Центральный аэрогидродинамический институт имени профессора Н. Е. Жуковского
ENG
Версия для печати

Новые технологии в авиации / Журнал «Русский инженер» № 7 (262)

1 Апреля 2010

Центральный аэрогидродинамический институт им. проф. Н.Е. Жуковского основан в 1918 году. Сегодня ЦАГИ — крупнейший государственный научный центр авиационной и ракетно-космической отрасли Российской Федерации, где успешно решаются сложнейшие задачи фундаментального и прикладного характера в областях аэро- и гидродинамики, аэроакустики, динамики полета и прочности конструкций летательных аппаратов. Институт обладает уникальной экспериментальной базой, отвечающей самым высоким международным требованиям, осуществляет государственную экспертизу всех летательных аппаратов, разрабатываемых в российских КБ, и дает окончательное заключение о возможности и безопасности первого полета. ЦАГИ принимает участие в формировании государственных программ развития авиационной техники, а также в создании норм летной годности и регламентирующих государственных документов. Создание современных летательных аппаратов невозможно без применения новых конструкционных материалов. Сейчас в авиации происходит переход к самолетам пятого поколения и просматривается машина шестого поколения. Каждое перспективное поколение воздушных судов отличается от предыдущего целым рядом новых свойств, продиктованных требованиями военных заказчиков и рынка в целом, таких, например, как низкий уровень демаскирующих признаков, крейсерская сверхзвуковая скорость полета и сверхманевренность.

Сегодня индустрия наносистем и наноматериалов является одним из перспективных направлений развития авиационной науки и технологии во всем мире. Первоочередные задачи авиационной промышленности — это снижение общей массы конструкций, уменьшение расхода топлива и повышение экономичности, увеличение прочности, долговечности, безопасности, календарного и рабочего ресурсов эксплуатации. В связи с этим передовые разработки и достижения в области наноматериалов и нанотехнологий должны активно и своевременно внедряться в новейшие образцы, а также модели и агрегаты ЛА на стадии разработок и специальных испытаний.

Первый и основной результат исследований в области наноматериалов заключается в получении новых свойств и необычных характеристик при наноструктурировании некоторых материалов. С каждым свойством вещества связана характеристическая или критическая длина. Основные физические и химические свойства материалов меняются, когда размеры становятся сравнимыми с характеристическими длинами, большинство из которых лежит в нанометровом диапазоне.

Создание и исследования полимерных конструкционных нанокомпозитов существляются в нескольких направлениях:

  • модификация широко применяющихся связующих для полимерных композиционных материалов (ПКМ) путем добавки наночастиц различной природы или модификация высокопрочных армирующих наполнителей нанесением на их поверхность модифицированных наночастиц (рис. 1);
  • создание полимерных связующих нового поколения с особыми свойствами для получения прочных химических связей с химически модифицированными наночастицами в разрабатываемых ПКМ.

В России проводятся научные исследования по разработке нанотехнологий получения «молекулярных» композитов для нового поколения конструкционных термопластов с более высокими технологическими и эксплуатационными характеристиками: теплостойкостью, модулем упругости, прочностью, тепло- и электропроводностью и др. Такие перспективные материалы применимы в ЦАГИ для создания аэроупругих моделей ЛА, испытываемых в дозвуковых и особенно — в трансзвуковых АДТ при изучении аэроупругих явлений. Возможно их использование и в натурных конструкциях самолетов.

пассажирского самолета. Были изготовлены десятки образцов новых связующих и углепластиков на их основе (в том числе — с применением наночастиц различной природы) и проведены испытания по определению прочности на растяжение, сжатие, модуля упругости и деформационных свойств с использованием различных методик в ЦАГИ и в РХТУ.

Работа, проводимая в ЦАГИ в области разработки и применения различных полимерных материалов, наноматериалов и нанотехнологий, подтвержает необходимость и перспективность данного направления научных исследований по созданию новых технологий и внедрению современных материалов с улучшенными свойствами в разработки современных конструкций ЛА и их моделей.

С 2007 года специалисты ЦАГИ сотрудничают с Российским химико-технологическим университетом им. Д.И. Менделеева (РХТУ) в области разработки и применения различных полимерных материалов, наноматериалов и нанотехнологий для создания аэроупругих моделей современных ЛА и элементов конструкций натурных обьектов. К настоящему времени успешно выполнены все намеченные совместные работы:

  • отработан способ (технология) изготовления агрегатов динамически подобных моделей (ДПМ) ЛА с использованием полимерных материалов на опытных образцах. Жесткостные и частотные испытания опытной модели ДПМ ВО с использованием новой технологии и эпоксидного связующего холодного отверждения, а также испытания на флаттер в дозвуковой АДТ ЦАГИ показали хорошую работоспособность модели и позволили получить все необходимые данные по безопасности от флаттера данной конструкции.По результатам исследований получен патент на способ (технологию) изготовления агрегатов ДПМ. Планируется применить новую технологию для производства полной ДПМ перспективного сверхзвукового отечественного самолета;
  • проведены исследования жесткостныхи демпфирующих характеристик образцов эпоксидных связующих холодного отверждения с нанодобавками различной природы бесконтактным оптическим методом с использованием специализированного виброизмерительного комплекса на основе лазерного виброметра Роlутес (рис. 2);
  • в рамках Государственного контракта по шифру «КМ-фюзеляж» с 2008 года проводятся совместные теоретические и экспериментальные исследования по созданию связующих нового поколения и ПКМ на их основе для изготовления отсеков фюзеляжа перспективного пассажирского самолета. Были изготовлены десятки образцов новых связующих и углепластиков на их основе (в том числе — с применением наночастиц различной природы) и проведены испытания по определению прочности на растяжение, сжатие, модуля упругости и деформационных свойств с использованием различных методик в ЦАГИ и в РХТУ.

Работа, проводимая в ЦАГИ в области разработки и применения различных полимерных материалов, наноматериалов и нанотехнологий, подтвержает необходимость и перспективность данного направления научных исследований по созданию новых технологий и внедрению современных материалов с улучшенными свойствами в разработки современных конструкций ЛА и их моделей.

Автор: Светлана Смотрова


Вернуться к списку

Яндекс.Метрика