Из чего делают самолеты металл титан
Обновлено: 04.05.2024
FISHKINET
АНТИФИШКИ
Всё о политике в мире
Больше всего меня поражает, как россияне дистанцируют президента от всей этой своры. Типа, этакий независимый лотус посреди болотных поганок. В том, что он виноват в разрушении всей советской передовой инфраструктуры ничуть не меньше (а, возможно, даже больше) почему-то никто не догадывается.
"- Надо перестать продавать нефть."
Ахахахаха и газ тоже. Не ну это пять. Автор России надо молиться на то что бы в очередном санкционном порыве Запад и сателлиты не перестали покупать нефть и газ найдя альтернативу. Из-за одной такой в Сирии вся буча. Ибо это будет контрольным выстрелом в голову. Тут каких то нескольких жуликов пожурили и рубль рухнул а что будет со страной если главную денежную трубу в бюджет перекрыть нахер?
Про титан, лекарства и пр. - это пока все на уровне предложений, чтоб на Западе услышали. Сегодня Трамп уже передумал новую порцию санкций вводить, значит информация работает.
Любой уход с международного рынка - это удар, в первую очередь, по нашей экономике. Мы должны играть там, где не будет наших потерь.
Например, поставлять оружие палестинцам и талибам. рассказывать техасцам, что за их счет живет вашингтонская метрополия и территория Техаса была наглым образом аннексирована и их родина - Мексика и прочее, прочее, прочее. при этом неистово торговать с ними.
перестать продавать нефть- это потрогать Запад за яйки? У меня есть другая метафора на этот счет- более подходящая: назло в собственной постели обосраться.
А мы прекратим - ключевая фраза ватника патриота.Просто умиляет,что этот мелкий,бесправный винтик считает что он это мы
"даже авиационный бензин мы в прошлом великая самолетостроительная держава закупаем за рубежом!" - и давно у нас реактивные самолеты на бензине летать начали? Эксперт х.у.е.в.
Да уж, точно - аффтор просто тупой дебил взялся рассуждать об авиации, в которой ни ухом, ни рылом не смыслит. В эру реактивных двигателей талдычит об авиационном бензине. О - БЕЗДАРЬ!
Вот это я тоже всегда предлагал, да и не только это, но из этой же серии: "И проспонсировать ПС на подрыв газопровода ВНа. И поставить хуситам неизвестные БАЛы. Они вполне перекроют Ормуз и Аден. Ну и проспонсировать пиратов Африки! Вплоть до загадочных подлодок. (Кто-то скажет, это не наш метод! Ну так сделать покерфейс. Это Американские лодки и умные ракеты. У Наглии же прокатило! А санкции- они будут только нарастать.) "
Это реально будет действенно.
Эхм. Когда 12-я экономика мира грозит экономическими санкциями 1-ой экономике - это да, это штука, бл*дь, "посильнее Фауста Гёте", как говорил товарищ Сталин.
в совке же была такая прекрасная статья: "преклонение перед Западом". Надо использовать передовой опыт.
Начались панические вбросы про "всёпотеряем" от забугорных владельцев компании. Даже африканских пиратов за уши притянули )) Видать сильно ссыканули.
И, да, из 250 рабочих мест россиянам достанется только нескольким уборщицам.
У меня отлично! )) С работы вот приехал, отдыхаю. А ты, как не зайду всё на Фишках гадишь. Бедняга, совсем тебя куратор затюкал, даже расслабится не даёт, всё камменты строчить заставляет про то как в России всё плохо )
Хм. много красивых слов. Вот только интересно. Корпорация ВСПМО-Ависма . всё ещё российская. или она стала просто частью ЗАО "Ural Boeing Manufacturing" (UBM) просто как деталь - 69% акций принадлежит Боигу - а не на оборот
И пока ещё гражданин России Чемезов да и сама Россия?! на сколько владеют этим предприятием?
«Металл XXI века». Жизненно важен для развития авиации
Обработка этого металла во всех высокотехнологичных отраслях – космосе, авиа- и судостроении – считается самой сложной операцией.
На долю этого элемента приходится 0,61% массы земной коры. Его ресурс занимает четвертое место после железа, алюминия и магния. Он относится к редким элементам с момента открытия. Это титан - новый элемент, сравнительно недавно освоенный человеком.
Важное сырье для титанового шлака, синтетического рутила, титанового белого, титановой губки, металлического титана и титана, а также для покрытия электродов. Общие запасы титана в Китае составляют 960 млн. тонн, занимая первое место в мире, что составляет 38,8% от разведанных мировых запасов.
