Совершенствование авиационной техники за счет новых материалов
Сложность условий эксплуатации: полеты на около- и сверхзвуковых скоростях, связанные с преодолением «скачков уплотнения» и постоянным изменением аэродинамического характера внешних силовых воздействий, многократно повторяемыми пиковыми нагрузками, форсированными режимами полетов во всепогодных и всеклиматических условиях при резких перепадах температур с обеспечением безопасности полетов, требует нового подхода при проектировании к выбору материала конструкций. Особенно важно учитывать эти особенности при проектировании гражданской авиации, когда первостепенное значение имеют увеличение ресурса и себестоимость, безопасность полетов и комфортность, простота обслуживания и снижение воздействия на окружающую среду.
В современных условиях выбор материала объектов авиационной техники основывается на понятии интегрированного качества материалов. Интегрированное качество авиационных материалов определяется параметрами, важнейшими из которых являются весовая эффективность, надежность, контролеспособность и др.
Весовая эффективность определяется преимущественно характеристиками прочности и жесткости, удельной прочности, акустической прочности для самолетов военно-воздушных сил и космических кораблей и др.
Характеристики надежности материала: выносливость и сопротивление малоцикловой усталости; скорость роста трещины усталости, статическая и циклическая трещиностойкость; сопротивление коррозионному растрескиванию, расслаивающей коррозии и другим видам коррозии; совместимость с другими материалами и др., позволяют оценить ресурс и долговечность летательного аппарата.
|
|
|
Требование повышения летно-технических характеристик сверхзвуковых самолетов, высокий уровень нагрузок конструкций в значительном диапазоне знакопеременных воздействующих напряжений потребовали разработки и использования самых современных высокоэффективных конструкционных материалов.
Эту тенденцию развития за двадцатилетие в перспективе до 2010 г. наглядно показывают статистические данные, представленные диаграммой рис. 1.1.
Рис.1.1. Состояние и перспективы использования материалов в авиастроении: 1 – традиционные алюминиевые сплавы; 2 – полимерные композиционные материалы; 3 – титановые сплавы; 4 – алюминиево-литиевые сплавы; 5 – магниевые сплавы; 6 – стали; 7 – теплопрочная сталь; 8 – жаропрочные сплавы; 9 – пожаробезопасный титан; 10 – интерметаллидные материалы, конструкционные материалы; 11 – материалы с обратной связью; 12 – другие материалы.
Являясь катализатором научно-технического прогресса как в области фундаментальных (аэродинамика, газодинамика, физика твердого тела, механика и т.д.), так и прикладных наук (материаловедение, двигателе- и приборостроение, авионика и др.), авиационно-космическая техника базируется на новейших достижениях науки и техники, в том числе при выборе материала конструкции:
|
|
|
- применение алюминиево-литиевых сплавов, использующих в качестве легирующего элемента литий (массовая плотность 534 кг/м3) обеспечивает снижение массы конструкций при повышении удельной прочности и жесткости за счет повышенного на 5-8% модуля упругости. Их расширение до 20% поддержит долю алюминиевых сплавов в качестве основных авиационных материалов;
- расширение в перспективе практически в два раза применения полимерных композиционных материалов позволит наряду с повышением весовой эффективности решить проблемы ресурса при статических и динамических нагрузках. Опыт производства из них деталей и агрегатов на Ульяновском авиационном промышленном комплексе и Воронежском авиационном промышленном объединении является гарантией дальнейшего развития конструкторско-технологических разработок в данном направлении;
- в целях повышения ресурсных и теплофизических характеристик, модуля упругости и других свойств, решается задача разработки новых композиционных материалов на основе алюминиевых и титановых сплавов с использованием наполнителей: SiC, Al2O3, интерметаллиды и др.;
|
|
|
- перспективным направлением является создание материалов и конструкций, решающих задачи борьбы с шумом при заданной несущей способности и минимальном увеличении массы. Такие материалы необходимы не только для применения в двигателестроении, но и в других областях;
- с позиций обеспечения безопасности полетов пассажирских самолетов необходимы материалы с повышенной долговечностью. К таким относятся металлоорганопластики – алоры. В конструкциях из алора трещина достигнет своего критического значения при числе полетов летательных аппаратов в пять раз большем по сравнению с традиционными материалами и т.д.
Работа по созданию и применению в конструкциях ЛА новых материалов не может вестись в отрыве от проблем технологичности. Изготовление из них деталей и узлов не должно приводить к повсеместному переоборудованию производственной системы предприятий.
Таким образом, перед конструкторами и технологами, создающими многообразие авиационно-космической техники, стоят сложные задачи по реализации все возрастающих к ней требований в области аэродинамики, конструкции и, конечно, производства.
Дата добавления: 2015-12-21; просмотров: 20; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!