51. Какие прогрессивные композитные материалы используют в авиастроении. В чем их достоинства и недостатки по сравнению с традиционными материалами, используемыми в самолетах?

Прогрессивные КМ – полимеры, преимущественно усиленные углеродным или стеклянным волокнами. Они представляют из себя наиболее логическую замену стали в деталях из за своего значительного снижения веса (современные инновационные технологии позволяют снизить вес на 60% по сравнении с традиционно используемой сталью). В современном гражданском авиастроении данные материалы применяются при изготовлении корпусов самолетов и вертолетов, крыльев, обтекателей, винтов.

Использование композитных материалов позволяет снизить вес и, как следствие, расход топлива воздушных судов, увеличить прочностные характеристики и срок их службы.

В конце концов, высокотехнологичные композиты заменили алюминий и другие металлы при производстве деталей самолетов. Это привело к существенной экономии затрат на топливо. К примеру, удельный вес одного из основных видов композитных материалов – стеклопластиков колеблется от 1,1 г/см3 до 2,1 г/см3 и в среднем составляет 1,4 г/см3. Удельный вес металлов значительно выше, например, стали - 7,8 г/см3, а меди - 8,9 г/см3, дюралюминия составляет 2,8 г/см3. Экономия в весе на транспорте переходит в экономию энергии. За счет уменьшения веса транспортных конструкций повышается их полезная нагрузка и за счет экономии топлива увеличить дальность следования (самолетов, автомобилей, судов и т.п.).

52. Какие преимущества получены в самолетах Boeing 787 Dreamliner, a350 xwb компании "Эрбас" за счет использования композиционных материалов?

В конструкции Boeing 787 Dreamliner используются легкие композиционные материалы, продвинутые системы связи и сверхэкономичные двигатели – компания заявляет, что этот самолет будет сжигать на 20% меньше горючего, чем аналогичный по размерам 767-й. "Боинг-787" Dreamliner, на 55-60% состоит из композиционных материалов. Весь планер: фюзеляж, крыло, оперение - строится из композиционных материалов - углепластиков. Доля алюминия сокращена до 15%. Углепластики - чрезвычайно заманчивый материал для самолетостроителей. Они обладают высокой удельной прочностью, малым весом, довольно приличными ресурсными характеристиками. Угроза разрушения из-за образования трещин снижается на порядки.

Европейская компания Airbus разработала по сравнению с моделью Boeing 787совершенно новый самолет, с более широким фюзеляжем. Новое детище европейцев получило обозначение A350 XWB. По предварительным оценкам, по топливной экономичности лайнеры A350 должны быть эффективнее своих предшественников на 25%. Не секрет, что композитные материалы по сравнению с традиционными металлическими сплавами обладают рядом преимуществ, среди которых низкая масса, достаточно высокая прочность, устойчивость к коррозии и высокая долговечность. Такие преимущества не могут не понравиться руководителям авиакомпаний.

Первое важное отличие - это существенное сокращение трудоемкости технического обслуживания самолетов. В основном, добиться этого удалось за счет перехода от алюминия к композитным материалам, которые широко применяются при создании лайнеров 787 и A350. Как известно, по сравнению с традиционным алюминием композитные материалы являются более устойчивыми по отношению к усталостным разрушениям и коррозии. Затраты на техническое обслуживание и ремонт лайнера в течение его жизненного цикла будут приблизительно на 30% меньше по сравнение с предыдущим семейством Boeing 767. В результате должны будут снизиться расходы запасных частей, а периодичность обслуживания между тяжелыми формами увеличится до 10 лет. Что касается непосредственно тех, кто будет эксплуатировать лайнеры A350, то теперь, благодаря применению углепластика, им не придется опасаться коррозии или усталостных повреждений металла, но с другой стороны увеличится риск повреждения корпуса самолета при столкновении с другими объектами (например, птицами). Помимо этого придется уделять больше внимания визуальному осмотру фюзеляжа, а также использовать новые технологии при проведении ремонта. В производственном процессе также придется применять новые методы, чтобы гарантировать отсутствие дефектов в готовых элементах фюзеляжа. Для этих целей Airbus наладила сотрудничество с ведущими научно-исследовательскими организациями в рамках разработки новых методов тестирования состояния композитных материалов.

26