Ученые Московского авиационного института испытали технологию изготовления авиационных деталей из сверхтонких композиционных материалов. Толщина одного слоя такого композита — всего 0,05 мм, но по прочности он не уступает стандартному материалу, слой которого в 2,6 раза толще. Благодаря этому элементы каркаса крыла, фюзеляжа, оперения и механизации самолета — панели и лонжероны — становятся на 20–25% легче. Особенно заметный эффект достигается там, где важен каждый грамм: в легких летательных аппаратах средней и малой нагруженности.
В чем особенность технологии
Композит собирается из отдельных монослоев специального волокна, пропитанных клеевым составом. Чтобы материал был прочным и жестким в разных направлениях, слои укладывают друг на друга под разными углами. Стандартная толщина одного слоя — 0,13 мм, а всего слоев не менее семи. Если по расчетам нужен композит толщиной 0,20 мм, приходится использовать два слоя стандартной толщины — это дает 0,06 мм лишнего материала, а значит, вес детали растет. Сверхтонкий композит позволяет набирать нужную толщину слоев без перерасхода.
Адаптация для авиации
Сама технология сверхтонких композитов уже применяется в медицине, электронике и других отраслях. МАИ стал первопроходцем в ее адаптации для авиационных деталей. В проекте участвовали опытные конструкторы, технологи и прочнисты лаборатории № 3 «Моделирование композиционных конструкций» института № 14 «Передовая инженерная школа» и лаборатории «Прочность» Центра композитных конструкций.
«Работа шла поэтапно. На основе предварительных данных о материале, известных от производителя, мы разработали собственные компьютерные модели материала, изготовили и испытали образцы, сравнив их со стандартными. С помощью томографа и микроскопа проверяли количество внутренних дефектов, влияющих на прочность, — например, микроскопических пустот. Материал также исследовали под нагрузкой. По итогам работ компьютерные модели откалибровали и сформировали рекомендации для производства», — рассказал начальник лаборатории и ведущий инженер лаборатории № 3 института № 14 МАИ Николай Турбин.
Заказчик и перспективы
Проект реализован по заказу компании АО «Препрег-СКМ» в рамках комплексных научно-технических программ и проектов полного инновационного цикла. Договор завершен, но исследования продолжаются: ученые МАИ будут и дальше изучать перспективы применения сверхтонких композитов в конструкциях панелей и корпусов летательных аппаратов.
Источник : пресс-служба МАИ
