Ở Nga, các công nghệ mới đã được phát triển để sản xuất kính dán cabin của máy bay quân sự và dân dụng từ thủy tinh silicat. Các sản phẩm như vậy hóa ra nhẹ hơn và mạnh hơn nếu chúng được tạo ra từ các vật liệu hữu cơ được sử dụng trước đây. Thủy tinh silicat cũng được sử dụng trong các lĩnh vực khác, từ khám phá không gian đến xây dựng nhà ở.
Trong vài năm nay, đã có một cuộc tranh luận giữa các nhà nghiên cứu không gian về việc đánh giá an toàn và hoạt động của Trạm vũ trụ quốc tế. Thực tế là có 13 cửa sổ được cài đặt trong phân đoạn ISS của Nga. Trong các cuộc thảo luận chung trên ISS, người ta đề xuất đóng các cửa sổ trong phân khúc của Nga bằng phích cắm mù vì nguy cơ có khuyết tật trên kính do tác động của các vật liệu siêu nhỏ - theo họ, mức độ an toàn của trạm có thể được cải thiện. Nhưng đại diện phía Nga - Viện trưởng Viện Nghiên cứu Khoa học về Kính kỹ thuật (NITS), Nhà khoa học danh dự, Phó Chủ tịch Viện Hàn lâm Khoa học Kỹ thuật Liên bang Nga, Tiến sĩ Khoa học Kỹ thuật, Giáo sư Vladimir Solinov - Trong nhiều năm, cường độ còn lại sau tác động của các vi hạt không gian vẫn được bảo toàn và, các bức xạ khác nhau và các mối đe dọa khác từ không gian không ảnh hưởng đến sự an toàn của các cửa sổ được tạo ra tại viện cũng như phi hành đoàn, do đó không có lý do gì để hạn chế việc quan sát hành tinh của chúng ta, "che khuất" công việc của các phi hành gia trong các mô-đun của trạm quỹ đạo của Nga.
Các lỗ hổng cho trạm quỹ đạo chỉ là một trong số ít các sản phẩm do NITS sản xuất. Tất nhiên, phần công việc chính của các nhà khoa học và công nghệ của viện nằm ở phía tây nam của Matxcova gắn liền với việc tạo ra quang học kết cấu, kính, hay như người ta nói ở đây là "hệ thống quang học trong suốt phức tạp" cho máy bay chiến đấu. thuộc thế hệ thứ tư và thứ năm do các nhà máy UAC sản xuất. Và mỗi năm có rất nhiều công việc cho ngành hàng không.
Silicat hoặc hữu cơ
Trong ảnh: Kính chắn gió T-50 trống trong hộp băng cứng.
Thủy tinh silicat là một vật liệu có các đặc tính độc đáo. Độ trong suốt, quang học cao, khả năng chịu nhiệt, chịu lực và khả năng sử dụng các lớp phủ khác nhau khiến nó không thể thiếu trong việc lắp kính máy bay. Nhưng tại sao chất hữu cơ lại được ưu tiên khi lắp kính cabin máy bay ở nước ngoài và ở nước ta? Vì một lý do duy nhất - nó dễ dàng hơn. Họ cũng nói rằng thủy tinh silicat quá dễ vỡ.
Trong vài năm qua, sự phát triển của vật liệu NITS các nhà khoa học đã giúp thay đổi hoàn toàn khái niệm về thủy tinh silicat là một vật liệu giòn. Các phương pháp gia cố hiện đại giúp cho máy bay chiến đấu hiện đại có thể đủ sức chịu đựng tác động của một con chim nặng khoảng 2 kg ở tốc độ 900 km / h.
“Ngày nay, phương pháp làm cứng ở lớp bề mặt đã tự hết. Đã đến lúc thay đổi cấu trúc bên trong của kính, những khiếm khuyết của nó,”Vladimir Solinov nói. Có vẻ lạ, điều này được tạo điều kiện thuận lợi bởi các lệnh trừng phạt do phương Tây áp đặt. Thực tế là ngay cả trong thời gian "trước khi bị trừng phạt", các công ty nước ngoài, theo quyết định của NATO, đã không cung cấp cho Nga kính silicat có chất lượng tốt hơn, được sử dụng ở đó cho các mục đích đặc biệt. Điều này buộc NITS phải sử dụng kính kiến trúc. Mặc dù các nhà sản xuất Nga sản xuất hàng triệu mét vuông kính như vậy nhưng chất lượng của nó không phù hợp để sử dụng trong ngành hàng không.
