Архивная версия статьи, 2004 год (без графики и таблиц)

  Авиакомические технологии

Международная выставка по авиакосмической технике в берлинском аэропорту Шенефельд по своей значимости занимает второе место в мире после парижского авиасалона Ле Бурже. Различаются они не столько величиной и представительностью, сколько тематическими акцентами. Если во Франции, признанной европейским лидером самолетостроения, в основе экспозиции воздухоплавание, то в Берлине в центре внимания область авиакосмических технологий. В отличие от большинства специализированных технических форумов крупные международные выставки по авиационной или автомобильной технике обычно привлекают внимание не только авиаторов или автомобилистов, но и широкого круга специалистов других областей. Обе отрасли относятся к наиболее наукоемким, определяющим современный технический прогресс. Именно с них часто начинаются практическая апробация последних научно-технических достижений, внедрение перспективных технологий в области машиностроения и материаловедения, испытание новых материалов. Аэробус нового поколения Уникальным средоточием технических новинок стал центральный экспонат берлинского авиасалона ’2004 — двухпалубный лайнер сверхбольшой вместимости Airbus А380. Для того, чтобы он появился на свет, был образован международный консорциум Airbus SAS с центром во Франции при финансовом участии ЕЭС, Франции, Германии и Англии. Новому проекту в Европе придается очень большое не только технико-экономическое, но и политическое значение как негласной попытке показать коллективную силу ЕЭС и выйти из тени США в одной из самых наукоемких отраслей промышленности. Хотя первые лайнеры предполагается ввести в эксплуатацию только в начале 2006 г., посетители берлинской выставки уже сегодня смогли подняться на палубу установленного на летном поле аэробуса и ознакомиться с некоторыми техническими подробностями. Самолет А380 рассчитан на 555, а при максимальной загрузке — на 850 пассажиров. Он будет не только превосходить своих предшественников величиной (размах крыльев — 80 м), экономичностью перевозок, скоростью и дальностью полета, но и станет самым экологичным из дальнемагистральных лайнеров. Уровень шума при взлете у него будет вдвое ниже, чем у конкурентов, а расход топлива на 100 пассажирокилометров не превысит 3 л, что сопоставимо с лучшими марками легковых автомобилей с турбодизельными двигателями. Столь высокие характеристики стали возможны благодаря использованию перспективных технологий и мощному научному сопровождению проекта. Около 40% конструкций самолета изготовлено из более легких композиционных материалов нового поколения. Они обладают значительными преимуществами с точки зрения надежности в эксплуатации, удобства технического обслуживания и ремонтопригодности. А380 — первый в мире лайнер, центроплан которого выполнен из углепластика, что позволило снизить его вес на 1,5 т. При изготовлении самолета использовались новый улучшенный алюминиевый сплав для обшивки крыльев и особый термопласт для крепежных деталей и носков крыла. Среди других новшеств в его конструкции стоит отметить систему кондиционирования воздуха и наддува гермокабины, а также 20-колесное шасси, позволяющее сохранить нагрузку на аэродромное покрытие в существующих пределах. Для соединения деталей применялось устройство лазерной сварки со встроенным блоком автоматического контроля качества сварного шва. Установленные на аэробусе двигатели нового поколения удовлетворяют самым жестким требованиям по шуму и выбросу вредных веществ в течение нормативного цикла взлета и посадки. Для обшивки верхней части фюзеляжа использовался слоистый композиционный материал Glare, в связующем которого чередуются слои алюминия и стекловолокна. Его компоненты соединяются в композит под действием высокой температуры. При плотности, на 10% меньшей, чем у алюминия, этот материал обладает очень высокой огнестойкостью, устойчивостью к коррозии и усталостной прочностью. Образцы Glare с искусственно нанесенными трещинами выдерживают без их разрастания тысячи циклов нагружения, соответствующих нагрузкам в полете. Изготовленные из этого материала изделия