A Rússia, s’han desenvolupat noves tecnologies per a la fabricació de vidres de cabines d’avions militars i civils a partir de vidre de silicat. Aquests productes resulten ser més lleugers i més forts que si fossin creats a partir de materials orgànics utilitzats anteriorment. El vidre de silicat també s'utilitza en altres camps, des de l'exploració espacial fins a la construcció d'habitatges.
Des de fa diversos anys, hi ha hagut un debat entre els investigadors de l’espai sobre l’avaluació i el funcionament de la seguretat de l’Estació Espacial Internacional. El fet és que hi ha 13 finestres instal·lades al segment rus de la ISS. Durant les discussions conjuntes sobre la ISS, es proposa tancar les finestres del segment rus amb taps cecs a causa del perill de defectes del vidre a causa dels impactes dels micrometeorits; segons diuen, la seguretat de l'estació podria millorar. Però el representant del bàndol rus (el director de l’Institut d’Investigació Científica del Vidre Tècnic (NITS), científic honrat, vicepresident de l’Acadèmia de Ciències de l’Enginyeria de la Federació Russa, doctor en Ciències Tècniques, el professor Vladimir Solinov es manté ferm) durant molts anys s’ha conservat la força residual després de l’impacte de les micropartícules espacials i, diverses radiacions i altres amenaces de l’espai no van afectar la seguretat de les finestres creades a l’institut, ni tampoc a la tripulació, per tant no hi ha motius per limitar l'observació del nostre planeta, "obscur" el treball dels cosmonautes als mòduls russos de l'estació orbital.
Els portells de l’estació orbital són només un dels pocs productes fabricats per NITS. La part principal del treball de científics i tecnòlegs de l'institut situat al sud-oest de Moscou, per descomptat, està associada a la creació d'òptica estructural, vidre o, com es diu aquí, "sistemes òptics transparents complexos" per a avions de combat de la quarta i cinquena generació produïda per les plantes UAC. I cada any hi ha molta més feina per a l’aviació.
Silicat o orgànic
A la foto: espais en blanc del parabrisa T-50 en un casset d’enduriment.
El vidre de silicat és un material amb propietats úniques. La seva transparència, alta òptica, resistència a la calor, resistència i capacitat d’utilitzar diversos recobriments la fan indispensable per al vidre d’avions. Però, per què es va donar la prioritat a la matèria orgànica a l’hora d’envidrar cabines d’avions a l’estranger i al nostre país? Només per una raó: és més fàcil. També diuen que el vidre de silicat és massa fràgil.
En els darrers anys, els desenvolupaments dels científics sobre materials NITS han permès canviar radicalment el concepte de vidre de silicat com a material fràgil. Els mètodes moderns d’enfortiment permeten donar vidres als avions de combat moderns amb força suficient per suportar l’impacte d’un ocell que pesa uns dos quilograms a una velocitat de 900 km / h.
“Avui s’ha esgotat el mètode d’enduriment de la capa superficial. És hora de canviar l’estructura interna del vidre, la seva deficiència”, afirma Vladimir Solinov. Per estrany que sembli, això és facilitat per les sancions imposades per Occident. El fet és que fins i tot en èpoques de "pre-sanció", les empreses estrangeres, per decisió de l'OTAN, no subministraven a Rússia ulleres de silicat de millor qualitat, que s'utilitzaven allà amb finalitats especials. Això va obligar NITS a utilitzar el vidre arquitectònic. Tot i que els fabricants russos produeixen milions de metres quadrats d’aquest vidre, la seva qualitat no és adequada per a l’ús en aviació.
Es va rescatar la substitució d’importacions: es va llançar a Moscou un nou projecte d’R + D i disseny d’equips fonamentalment nou per a la indústria del vidre.
S'hi provaran tots els processos de síntesi de vidre amb prioritat russa.
El projecte va ser confiat a la jove científica Tatiana Kiseleva. Graduat de 26 anys a la Universitat Russa de Tecnologia Química. D. I. Mendeleeva és la cap del laboratori, el 2015 va defensar la seva tesi. Al departament de vidre de Mendeleevka, Tatiana va estudiar les propietats de l’armadura transparent. Un dels seus reptes professionals és desenvolupar vidres que siguin superiors en propietats a un dels millors anàlegs del món: el vidre herkulit, que Rússia encara no ha produït.
