1. Место авиационного материаловедения в системе технических наук

1.1. Понятие авиационного материаловедения

Чтобы разобраться с тем, что же такое авиационное материаловедение, какие цели преследует и какие задачи решает, необходимо разобраться с понятием самого материаловедения, поскольку, как было сказано выше, авиационное материаловедение идёт в авангарде всего материаловедения в целом.

В общем смысле материаловедение – это наука о материалах, их строении и свойствах. В интернет-ресурсе «Википедия» можно найти такое определение, которое, на мой взгляд, наиболее полно отражает всю специфику этой технической науки: «Материаловедение — междисциплинарный раздел науки, изучающий изменения свойств материалов, как в твёрдом, так и в жидком состоянии в зависимости от некоторых факторов. К изучаемым свойствам относятся структура веществ, физические, механические, электронные, термические, химические, магнитные и оптические свойства этих веществ. Кроме того, эта наука использует целый ряд методов, позволяющих исследовать структуру материалов». Материаловедение базируется на основных положениях физики твёрдого тела, физической химии и электрохимии. Объектом исследования являются, как понятно из названия, различного рода материалы, как в твёрдом, так и жидком агрегатном состоянии, а если конкретнее – взаимосвязь структуры и свойств материалов. Основным инструментом изучения является эксперимент над существующими материалами естественного и искусственного происхождения. Полученные взаимосвязи используются для улучшения свойств уже существующих материалов и для создания новых материалов с заданными свойствами. Главная цель материаловедения – это научно обоснованное предсказание поведения применяемых в технике материалов.

Авиационное материаловедение с точки зрения целей, задач, инструментов и методологии почти не отличается от материаловедения, однако объект исследования более конкретный – материалы, применяемые в авиационной технике. Вот основные сферы применяемости авиационных материалов и основные требования к ним:

• конструкция планера летательного аппарата; требования: высокая весовая эффективность (отношение прочности к удельному весу), широкий диапазон рабочих температур (от -80 °C до 60 °С), внутри которого изменения механических и физических свойств не превышают допустимых пределов, низкий коэффициент линейного теплового расширения, высокая коррозионная стойкость при взаимодействии с окружающей средой и другими материалами, хорошая обрабатываемость, стойкость к усталости, высокая жёсткость;

• конструкция авиационных двигателей и прилегающих к ним зон конструкции планера; требования: как можно более низкий удельный вес, жаропрочность и жаростойкость, стойкость к вибрационным и акустическим нагрузкам;

• приборное оборудование и системы; требования: как можно более низкий удельный вес, широкий диапазон рабочих температур.

Можно выделить главное требование к авиационным материалам – как можно более низкий вес готового изделия при сохранении на требуемом уровне остальных свойств. Все эти характеристики обычно объединяются под термином «качество авиационных материалов». Туда ещё входят такие характеристики, как трещиностойкость, контролепригодность, технологичность и ремонтоспособность. В последнее время в показатель качества авиационных материалов стали входит различные показатели экономической эффективности, что связано с возросшими объёмами пассажиро- и грузоперевозок. Решение важнейших технических проблем, связанных с производством авиационной техники, уменьшением их массы, повышением надежности и работоспособности во многом зависят от развития авиационного материаловедения.

Понятие авиационного материаловедения можно сформулировать так: Авиационное материаловедение – область знаний о металлических и неметаллических материалах, применяемых в авиационной технике, об объективных закономерностях зависимости их свойств от структуры, химического состава, способов обработки и условий эксплуатации¹.