Acero más resistente: cómo crear tecnología innovadora para el acristalamiento de aviones T-50
Rusia ha desarrollado nuevas tecnologías para la fabricación de cabinas de acristalamiento de aviones militares y civiles de vidrio de silicato. Tales productos son más fáciles y más duraderos que si fueran creados a partir de materiales orgánicos utilizados anteriormente. El vidrio de silicato se usa en otras áreas, desde el espacio hasta la vivienda.
Entre los exploradores espaciales, la controversia que rodea la evaluación de la seguridad y el funcionamiento de la Estación Espacial Internacional no ha disminuido durante años. El hecho es que en el segmento ruso de la ISS instaló ventanas 13. Durante las discusiones conjuntas de la ISS, se propone cerrar las ventanas en el segmento ruso con tapones sordos debido al riesgo de defectos en el vidrio debido a las huelgas de micrometeoritos; dicen que la seguridad de la estación puede mejorar. Pero el representante de la parte rusa, director del Instituto de Investigación Científica de Vidrio Técnico (NITS), Honorable Trabajador de la Ciencia, Vicepresidente de la Academia de Ciencias de la Ingeniería de la Federación Rusa, Doctor en Ciencias Técnicas, Profesor Vladimir Solinov se mantiene firme durante muchos años, la fuerza residual tras el impacto de las micropartículas cósmicas ha permanecido y, varias radiaciones y otras amenazas al espacio no afectaron la seguridad de los ojos de buey creados en el instituto, así como a la tripulación, por lo que existen razones para limitar la observación de nuestro planeta. No hay "atenuación" del trabajo de los astronautas en los módulos rusos de la estación orbital.
Los ojos de buey para una estación orbital son solo uno de los pocos productos fabricados en NITS. La parte principal del trabajo de los científicos y tecnólogos del instituto ubicado en el sudoeste de Moscú, por supuesto, está asociada con la creación de productos de óptica estructural, acristalamiento o, como dicen, "sistemas ópticos transparentes complejos" para aviones de combate de cuarta y quinta generación producidos por fábricas UAC. Y cada año trabajamos por aviación se vuelve notablemente más grande.
Silicato u orgánico
En la foto: parabrisas T-50 en blanco en un casete de endurecimiento.
El vidrio de silicato es un material con propiedades únicas. Su transparencia, alta óptica, resistencia al calor, durabilidad, la capacidad de usar varios recubrimientos, lo hacen indispensable para el acristalamiento de aviones. Pero, ¿por qué cuando acristalamos la cabina de los aviones en el extranjero, y tenemos preferencia orgánica? Sólo por una razón: es más fácil. También dicen que el vidrio de silicato es demasiado frágil.
En los últimos años, el desarrollo de los científicos de materiales en el NITS ha permitido cambiar radicalmente el concepto de vidrio de silicato como un material frágil. Los modernos métodos de endurecimiento permiten proporcionar acristalamiento para los aviones de combate modernos con suficiente resistencia para resistir el impacto de aves que pesan unos dos kilogramos a una velocidad de 900 km / hora.
“Hoy el método de endurecimiento en la capa superficial se ha agotado. Es hora de cambiar la estructura interna del vidrio, su defecto, ”dice Vladimir Solinov. Esto, si no es extraño, contribuye a las sanciones impuestas por Occidente. El hecho es que incluso en tiempos "pre-sancionados", las empresas extranjeras, por decisión de la OTAN, no suministraron a Rusia gafas de silicato de calidad mejorada utilizadas allí para fines especiales. Esto obligó a los NITS a utilizar el vidrio arquitectónico. Aunque los fabricantes rusos producen millones de metros cuadrados de este tipo de vidrio, su calidad no es adecuada para su uso en la aviación.
La sustitución de importaciones ha llegado al rescate: se ha lanzado un nuevo proyecto en Moscú para llevar a cabo I + D y diseñar equipos que son fundamentalmente nuevos para la industria del vidrio.
Se elaborarán todos los procesos de síntesis de vidrio con prioridad rusa.
El proyecto está a cargo de la joven científica Tatyana Kiseleva. Graduado de 26 años de la Universidad Rusa de Tecnología Química. DI Mendeleeva dirige el laboratorio, en 2015 defendió su tesis. En el departamento de vidrio de Mendeleevka, Tatyana estudió las propiedades de la armadura transparente. Uno de sus retos profesionales es desarrollar el vidrio, que en sus propiedades sería superior a uno de los mejores análogos del mundo, el vidrio Herkulit, que Rusia aún no ha producido.