ремонтируют теми же способами, что и детали из обычных алюминиевых сплавов. Впервые в мире на гражданский самолет будет установлена гидравлическая система с давлением 350 вместо традиционного 210 г/см2. Повышение давления позволит достичь необходимой мощности приводов при снижении размеров и веса гидросистемы. Испытания показали, что эксплуатационные характеристики применяемых рабочих жидкостей не ухудшаются под действием высокого давления, и не возникает никаких признаков эрозии. Новые композиты Надежная эксплуатация новых гидравлических систем стала возможной благодаря применению высокоэффективных уплотнителей типа композиционного материала Arlon, показанного на выставке американской фирмой Greene Tweed. Это вязкий полукристаллический высокотемпературный термопласт отличается повышенным соотношением прочности и веса, устойчивостью к ядерному облучению, химической агрессии и к температурам, которые не в состоянии выдержать обычные пластики. При продолжительном использовании в качестве уплотнителя Arlon свободно переносит нагрев до 260 °С, давление до 1350 бар и сохраняет функциональную устойчивость даже в условиях гидролизных процессов при высоком давлении и температуре паров. Материал эластичен, хорошо сопротивляется износу, аккумулирует и отдает энергию. Наряду с авиакосмическими фирмами интерес к нему проявляют предприятия химической, нефтяной, фармацевтической промышленности, машино- и приборостроения. Выпускаются шесть разновидностей Arlon’а. Помимо базового материала это прежде всего модификация со стекловолокном для повышения температурной стойкости до 320 °С и снижения температурного удлинения до 2–3%, а также материал с углеволокном, повышающим модуль упругости при изгибе до 15 000 Н/мм2 и снижающим растяжимость до 2–3%. Предлагаются также Arlon со смазкой, уменьшающей коэффициент трения до 0,11, комбинированный материал с углеволокном и смазкой для улучшения растяжимости, гибкости и температуростойкости и Arlon с минеральными наполнителями. Последний предназначен для компрессорных установок, в которых требуется обеспечить изотропные свойства при большом удлинении и температуре. Базовый материал характеризуется плотностью 1,32 г/см3, прочностью при растяжении 105 Н/мм2, растяжимостью 35%. При температуре до 150 °С его температурный коэффициент линейного расширения составляет 4,7•10-5 град-1. В случае дальнейшего нагрева он увеличивается до 10,8•10-5 град.-1 При введении наполнителей этот показатель растет еще быстрее. Износ материала составляет 1 мг на 1000 оборотов, модуль упругости при изгибе — 4400 Н/мм2, прочность при сдвиге варьируется от 85 до 26 Н/мм2 в диапазоне температур 38–260 °С, температура плавления кристаллической фазы — 334 °С. Создателям Arlon’а удалось преодолеть традиционно слабое место термопластов — недостаточную устойчивость к радиоактивному облучению. Для космического использования чрезвычайно важно, чтобы материал не потерял своей эластичности при высоком уровне гамма-облучения. У Arlon’а это свойство сохраняется как в кислой, так и в основной среде: эксперименты не зафиксировали существенной потери эластичности даже при дозе 1000 мрад ни в соляно-, ни в азотно-кислой, ни в спиртовой средах. Необходимым условием применения Arlon’а в электротехнических устройствах являются его высокие диэлектрические свойства и хорошая изолирующая способность, которые практически не меняются в широком диапазоне частот и температур. Так, при частотах 60 и 106 Гц диэлектрическая проницаемость материала составляет соответственно 3,2 и 3,5. Одним из главных требований, предъявляемых к материалам авиакосмического назначения, является сохранение функций в экстремальных ситуациях. Разуплотнение гидросистем очень часто становится причиной аварий даже при относительно неопасных локальных возгораниях, а выделяющиеся при этом токсичные газы еще больше осложняют ситуацию. Бесспорным преимуществом Arlon’а является его очень слабая возгораемость, достигаемая без каких-либо специальных защитных добавок. При горении композита двуокись углерода переходит в окись с выделением незначительного количества дыма. В ходе опытов не выявлено образование таких