Venäjällä on kehitetty uusia tekniikoita sotilas- ja siviili -ilma -alusten hyttien lasien valmistukseen silikaattilasista. Tällaiset tuotteet ovat kevyempiä ja vahvempia kuin jos ne olisi luotu aiemmin käytetyistä orgaanisista materiaaleista. Silikaattilasia käytetään myös muilla aloilla, avaruustutkimuksesta asuntorakentamiseen.
Avaruustutkijoiden kesken on keskusteltu jo useiden vuosien ajan kansainvälisen avaruusaseman turvallisuusarvioinnista ja toiminnasta. Tosiasia on, että ISS: n venäläiseen segmenttiin on asennettu 13 ikkunaa. ISS: n yhteisten keskustelujen aikana ehdotetaan, että Venäjän segmentin ikkunat suljetaan sokeilla tulpilla, koska mikrometeoriittien iskuista aiheutuvat lasiviat voivat vaarantua - aseman turvallisuus voisi kuulemma parantua. Mutta Venäjän puolen edustaja - teknisen lasin tieteellisen tutkimuslaitoksen (NITS) johtaja, kunnioitettu tiedemies, Venäjän federaation insinööritieteiden akatemian varapresidentti, teknillisten tieteiden tohtori, professori Vladimir Solinov pysyy paikallaan - monien vuosien ajan avaruuden mikrohiukkasten iskun jälkeinen jäännöslujuus on säilynyt, ja erilaiset avaruudesta tulevat säteily- ja muut uhat eivät vaikuttaneet instituutissa luotujen ikkunoiden ja miehistön turvallisuuteen, joten ei ole mitään syytä rajoittaa planeettamme havainnointi "hämärtää" kosmonauttien työtä kiertoradan venäläisissä moduuleissa.
Kiertoradan aukot ovat vain yksi harvoista NITS: n valmistamista tuotteista. Suurin osa Moskovan lounaisosassa sijaitsevan instituutin tiedemiesten ja tekniikoiden työstä liittyy tietysti rakenneoptiikan luomiseen, lasitukseen tai, kuten täällä sanotaan, "monimutkaisiin läpinäkyviin optisiin järjestelmiin" taistelukoneita varten neljännen ja viidennen sukupolven UAC -laitokset. Ja joka vuosi on paljon enemmän työtä ilmailun parissa.
Silikaatti tai orgaaninen
Kuvassa: T-50 tuulilasin aihiot kovettuvassa kasetissa.
Silikaattilasi on materiaali, jolla on ainutlaatuisia ominaisuuksia. Sen läpinäkyvyys, korkea optiikka, lämmönkestävyys, lujuus ja kyky käyttää erilaisia pinnoitteita tekevät siitä välttämättömän lentokoneiden lasituksessa. Mutta miksi etusija annettiin orgaaniselle aineelle lasitettaessa lentokoneiden hyttejä ulkomailla ja maassamme? Vain yhdestä syystä - se on helpompaa. He sanovat myös, että silikaattilasi on liian hauras.
Viime vuosina NITS -materiaalitieteilijöiden kehitys on mahdollistanut radikaalin muutoksen silikaattilasin käsitykseen hauraana materiaalina. Nykyaikaiset vahvistamismenetelmät mahdollistavat lasituksen nykyaikaisille taistelukoneille niin, että ne kestävät noin kahden kilon linnun iskun 900 km / h nopeudella.
”Nykyään pintakerroksen kovettumismenetelmä on käytetty loppuun. On aika muuttaa lasin sisäistä rakennetta, sen puutteellisuutta”, Vladimir Solinov sanoo. Niin oudolta kuin se saattaa tuntua, tätä helpottavat lännen asettamat pakotteet. Tosiasia on, että jopa "pakotteita edeltävinä" aikoina ulkomaiset yritykset eivät Naton päätöksellä toimittaneet Venäjälle laadukkaita silikaattilaseja, joita käytettiin siellä erityistarkoituksiin. Tämä pakotti NITS: n käyttämään arkkitehtonista lasia. Vaikka venäläiset valmistajat tuottavat miljoonia neliömetrejä tällaista lasia, sen laatu ei sovellu ilmailuun.