El proyecto se basa en un nuevo método original de fusión de vidrio. Ya en la actualidad, se han obtenido muestras de vidrio en el laboratorio, cuya resistencia estructural es tres veces mayor que los análogos obtenidos por el método tradicional. Agregue a esto los métodos existentes de endurecimiento y obtenga vidrio, cuya resistencia es varias veces superior a la de muchos grados de acero aleado. Los productos más ligeros están hechos de vidrio más fuerte. Sin embargo, debe tenerse en cuenta que los desarrolladores de vidrio orgánico están mejorando constantemente el rendimiento técnico de sus productos, el debate sobre qué vidrio es mejor no ha terminado.
Linterna para T - 50
En la foto: conjunto de acristalamiento de aviones T-50 - visera frontal y parte plegable.
Imagine un paquete de varias placas de vidrio de silicato que necesitan agilizar la visera frontal de un avión de alta velocidad.
Hace unos cuarenta años, los especialistas de NITS desarrollaron una tecnología de flexión profunda. En un horno especial se colocan varias capas de vidrio. En unas pocas horas a alta temperatura, bajo su propio peso, el vidrio se dobla, adquiriendo la forma y la curvatura deseadas. Si es necesario, mecanismos especiales empujan la pieza de trabajo, lo que hace que se doble de acuerdo con un horario especial.
Por primera vez en el mundo, esta lámpara fue reemplazada por un caza MiG - 29, que consta de tres lentes, con un vidrio de besprepletnoe sin silicato.
A medida que aumentan las velocidades, aumentan los requisitos de resistencia al calor de los cristales, con los que el vidrio orgánico ya no puede hacer frente. Al mismo tiempo, se ajustaron los requisitos ópticos y los requisitos de visibilidad. Hace varios años, en colaboración con Sukhoi Company y United Aircraft Building Corporation, se desarrolló una nueva tecnología para la producción de vidrio para T-50.
El desarrollo fue financiado por fabricantes de aviones, en parte, por el Ministerio de Industria y Comercio. Se proporcionó asistencia sustancial para llevar a cabo el reequipamiento técnico de la empresa, dijo Yuri Tarasov, director del Centro de Tecnología de UAC.
Como resultado, el parabrisas del avión T - 50 es casi el doble del tamaño del visor MiG - 29, y la forma del producto del cilindro clásico se ha convertido en un formato complejo 3D.
El resultado: por primera vez en el mundo, la parte frontal y plegable de la linterna del avión T-50 (fabricada por la compañía Sukhoi) fue hecha de vidrio de silicato en el formato 3D. En este caso, el peso de estas piezas era menor que si estuvieran hechas de vidrio orgánico.
Los resultados obtenidos dieron impulso a equipar los planos de otras plantas y oficinas de diseño incluidas en el KLA con dicho acristalamiento. Inmediatamente, hubo una necesidad de actualizar, reemplazando el acristalamiento orgánico con silicato, por ejemplo, en los aviones Yak-130, Su-35, MiG-31, MiG-35. Después de un reemplazo de este tipo (es decir, mejorando las características de resistencia del acristalamiento), el MiG-35, por ejemplo, alcanzó la velocidad de hasta 2000 km / h, es decir, podría volar más rápido en un promedio de 40% que cualquier otro avión del mundo.
En los últimos años, el estilo de trabajo de los científicos de Moscú ha cambiado seriamente. Unos trescientos especialistas en NITS realizan un ciclo completo, desde una tarea técnica hasta una producción a pequeña escala. Aquí están los desarrollos de la tecnología y la selección de materiales clave que utilizan vidrio, y un gran ciclo de pruebas para todos los factores que afectan a la aeronave, tanto en tierra como en el aire.
Hay varios requisitos clave para el vidrio moderno, entre los cuales, además de la alta resistencia, son la transparencia óptica, la alta transmisión de luz, el aumento del alcance de la vista, las propiedades antirreflejos, la protección contra la exposición a la radiación solar y otras radiaciones, las propiedades antihielo, que proporcionan una resistencia eléctrica uniforme.
Todo esto se logra mediante el recubrimiento con un método de aerosol, vacío o magnetrón. Un equipo poderoso y complejo, que evapora el metal y lo precipita sobre la superficie del vidrio, permite que NITS aplique cualquier recubrimiento, incluida la protección contra factores especiales.
Este conjunto de propiedades hace posible hablar de un producto de acristalamiento como un sistema óptico complejo, y las propiedades de alta resistencia del vidrio, que forma parte de la cabina del avión, crearon un nuevo campo de la ciencia y la tecnología e introdujeron el término "productos de óptica óptica" (IR).
Nuevas tecnologías
En la foto: cargando una lámina de vidrio para su posterior procesamiento.