Глобальное потребление титана для коммерческой авиации составляет 46%, доля военного титана составляет 9%, доля титана, потребляемого во всем авиационном секторе, превышает 50%, доля промышленного потребления титана составляет 43%, а доля титана, потребляемого на развивающихся рынках, составляет 2%.
В Северной Америке и ЕС с развитой аэрокосмической и военной оборонной промышленностью, особенно в Соединенных Штатах, около 50% спроса на титановую продукцию приходится на аэрокосмическую и военную оборону.
В России нет ни одного авиационного двигателя, самолета или вертолета, где бы не применялся титан: истребители МиГ-29, Су-35, Су-30, Су-27, Ту-204, Ту-214, АН-148, SSJ-100, МС-21, транспортные самолеты Ил-76 и Ил-76Т и другие. Кроме этого, российское предприятие ПАО «Корпорация ВСМПО-АВИСМА» - основной поставщик титана для таких крупнейших концернов мировой авиаиндустрии, как AIRBUS INDUSTRIE и компании BOEING.
В связи с быстрым развитием азиатской авиакосмической промышленности в последние годы потребление титана в аэрокосмической промышленности будет увеличиваться. С глобальной точки зрения, авиационная отрасль играет решающую роль на рынке титана, и исторически сложилось так, что большой цикл титановой промышленности тесно связан с холодом и теплом авиационной промышленности.
По своей же распространенности во Вселенной и на нашей планете титан редким элементом назвать никак нельзя. Он обнаружен в спектре Солнца и в его атмосфере, а также в атмосфере звезд различных типов. Автоматические космические аппараты зафиксировали наличие титана на Марсе и на Венере, в очень больших количествах в лунных породах, а на нашей планете титан находят во всех типах пород земной коры, в морях и океанах, в атмосфере и даже в растениях и тканях живых организмов.
Помимо самолетов, где он служит легким и прочным конструкционным материалом, титан используют в качестве брони. Связано это с тем, что вес наземных боевых машин постоянно растет, а это вызывает трудности с их передвижением. Так, элементы брони из ВТ6 позволили снизить вес американской БМП М2 «Брэдли» на 35%. Из этого же сплава сделаны элементы брони танка М1 «Абрамс». Довольно давно титановые пластины применяют в бронежилетах.
Использовали титановые сплавы и для кузовов гоночных автомобилей, и как элементы конструкций — пружин подвески, клапанов двигателя. Если в первом случае удается сократить вес элемента на 70%, то во втором главное - снижение инерции: клапан срабатывает быстрее, и такая простая замена снижает потребление топлива двигателем внутреннего сгорания на 4%. В рамках американского проекта автомобиля будущего, который станет расходовать галлон (топлива на 80 миль, или 3 литра на 100 км (сейчас обычно - 7-12 л), отмечается, что из титана надо изготовлять крепеж, систему выхлопа, элементы двигателя и пружины подвески.
В 2009 году впервые оторвался от земли Boeing 787 Dreamliner - первый новый гражданский самолет, сделанный авиапромом США за последние 15 лет. Без титановых деталей российского производства, которые были в нем использованы, он не оторвался бы от земли еще лет десять.
Композитные части современных самолетов не могут соседствовать со сталью и алюминием, металл начинает коррозировать. Приходится использовать детали из титана высокой очистки.
Титан помог человеку преодолеть звуковой барьер в авиации и выйти в космическое пространство. В ракетостроении и космической технике титан практически незаменим.
Плотность титана равна 4500 кг/м3 при комнатной температуре. Если затрагивать физические свойства титана, то можно отметить его высокую удельную прочность, прочности при высоких температурах, маленькую плотность и коррозийную стойкость. Механическая прочность титана в два раза выше прочности железа и в шесть – алюминия. При высоких температурах, где легкие сплавы уже не работают (на основе магния и алюминия), на помощь приходят титановые сплавы. К примеру, самолет на высоте в 20 километров развивает скорость в три раза выше, чем скорость звука. И температура его корпуса при этом около 300 градусов по Цельсию. Такие нагрузки выдерживает только титановый сплав.
Космос - это глубокий вакуум, где царит ледяной холод. И любое искусственное тело, находящееся в космосе, охлаждается до очень низких температур. С другой стороны, аппарат сильно разогревается, если попадает под солнечные лучи. Кроме того, стенки космического корабля бомбардируются космическими частицами, летящими с огромной скоростью, и находятся под действием космической радиации. Такие сверхтяжелые условия могут выдержать только сталь, вольфрам, платина и титан. Предпочтение, конечно же, отдано титану. Титановые сплавы использовали в пилотируемых ракетных комплексах «Восток» и «Союз», беспилотных «Луна», «Марс», «Венера», а также «Энергия» и в орбитальном корабле «Буран».