опасных веществ как водород, флюорид, аммиак, токсичные соединения водорода или оксиды серы. В экстремальных условиях сверхвысоких статических (до 3500 бар) и динамических (до 550 бар) давлений при температуре от 316 °С до абсолютного нуля (-273 °С) фирма Greene Tweed рекомендует применять комбинированные подпружиненные уплотнительные кольца типа MSE. Эти изделия представляют собой кольцевую манжету U-образного поперечного сечения с внутренним распорным пружинным кольцом. Манжета сделана из термопласта, пружина — из нержавеющей стали. Использование распора придает изделиям ряд важных преимуществ. В частности, обеспечивает плотный контакт даже при отсутствии силовых воздействий, например, при резкой декомпрессии. Кроме того, распор ускоряет деформацию уплотнительного кольца при термошоке или динамических воздействиях, постоянно поддерживает контакт уплотнения с деталью. Применение термопластов с малым коэффициентом трения обеспечивает независимость деформаций кольца и детали. Компания предлагает множество специальных типов комбинированных колец, предназначенных для создания динамических, статических, радиальных и осевых уплотнений диаметром от 1,2 до 2900 мм. Примером активной конверсионной передачи авиакосмических технологий в другие отрасли промышленности может служить композиционный материал Cesic. Его разрешили к открытой продаже совсем недавно, но немецкая фирма ECM уже активно и успешно реализует Cesic, высоко оценив его технический потенциал. Этот изотропный микроволокнистый композит обладает довольно редкой по сравнению с обычными материалами комбинацией свойств. При плотности 2,6 г/см3 его теплопроводность составляет 121 Вт/(м•К), устойчивость к температурным перепадам — 1000 К/с, модуль упругости — 249 ГПа. Прочность на изгиб при трехточечном опирании достигает 164 МПа, твердость — более 2500 Н/мм2. Армированная керамика Cesic невосприимчива к влаге, хорошо держит удар, механические нагрузки не вызывают в ней деформаций ползучести. Подробно проработанная технология позволяет получать детали самой разной формы без больших затрат. Максимальная длина серийного изделия достигает 2000 мм. В авиации и ракетной технике новый материал особенно ценят за его легкость, прочность и жесткость, которые сохраняются даже при высокой температуре. Устойчивость Cesic к коррозии, истиранию и термошоку наряду с высокой теплопроводностью делают его весьма привлекательным для энергетики, химической, металлургической и других отраслей промышленности. Новый материал можно использовать для производства высокотемпературных сопел и горелок, фильтров горячих газов, корпусов термоэлементов, теплообменников и газоотборников. Технологии и оборудование для обработки металлов Развитие техники высоких давлений создало условия для широкого распространения методов водоструйной резки материалов. Соответствующую аппаратуру продемонстрировала немецкая компания Enpar Sonderwerkstoffe. Водоструйные установки Enpar оснащены водяными насосами нового поколения, рассчитанными на давление до 4150 бар, и специальными сменными режущими соплами, конструкция которых зависит от вида обрабатываемого материала. Для резки применяется чистая вода или взвесь с добавками кварцевого песка в качестве абразива, повышающего эффективность операции. В отличие от других способов резания процесс происходит без нагревания и деформирования материала. Главной областью применения водоструйного оборудования стала резка металлов — жести, листового проката, кузнечных изделий. Установка Enpar позволяет быстро и без привлечения обычного металлообрабатывающего инструмента вырезать как простейшие плоские, так и сложные двумерные детали криволинейного очертания. Фирма выпускает устройства, работающие в ручном либо автоматическом режиме. В автоматизированных установках можно вести высокоточную резку сразу двумя головками на площадке размером 3200і4100і250 мм (по осям X, Y, Z). Процесс осуществляется по замкнутому циклу практически без дополнительного потребления воды, что повышает его экономичность и экологичность. Оборудование рассчитано на разную чистоту реза. Различают три степени тонкости обработки: высококачественный