staklom bez silikata.
S povećanjem brzine povećali su se zahtjevi za toplinskom otpornošću ostakljenja, s čime se organsko staklo više nije moglo nositi. Istodobno su pooštreni optički zahtjevi i zahtjevi za vidljivost. Prije nekoliko godina, u suradnji s tvrtkom Sukhoi, United Aircraft Corporation, razvijena je nova tehnologija za proizvodnju stakla za T-50.
Razvoj su financirali proizvođači zrakoplova, dijelom Ministarstvo industrije i trgovine. Znatna pomoć pružena je u provedbi tehničke preopreme poduzeća, kaže Yuri Tarasov, direktor Tehnološkog centra UAC-a.
Zbog toga je vjetrobransko staklo zrakoplova T-50 gotovo 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 zrakoplova T -50 (proizvođača Sukhoi) izrađen je od silikatnog stakla u 3D formatu. Štoviše, pokazalo se da je težina ovih dijelova manja nego da su izrađeni od organskog stakla.
Postignuti rezultati dali su poticaj za opremanje zrakoplova drugih tvornica i biroa za projektiranje koji su dio UAC -a sa sličnim ostakljenjem. Odmah se ukazala potreba za modernizacijom, zamjenom organskog ostakljenja silikatom, na primjer, na zrakoplovima Yak-130, Su-35, MiG-31, MiG-35. Nakon takve zamjene (tj. Poboljšanja karakteristika čvrstoće ostakljenja), MiG-35 je, na primjer, prvi put postigao brzinu do 2000 km / h, odnosno mogao je letjeti 40% brže u prosjeku od bilo kojeg drugog zrakoplova na svijetu.
Posljednjih se godina stil rada moskovskih znanstvenika ozbiljno promijenio. Oko tristo stručnjaka NITS -a provodi cijeli ciklus - od tehničkih specifikacija do male proizvodnje. To uključuje razvoj tehnologije i odabir ključnih materijala pri korištenju stakla te veliki ciklus ispitivanja svih čimbenika 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, veliki propust svjetlosti, 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 omogućuje NITS -u da nanosi sve premaze, uključujući i one koji štite od posebnih čimbenika.
Ovaj skup svojstava omogućuje govoriti o proizvodu ostakljenja kao složenom optičkom sustavu, 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 daljnju 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 reže 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 ožujku 2012. Laserska zraka također se koristi za odsijecanje električno vodljivog sloja na staklenoj površini, stvarajući zone zagrijavanja. Nakon laserske obrade, radni komad sve više liči na svjetiljku T-50.
Nakon rezanja, svaki se obradak obrađuje na petoosnom stroju. Jedinstveno ležište omogućuje mu da na njemu nema nula početnih montažnih naprezanja. Glavni tehnolog instituta, Alexander 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. Prijelaz na kompozitne materijale koje je razvio NITS omogućio je smanjenje težine proizvoda za 25%, povećanje otpora ptica i resursa ostakljenja na razinu resursa ostakljenja. Postalo je moguće zamijeniti ostakljenje na terenu.
Cijeli proizvodni ciklus ICO -a traje oko mjesec i pol. Većina proizvoda odlazi u tvornice UAC-a, neki za popravak pogona radi modernizacije, a neki na uzletišta zračnih snaga, u takozvanim kompletima prve pomoći. Glavni dio NITS proizvoda provodi se u okviru državnog obrambenog naloga.
NITS nerado dijeli informacije o karakteristikama ostakljenja za borbene zrakoplove. No, jasno je da su naočale razvijene za pilotske kabine domaćih civilnih zrakoplova po brojnim parametrima superiornije od uvoznih.
Na primjer, kao što možete vidjeti na web stranici NITS-a, debljina stakla na Tu-204 je 17 mm, debljina stakla s istim svojstvima za Boeing 787 je 45 mm.
Generacija V
U posljednjih nekoliko godina ravnatelj instituta Vladimir Solinov uspio je značajno pomladiti tim. I mladi ljudi i iskusni stručnjaci rade u moskovskoj proizvodnji koja je nedavno proslavila 60. obljetnicu postojanja. Stariji studenti Mendeleevke rado dolaze ovamo. Došli su na praksu u institut i saznali da postoje plaće od 70 tisuća rubalja, isprva ih zapošljavaju obični radnici, a zatim brzo rastu do razine tehnologa. Ima i mnogo iskusnih radnika.
Jedan od njih, Nikolaj Yakunin, obrađuje staklo za helikoptere. “Došao sam ovdje odmah nakon vojske, prije četrdeset godina. No, da nije visoke razine automatizacije, vjerojatno ne bi preživjelo. Teško mi je raditi cijeli dan čak i u dobroj fizičkoj formi s proizvodom teškim 30 kg”, kaže Yakunin.
Ljudi i nokti
U cijelom svijetu tehnologije razvijene za konstrukciju zrakoplova koje omogućuju proizvodnju naočala potrebne čvrstoće koriste se u mnogim drugim sektorima nacionalne ekonomije.
Prije nekoliko godina, kako bi dokazao visoku čvrstoću silikatnog stakla, institut je izradio … staklene čavle. Tukli su me čekićem. Mogli bi pronaći primjenu u proizvodima s anti-magnetskim svojstvima.
Također, ti su čavli testirani tijekom gradnje, umjesto stezaljki pri lijepljenju trupova jahti. No nokti su ostali samo egzotični. Sada nitko ne mora dokazivati visoku čvrstoću stakla - svi radovi NITS -a svjedoče o visokoj kvaliteti ovog drevnog i, ujedno, 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 je veći dio od materijala je staklo. To znači da će tehnologije i materijali razvijeni za zrakoplovstvo u bliskoj budućnosti učiniti živote milijuna ljudi ugodnijim i sigurnijim.
