En Rusia, se han desarrollado nuevas tecnologías para la fabricación de acristalamientos de las cabinas de aviones militares y civiles a partir de vidrio de silicato. Tales productos resultan ser más livianos y fuertes que si fueran creados a partir de materiales orgánicos usados previamente. El vidrio de silicato también se utiliza en otros campos, desde la exploración espacial hasta la construcción de viviendas.
Desde hace varios años, ha habido un debate entre los investigadores espaciales sobre la evaluación de la seguridad y el funcionamiento de la Estación Espacial Internacional. El caso es que hay 13 ventanas instaladas en el segmento ruso de la ISS. Durante las discusiones conjuntas sobre la ISS, se propone cerrar las ventanas en el segmento ruso con tapones ciegos debido al peligro de defectos en el vidrio debido a impactos de micrometeoritos; dicen, la seguridad de la estación podría mejorar. Pero el representante de la parte rusa: el director del Instituto de Investigación Científica del Vidrio Técnico (NITS), Científico de Honor, Vicepresidente de la Academia de Ciencias de la Ingeniería de la Federación de Rusia, Doctor en Ciencias Técnicas, el profesor Vladimir Solinov se mantiene firme - durante muchos años se ha conservado la resistencia residual después del impacto de las micropartículas espaciales y, diversas radiaciones y otras amenazas del espacio no afectaron la seguridad de las ventanas creadas en el instituto, así como la tripulación, por lo tanto no hay razones para limitar la observación de nuestro planeta, "oscurece" el trabajo de los cosmonautas en los módulos rusos de la estación orbital.
Los ojos de buey para la estación orbital son solo uno de los pocos productos fabricados por NITS. La parte principal del trabajo de los científicos y tecnólogos del instituto ubicado en el suroeste de Moscú, por supuesto, está asociada con la creación de óptica estructural, acristalamiento o, como dicen aquí, "sistemas ópticos transparentes complejos" para aviones de combate. de la cuarta y quinta generación producidas por las plantas de la UAC. Y cada año hay mucho más trabajo para la aviación.
Silicato u orgánico
En la foto: parabrisas T-50 en blanco en un casete de endurecimiento.
El vidrio de silicato es un material con propiedades únicas. Su transparencia, alta óptica, resistencia al calor, fuerza y la capacidad de usar varios recubrimientos lo hacen indispensable para el acristalamiento de aviones. Pero, ¿por qué se dio prioridad a la materia orgánica en el acristalamiento de cabinas de aviones en el exterior y en nuestro país? Solo por una razón: es más fácil. También dicen que el vidrio de silicato es demasiado frágil.
En los últimos años, los desarrollos de los científicos de materiales NITS han hecho posible cambiar radicalmente el concepto de vidrio de silicato como material quebradizo. Los métodos modernos de fortalecimiento permiten dar acristalamiento a los aviones de combate modernos con la fuerza suficiente para resistir el impacto de un pájaro que pesa aproximadamente dos kilogramos a una velocidad de 900 km / h.
“Hoy, el método de endurecimiento en la capa superficial se ha agotado. Es hora de cambiar la estructura interna del vidrio, sus defectos”, dice Vladimir Solinov. Por extraño que parezca, esto se ve facilitado por las sanciones impuestas por Occidente. El hecho es que incluso en los tiempos de la "pre-sanción", las empresas extranjeras, por decisión de la OTAN, no suministraron a Rusia vidrios de silicato de calidad mejorada, que se utilizaron allí para fines especiales. Esto obligó a NITS a utilizar vidrio arquitectónico. Aunque los fabricantes rusos producen millones de metros cuadrados de este tipo de vidrio, su calidad no es adecuada para su uso en la aviación.
La sustitución de importaciones vino al rescate: se lanzó en Moscú un nuevo proyecto de I + D y diseño de equipos que era fundamentalmente nuevo para la industria del vidrio.
En él se probarán todos los procesos de síntesis de vidrio con prioridad rusa.
El proyecto fue confiado a la joven científica Tatiana Kiseleva. Graduado de 26 años de la Universidad de Tecnología Química de Rusia. D. I. Mendeleeva es la jefa del laboratorio, en 2015 defendió su tesis. En el departamento de vidrio de Mendeleevka, Tatiana estudió las propiedades de la armadura transparente. Uno de sus desafíos profesionales es desarrollar un vidrio que tenga propiedades superiores a uno de los mejores análogos del mundo: el vidrio herkulit, que Rusia aún no ha producido.