Thay thế nhập khẩu đã được giải quyết: một dự án mới về R & D và thiết kế các thiết bị về cơ bản là mới cho ngành công nghiệp thủy tinh đã được khởi động ở Moscow.
Tất cả các quy trình tổng hợp thủy tinh với ưu tiên của Nga sẽ được thử nghiệm trên đó.
Dự án được giao cho nhà khoa học trẻ Tatiana Kiseleva. 26 tuổi tốt nghiệp Đại học Công nghệ Hóa học Nga. D. I. Mendeleeva là trưởng phòng thí nghiệm, năm 2015 cô bảo vệ luận án. Tại khoa thủy tinh ở Mendeleevka, Tatiana đã nghiên cứu các đặc tính của áo giáp trong suốt. Một trong những thách thức nghề nghiệp của cô là phát triển loại kính có đặc tính vượt trội hơn một trong những chất tương tự tốt nhất thế giới - thủy tinh herkulit mà Nga chưa sản xuất.
Dự án dựa trên một phương pháp nấu chảy thủy tinh ban đầu mới. Ngày nay, phòng thí nghiệm đã thu được các mẫu thủy tinh, độ bền cấu trúc của chúng cao hơn ba lần so với các chất tương tự thu được bằng phương pháp truyền thống. Thêm vào đó là các phương pháp làm cứng hiện có, và bạn sẽ có được thủy tinh, độ bền của nó cao hơn nhiều lần so với nhiều loại thép hợp kim. Kính bền hơn giúp sản phẩm nhẹ hơn. Tuy nhiên, cần lưu ý rằng các nhà phát triển thủy tinh hữu cơ không ngừng cải thiện hiệu suất kỹ thuật của sản phẩm của họ, cuộc tranh cãi về loại thủy tinh nào tốt hơn vẫn chưa kết thúc.
Đèn lồng cho T-50
Trong ảnh: bộ kính cho máy bay T-50 - tấm che mặt trước và bộ phận gấp.
Hãy tưởng tượng một gói gồm nhiều tấm thủy tinh silica mà bạn muốn hợp lý hóa tấm che mặt trước của một chiếc máy bay tốc độ cao.
Khoảng bốn mươi năm trước, các chuyên gia của NITS đã phát triển công nghệ uốn sâu. Nhiều lớp thủy tinh được đặt trong một lò nướng đặc biệt. Trong vài giờ ở nhiệt độ cao dưới trọng lượng của chính nó, thủy tinh sẽ uốn cong, có được hình dạng và độ cong mong muốn. Nếu cần, các cơ cấu đặc biệt sẽ đẩy phôi, buộc nó phải uốn theo một lịch trình đặc biệt.
Lần đầu tiên trên thế giới sử dụng công nghệ này, tiêm kích MiG-29 đã thay thế đèn lồng gồm 3 kính, bằng 1 kính không chứa silicat.
Với sự gia tăng tốc độ, các yêu cầu về khả năng chịu nhiệt của kính tăng lên, mà thủy tinh hữu cơ không còn có thể đối phó được nữa. Đồng thời, các yêu cầu về quang học và khả năng hiển thị cũng được thắt chặt. Vài năm trước, với sự hợp tác của Công ty Sukhoi, United Aircraft Corporation, một công nghệ mới để sản xuất kính cho T-50 đã được phát triển.
Việc phát triển được tài trợ bởi các nhà sản xuất máy bay, một phần bởi Bộ Công Thương. Yuri Tarasov, Giám đốc Trung tâm Công nghệ UAC, cho biết đã có sự hỗ trợ đáng kể trong việc tiến hành trang bị lại kỹ thuật của doanh nghiệp.
Kết quả là kính chắn gió của máy bay T-50 có kích thước gần gấp đôi kính chắn gió của MiG-29 và hình dạng của sản phẩm từ một hình trụ cổ điển đã chuyển sang dạng 3D phức tạp.
Kết quả là - lần đầu tiên trên thế giới, phần phía trước và phần gấp của vòm máy bay T-50 (do Sukhoi sản xuất) được làm bằng thủy tinh silicat ở định dạng 3D. Hơn nữa, trọng lượng của những bộ phận này hóa ra lại thấp hơn nếu chúng được làm bằng thủy tinh hữu cơ.
