3. Авиационное материаловедение сегодня

На сегодняшний день авиация – одна из самых наукоёмких и капиталоёмких отраслей промышленности в мире. Развитие авиационные техники продвигается не только в направлении технологического совершенства, но и в направлении совершенства эксплуатационного. В области гражданской авиации к самолётам предъявляются требования по увеличению срока службы до 50 лет, в то время как ещё в 80-х годах ХХ века срок службы был всего 10 лет. Кроме того, сформулированы строгие нормы по шуму, выбросам в атмосферу, эргономике и комфорта пассажиров. Претерпели изменения и концепции гражданских самолётов. Наиболее перспективные направления – это самолёты сверхвысокой дальности и сверхбольшой пассажировместимости.

В связи с этим к авиационным материалам стали предъявляться, помимо уже существующих всю историю этой науки, новые требования:

• управляемая или направляемая жёсткость конструкций, позволяющая, например, создавать крыло большого удлинения, что может обеспечить высокую дальность полёта;

• значительный ресурс материалов для реализации новых требований по сроку службы самолётов;

• концепция безопасной повреждаемости, подразумевающая под собой управляемое разрушение материалов и конструкции планера в полёте, не приводящая к аварийной ситуации, с последующей заменой или ремонтом повреждённых узлов после полёта.

Кроме того, возросли требования к удельной прочности и удельной жёсткости материалов, их стойкости к старению, весовой отдаче, вибрационным, климатическим и термическим нагрузкам.

На сегодняшний день можно выделить несколько основных направлений исследований и разработок в области авиационного материаловедения:

• полимерные композиционные материалы, позволяющие изготавливать конструкции направленной или управляемой жёсткости с высокой весовой отдачей и удельной прочностью;

• высокопрочные легированные алюминиевые сплавы для изготовления ответственных высокоресурсных узлов и агрегатов;

• жаропрочные литейные и деформируемые сплавы и стали;

• материалы для теплозащиты и шумоизоляции;

• покрытия для защиты лопаток ГТД, антикоррозионные покрытия, покрытия для защиты КМ от ультрафиолетового излучения;

• исследования в области механики и прочности композиционных материалов с целью создания эффективных конструкций из КМ;

• исследования в области механики разрушения материалов с целью реализации концепции безопасной повреждаемости.

Благодаря изысканиям и разработкам в области авиационного материаловедения к сегодняшнему дню был совершён огромный скачок в качестве и свойствах различных материалов за всю историю промышленного производства.

4. Проблемы теории и эксперимента в авиационном материаловедении

4.1. Эмпирическое знание в авиационном материаловедении

Эмпирическое исследование базируется на практическом взаимодействии исследователя с объектом. Оно предполагает осуществление наблюдений и экспериментальную деятельность. Эмпирическое исследование ориентировано на изучение явлений и зависимостей между ними. Сущностные связи не выделяются в чистом виде, но они проявляются в явлениях.

Эмпирическое познание способно обнаружить действие объективного закона и фиксирует это в форме эмпирических зависимостей. Эмпирическая зависимость – результат индуктивного обобщения опыта и представляет собой вероятностно-истинное знание, то ест знание, достоверное лишь отчасти.

Техническое знание по преимуществу имеет эмпирический характер. Здесь понятия образуются на основе отражения предметов и их свойств в условиях непосредственной практики или эксперимента. Поскольку они предназначены для овеществления в технических объектах, каждая неточность грозит неприятностями. Отсюда – терминологическая строгость, проявлением которой следует считать тенденцию к машинному описанию технических объектов, такие точные методы фиксации технического знания, как графики, параметры процессов и явлений, схемы, справочные таблицы, чертежи, специальные записи в программах компьютеров, спецификации узлов и деталей, технические указания.

При изучении и выявлении зависимостей свойств материалов от их структуры авиационное материаловедение опирается исключительно на эксперимент. Построение различных теорий и гипотез, описывающих эти зависимости, сопровождается строгой проверкой экспериментом, зачастую многократной с последующим накоплением экспериментальной статистики. Фактически, такие гипотезы и теории, а также модели и зависимости, построенные и выявленные на их основе нужны лишь для проектирования и разработки новых материалов. И, тем не менее, результат этой работы снова подвергается проверке экспериментом, создаётся тем самым научный задел, который используется в дальнейшем для создания всё более совершенных материалов.

Таким образом, эмпирическое знание в авиационном материаловедении является основным. Эта наука, можно сказать, держится на эмпирическом знании. С каждым годом развития авиационного материаловедения накапливается огромное количество информации и знаний, большинство из которых – экспериментальная статистика, отсортированная в зависимости от структуры различных материалов.