рез — невидимый и неощутимый на ощупь, качественный — со слегка заметными следами резки и грубый рез — с хорошо видимой прорезью. В своих лучших проявлениях водоструйная резка по точности и чистоте реза, гибкости процесса и уровню его автоматизации приближается к лазерной. При этом ее использование не приводит к локальному нагреву. Технология лазерной резки тоже не стоит на месте. Ее последние достижения позволяют свести к минимуму локальный температурный перепад. Институт материаловедческих и лучевых технологий IWS (Германия) предложил совершенно новый способ лазерной обработки материалов с одновременным индуктивным прогревом. Разработка перспективной технологии была продиктована следующими соображениями. Как известно, концентрированный поток энергии, воздействующий на деталь при лазерной обработке (сварке, резке, закалке, наварке), повышает ее скорость и эффективность. С другой стороны, он вызывает высокие температурные градиенты и опасные внутренние напряжения, сдерживающие промышленное применение лазерных технологий. Для устранения нежелательных тепловых эффектов, которые исчезают уже при температуре 150–650 °С, нужен дополнительный источник энергии, ограничивающий температурные градиенты допустимыми пределами. Изящным и технологически несложным решением этой проблемы стал сопутствующий индуктивный нагрев. В содружестве с несколькими производственными фирмами была создана опытно-промышленная установка, и решен целый ряд важных производственно-технических задач. Интегрированный в процесс лазерной наварки индуктивный подогрев дал возможность покрывать изделия из высокоуглеродистых сталей с твердостью свыше 60 HRC износостойкими сплавами. При этом удалось сохранить главное преимущество лазерной обработки — предотвратить смешивание материалов детали и покрытия. По сравнению с предварительным прогревом деталей в печи лазерно-индуктивная сварка обладает несколькими важными преимуществами. Прежде всего это полная параллельность процессов во времени, снижение расхода энергии и инвестиционных затрат, простота технологии и компактность оборудования. Кроме того, исключается нежелательный случайный отпуск ранее закаленных деталей. Индуктивный нагрев расширяет возможности закалки как больших поверхностей, так и деталей сложной формы с большим количеством отверстий, уширений малых радиусов, внутренних полостей, резких изменений поперечного сечения. Его применение позволяет избежать образования трещин при обработке поверхности деталей из мартенситовых сталей, обеспечивает устройство покрытий из хрупких материалов, намного увеличивает скорость обработки и снижает ее стоимость. Одним из решающих преимуществ лазерно-индуктивной обработки считается возможность точного управления обоими тепловыми процессами: согласования режимов нагревания и охлаждения, а также глубины прогрева и скорости охлаждения. За счет четкого выдерживания режимов нагревания и охлаждения удается устранить трещины на первой, нагревательной стадии обработки детали. При этом точно контролируемый режим отпуска обеспечивает получение оптимальной с точки зрения износостойкости структуры металла. Одновременно снижаются внутренние напряжения, а твердость металла в зонах наварки и теплового влияния увеличивается соответственно более чем на 100 и 250 HRC. Глубина плавления варьируется в пределах 0,1–1 мм. Аналогичным образом можно обрабатывать и детали из инструментальных сталей. Новая технология реализована в многоцелевом трехосном автоматизированном лазерном обрабатывающем комплексе с рабочим пространством 720і330і400 мм. В его состав входят два газовых (СО2) лазера мощностью соответственно 6 и 20 кВт, 80-киловаттный среднечастотный индуктивный генератор и система водяного охлаждения высокого давления с расходом жидкости 120 л/мин. Комплекс снабжен встроенным регулятором температуры индуктивного нагрева и датчиком сварного шва, контролирующим смещения при термическом соединении. IVD-покрытие —надежная защита от коррозии С появлением новых высокопрочных сплавов возникла необходимость в пересмотре методов коррозионной защиты металла. Обусловлено это тем, что традиционные кадмиевые гальванические покрытия