Новая техника и технологии требуют применения новых металлов
Американские ученые проводили эксперименты, чтобы установить, как воздействуют на различные металлы условия космического пространства, в частности глубокий вакуум. Образцы исследуемых материалов помещали в вакуумную камеру с давлением, соответствующим разрежению на высоте 800 км над землей. Были получены интересные результаты. Так, выяснилось, что в этих условиях некоторые металлы - кадмий, цинк и сплавы магния испаряются. Наиболее устойчивыми оказались сталь, титан, вольфрам и платина. Среди них, лидирует титан и его сплавы, уверенно шагнувшие в космос.
Для современных сверхзвуковых самолетов требуются чтобы они имели относительно низкий структурный весовой коэффициент, что обеспечивает титановый сплав, который имеет прочность, близкую к стали средней прочности, но обладает низкой плотностью. Вместо конструкционной стали и жаропрочного сплава он позволяет значительно снизить конструкционный вес и стоимость самолета.
Сегодня титан является одним из наиболее популярных металлов. Он очень прочный и легкий металл, его плотность немногим выше плотности алюминия. При одинаковой прочности титановые конструкции легче стальных на 45%. Сплавы титана находят применение во многих отраслях промышленности, а особенно в авиакосмической сфере. Благодаря своим уникальным свойствам титан применяется, как при изготовлении ортопедических и стоматологических имплантов, так и самолетов последнего поколения и космических кораблей.
Современные магниевые и титановые сплавы, применяемые в авиастроении
В статье рассматриваются основные виды магниевых и титановых сплавов, используемые в аэрокосмическом комплексе. Анализируются их технические свойства, химический состав, конкретная область применения.
Основной конструкционный материал, используемый в аэрокосмическом комплексе – алюминий и его сплавы. Весьма успешно и длительно в авиации применяются такие алюминиевые сплавы как Д16, АК6, АМГ6, АЛ9, В95 и др. В настоящее время в научных лабораториях России постоянно проводится работа по созданию новых алюминиевых сплавов. Анализ современных деформируемых и литейных алюминиевых сплавов, рекомендованных ВИАМом для применения в конструкциях современных самолетов отечественного производства приводится в нашей работе [1].
Значительные успехи в последнее время, как отмечают авторы [2] достигнуты в направлениях улучшения свойств и других типов авиационных конструкционных материалов, а именно магниевых и титановых сплавов.
Деформируемые магниевые сплавы
Названные сплавы делятся на 3 основные группы. Кратко рассмотрим представителей каждой из них.
Сплавы средней прочности. Наиболее популярные сплавы данной группы – МА20 и МА20СП. Отличительная особенность указанных сплавов – повышенная пластичность и технологичность. Наряду с этим, сплавы хорошо свариваются аргонодуговой электрической сваркой и контактной электросваркой, не склонны к коррозионному растрескиванию, обладают удовлетворительной коррозионной стойкостью. Сплав МА20СП служит для получения деталей сложной конфигурации методом сверхпластичной деформации, к которым можно отнести детали приборных панелей, декоративные детали, спинки и подлокотники пассажирских кресел (рис.1).
Рис. 1. Спинки и подлокотники пассажирских кресел, изготовленные из сплава МА20СП
Высокопрочные сплавы - МА14, МА15, МА22. Сплав МА14 предназначен для изготовления деталей, длительно эксплуатирующихся при температуре до 125°С. Необходимо отметить, что сплав нашел широкое применение в конструкциях не только гражданских, но и военных самолетов, таких как Су-27, Су-30, МиГ-29 и др. Указанный сплав служит для изготовления различных деталей систем управления (качалки, кронштейны, рычаги и пр.), а также и деталей внутреннего набора из плит, профилей, штамповок и т.д.
Отличительная особенность сплава МА15 состоит в том, что все полуфабрикаты из него получают методом штамповки.
Детали, изготавливаемые из сплава МА22 могут длительно (до 100 часов) эксплуатироваться уже при температуре до 200°С.
Сплавы пониженной плотности. Типовые представители МА18, МА21. Известно, что плотность обычных магниевых сплавов составляет 1780-1820 кг/м3. Для снижения плотности эти сплавы наряду с другими легированными элементами содержат литий в количестве до 10,5 % (по массе), при этом плотность сплавов указанной группы понижается и составляет 1500–1600 кг/м3.