Cuando el producto, la parte abocinada de la linterna para el T - 50, se descarga del horno para su posterior procesamiento, no es muy similar al producto futuro. Cuando el vidrio se dobla, los bordes de la pieza de trabajo se deforman, y es imposible quitarlos de una pieza de gran tamaño, incluso con una forma geométrica compleja, con una herramienta de diamante. El láser vino al rescate. El rayo láser del complejo robótico no solo corta la pieza de trabajo según el programa establecido en ella, sino que, al fundir el borde, aumenta la resistencia de los bordes de los productos, evitando la aparición de grietas. El corte por láser de productos de la forma 3D de gran tamaño se utilizó por primera vez en Moscú. Este método recibió una patente en marzo 2012. El rayo láser también se usa para aplicar cortes en una capa eléctricamente conductora en la superficie del vidrio, creando zonas de calentamiento. Después del procesamiento con láser, el blanco se vuelve más y más como la linterna T - 50.
Después del corte, cada palanquilla se mecaniza en una máquina de cinco ejes. El alojamiento único permite cero voltajes de montaje iniciales en él. El tecnólogo jefe del instituto, Alexander Sitkin, habló sobre las posibilidades de utilizar el complejo para pulir y pulir superficies de vidrio: trabajo que, de ser necesario, se realiza solo a mano. Las tecnologías desarrolladas son el orgullo del instituto.
Más recientemente, el bloque de vidrio acabado con un sellador se montó en un marco de metal. La transición a materiales compuestos desarrollados por NITS permitió reducir el peso del producto en un 25%, aumentando la resistencia de las aves y el recurso de esmaltado al nivel del recurso de esmaltado del planeador. Se ha hecho posible reemplazar el acristalamiento en el campo.
Todo el ciclo de producción de ICE dura aproximadamente un mes y medio. La mayoría de los productos van a las plantas de fabricación de UAC, algunos a reparaciones para modernización, otros a los aeródromos de la fuerza aérea, a los llamados kits de primeros auxilios. La parte principal de los productos NITS se lleva a cabo como parte de la orden de defensa estatal.
El NITS se muestra reacio a compartir información sobre las características del acristalamiento para aviones de combate. Pero está claro que los anteojos desarrollados para las cabinas de las aeronaves civiles nacionales superan a los importados en varios parámetros.
Por ejemplo, como se puede ver en el sitio web de NITS, el espesor del vidrio en un plano Tu - 204 es 17 mm, el espesor del vidrio con propiedades similares para los aviones Boeing 787 es 45 mm.
Generación V
En los últimos años, el director del instituto, Vladimir Solinov, ha logrado rejuvenecer significativamente al equipo. La producción de Moscú, que recientemente celebró el aniversario de 60, emplea hoy a jóvenes y a especialistas con experiencia. Aquí voluntariamente van los estudiantes de los cursos superiores "Mendeleevka". Habiendo venido a la pasantía en el instituto y aprendiendo que aquí los salarios de 70 son miles de rublos, primero son empleados de trabajadores simples y luego se convierten rápidamente en tecnólogos. Muchos trabajadores experimentados.
Uno de ellos, Nikolai Yakunin, se encarga del vidrio de los helicópteros. “Vine aquí inmediatamente después del ejército, hace cuarenta años. Pero si no fuera por el alto nivel de automatización, probablemente no habría sobrevivido. "Para mí es difícil estar en buena forma física con un producto que pesa 30 kg durante todo el día", dice Yakunin.
Personas y uñas
En muchos otros sectores de la economía nacional se utilizan tecnologías desarrolladas para la fabricación de aeronaves que permiten la fabricación de vidrios con la resistencia necesaria.
Hace unos años, para demostrar la alta resistencia del vidrio de silicato, el instituto hizo ... clavos de vidrio. Martillo martillado. Podrían ser utilizados en productos con propiedades antimagnéticas.
Además, estos clavos se probaron durante la construcción, en lugar de pinzas al pegar los cascos de los yates. Pero las uñas eran solo exóticas. Ahora nadie necesita probar la alta resistencia del vidrio: todos los trabajos de NITS son evidencia de la alta calidad de este material antiguo y, al mismo tiempo, completamente nuevo.
El director del instituto, Vladimir Solinov, utiliza todas sus capacidades para demostrar la necesidad de garantizar un vidrio de alta resistencia, incluido el vidrio arquitectónico y de construcción.
Es miembro de la Comisión Ruso-Americana de Seguridad en el Espacio, que se discutió al principio de este artículo, así como de la Comisión de Planificación de la Ciudad de la Duma del Estado. Después de todo, la construcción de edificios modernos es una gran parte del material: el vidrio. Y esto significa que las tecnologías y los materiales desarrollados para la aviación en un futuro próximo harán que las vidas de millones de personas sean cada vez más cómodas y seguras.
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