Разработанные в МАИ детали из сверхтонких композитов позволят снизить вес самолётов

Учёные Московского авиационного института опробовали технологию изготовления деталей для авиапрома из сверхтонких композиционных материалов. Толщина одного слоя такого композита – всего 0,05 мм, но по прочности он не уступает стандартному материалу, слой которого в 2,6 раза толще. За счёт этого элементы каркаса крыла, фюзеляжа, оперения и механизации самолёта – панели и лонжероны – становятся на 20-25% легче. Особенно заметный эффект даёт применение такого материала там, где важен каждый грамм: в лёгких летательных аппаратах средней и малой нагруженности.

Композит – это материал, который собирают из отдельных монослоёв специального волокна, пропитанных клеевым составом. Чтобы материал был прочным и жёстким в разных направлениях, слои укладывают друг на друга под разными углами. Стандартная толщина одного слоя – 0,13 мм, а всего слоёв не менее семи. Если по расчётам нужен композит толщиной 0,20 мм, то приходится использовать два слоя стандартной толщины – в этом случае, получается 0,06 мм лишнего материала, а значит, вес детали увеличивается. Использование сверхтонкого композита позволяет набирать нужную толщину слоёв без перерасхода материала.

Сама технология сверхтонких композитов уже применяется в медицине, электронике и других отраслях. МАИ стал первопроходцем в плане её адаптации для авиационных деталей. В проекте участвовали опытные конструкторы, технологи и прочнисты лаборатории № 3 «Моделирование композиционных конструкций» института № 14 «Передовая инженерная школа» и лаборатории «Прочность» Центра композитных конструкций.

– Работа шла поэтапно. На основе предварительных данных о материале, известных от производителя, мы разработали собственные компьютерные модели материала, изготовили и испытали образцы, сравнив их со стандартными. С помощью томографа и микроскопа проверяли количество внутренних дефектов, влияющих на прочность, – например, микроскопических пустот. Материал также исследовали под нагрузкой. По итогам работ компьютерные модели откалибровали и сформировали рекомендации для производства, – рассказал начальник лаборатории и ведущий инженер лаборатории № 3 института № 14 МАИ Николай Турбин.

Проект реализован по заказу компании АО «Препрег-СКМ» в рамках комплексных научно-технических программ и проектов полного инновационного цикла. Договор завершён, но исследования продолжаются: учёные МАИ будут и дальше изучать перспективы применения сверхтонких композитов в конструкциях панелей и корпусов летательных аппаратов.