Сплав МА18 отличается высокой пластичностью как при комнатной, так и при криогенной температурах, повышенным модулем упругости и высокой удельной жесткостью. Из сплава изготавливают все виды полуфабрикатов, свариваемых аргонодуговой электрической сваркой. Для указанного сплава характерна удовлетворительная коррозионная стойкость.
Сплав МА21 предназначен для изготовления деталей, работающих в диапазоне температур ±60°С, когда требуется высокая жесткость и повышенная прочность при сжатии.
Литейные магниевые сплавы
Литейные магниевые сплавы используются для отливки различных изделий благодаря их жидкотекучести и повышенной пластичности. Их приготавливают в различных видах плавильных печей. Для предотвращения горения при плавке используются специальные флюсы и присадки. Отливки получаются путем литья в песчаные, гипсовые и оболочковые формы Указанные сплавы также подразделяются на 3 основные группы.
Высокопрочные сплавы. Типичные представители – сплавы ВМЛ20-Т6, ВМЛ24-Т6.
Так, сплав ВМ20-Т6 отличается повышенной коррозионной стойкостью, активно вытесняет традиционные литейные магниевые сплавы МЛ5, МЛ8, МЛ12, используемые для изготовления деталей узлов агрегатов самолетов и двигателей (корпуса насосов, картеры, редукторы, вентиляторы).
Сплав ВМЛ24-Т6 рекомендуется для изготовления литых нагруженных деталей самолетов, вертолетов, двигателей (например, авиационных колес (рис.2), кронштейнов, ферм, рам и др.).
Рис. 2 Авиационные колеса из магниевого сплава
Жаропрочные сплавы. Эту группу представляют МЛ9-Т6, МЛ10-Т6 и МЛ19-Т6. Указанные сплавы предназначены для изготовления деталей самолетов, вертолетов, двигателей, приборов, маслоагрегатов, редукторов и других агрегатов, работающих при повышенной температуре (до 300°С). Для всех сплавов характерны хорошие литейные свойства, которые позволяют изготавливать из них сложные крупногабаритные отливки, мало склонные к образованию микрорыхлот, имеющие повышенную герметичность, устойчивое постоянство размеров выплавляемых деталей. Жаропрочный сплав МЛ10, отличающийся повышенным уровнем механических свойств, находит наиболее широкое применение.
Титановые сплавы
Титановые сплавы обладают уникальными свойствами -высокой прочностью, хорошей пластичностью, небольшой плотностью, высокой удельной прочностью как при температуре 20–25°С, так и при криогенных температурах, хорошей коррозионной стойкостью, жаропрочностью- за счет чего они занимают оно из лидирующих позиций в авиастроении. Основное достоинство титановых сплавов по сравнению с алюминиевыми и магниевыми сплавами- более высокая прочность и жаропрочность при достаточно хорошей пластичности и более высокая коррозионная стойкость.
Деформируемые титановые сплавы
Названные сплавы делятся на 2 основные группы.
Конструкционные сплавы нормальной прочности. Представители - сплавы ВТ20, ВТ23, ВТ18ч, ВТ38, ВТ43.
Наиболее широко применяемый титановый сплав как в конструкции планера самолетов, так и для изготовления деталей газотурбинных двигателей – ВТ20. Например, в конструкции планера самолета Су-35 из этого сплава изготовлено значительное количество деталей и сварных узлов фюзеляжа, крыла и киля.
Сплав ВТ23 – сплав широкого применения, за счет хороших характеристик свариваемости используется в монолитных, сварных и паяных конструкциях самолетов, ракет и космических летательных аппаратов. Сплав ВТ23 используется в конструкциях самолетов Ан-158, Су-29, Су-31М.
Сплав ВТ18ч – листовой конструкционный сплав высокотемпературного применения. Предназначен для изготовления обшивок самолетов, ракет и в конструкциях двигателей, т.е. деталей, эксплуатирующихся при температуре до 600°С.
Сплав ВТ38 – новый жаропрочный, жаростойкий пониженной окисляемости. Применяется для изготовления обшивок самолетов, ракет и в конструкциях двигателей с рабочей температурой до 650°С.
Сплав ВТ43 – свариваемый сплав широкого применения. Используется в монолитных, сварных и паяных конструкциях самолетов и ракет.