постепенно становятся хрупкими под действием водорода, а их получение сопряжено с ядовитыми технологическими выбросами. Альтернативой кадмиевым являются алюминиевые покрытия. Недавно разработанная технология их напыления получила созвучное своему сокращению IVD (Ion Vapour Deposition) название ивадизация. Создана она немецкой компанией Aero-Coating и сертифицирована применительно к производству самолетов типа Boeing и Airbus. По новому методу поверхности обрабатываемых деталей предварительно обезжиривают, маскируют и облучают (активируют). Далее изделия помещают в камеру, заполненную плазмой аргона с ионами алюминия. Свежеосажденное алюминиевое покрытие подвергают струйной обработке стеклянными гранулами, после чего обычно хромируют для усиления защитных свойств и в качестве основы под лаковое покрытие. Специально для ивадизации разработаны, сертифицированы и изготовлены две установки с крупногабаритной рабочей камерой размером 1,4і2,9і0,4 м, а также несколько менее масштабных модификаций. Напыление алюминиевого слоя ведется по жесткому технологическому регламенту. В зависимости от толщины (5–50 мкм) защитный слой подразделяется на три класса, проверка которых осуществляется в ходе испытания изделий в распыленном солевом растворе. Ровные алюминиевые IVD-покрытия с термоустойчивостью до 500 °С и высокой теплоэлектропроводностью не охрупчиваются с течением времени, устойчивы к коррозии в морской воде. Благодаря этим свойствам они способны защищать изделия от контактной коррозии в широком диапазоне значений рН. Такие покрытия можно создавать на сплавах стали, титана и алюминия, магнитных и композитных материалах, стекле, пластмассе и керамике. Помимо авиакосмической промышленности, их применяют в электротехнике, для защиты деталей, работающих в морской воде, а также в качестве декоративных покрытий. Волюмометр — прибор для измерения объема Развитие передовых технологий сопровождается постоянным совершенствованием контрольно-измерительной аппаратуры, появлением более быстрых и точных приборов, построенных по новым принципам. Одна из таких новинок — волюмометр австрийской фирмы Krаutler. Прибор предназначен для высокоточного измерения объема протекающих жидкостей и может работать как в маловязких (бензин, кислоты, щелочи), так и в высоковязких (типографские краски, битумы) средах. Столь необычайно широким диапазоном рабочих сред устройство обязано новой двухшнековой конструкции. В корпусе волюмометра совмещены два параллельных шнека, вращаемые потоком жидкости. После шнековой камеры жидкость поступает в мерную камеру фиксированного объема. Число оборотов шнеков, необходимое для заполнения камеры, регистрирует импульсный датчик: каждый импульс соответствует определенному объему жидкости. Исходя из емкости камеры и скорости вращения шнеков вычисляют характеристики расхода. Объем жидкости регистрируется с точностью 0,1% и воспроизводимостью 0,01%, что считалось до сих пор недостижимым. При этом прямое измерение расхода не требует промежуточных расчетов и сложных программ, наглядно и свободно от искажений. Важными особенностями нового прибора являются длительный срок службы и устойчивость характеристик на всем его протяжении. Благодаря свободному, без усилий, вращению шнеков он работает совершенно бесшумно. Его компактность обусловлена отсутствием активных возмущающих воздействий, что дает возможность отказаться от устройства успокаивающих переходных зон спереди и сзади прибора. Разработаны шесть типов волюмометров: универсальный, высокого давления, химически стойкий, нержавеющий, экономичный и специальный. Приборы рассчитаны на интервалы расходов от 0,2–150 до 0,1–7500 л/мин., максимальное давление 40–630 бар и диапазоны температур от -20 — +100 °С до -40 — +200 °С. Альберт Полуновский, г. Берлин, Германия

 Важно:
  ДЛЯ ОБМЕНА КНОПКАМИ - возьмите наш код, поставьте его на Ваш сайт и добавьте Ваш ресурс ЗДЕСЬ

Код кнопки:


Главная | Рубрикатор | Размещение рекламы | Рекламные агентства | Обзор выставок
Строчная реклама | Рынок металлов | Статьи и анонсы | Адреса фирм из статей
Содержание справочника ЛКМ | Анкета для посетителей | Доска объявлений | Страница ссылок