Plastiks_10_2019

w w w . p l a s t i c s . r u 19 ТЕМА НОМЕРА /НАВСТРЕЧУ ВЫСТАВКЕ К-2019 П Л А С Т И К С № 1 0 ( 1 9 4 ) 2 0 1 9 но выделить увеличение полезной нагрузки (то есть веса экипажа, пассажиров, груза или вооружения) при использовании имеющихся двигателей, более высокую топливную эко- номичность и, как следствие, повышенную экологичность авиаперевозок за счет сниже- ния количества выбросов отработанных га- зов в атмосферу. В ходе исследования IFEU, изучавшего эффект снижения веса, было установлено, что 10-процентное снижение массы самолета приводит к сохранению 9,3% энергии при перелете на короткие дистанции и 8,6% при длительных перелетах. Эти циф- ры аналогичны экономии топлива за весь цикл использования самолета в объеме 295 и 258 т на каждые 100 кг сокращения веса или снижению выбросов CO 2 в размере 1200 или 1100 т на каждые 100 кг сокращения веса для коротких и длинных перелетов соответствен- но (данные для самолета Airbus A320). Темп изменений, случившихся в послед- ние несколько десятилетий, огромен. Если в 1985 году Airbus A310-300 содержал всего 5% композитных материалов, то Airbus A350 XWB — уже более 50%. В конструкции мо- дели Airbus A350 XWB из композитных ма- териалов выполнены: — фюзеляж (обшивка, силовые шпанго- уты, килевая балка, хвостовая часть фюзеля- жа). Передняя часть фюзеляжа собирается из четырех панелей из углепластика, а задняя часть фюзеляжа — цельной конструкцией в виде бочонка; — внешний кессон крыла (обшивка, стрингеры, лонжероны); — центральный кессон крыла (обшивка, стрингеры, лонжероны); — хвостовое оперение (вертикальный и горизонтальный стабилизаторы). Как одну из особенностей полимерных композитов в авиации стоит отметить до- статочно широкое применение в качестве армирующего вещества не только стекло- и углеволокна, но также борного и арамид- ных волокон. Последние хорошо известны в космической индустрии, причем не только в качестве армирующих материалов, но и как материал для производства нитей с особы- ми свойствами. Наряду с ними применение нашли такие специфические классы поли- меров, как полиоксазолы и жидкокристал- лические полиэфиры. Как и в автомобильной промышленно- сти, важнейшим вызовом для композитных материалов на базе полимеров в авиации является их адаптация для использования в элементах энергетических установок. В ти- пичном современном самолете, например Boeing 737-800, на двигатель и связанные с ним системы (гондолу) приходится более 17% веса. При этом логика внедрения об- легченных материалов в реактивных двига- телях с большой степенью двухконтурности несколько отличается от таковой в ДВС ав- томобилей: уменьшение веса вращающихся элементов позволит снизить требования к механическим свойствам сопровождающих и поддерживающих конструкций и получить выраженный мультипликативный эффект в отношении веса всей системы. С другой сто- роны, температурные стрессы в реактивных двигателях выше (впрочем, локально), чем в ДВС. Первой компанией, которая успешно вне- дрила коммерческий реактивный двигатель, имеющий композитные лопасти, был амери- канский машиностроительный холдинг GE. Первая модель такого двигателя GE90, кото- рый начал эксплуатироваться на Boeing B777 в 1995 году, имеет вентилятор диаметром 3 м с 22 лопастями, которые были сформованы из эпоксидной смолы, армированной угле- родным волокном. Поверхностное покрытие из полиуретана уменьшало износ лезвия, в то время как передняя титановая кромка обе- спечивала защиту от ударов, наносимых в полете летящими птицами, кусками льда и различными посторонними предметами. Корпус удержания лопастей вентилято- ра, разработанный для двигателей нового поколения GENX, содержал комбинацию биаксиальных и триаксиальных углеродных/ эпоксидных нитей, сплетенных вокруг кор- пуса вентилятора. Утверждается, что эта ком- позитная конструкция лучше систем арамид/ алюминий, широко используемых в других двигателях, так как позволяет избежать сбора влаги и коррозии на границе двух материалов. Очевидно, что с уменьшением массы самого двигателя композиты можно будет исполь- зовать и в качестве основного сырья для из- готовления гондол. Впрочем, каким в итоге будет вектор раз- вития технологий в части реактивных двига- телей нового поколения, пока предсказать трудно, поскольку все большее распростране- ние в производстве их элементов (например тех же лопастей) получают методы 3D-печати металлами, что может скорректировать фокус на снижение массы элементов в пользу деше- визны их изготовления. Строительство Расширение применения полимерных материалов в строительстве, наверное, самая амбициозная задача, которая стоит перед по- лимерным бизнесом в ближайшем будущем. Дело в том, что, во-первых, строительство