Высокопрочные конструкционные сплавы. Типичные представители - титановые сплавы ВТ22, ВТ22М, ВТ22И применяются для изготовления деталей и узлов ответственного назначения: сварные конструкции, турбины, штампованные узлы, высоконагруженные детали и конструкции. Указанные сплавы длительно работают при температуре до 400°С и кратковременно до 750°С.
Сплав ВТ22 – свариваемый титановый сплав, для которого характерна высокая прокаливаемость. Указанный сплав широко применяется в отечественных самолетах Ил-76, Ил- 86, Ил- 96, Ан-72, Ан-124, Ан-224, Ан-148, Як-42, Бе-200, Ту-204, МиГ-29, Т-50 для изготовления крупногабаритных деталей внутреннего силового набора ( например, балок, лонжеронов, шпангоутов, нервюр, рельсов закрылков и предкрылков), а также для изготовления крупногабаритных силовых деталей и узлов шасси, в том числе сварных (траверс, балок основных шасси, тормозных рычагов).
ВТ22М наиболее усовершенствованный свариваемый сплав, перспективен для изготовления не только крупногабаритных деталей внутреннего силового набора, но и крупногабаритных силовых деталей и узлов шасси.
Сплав ВТ22И – высокотехнологичный сплав служит для получения точных штамповок методом изотермического деформирования в условиях сверхпластичности, обеспечивающей изготовление термостойких деталей сложной конфигурации (панелей, крышек люков, кронштейнов и др.). При этом сохраняется однородная мелкозернистая структура и высокий уровень механических свойств.
Литейные титановые сплавы. Представители этой группы – сплавы ВТ1Л, ВТ5Л, ВТ6Л, ВТ20Л, ВТ40 отличаются малой склонностью к образованию горячих трещин, линейной усадкой – 1 %, объемной усадкой – 3 %. Литейные сплавы обладают более низкими механическими свойствами, чем соответствующие деформируемые. Следует отметить, что как отмечают авторы [2] упрочняемая термообработка не применяется, так как резко снижает пластичность сплавов.
Сплавы ВТ1Л, ВТ5Л достаточно широко используются для изготовления высоконагруженных деталей ответственного назначения (литых корпусов, турбин, крыльчаток и т.д.).
Термоупрочняемый сплав ВТ6Л за счет закалки и последующего старения имеет высокие механические характеристики и рекомендуется для изготовления деталей, работающих до температуры 400°С.
Сплав ВТ20Л находит применение при производстве турбин, литых корпусов.
Сплав ВТ40Л отличается повышенной прочностью, а также высоким пределом выносливости. Используется в агрегатах планера самолетов и в двигателях для изготовления различных высокоресурных деталей и успешно вытесняет серийные сплавы более старого поколения ВТ6Л и ВТ20Л.
Таким образом, в работе дана краткая характеристика современных магниевых и титановых сплавов, наиболее широко применяемых в авиационной промышленности.
Работа выполняется в рамках биржевого проекта «Разработка технологии лазерной обработки для получения изделий с высокими механическими свойствами», реализуемого на базе кафедры «Металловедения, порошковой металлургии, наноматериалов» Самарского государственного технического университета.
Из какого материала делают самолеты
Конструкционные материалы, из которых изготавливают самолеты, прошли стремительную эволюцию вместе с развитием самой авиации. От полотняных аэропланов в начале прошлого века до современных стальных птиц. За 100 лет существования авиации, материалы, из которых изготавливают авиалайнеры, существенно изменились.
Немного истории
Самые первые самолеты (братьев Райт, США – 1903 г.; «Вуазен», Франция – 1905г; «Блерио», Франция – 1906 г.; «Рой», Англия – 1908 г.) изготавливались из тонких стальных труб, обтянутых материей, или имели деревянную конструкцию и полотняную обшивку поверхностей. Следующим шагом совершенствования конструкций самолета следует считать замену тканей на обшивку фанерой. Для повышения прочности фанерных конструкций, их стали делать в несколько слоев, скрепленных клеем.
Однако, деревянные конструкции были довольно неуклюжими, имели большое сопротивление во время полета. С увеличением скоростей самолетов, повышением нагрева конструкций и элементов двигателей, их использование стало небезопасным. Конструкторы стали постепенно заменять деревянные детали на металлические. Но полностью металлические самолеты появились не сразу.
Несовершенная технология производства металла на первых этапах его применения в авиации, делала конструкции из него, тяжелее деревянных, поэтому переход на металл происходил не быстро. Первые пробные аэропланы целиком из металла были изготовлены немцами в начале второго десятилетия прошлого века. По весу они превышали деревянные конструкции в несколько раз, и их летные данные оставляли желать лучшего.