Tuonnin korvaaminen tuli pelastamaan: Moskovassa käynnistettiin uusi tutkimus- ja kehitysprojekti sekä laitteistojen suunnittelu, joka oli pohjimmiltaan uutta lasiteollisuudelle.
Kaikki lasisynteesiprosessit, joilla on Venäjän prioriteetti, testataan sillä.
Hanke annettiin nuoren tutkijan Tatjana Kiselevan tehtäväksi. 26-vuotias valmistunut Venäjän kemian tekniikan yliopistosta. D. I. Mendeleeva on laboratorion johtaja, vuonna 2015 hän puolusti väitöskirjaansa. Mendeleevkan lasiosastolla Tatiana tutki läpinäkyvän panssarin ominaisuuksia. Yksi hänen ammatillisista haasteistaan on kehittää lasia, joka olisi ominaisuuksiltaan parempi kuin yksi maailman parhaista analogeista - herkulit -lasi, jota Venäjä ei ole vielä valmistanut.
Hanke perustuu uuteen alkuperäiseen lasin sulatusmenetelmään. Laboratorio on jo tänään saanut lasinäytteitä, joiden rakenteellinen lujuus on kolme kertaa suurempi kuin perinteisellä menetelmällä saadut analogit. Kun lisäät tähän olemassa olevat karkaisumenetelmät, saat lasin, jonka lujuus on useita kertoja suurempi kuin monien seosterästen. Kestävämpi lasi tekee kevyemmistä tuotteista. On kuitenkin huomattava, että orgaanisen lasin kehittäjät parantavat jatkuvasti tuotteidensa teknistä suorituskykyä, kiista siitä, mikä lasi on parempi, ei ole ohi.
Lyhty T-50: lle
Kuvassa: lasisarja T -50 -lentokoneelle - etusuoja ja taitettava osa.
Kuvittele paketti, jossa on useita piidioksidilasilevyjä ja jotka haluat virtaviivaistaa nopean lentokoneen etu visiirin.
Noin neljäkymmentä vuotta sitten NITS -asiantuntijat kehittivät syvän taivutuksen tekniikan. Useita lasikerroksia asetetaan erityiseen uuniin. Lasi taipuu ja saa halutun muodon ja kaarevuuden useita tunteja korkeassa lämpötilassa oman painonsa alla. Tarvittaessa erikoismekanismit työntävät työkappaletta pakottaen sen taipumaan erityisaikataulun mukaisesti.
Ensimmäistä kertaa maailmassa MiG-29-hävittäjä on korvannut tämän tekniikan avulla kolmesta lasista koostuvan lyhdyn yhdellä silikaatittomalla lasilla.
Nopeuden kasvaessa lasin lämmönkestävyysvaatimukset kasvoivat, minkä vuoksi orgaaninen lasi ei enää kyennyt selviytymään. Samalla optisia ja näkyvyysvaatimuksia kiristettiin. Useita vuosia sitten, yhteistyössä Sukhoi Companyn, United Aircraft Corporationin kanssa, kehitettiin uusi tekniikka lasin valmistukseen T-50: lle.
Kehitystä rahoittivat lentokonevalmistajat, osittain teollisuus- ja kauppaministeriö. Yrityksen teknisten uudelleenvarustusten suorittamisessa on saatu huomattavaa apua, sanoo UAC-teknologiakeskuksen johtaja Juri Tarasov.
Tämän seurauksena T-50-lentokoneen tuulilasi on lähes kaksi kertaa MiG-29-visiirin kokoinen ja klassisen sylinterin tuotteen muoto on muuttunut monimutkaiseksi 3D-muotoksi.
Tulos - ensimmäistä kertaa maailmassa T -50 -lentokoneen kuomun (valmistaja Sukhoi) etu- ja taitettava osa tehtiin silikaattilasista 3D -muodossa. Lisäksi näiden osien paino osoittautui pienemmäksi kuin jos ne olisi valmistettu orgaanisesta lasista.
