Ученые Московского авиационного института испытали технологию изготовления деталей для авиапрома из сверхтонких композиционных материалов. Толщина одного слоя такого композита — всего 0,05 мм, но по прочности он не уступает стандартному материалу, слой которого в 2,6 раза толще. За счет этого элементы каркаса крыла, фюзеляжа, оперения и механизации самолета — панели и лонжероны — становятся на 20–25% легче. Особенно заметный эффект это дает там, где важен каждый грамм: в легких летательных аппаратах средней и малой нагруженности.
Композит — это материал, который собирают из отдельных монослоев специального волокна, пропитанных клеевым составом. Чтобы материал был прочным и жестким в разных направлениях, слои укладывают друг на друга под разными углами. Стандартная толщина одного слоя — 0,13 мм, а всего слоев не менее семи. Если по расчетам нужен композит толщиной 0,20 мм, приходится использовать два слоя стандартной толщины — в этом случае получается 0,06 мм лишнего материала, а значит, вес детали увеличивается. Сверхтонкий композит позволяет набирать нужную толщину слоев без перерасхода.
Сама технология сверхтонких композитов уже применяется в медицине, электронике и других отраслях. МАИ стал первопроходцем в ее адаптации для авиационных деталей. В проекте участвовали опытные конструкторы, технологи и прочнисты лаборатории № 3 «Моделирование композиционных конструкций» института № 14 «Передовая инженерная школа» и лаборатории «Прочность» Центра композитных конструкций.
«Работа шла поэтапно. На основе предварительных данных о материале, известных от производителя, мы разработали собственные компьютерные модели, изготовили и испытали образцы, сравнив их со стандартными. С помощью томографа и микроскопа проверяли количество внутренних дефектов, влияющих на прочность, — например, микроскопических пустот. Материал также исследовали под нагрузкой. По итогам работ компьютерные модели откалибровали и сформировали рекомендации для производства», — рассказал начальник и ведущий инженер лаборатории № 3 института № 14 МАИ Николай Турбин.
Проект реализован по заказу Композитного дивизиона госкорпорации «Росатом» в рамках программы полного инновационного цикла. Договорные этапы завершены, но исследования продолжаются: ученые МАИ будут и дальше совершенствовать технологии применения сверхтонких композитов в элементах конструкций летательных аппаратов.
С 2025 года проект «Передовые инженерные школы» реализуется в рамках национального проекта «Молодежь и дети».