El projecte es basa en un nou mètode original de fusió del vidre. Avui en dia, el laboratori ha obtingut mostres de vidre, la força estructural de les quals és tres vegades superior a les anàlogues obtingudes pel mètode tradicional. Afegiu-hi els mètodes d’enduriment existents i obtindreu vidre, la força del qual és diverses vegades superior a la de molts tipus d’acer aliat. Un vidre més resistent fa que els productes siguin més lleugers. No obstant això, cal assenyalar que els desenvolupadors de vidre orgànic milloren constantment el rendiment tècnic dels seus productes, la disputa sobre quin vidre és millor no s’ha acabat.
Llanterna per a T-50
A la foto: un joc de vidres per a un avió T-50: una visera frontal i una part plegable.
Imagineu-vos un paquet de diverses plaques de vidre de sílice que voleu racionalitzar la visera davantera d’un avió d’alta velocitat.
Fa uns quaranta anys, els especialistes de NITS van desenvolupar la tecnologia de flexió profunda. Es col·loquen diverses capes de vidre en un forn especial. Durant diverses hores a altes temperatures sota el seu propi pes, el vidre es doblega, adquirint la forma i la curvatura desitjades. Si cal, mecanismes especials empenyen la peça de treball, obligant-la a doblar-se segons un horari especial.
Per primera vegada al món, utilitzant aquesta tecnologia, el combat MiG-29 ha substituït el fanal, que consistia en tres gots, per un got lliure de silicat.
Amb un augment de la velocitat, es van augmentar els requisits de resistència a la calor del vidre, cosa que el vidre orgànic ja no podia fer front. Al mateix temps, es van ajustar els requisits òptics i de visibilitat. Fa diversos anys, en cooperació amb la Sukhoi Company, la United Aircraft Corporation, es va desenvolupar una nova tecnologia per a la producció de vidre per al T-50.
El desenvolupament va ser finançat pels fabricants d'avions, en part pel Ministeri d'Indústria i Comerç. Yuri Tarasov, director del Centre Tecnològic UAC, va proporcionar una assistència substancial en la realització de l'equipament tècnic de l'empresa.
Com a resultat, el parabrisa de l'avió T-50 és gairebé el doble de la mida de la visera del MiG-29, i la forma del producte d'un cilindre clàssic s'ha convertit en un format 3D complex.
El resultat: per primera vegada al món, la part frontal i plegable de la capçada de l’avió T-50 (fabricada per Sukhoi) es va fer de vidre de silicat en format 3D. A més, el pes d’aquestes parts va resultar ser menor que si estigués fet de vidre orgànic.
Els resultats assolits van donar un impuls a equipar avions d'altres fàbriques i dissenyar oficines que formen part de la UAC amb vidres similars. Immediatament va haver-hi una necessitat de modernització, substituint els vidres orgànics per silicats, per exemple, als avions Yak-130, Su-35, MiG-31, MiG-35. Després d’aquest recanvi (és a dir, millorar les característiques de resistència del vidre), el MiG-35, per exemple, va assolir per primera vegada una velocitat de fins a 2000 km / h, és a dir, va poder volar un 40% més ràpid de mitjana que qualsevol altre avió del món.
En els darrers anys, l'estil de treball dels científics de Moscou ha canviat seriosament. Prop de tres-cents especialistes en NITS realitzen un cicle complet, des de les especificacions tècniques fins a la producció a petita escala. Això inclou el desenvolupament de tecnologia i la selecció de materials clau quan s’utilitza el vidre i un gran cicle de proves per a tots els factors que afecten l’avió, tant a terra com a l’aire.
S’imposen diversos requisits clau al vidre modern, entre els quals, a més de la seva alta resistència, hi ha la transparència òptica, l’alta transmissió de la llum, l’augment del rang de visió, les propietats antireflectants, la protecció contra els efectes de la radiació solar i altres radiacions, l’antigelació. propietats, garantint una resistivitat elèctrica uniforme.
Tot això s’aconsegueix mitjançant un recobriment en aerosol, buit o magnetró. Un equipament potent i sofisticat que evapora el metall i el diposita a la superfície del vidre permet a NITS aplicar qualsevol recobriment, inclosos els que protegeixen contra factors especials.
Aquest conjunt de propietats permet parlar d’un producte de vidre com un sistema òptic complex, i les propietats d’alta resistència del vidre, que forma part de la cabina de l’avió, van crear un nou camp de ciència i tecnologia i van introduir el terme “òptica estructural” productes”(ICO).
Noves tecnologies
A la foto: carregar una làmina de vidre per processar-la posteriorment.
