Одним из перспективных проектов отечественных авиастроителей в последние годы стала разработка ЗАО "Гражданские самолеты Сухого" российского среднемагистрального реактивного самолета RRJ (Russian Regional Jet), который должен заменить на трассах дальностью до 1200 км устаревшие машины Ту-134 и Ту-154.
Однако в ходе работы выяснилось, что традиционные алюминиевые сплавы не обеспечивают необходимых весовых характеристик новой машины. Вместо них можно было бы использовать более легкие алюминиево-литиевые сплавы. К сожалению, многие из них в коррозионной среде имеют склонность к развитию трещин при малой частоте (порядка сотых долей герца) переменных нагрузок. Обычно корпус самолета вибрирует от работающего двигателя с частотой 30-50 Гц, но при взлете и посадке в конструкции возникают очень редкие колебания частотой от 0,01 до 0,1 Гц, наиболее опасной для материала.
Выход из казавшейся тупиковой ситуации был найден. Совместные исследования специалистов ВИАМа и ЦАГИ под руководством академика И. Н. Фридляндера показали, что алюминиево-литиевые сплавы марок 1441 и 1461 обладают хорошей стойкостью к редкочастотным колебаниям, высокими прочностными характеристиками и по другим параметрам подходят для новых самолетов.
КОСМИЧЕСКИЕ ТЕХНОЛОГИИ В ЭЛЕКТРОТЕРМИИ
В 1970-х годах при создании отечественного многоразового космического корабля "Буран" в ВИАМе была разработана технология изготовления теплозащитной керамической плитки с наполнением из аморфного кварцевого волокна. Новому материалу присвоили марку ТЗМК (теплозащитный материал кварцевый). Он обладает удивительными свойствами: очень легок (его плотность 0,15 г/см3, что почти в семь раз меньше, чем у воды) и имеет очень низкий коэффициент теплопроводности (почти как у неподвижного воздуха, который обладает прекрасными теплоизоляционными характеристиками).
Благодаря этому ТЗМК нашел "земное" применение в качестве футеровки, то есть внутренней облицовки электропечей. Высокие теплоизоляционные свойства позволяли делать футеровку тонкой, а значит, при тех же габаритах печи получить значительно большие рабочий объем и площадь пода. Низкая плотность обеспечивает быстрый выход печи на рабочий режим, поскольку требуется меньше энергии на ее разогрев.
Однако если в рабочей зоне печи присутствуют щелочные или щелочноземельные металлы, то кварцевый теплозащитный материал не может длительно выдерживать температуры выше 1000оС, поскольку аморфные волокна начинают кристаллизоваться и разрушаются.
Специалисты ВИАМа нашли выход, заменив кварцевое волокно (SiO2) корундовым (Al2O3), и получили материал ТЗМК-1700 (теплозащитный материал керамический с рабочей температурой 1700°С). По сравнению с печами, футерованными традиционными материалами, печи ВИАМа имеют в 2 раза более высокую площадь пода, они в 4,5 раза легче и в 4 раза быстрее выходят на рабочий режим. При этом позволяют сэкономить до 30-40% потребляемой электроэнергии.
См. в номере на ту же тему
Е. КАБЛОВ - ВИАМ - национальное достояние.
А. ЖИРНОВ - Крылатые металлы и сплавы.
М. БРОНФИН - Испытатели - исследователи и контролеры.
И. ФРИДЛЯНДЕР - Старение - не всегда плохо.
Б. ЩЕТАНОВ - Тепловая защита "Бурана" началась с листа кальки.
С. МУБОЯДЖЯН - Плазма против пара: победа за явным преимуществом .
Э. КОНДРАШОВ - Без неметаллических деталей самолеты не летают.
И. КОВАЛЕВ - В науку - со школьной скамьи .
С. КАРИМОВА - Коррозия - главный враг авиацииc.
А. ПЕТРОВА - Посадить на клей.
