Ученые Московского авиационного института (МАИ) испытали технологию изготовления авиационных деталей из сверхтонких композиционных материалов. По данным вуза, применение такого композита позволяет снизить массу элементов каркаса крыла, фюзеляжа и оперения на 20–25%.
Толщина одного слоя нового материала составляет всего 0,05 мм. При этом по прочности он сопоставим со стандартным композитом, один слой которого имеет толщину 0,13 мм. Такая разница позволяет точнее набирать необходимую толщину детали и не расходовать лишний материал.
Обычный композит состоит из нескольких слоев волокна, пропитанных клеевым составом. Чтобы конструкция сохраняла прочность и жесткость в разных направлениях, слои укладывают под разными углами. При этом расчетная толщина детали не всегда совпадает с толщиной стандартных слоев.
Если для конструкции требуется композит толщиной 0,20 мм, при использовании стандартного слоя приходится брать два слоя общей толщиной 0,26 мм. В результате появляется 0,06 мм лишнего материала, который увеличивает массу детали. Сверхтонкие слои позволяют точнее подобрать толщину и избежать такого перерасхода.
В рамках проекта специалисты МАИ разработали компьютерные модели материала, изготовили образцы и сравнили их со стандартными композитами. Инженеры также проверили внутреннюю структуру образцов с помощью томографа и микроскопа, в том числе наличие микроскопических пустот, которые могут влиять на прочность. Затем материал испытали под нагрузкой. Полученные результаты использовали для калибровки компьютерных моделей и подготовки рекомендаций по производству деталей.
В МАИ отмечают, что технология особенно перспективна для легких летательных аппаратов со средней и малой нагрузкой, где снижение массы отдельных элементов может иметь заметное значение.
Читайте также:
МАИ разработал импульсный плазменный двигатель для наноспутников
Сверхвысокие температуры и плазма мешают развитию гиперзвуковой пассажирской авиации