Quan el producte, la part articulada de la llanterna del T-50, es descarrega del forn per a un processament posterior, difícilment s’assembla a un producte futur. Quan es doblega el vidre, les vores de la peça es deformen i és impossible eliminar-les d’una peça de grans dimensions, que té una forma geomètrica complexa, amb una eina de diamant. El làser va sortir al rescat. El raig làser del complex robotitzat no només talla la peça d’obra segons el programa que s’hi estableix, sinó que, al fondre la vora, augmenta la resistència de la vora dels productes, evitant l’aparició d’esquerdes. El tall per làser de productes 3D de grans dimensions es va utilitzar per primera vegada a Moscou. Aquest mètode es va patentar el març de 2012. El feix làser també s’utilitza per tallar la capa conductora elèctric de la superfície del vidre, creant zones de calefacció. Després del processament amb làser, la peça s’assembla cada cop més a una llanterna T-50.
Després del tall, cada peça es processa en una màquina de cinc eixos. L'allotjament únic li permet proporcionar zero tensions inicials de muntatge. El tecnòleg en cap de l'institut, Alexander Sitkin, va parlar de les perspectives d'utilitzar el complex per moldre i polir la superfície del vidre: treballs que, si cal, només es realitzen manualment. Les tecnologies desenvolupades són l’orgull de l’institut.
Més recentment, es va muntar un bloc de vidre acabat amb l'ajut d'un segellador en un marc de metall. La transició a materials compostos desenvolupada per NITS va permetre reduir el pes del producte un 25%, augmentar la resistència dels ocells i el recurs de vidre fins al nivell del recurs de vidre. Es va fer possible substituir els vidres del camp.
Tot el cicle de producció de l’ICO dura aproximadament un mes i mig. La majoria dels productes es destinen a les plantes de fabricació de la UAC, algunes per reparar plantes per a la modernització i altres als camps d’aviació de la Força Aèria, en els anomenats farmacioles. La part principal dels productes NITS es duu a terme en el marc de l’ordre de defensa estatal.
NITS es resisteix a compartir informació sobre les característiques del vidre dels avions de combat. Però és clar que les ulleres desenvolupades per a les cabines dels avions civils nacionals són superiors a les importades en diversos paràmetres.
Per exemple, com podeu veure al lloc web de NITS, el gruix del vidre del Tu-204 és de 17 mm, el gruix del vidre amb les mateixes propietats del Boeing 787 és de 45 mm.
Generació V
En els darrers anys, el director de l'institut, Vladimir Solinov, ha aconseguit rejovenir significativament l'equip. Tant joves com especialistes experimentats treballen a la producció de Moscou, que recentment va celebrar el seu 60è aniversari. Els estudiants sèniors de Mendeleevka vénen de bon grat aquí. Arribant a la pràctica a l’institut i assabentant-se que hi ha sous de 70 mil rubles, en un primer moment són contractats per treballadors ordinaris i després augmenten ràpidament fins al nivell dels tecnòlegs. També hi ha molts treballadors amb experiència.
Un d’ells, Nikolai Yakunin, processa vidres per a helicòpters. “Vaig venir aquí just després de l'exèrcit, fa quaranta anys. Però si no fos per l’alt nivell d’automatització, probablement no hauria sobreviscut. Em costa treballar tot el dia fins i tot amb una bona forma física amb un producte que pesa 30 kg”, diu Yakunin.
Persones i ungles
A tot el món, s’utilitzen tecnologies desenvolupades per a la construcció d’avions que permeten la producció d’ulleres de la força requerida en molts altres sectors de l’economia nacional.
Fa diversos anys, per demostrar l’elevada resistència del vidre de silicat, l’institut va fabricar … claus de vidre. Em van colpejar amb un martell. Podrien trobar aplicació en productes amb propietats antimagnètiques.
A més, es van provar aquests claus durant la construcció, en lloc de les pinces quan es van enganxar cascos de iots. Però les ungles només eren exòtiques. Ara ningú no ha de demostrar l’alta resistència del vidre: totes les obres de NITS són una prova de l’alta qualitat d’aquest material antic i, al mateix temps, completament nou.
El director de l’institut, Vladimir Solinov, utilitza totes les seves capacitats per demostrar la necessitat d’assegurar una alta resistència del vidre, inclosos els arquitectònics i la construcció.
És membre de la Comissió Ruso-Americana de Seguretat Espacial, de la qual es va parlar al principi d’aquest article, així com de la Comissió de Desenvolupament Urbà de la Duma Estatal, al cap i a la fi, en la construcció d’edificis moderns, una part creixent. dels materials és el vidre. Això significa que les tecnologies i els materials desenvolupats per a l'aviació faran que en un futur proper la vida de milions de persones sigui més còmoda i segura.