Saavutetut tulokset antoivat sysäyksen muiden UAC: n tehtaiden lentokoneiden ja suunnittelutoimistojen varustamiseen samanlaisilla lasituksilla. Välittömästi tarvittiin nykyaikaistamista korvaamalla orgaaniset lasit silikaatilla, esimerkiksi Yak-130-, Su-35-, MiG-31-, MiG-35-lentokoneissa. Tällaisen vaihdon (eli lasin lujuusominaisuuksien parantamisen) jälkeen esimerkiksi MiG-35 saavutti ensimmäistä kertaa jopa 2000 km / h nopeuden, eli se pystyi lentämään 40% nopeammin keskimäärin kuin mikään muu lentokone maailmassa.
Viime vuosina Moskovan tiedemiesten tyylit ovat muuttuneet vakavasti. Noin kolmesataa NITS -asiantuntijaa suorittaa koko syklin - teknisistä eritelmistä pientuotantoon. Tämä sisältää tekniikan kehityksen ja keskeisten materiaalien valinnan käytettäessä lasia ja suuren testisyklin kaikille lentokoneeseen vaikuttaville tekijöille sekä maassa että ilmassa.
Nykyaikaiselle lasille on asetettu useita keskeisiä vaatimuksia, kuten suuren lujuuden lisäksi optinen läpinäkyvyys, korkea valonläpäisy, katselualueen lisääminen, heijastamattomat ominaisuudet, suoja auringonvalolta ja muulta säteilyltä, jäätymisenesto ominaisuudet varmistavat tasaisen sähkövastuksen.
Kaikki tämä saavutetaan aerosoli-, tyhjiö- tai magnetronipinnoitteella. Tehokkaat ja hienostuneet laitteet, jotka haihduttavat metallia ja levittävät sen lasipinnalle, mahdollistavat NITS: n levittämisen kaikille pinnoitteille, myös erityistekijöitä vastaan.
Tämän ominaisuusjoukon ansiosta voidaan puhua lasituotteesta monimutkaisena optisena järjestelmänä, ja lentokoneen ohjaamoon kuuluvan lasin lujat ominaisuudet loivat uuden tieteen ja tekniikan alan ja esittivät käsitteen "rakenneoptiikka" tuotteet”(ICO).
Uudet teknologiat
Kuvassa: lasilevyn lataaminen jatkokäsittelyä varten.
Kun tuote - T -50: n lyhdyn saranoitu osa - puretaan uunista jatkokäsittelyä varten, se tuskin muistuttaa tulevaa tuotetta. Taivutettaessa lasia työkappaleen reunat ovat epämuodostuneita, eikä niitä voida poistaa timanttityökalulla suurikokoisesta työkappaleesta, jolla on monimutkainen geometrinen muoto. Laser tuli pelastamaan. Robottikompleksin lasersäde ei ainoastaan leikkaa työkappaletta siinä määrätyn ohjelman mukaisesti, vaan myös sulamalla reuna lisää tuotteiden reunan lujuutta estäen halkeamien syntymisen. Suurikokoisten 3D-tuotteiden laserleikkausta käytettiin ensimmäisen kerran Moskovassa. Tämä menetelmä patentoitiin maaliskuussa 2012. Lasersädettä käytetään myös katkaisemaan lasipinnan sähköä johtava kerros, jolloin syntyy lämmitysvyöhykkeitä. Laserkäsittelyn jälkeen työkappale näyttää yhä enemmän T-50-taskulampulta.
Leikkauksen jälkeen jokainen työkappale käsitellään viiden akselin koneella. Ainutlaatuisen kotelon ansiosta se ei aiheuta alkuperäisiä asennusjännityksiä. Instituutin pääteknologi Alexander Sitkin puhui mahdollisuuksista käyttää kompleksia lasipinnan hiontaan ja kiillotukseen: työ, joka suoritetaan tarvittaessa vain manuaalisesti. Kehitetyt tekniikat ovat instituutin ylpeys.