Большинство аэропланов, использовавшихся в Первой мировой войне (1914—1918 гг.), были деревянными с тканевой обшивкой.
После войны основной причиной развития металлических самолетов послужило появление пассажирской авиации, потребовавшей производства большого количества самолетов с длительными сроками эксплуатации. Деревянные конструкции набухали под действием неблагоприятных атмосферных явлений (влаги, температуры). При определенных условиях они начинали подгнивать. Все это приводило к их быстрому выходу из строя, и не удовлетворяло требованиям гражданской авиации.
Ученые многих стран трудились над совершенствованием металлических материалов для авиастроения и технологии их изготовления. В СССР, одним из основоположников металлического самолетостроения стал знаменитый авиаконструктор Андрей Николаевич Туполев.
В 30-е годы прошлого столетия металл почти полностью вытеснил дерево в конструкции самолетов. Однако деревянные конструкции еще некоторое время применялись в отдельных случаях. В частности, в конструкциях советских истребителей Лагг-3, И-16, Як-1 и других, участвовавших в Великой Отечественной войне, использовались деревянные элементы. Это было сделано из соображений экономии, так как деревянные конструкции в изготовлении обходились дешевле металлических.
С появлением реактивной авиации в 50-х годах прошлого века, деревянные конструкции самолетов перестали использоваться.
Нагрузки, воздействующие на самолет
Чтобы понять, из чего делают самолеты, необходимо рассмотреть их отдельные конструктивные составляющие и выяснить, какие нагрузки приходятся на каждую из них. К основным частям конструкции самолета относятся:
- фюзеляж;
- крылья;
- хвостовое оперение;
- двигатель;
- шасси.
Каждая из этих частей самолета имеет свое функциональное назначение. Фюзеляж самолета объединяет все элементы конструкции в единое целое. Крыло создает подъемную силу. Двигатели создают необходимую для полета тягу. Хвостовое оперение обеспечивает аэроплану горизонтальную и вертикальную управляемость. Шасси необходимы для совершения взлета и посадки.
В процессе полета и на земле все эти составные части самолета испытывают разнообразные, характерные только для них нагрузки.
Все нагрузки, которые приходится выдерживать самолету подразделяются :
- нагрузки от воздействия набегающего потока воздуха при различных скоростях полета самолета и при его маневрах (подъемная сила и сила лобового сопротивления);
- весовые нагрузки, за счет веса бортового оборудования, топлива, пассажиров, полезного груза, двигателей, шасси и др.;
- инерционные нагрузки, связанные с инерцией, которую набирают элементы конструкции самолета и груз при изменении скоростей;
- термические нагрузки, возникающие под воздействием скоростного напора воздуха, а также внутри работающего двигателя.
Для современных реактивных самолетов важна также и звуковая нагрузка, которая возникает при работе двигателя.
Потому как прилагаются эти нагрузки их можно подразделить на те, что влияют сразу на многие части самолета, и на те, что сосредоточены в определенном месте. Кроме того, есть нагрузки, которые действуют постоянно, с определенной динамикой или частотой.
Исходя из учета влияния указанных нагрузок на конкретные составные части самолета, выбираются материалы, из которых они изготавливаются. Однако, есть одно свойство, которое применимо ко всем без исключения материалам, это их максимально легкий вес при прочих равных достоинствах.
Материалы, из которых делают самолет
К основным материалам, из которых делаются самолеты, относятся различные металлы, их сплавы и композиционные материалы. Рассмотрим подробнее принципы работы с этими материалами.
Алюминий
Большая часть конструкции самолета изготавливается из алюминия и его сплавов. Он идеально для этого подходит, прежде всего, из-за своего небольшого веса, а также из-за широких возможностей менять свои свойства в сочетании с различными добавками.
Так, для изготовления планеров, подвергающимся небольшим аэродинамическим нагревам, используется дуралюмин, представляющий собой высокопрочный алюминиевый сплав с примесью меди, марганца и магния. Для температурно нагружаемых оболочек планера и силовых элементов скелета самолета используются сплавы алюминия повышенной жаропрочности, с добавлением магния. Такие сплавы также используются для изготовления отдельных элементов конструкции двигателя, работающих в умеренном тепловом режиме (лопатки, крыльчатки, диски компрессора первого контура).