Kết quả đạt được đã tạo động lực cho việc trang bị kính tương tự cho máy bay của các nhà máy và phòng thiết kế khác thuộc UAC. Ngay lập tức, nhu cầu hiện đại hóa, thay thế kính hữu cơ bằng silicat, ví dụ, trên các máy bay Yak-130, Su-35, MiG-31, MiG-35. Sau khi thay thế như vậy (tức là cải thiện các đặc tính sức mạnh của lớp kính), ví dụ như MiG-35, lần đầu tiên đạt tốc độ lên đến 2000 km / h, tức là nó có thể bay nhanh hơn 40%. trung bình hơn bất kỳ máy bay nào khác trên thế giới.
Trong những năm gần đây, phong cách làm việc của các nhà khoa học Matxcova đã thay đổi nghiêm trọng. Khoảng ba trăm chuyên gia của NITS thực hiện một chu trình đầy đủ - từ thông số kỹ thuật đến sản xuất quy mô nhỏ. Điều này bao gồm sự phát triển của công nghệ, và việc lựa chọn các vật liệu quan trọng khi sử dụng kính, và một chu kỳ thử nghiệm lớn đối với tất cả các yếu tố ảnh hưởng đến máy bay, cả trên mặt đất và trên không.
Một số yêu cầu chính được đặt ra đối với kính hiện đại, trong đó, ngoài độ bền cao, còn có độ trong suốt quang học, truyền ánh sáng cao, tăng phạm vi quan sát, đặc tính chống phản xạ, bảo vệ khỏi tác động của bức xạ mặt trời và các bức xạ khác, chống đóng băng đặc tính, đảm bảo điện trở suất đồng đều.
Tất cả những điều này đạt được nhờ lớp phủ aerosol, chân không hoặc magnetron. Thiết bị mạnh mẽ và tinh vi làm bay hơi kim loại và lắng đọng trên bề mặt kính cho phép NITS áp dụng bất kỳ lớp phủ nào, bao gồm cả những lớp bảo vệ chống lại các yếu tố đặc biệt.
Tập hợp các đặc tính này khiến người ta có thể nói sản phẩm kính là một hệ thống quang học phức tạp và các đặc tính có độ bền cao của thủy tinh, là một phần của buồng lái máy bay, đã tạo ra một lĩnh vực khoa học và công nghệ mới và giới thiệu thuật ngữ “quang học cấu trúc sản phẩm”(ICO).
Công nghệ mới
Trong ảnh: đang tải một tấm kính để xử lý thêm.
Khi sản phẩm - phần bản lề của đèn lồng cho T-50 - được dỡ ra khỏi lò để xử lý thêm, nó hầu như không giống một sản phẩm trong tương lai. Khi uốn kính, các cạnh của phôi bị biến dạng, không thể lấy phôi ra khỏi phôi có kích thước lớn, có dạng hình học phức tạp, phải dùng dụng cụ kim cương. Tia laser đã đến để giải cứu. Chùm tia laze của khu phức hợp robot không chỉ cắt phôi theo chương trình đã đặt ra trong đó, bằng cách làm nóng chảy cạnh, làm tăng độ bền của cạnh sản phẩm, ngăn ngừa sự xuất hiện của các vết nứt. Cắt laser các sản phẩm 3D có kích thước lớn lần đầu tiên được sử dụng ở Moscow. Phương pháp này đã được cấp bằng sáng chế vào tháng 3 năm 2012. Tia laze còn được dùng để cắt lớp dẫn điện trên bề mặt kính, tạo ra các vùng phát nhiệt. Sau khi xử lý bằng laser, phôi trông ngày càng giống đèn pin T-50.
Sau khi cắt, mỗi phôi được xử lý trên máy năm trục. Phân đoạn duy nhất cho phép nó không cung cấp ứng suất lắp ban đầu lên nó. Giám đốc công nghệ của viện, Alexander Sitkin, nói về triển vọng của việc sử dụng phức hợp để mài và đánh bóng bề mặt thủy tinh: công việc mà, nếu cần, chỉ được thực hiện thủ công. Các công nghệ phát triển là niềm tự hào của viện.
