Сплавы и композиты, отличающиеся прочностью, легкостью и жаростойкостью. Разработка новых материалов, страница 5

Другим достижением, которое оказывает основное влияние на разработку конструкций самолетов, является увеличение числа деталей из композитов с органической матрицей, как, например, углеродных волокон, включенных в эпоксидную матрицу. В ближайшем будущем из таких улучшенных композиционных материалов могут делаться около 40 ⁰70 деталей дозвукового самолета. Новым направлением является и использование термопластичных композитов, т. е. материалов, состоящих из волокон, введенных в пластик, которые можно деформировать, нагревая, и которые при охлаждении становятся прочными и твердыми. Эти композиты хорошо выдерживают сжатие и высокую температуру, не разрушаются при обработке и в эксплуатации. Детали из этих композитов легче ремонтироваты

Все перечисленные разработки нацелены на то, чтобы к 2000 г. найти замену большим дозвуковым самолетам, таким как «Боинг-747». Официальное название проекта — «Межвековой дозвуковой транспорт». Учитывая уже используемые и проектируемые усовершенствования материалов и улучшение технологии их производства, можно предвидеть снижение веса нового дозвукового самолета на 40 ⁰70, что приведет к значительному повышению эффективности использования топлива. Некоторое снижение веса произойдет благодаря тому, что новый самолет, в конструкции которого будет предусмотрено наиболее полное использование улучшенных свойств новых материалов, окажется меньше, чем современные самолеты, в которых детали из таких материалов просто поставлены взамен сделанных из более тяжелого материала.

в СВЕРХЗВУКОВОЙ авиации более важной задачей окажется экономия топлива. Килограмм топлива для такого самолета стоит в два раза больше, чем для дозвукового. Чтобы удовлетворить требованиям, предъявляемым НТУ к сверхзвуковым самолетам, нужно решить много задач. Они включают улучшение аэродинамических характеристик и двигательной системы, а это зависит от улучшения материалов.

Аэродинамические требования связаны с тем, что при скорости 3,5 М

ДОЗВУКOВ0й

КОМПОЗИТЫ ПРИ 20%-НОМ АЛЮМИНИЙ (50-75 ⁰/0) ИСПОЛЬЗОВАНИИ (55 ⁰/0)

СТАЛЬ (15 ⁰/0) ДРУГИЕ (10 /0)

           композиты (7-32 ⁰/0)             ТИТАН (3 ⁰/0)                              УЛУЧШЕННЫЙ АЛЮМИНИЙ (35 ⁰/0)

СВЕРХЗВУКОВОЙ

                   композиты (50 ⁰/0)                                       композиты (65 ⁰/0)

композиты

                              композиты       АЛЮМИНИЙ-

С МЕТАЛЛИЧЕСКОЙ

С МЕТАЛЛИЧЕСКОЙ ЛИТИЙ (10 ⁰/0)

МАТРИЦЕЙ (10 ⁰/0)

МАТРИЦЕЙ (12 ⁰/0)

высокоТЕМПЕРАТУРНЫЙ

АЛЮМИНИЙ (6 ⁰/0) высокоТЕМПЕ-

РАТУРНЫЙ

ДРУГИЕ (5 /0) Алюминий АЛЮМИНИЙ-(80/0) литий (15 ⁰/0)

НОВЫЕ МАТЕРИАЛЫ позволят снизить вес будущих дозвуковых и сверхзвуковых самолетов. На диаграмме показано количественное соотношение используеМЫХ материалов (слева) и ожидаемый выигрыш в весе (справа ).

(т. е. в 3,5 раза превышающей скоталлические соединения (среди них

рость звука) температура на поверхтитан-алюминий и никель-алюми-

ности самолета может достигать ний), конструкционная керамика (кар-

500 ^о с. Воздухозаборники, сопла дви-

бид кремния, нитрид кремния) и

гателей, а также ведущие и концевые

углерод-углеродные композиты.

кромки крыльев будут наиболее уяз-

Создание заатмосферных самоле-

вимыми местами. Для того чтобы тов потребует дальнейших значитель-

противостоять высоким температунь1х сдвигов в технологии двигатель-

рам, потребуются новые металличеных систем, аэродинамики, электрон-

ские сплавы и композиты. На самом ной системы контроля и получения

деле из таких материалов будет дедолговечных материалов для исполь-

латься большинство элементов осзования как при низких, так и при вы-

новной конструкции корпуса; это посоких температурах. Двигательные