El proyecto se basa en un nuevo método original de fundición de vidrio. Ya hoy en día, el laboratorio ha obtenido muestras de vidrio, cuya resistencia estructural es tres veces mayor que los análogos obtenidos por el método tradicional. Agregue a esto los métodos existentes de endurecimiento y obtendrá vidrio, cuya resistencia es varias veces mayor que muchos tipos de acero aleado. El vidrio más duradero hace que los productos sean más ligeros. Sin embargo, debe tenerse en cuenta que los desarrolladores de vidrio orgánico mejoran constantemente el rendimiento técnico de sus productos, la disputa sobre qué vidrio es mejor no ha terminado.
Linterna para T-50
En la foto: un conjunto de acristalamientos para un avión T-50: una visera frontal y una parte plegable.
Imagine un paquete de varias placas de vidrio de sílice que desea optimizar la visera frontal de un avión de alta velocidad.
Hace unos cuarenta años, los especialistas de NITS desarrollaron la tecnología de plegado profundo. Se colocan varias capas de vidrio en un horno especial. Durante varias horas a altas temperaturas bajo su propio peso, el vidrio se dobla, adquiriendo la forma y curvatura deseadas. Si es necesario, mecanismos especiales empujan la pieza de trabajo, obligándola a doblarse de acuerdo con un programa especial.
Por primera vez en el mundo, utilizando esta tecnología, el caza MiG-29 ha sustituido la linterna, que constaba de tres vasos, por uno libre de silicato.
Con un aumento en la velocidad, aumentaron los requisitos de resistencia al calor del acristalamiento, lo que el vidrio orgánico ya no podía hacer frente. Al mismo tiempo, se reforzaron los requisitos ópticos y de visibilidad. Hace varios años, en cooperación con Sukhoi Company, United Aircraft Corporation, se desarrolló una nueva tecnología para la producción de vidrio para el T-50.
El desarrollo fue financiado por los fabricantes de aviones, en parte por el Ministerio de Industria y Comercio. Se brindó una asistencia sustancial para llevar a cabo el reequipamiento técnico de la empresa, dice Yuri Tarasov, director del Centro de Tecnología de la UAC.
Como resultado, el parabrisas del avión T-50 es casi el doble del tamaño de la visera del MiG-29, y la forma del producto de un cilindro clásico se ha convertido en un formato 3D complejo.
El resultado: por primera vez en el mundo, la parte frontal y plegable de la capota del avión T-50 (fabricada por Sukhoi) se hizo de vidrio de silicato en formato 3D. Además, el peso de estas piezas resultó ser menor que si fueran de vidrio orgánico.
Los resultados obtenidos impulsaron el equipamiento de aeronaves de otras fábricas y oficinas de diseño que forman parte de la UAC con acristalamientos similares. Inmediatamente hubo una necesidad de modernización, reemplazando el acristalamiento orgánico con silicato, por ejemplo, en los aviones Yak-130, Su-35, MiG-31, MiG-35. Después de tal reemplazo (es decir, mejorar las características de resistencia del acristalamiento), el MiG-35, por ejemplo, alcanzó por primera vez una velocidad de hasta 2000 km / h, es decir, pudo volar un 40% más rápido. en promedio que cualquier otro avión en el mundo.
En los últimos años, el estilo de trabajo de los científicos de Moscú ha cambiado seriamente. Aproximadamente trescientos especialistas de NITS realizan un ciclo completo, desde especificaciones técnicas hasta producción a pequeña escala. Esto incluye el desarrollo de tecnología y la selección de materiales clave cuando se usa vidrio, y un gran ciclo de prueba para todos los factores que afectan a la aeronave, tanto en tierra como en el aire.
Se imponen varios requisitos clave al vidrio moderno, entre los cuales, además de alta resistencia, se encuentran la transparencia óptica, alta transmisión de luz, aumento del rango de visión, propiedades antirreflectantes, protección contra los efectos de la radiación solar y otras radiaciones, antihielo. propiedades, asegurando una resistividad eléctrica uniforme.
Todo esto se consigue mediante recubrimiento en aerosol, vacío o magnetrón. Un equipo potente y sofisticado que evapora el metal y lo deposita sobre la superficie del vidrio permite a NITS aplicar cualquier recubrimiento, incluidos los que protegen contra factores especiales.
Este conjunto de propiedades permite hablar de un producto de acristalamiento como un sistema óptico complejo, y las propiedades de alta resistencia del vidrio, que forma parte de la cabina del avión, crearon un nuevo campo de ciencia y tecnología e introdujeron el término “óptica estructural”. productos”(ICO).
Nuevas tecnologías
En la foto: carga de una hoja de vidrio para su posterior procesamiento.