Алюминиевые сплавы с добавлением кремния применяют для литья сложных по форме деталей, с небольшой нагруженностью. Эти сплавы обладают хорошей текучестью и заполняемостью в нагретом состоянии. Из них изготавливают: кронштейны, рычаги, фланцы. Их также используют для изготовления некоторых деталей двигателя: корпуса компрессоров, картеры, различные патрубки и др.
В общей сложности на алюминиевые конструкции самолета приходится до 80% от его общей массы.
Титан
Титан и титановые сплавы представляет особый интерес в авиастроении, в первую очередь, из-за своих возможностей выдерживать высокие температуры.
Из титана изготавливаются корпуса сверхзвуковых самолетов, передние края крыльев и стабилизаторов. Титановые сплавы широко применяются в конструкциях шасси, узлах крепления закрылков, в силовых элементах. В реактивных двигателях из титана изготавливаются детали, подвергающиеся высокотемпературным нагрузкам: лопатки компрессоров и диски компрессоров второго контура, кожухи камер сгорания, сопла реактивных двигателей.
Сталь
Сталь представляет собой сплав железа и углерода. Она довольно широко используется при изготовлении самолетов. В авиации в основном применяется конструкционная сталь с содержанием от 0,05 до 0,55% углерода. Из стали изготавливают отдельные элементы силового набора конструкции, детали шасси, болты, заклепки. Жаропрочная сталь идет на изготовление обшивок самолетов, развивающих большие скорости.
Композиционные материалы
Широкое применение при производстве самолетов нашли композиционные материалы (композиты), представляющие собой основу и распределенные в ней армирующие материалы. В качестве армирующих материалов используются органические волокна, а в качестве основы — различные металлические сплавы.
Детали, изготовленные из композитов, обладают небольшим весом, могут выдерживать высокие температуры. Их используют для изготовления обшивок крыла, оперения, створок шасси, радиопрозрачных обтекателей и др.
При рассмотрении материалов, из которых делаются самолеты нельзя забывать и о таких важных материалах, как резина и пластмассы. Резина применяется при изготовлении колес шасси, трубопроводов, шлангов, прокладок, уплотнителей, амортизаторов. Различные по своим свойствам пластмассы применяются для изготовления силовых элементов конструкции самолета, остекления кабины пилота, декоративной отделки пассажирского салона, в качестве электро- и теплоизоляции. Химически стойкие пластмассы используются для изготовления топливных баков.
Пожалуй, мы рассмотрели все основные наиболее используемые для производства самолетов материалы. То, из какого металла делают самолеты, во многом отражается и на их летных возможностях. Так, легкие алюминиевые сплавы используются для производства планеров дозвуковых самолетов, титан и сталь – для достижения сверхзвуковых и гиперзвуковых скоростей.
Для всех авиационных материалов важной характеристикой является их технологичность, то есть способность их изготовления серийно, а не только в одном экземпляре. Самолеты производятся большими партиями, все их детали изготавливаются многократно. В ходе повторяющегося процесса изготовления они не должны терять своих основных свойств.
Для этого разрабатываются специальные технологические процессы, которые представляют собой последовательные изменения свойств материала на различных этапах его производства, вплоть до его получения с заданными свойствами. Все основные технологические процессы по изготовлению материалов для самолетов стандартизированы, что гарантирует их производство с одинаковыми свойствами. Изготовление авиационных материалов, основных конструктивных частей самолета и его окончательная сборка производятся на авиастроительных заводах.
Основные авиазаводы России
Чтобы увидеть, где в России делают самолеты, нужно открыть карту. География расположения авиазаводов на территории России представлена весьма разнообразно, от западных границ до Дальнего Востока.
В Южном административном округе, в Ростове –на-Дону и в Таганроге производят вертолеты Ми-26, Ми-28, Ми-35, самолеты-амфибии Бе-200. В Московской области – МиГ-29, Ил-103. В Центральной части России, в Воронежской и Смоленской областях — Ил-96-300, Ан-148, Ил-96-400, Ил-112, Як-18Т, СМ-92Т. На Волге расположены заводы по производству Ан-140,Ту-204, Ил-76, Ан-140, МиГ-29, МиГ-31, МиГ-35. В Республике Татарстан делают Ту-214, Ансат, Ми-17, Ми-38. В Сибири — Су-34, Су-30, Як-130, МС-21, Як-152, Су-25УБ, Су-25УБМ , Ми-8АМТ, Ми-171, Ми-171А2, Ми-8АМТШ. В республике Башкортостан – Ка-226, Ка-27, Ка-31, Ка-32. На Дальнем Востоке расположено производство Сухой Суперджет-100, Су-27, Су-30, Су-33, Су-35, Т-50 (ПАК ФА) и вертолетов Ка-52, Ка-62.