Gần đây hơn, một khối thủy tinh hoàn thiện với sự trợ giúp của chất trám bít đã được gắn vào một khung kim loại. Việc chuyển đổi sang vật liệu composite do NITS phát triển có thể giảm 25% trọng lượng của sản phẩm, tăng khả năng chống chọi với chim và tài nguyên mạ băng ngang với tài nguyên mạ băng. Nó đã trở nên có thể thay thế kính trong lĩnh vực này.
Toàn bộ chu kỳ sản xuất của ICO kéo dài khoảng một tháng rưỡi. Hầu hết các sản phẩm được chuyển đến các nhà máy sản xuất của UAC, một số đến các nhà máy sửa chữa để hiện đại hóa, và một số dành cho các sân bay của Không quân, trong cái gọi là bộ dụng cụ sơ cứu. Phần chính của sản phẩm NITS được thực hiện trong khuôn khổ lệnh quốc phòng của nhà nước.
NITS miễn cưỡng chia sẻ thông tin về các đặc điểm của việc lắp kính cho máy bay chiến đấu. Nhưng rõ ràng kính được phát triển cho buồng lái của máy bay dân dụng trong nước vượt trội hơn so với kính nhập khẩu về một số thông số.
Ví dụ, như bạn có thể thấy trên trang web của NITS, độ dày của kính trên Tu-204 là 17 mm, độ dày của kính có tính chất tương tự đối với Boeing 787 là 45 mm.
Thế hệ V
Trong vài năm qua, giám đốc của viện, Vladimir Solinov, đã tìm cách trẻ hóa đội ngũ một cách đáng kể. Cả những người trẻ tuổi và các chuyên gia giàu kinh nghiệm đều làm việc tại xưởng sản xuất Moscow, nơi vừa kỷ niệm 60 năm thành lập. Học sinh cuối cấp của Mendeleevka sẵn sàng đến đây. Đến thực tập tại học viện và biết được lương 70 nghìn rúp, lúc đầu làm công nhân bình thường, sau đó nhanh chóng phát triển lên trình độ kỹ thuật viên. Ngoài ra còn có nhiều công nhân có kinh nghiệm.
Một trong số họ, Nikolai Yakunin, gia công kính cho máy bay trực thăng. “Tôi đến đây ngay sau khi nhập ngũ, bốn mươi năm trước. Nhưng nếu không nhờ mức độ tự động hóa cao, có lẽ nó đã không tồn tại được. Thật khó để tôi có thể làm việc cả ngày ngay cả khi thể chất tốt với một sản phẩm nặng 30 kg”, Yakunin nói.
Con người và móng tay
Trên khắp thế giới, các công nghệ được phát triển để chế tạo máy bay cho phép sản xuất kính có độ bền cần thiết được sử dụng trong nhiều lĩnh vực khác của nền kinh tế quốc dân.
Cách đây vài năm, để chứng minh độ bền cao của thủy tinh silicat, viện đã chế tạo … đinh thủy tinh. Họ đánh tôi bằng một cái búa. Họ có thể tìm thấy ứng dụng trong các sản phẩm có đặc tính chống từ tính.
Ngoài ra, những chiếc đinh này đã được thử nghiệm trong quá trình xây dựng, thay vì kẹp khi dán vỏ du thuyền. Nhưng móng tay vẫn chỉ là kỳ lạ. Giờ đây, không ai cần phải chứng minh độ bền cao của kính - tất cả các tác phẩm của NITS đều là bằng chứng về chất lượng cao của loại vật liệu cổ kính này, đồng thời là vật liệu hoàn toàn mới.
Viện trưởng Vladimir Solinov sử dụng tất cả khả năng của mình để chứng minh sự cần thiết phải đảm bảo độ bền cao của kính, bao gồm cả kiến trúc và xây dựng.
Anh ta là thành viên của Ủy ban An toàn Không gian Nga-Mỹ, đã được thảo luận ở đầu bài viết này, cũng như Ủy ban Phát triển Đô thị thuộc Duma Quốc gia - xét cho cùng, trong việc xây dựng các tòa nhà hiện đại, ngày càng tăng. của vật liệu là thủy tinh. Điều này có nghĩa là các công nghệ và vật liệu được phát triển cho ngành hàng không trong tương lai gần sẽ giúp cuộc sống của hàng triệu người trở nên thoải mái và an toàn hơn.