Cuando el producto, la parte con bisagras de la linterna para el T-50, se descarga del horno para su posterior procesamiento, apenas se parece a un producto futuro. Al doblar vidrio, los bordes de la pieza de trabajo se deforman y es imposible quitarlos de una pieza de trabajo de gran tamaño, que tiene una forma geométrica compleja, con una herramienta de diamante. El láser vino al rescate. El rayo láser del complejo robótico no solo corta la pieza de trabajo de acuerdo con el programa establecido en él, sino que también, al fundir el borde, aumenta la resistencia del borde de los productos, evitando la aparición de grietas. El corte por láser de productos 3D de gran tamaño se utilizó por primera vez en Moscú. Este método fue patentado en marzo de 2012. El rayo láser también se utiliza para cortar la capa conductora de electricidad en la superficie del vidrio, creando zonas de calentamiento. Después del procesamiento con láser, la pieza de trabajo se parece cada vez más a una linterna T-50.
Después del corte, cada pieza de trabajo se procesa en una máquina de cinco ejes. El alojamiento único le permite proporcionar cero tensiones de montaje iniciales. El tecnólogo jefe del instituto, Alexander Sitkin, habló sobre las perspectivas de usar el complejo para pulir y pulir la superficie del vidrio: trabajo que, si es necesario, se realiza solo manualmente. Las tecnologías desarrolladas son el orgullo del instituto.
Más recientemente, se montó un bloque de vidrio terminado con la ayuda de un sellador en un marco de metal. La transición a materiales compuestos desarrollados por NITS permitió reducir el peso del producto en un 25%, aumentar la resistencia a las aves y el recurso de acristalamiento al nivel del recurso de acristalamiento. Se hizo posible reemplazar el acristalamiento en el campo.
El ciclo completo de producción del ICO dura aproximadamente un mes y medio. La mayoría de los productos van a las plantas de fabricación de la UAC, algunos a las plantas de reparación para su modernización, y algunos a los aeródromos de la Fuerza Aérea, en los llamados botiquines de primeros auxilios. La mayor parte de los productos NITS se realiza en el marco de la orden de defensa estatal.
NITS es reacio a compartir información sobre las características del acristalamiento para aviones de combate. Pero está claro que las gafas desarrolladas para las cabinas de las aeronaves civiles nacionales son superiores a las importadas en varios parámetros.
Por ejemplo, como puede ver en el sitio web de NITS, el grosor del vidrio del Tu-204 es de 17 mm, el grosor del vidrio con las mismas propiedades para el Boeing 787 es de 45 mm.
Generación V
En los últimos años, el director del instituto, Vladimir Solinov, ha logrado rejuvenecer significativamente al equipo. Tanto jóvenes como especialistas experimentados trabajan en la producción de Moscú, que recientemente celebró su 60 aniversario. Los estudiantes de último año de Mendeleevka vienen de buena gana aquí. Llegando a practicar en el instituto y aprendiendo que hay salarios de 70 mil rublos, al principio son empleados por trabajadores comunes, luego crecen rápidamente al nivel de tecnólogos. También hay muchos trabajadores experimentados.
Uno de ellos, Nikolai Yakunin, procesa vidrio para helicópteros. “Vine aquí justo después del ejército, hace cuarenta años. Pero si no fuera por el alto nivel de automatización, probablemente no habría sobrevivido. Es difícil para mí trabajar todo el día incluso en buena forma física con un producto que pesa 30 kg”, dice Yakunin.
Personas y uñas
En todo el mundo, las tecnologías desarrolladas para la construcción de aeronaves que permiten la producción de vidrios con la resistencia requerida se utilizan en muchos otros sectores de la economía nacional.
Hace varios años, para demostrar la alta resistencia del vidrio de silicato, el instituto fabricó … clavos de vidrio. Me golpearon con un martillo. Podrían encontrar aplicación en productos con propiedades antimagnéticas.
Además, estos clavos se probaron durante la construcción, en lugar de abrazaderas al pegar cascos de yates. Pero las uñas quedaron solo exóticas. Ahora nadie necesita demostrar la alta resistencia del vidrio: todos los trabajos de NITS son prueba de la alta calidad de este material antiguo y, al mismo tiempo, completamente nuevo.
El director del instituto, Vladimir Solinov, utiliza todas sus capacidades para demostrar la necesidad de garantizar una alta resistencia del vidrio, incluida la arquitectura y la construcción.
Es miembro de la Comisión Ruso-Estadounidense de Seguridad Espacial, que se discutió al comienzo de este artículo, así como de la Comisión de Desarrollo Urbano de la Duma Estatal; después de todo, en la construcción de edificios modernos, una parte cada vez mayor de los materiales es vidrio. Esto significa que las tecnologías y los materiales desarrollados para la aviación harán que en un futuro próximo la vida de millones de personas sea más cómoda y segura.