Viime aikoina metallikehykseen asennettiin valmis lasilohko tiivisteen avulla. Siirtyminen NITS: n kehittämiin komposiittimateriaaleihin mahdollisti tuotteen painon alentamisen 25%, lintujen kestävyyden ja lasitusresurssien lisäämisen lasituslasivarannon tasolle. Kentän lasit voitiin vaihtaa.
ICO: n koko tuotantosykli kestää noin puolitoista kuukautta. Suurin osa tuotteista menee UAC: n tuotantolaitoksille, osa korjauslaitoksille modernisointia varten ja osa ilmavoimien lentoasemille ns. Ensiapupakkauksissa. Suurin osa NITS -tuotteista toteutetaan valtion puolustusmääräyksen puitteissa.
NITS on haluton jakamaan tietoja taistelulentokoneiden lasitusominaisuuksista. Mutta on selvää, että kotimaisten siviili -ilma -alusten ohjaamoihin kehitetyt lasit ovat monilla parametreilla parempia kuin tuodut.
Esimerkiksi, kuten voit nähdä NITS-verkkosivustolta, Tu-204: n lasin paksuus on 17 mm, lasin paksuus Boeing 787: n kanssa on 45 mm.
Sukupolvi V
Viime vuosina instituutin johtaja Vladimir Solinov on onnistunut uudistamaan joukkuetta merkittävästi. Sekä nuoret että kokeneet asiantuntijat työskentelevät Moskovan tuotannossa, joka juhli äskettäin 60 -vuotispäiväänsä. Mendeleevkan vanhemmat opiskelijat tulevat mielellään tänne. Tullessaan harjoittelemaan instituuttiin ja oppimaan, että palkat ovat 70 tuhatta ruplaa, aluksi he ovat tavallisten työntekijöiden palveluksessa, sitten he kasvavat nopeasti tekniikan tasolle. Siellä on myös paljon kokeneita työntekijöitä.
Yksi heistä, Nikolai Yakunin, käsittelee lasia helikoptereille. - Tulin tänne heti armeijan jälkeen, neljäkymmentä vuotta sitten. Mutta jos se ei olisi korkeaa automaatiota, se ei todennäköisesti olisi selvinnyt. Minun on vaikea työskennellä koko päivän, myös hyvässä fyysisessä kunnossa 30 kg painavan tuotteen kanssa”, Yakunin sanoo.
Ihmiset ja kynnet
Kaikkialla maailmassa lentokoneiden rakentamiseen kehitettyjä tekniikoita, jotka mahdollistavat vaaditun vahvuuden lasien valmistuksen, käytetään monilla muilla kansantalouden aloilla.
Useita vuosia sitten silikaattilasin korkean lujuuden osoittamiseksi instituutti teki … lasikynsiä. He löivät minua vasaralla. He voisivat löytää sovelluksen tuotteissa, joilla on magneettisia ominaisuuksia.
Lisäksi nämä naulat testattiin rakentamisen aikana puristimien sijasta, kun jahtirunkoja liimattiin. Mutta kynnet pysyivät vain eksoottisina. Nyt kenenkään ei tarvitse todistaa lasin suurta lujuutta - kaikki NITS: n teokset ovat todiste tämän muinaisen ja samalla täysin uuden materiaalin korkeasta laadusta.
Instituutin johtaja Vladimir Solinov käyttää kaikkia kykyjään todistaakseen tarpeen varmistaa lasin lujuus, mukaan lukien arkkitehtuuri ja rakentaminen.
Hän on venäläis -amerikkalaisen avaruusturvallisuuskomission jäsen, josta keskusteltiin tämän artikkelin alussa, samoin kuin valtion duuman alainen kaupunkikehityskomissio - loppujen lopuksi yhä enemmän modernien rakennusten rakentamisessa materiaaleista on lasia. Tämä tarkoittaa, että ilmailua varten kehitetyt tekniikat ja materiaalit tekevät lähitulevaisuudessa miljoonien ihmisten elämän mukavammaksi ja turvallisemmaksi.
