Стан і перспективи застосування композиційних матеріалів у літальних апаратах військового та цивільного призначення

Abstract

Вступ. Композиційні матеріали знаходять найбільш ефективне застосування в аерокосмічній техніці. Особливо швидкими темпами вони поширюються в галузі військової авіації. У літакобудуванні для цивільної авіації композити як основний матеріал поширювались значно повільніше, однак останнім часом і тут спостерігається значне прискорення. Постановка проблеми. Із самого початку літальний апарат потребував для свого створення легких матеріалів. На початковому етапі у ролі таких матеріалів застосовували тканину, оброблену нітроцелюлозою, та фанеру. Суттєвим проривом стало застосування алюмінію, на основі якого почали будувати суцільнометалеві конструкції аеропланів. Друга половина минулого століття супроводжувалась розвитком та інтенсивним поширенням в авіації конструкційних матеріалів із принципово новими властивостями – композиційних матеріалів. Мета роботи. Метою роботи є аналіз розвитку, сучасного стану та перспектив застосування композиційних матеріалів у літальних апаратах військового та цивільного призначення. Виклад основного матеріалу. На першому етапі для виготовлення окремих елементів літаків, а також легких експериментальних апаратів застосовувались скловолокнисті пластики. У подальшому із розробкою композитів на основі борних волокон із високими механічними властивостями темпи їх застосування суттєво зросли. Нині в авіабудуванні застосовується широке різноманіття типів композиційних матеріалів на основі вуглецевих та борних волокон, арамідних та скловолокон, але найбільш перспективними вважають композити, у яких як зміцнююча арматура застосовуються волокна бору, карбиду бору та вуглецю, які в умовах підвищених температур здатні забезпечувати необхідну жорсткість конструкції при зниженні її маси на 20–40 %. Завдяки постійному підвищенню експлуатаційних властивостей композиційних матеріалів неперервно зростає обсяги їх застосування в авіаційній техніці. Вже сьогодні у літаках, що проектуються, та перспективних конструкціях передбачається масова доля композитів на рівні 30–50 %, що суттєво впливатиме на вантажопідйомність і дальність польоту літака, витрати палива і загальний ККД. Висновки. Найбільш перспективними композиційними матеріалами для літакобудування є армовані пластики на основі вуглецевих та борних волокон, а для гелікоптерів – арамідні волокна у суміші зі скловолокном.