Знак Вопроса 1997 № 04 - страница 52
Использование стоперов разрушения с выбранным по условиям прочности конструкции межстоперным расстяжением позволяет разрабатывать, так называемые безопасно-повреждаемые конструкции — конструкции, в которых появление локальных повреждений не приводит к катастрофическому разрушению всей конструкции. Например, крыло, горизонтальное оперение, киль боевого самолета, обшивка которых разделена стоперами на безопасно повреждаемые квадраты, прямоугольники, могут выдержать попадание нескольких осколочно-фугасных снарядов средств ПВО противника без каких-либо серьезных последствий для самолета в целом, поскольку разрушение пространства, ограниченного стоперами, не ведет к развитию разрушения на всю конструкцию.
Аналогично размещению внутри КМ стоперов разрушения, можно предусмотреть установку в теле материала специальных датчиков, например, тензодатчиков, которые обеспечат контроль за появлением трещин и ходом развития разрушения. Возможность прогнозирования разрушения позволит обеспечить повышенную надежность, живучесть и предсказуемость изделий из композитных материалов.
Наряду с отмеченными конструктивными особенностями композитные материалы обладают и значительными технологическими преимуществами по сравнению с традиционными конструкционными материалами. Отметим главные из них.
1. Прежде всего процесс изготовления материала и изделия из него представляют единый технологический цикл и это позволяет исключить в дальнейшем многие этапы последующей механической обработки деталей из КМ, поскольку процесс формообразования идет с учетом необходимых допусков для соединения деталей и обеспечения технологической сборки.
2. Отсутствие механической обработки делает технологию изготовления изделий из композитных материалов практически безотходной.
3. При изготовлении изделий из КМ отпадает необходимость во внешней отделке этих изделий. А это связано с исключением из технологического цикла таких экологически небезопасных производств, как лакокрасочные, гальванические, термические цеха, а также участки шлифования.
Объем использования различных материалов в конструкции самолетов и вертолетов ВВС США.
4. Компактность исходных материалов, необходимых для формирования материала — рулоны тканевой или ленточной структуры наполнителя, емкости со связующим не требуют столь больших складских помещений, которые необходимы, например, при складировании металлопроката.
В настоящее время невозможно четко очертить границы использования композитных материалов — настолько прочно они вошли практически во все области техники несмотря на свой относительно небольшой возраст. Однако наиболее широкое применение композиты получили в авиастроении, поскольку именно в авиастроении идет борьба за каждый килограмм веса летательного аппарата, но не в ущерб его основным качественным показателям — летным характеристикам, прочности, надежности, экономичности. Использование композитов в конструкции планера современных самолетов позволяет добиться снижения массы конструкции для различных агрегатов планера по условиям прочности в пределах 7-18 %. При этом конструктор, изменяя направление укладки армирующих волокон, добивается оптимальной прочности конструкции при растяжении, сжатии, изгибе и крутильных колебаниях, неизбежных при полете на высоких скоростях и, в особенности, при выполнении маневров.
Объем использования различных материалов в конструкции самолетов авиации США приведен в табл. 5. Как видно из этой таблицы объем использования композитов непрерывно возрастает.
Следует отметить также работы по созданию самолета-невидимки по программе «Стэлс». В этом самолете используются только композитные материалы и керамика, поскольку они обладают повышенной радиопрозрачностью, и летательные аппараты, изготовленные из них становятся невидимыми для радаров противника. Первые испытательные полеты самолета в рамках программы «Стэлс» уже состоялись.
Полностью композитный планер имеют отечественные спортивные самолеты Су-26, Су-26М, Су-31. Летчики на этих самолетах не раз завоевывали призы на чемпионатах мира по высшему пилотажу.