Резюме
Широта представленных авиазаводов по территории России, а также номенклатура изготавливаемой техники, говорит о развитом авиастроительном производстве России. Основы его были заложены знаменитыми учеными, конструкторами и инженерами прошлого века. В наше время новое поколение разработчиков авиационной техники успешно продолжает начатое ими дело. Иллюстрацией этому служат новые российские разработки самолетов и вертолетов, признанные во всем мире.
Титановая зависимость: Boeing и Airbus для производства самолетов необходим металл из России
- Титановая зависимость: Boeing и Airbus для производства самолетов необходим металл из России
Представители крупного бизнеса на Западе сейчас пытаются образумить политиков США и Европы, которые ищут способы усилить экономическое давление на Москву. Речь в том числе идет об авиастроительных гигантах Boeing и Airbus. Они призывают воздержаться от введения санкций на российский титан, который необходим для создания новых воздушных судов.
Что общего у символа самых роскошных дальнемагистральных перелетов со среднеуральским городком Верхняя Салда? Титан, из которого чуть более чем полностью состоит крупнейший в мире четырехпалубный авиалайнер А380.
Гийом Фори, генеральный директор Airbus: «Вся авиация использует в основном российский титан. Такова историческая ситуация. Сейчас мы защищены запасами в краткосрочной и даже среднесрочной перспективе».
При этом будущее весьма туманно. Туманно настолько, что еще на ранних этапах введения антироссийских рестрикций мсье Фори восклицал на страницах The Wall Street Journal: «Санкции против российского титана станут санкциями против нас». Генерального директора Airbus можно понять: аэрогигант приобретает 65% производимого в России титана. Прочный, легкий, плавящийся при температуре 1660 градусов по Цельсию металл идеален для создания безопасных и экономичных летательных аппаратов. В Airbus он главным образом применяется для создания крыльев, шасси и деталей двигателя, подвергающихся высоким температурным нагрузкам.
Немного России есть и в каждом американском Boeing. Более 10 лет аэрокосмический гигант приобретал около трети экспортируемого титана и буквально в конце 2021 года подписал с российскими металлургами меморандум о расширении сотрудничества, но в итоге первым декларативно отказался от российского титана, точнее, приостановил экспорт, ссылаясь на достаточные запасы металла.
Разумеется, все говорят о замене поставщика, но есть проблема: Россия хоть и занимает в списке экспортеров титана всего лишь третье место, однако обеспечивала аэрогигантов готовыми деталями, которые чрезвычайно трудно в силу свойств металла производить.
Петтер Хернфельдт, авиаэксперт: «С титаном действительно очень трудно работать. Здесь на помощь приходит Россия, потому что у нее большой опыт, она на сегодняшний день является мировым лидером, когда речь идет о высококачественном титане, необходимом для аэрокосмической промышленности».
Отечественный опыт производства конечных изделий равен истории пилотируемой космонавтики. Кабина корабля «Восток», на котором летал Гагарин, уже была из титана. Позже из суперметалла строили советские истребители и подводные лодки. То есть аэрокосмическим корпорациям придется искать не только экспортера сырья, но и создателя готовой продукции.
Роман Гусаров: «На то, чтобы перестроить всю эту цепочку, уйдет много лет, это огромные инвестиции, которые ни Boeing, ни Airbus позволить себе не могут. По миру прошлась пандемия, спрос на новые самолеты резко сократился. К сегодняшнему дню оба мировых производителя пришли с достаточно серьезными финансовыми потерями».
После возвращения Крыма в родную гавань Airbus уже предпринимал попытки найти титановую альтернативу России, но за 8 лет с этой задачей так и не справился. Сочетания высочайшего качества сырья и продукции, внятного цикла производства и конкурентоспособных цен, подобных российским, обнаружить не удалось.
Роман Гусаров: «Эта санкция может оказаться поркой самих себя. Тот ущерб, который они могут нанести российской экономике, на фоне того ущерба, который они получат, капля в море. Понесут огромные потери, в том числе репутационные. Для Airbus и Boeing нет ничего хуже, чем не выполнить обязательство».
Запрет на экспорт титана в США и Европу Россия в качестве ответных санкций не вводит. Это могло бы негативно сказаться на отечественных производителях, а западным партнерам деваться некуда. Ситуация, как в песне: первым делом (тут ничего не изменилось) самолеты, ну, а санкции а санкции потом.
Читайте также: