Сколько в самолете металла

Обновлено: 20.09.2024

Кандидат технических наук А. ЖИРНОВ, заместитель генерального директора ВИАМа.

Восьмимоторный гигант АНТ-20 ("Максим Горький") был построен, как и многие металлические самолеты начала 30-х годов, из гофрированного алюминия.

Массивные и очень ответственные детали шасси современных транспортных и пассажирских самолетов ОКБ им. С. В. Ильюшина изготовлены из титанового сплава ВТ-22. На снимке: Ил-76.

- Сталь и алюминий, титан и пластмассы, клеи и дерево, стекло и резина - ни один самолет не полетит без этих материалов. Все они разработаны или испытаны в ВИАМе

- В каждой лопатке турбины реактивного двигателя воплощены самые совершенные металлургические технологии. Стоимость одной монокристаллической лопатки соизмерима с ценой дорогого легкового автомобиля

- Испытательный центр - "малая академия наук" ВИАМа. Грозит ли усталость металла разрушением самолета? Как найти скрытые дефекты в металле? Какими свойствами обладает новый материал? Во всем этом разбираются сотрудники Испытательного центра

- Армрестлинг как способ разрешения ученого спора, или Как Н. С. Хрущев летал в Америку

- "Состаренный" материал не значит "старый"

- Как кроили "шубу" для "Бурана"

- От воздействия высоких температур турбинные лопатки защищает плазма

- Чем совершеннее летательный аппарат, тем больше в нем неметаллических материалов . Уже спроектированы самолеты, на две трети состоящие из композитных материалов и пластмасс

- Утром лаборант, вечером студент. И все это - не выходя из родной лаборатории. Если государство не готовит специалистов, их приходится учить на месте

- Коррозия - враг любого металла. Ржавеет даже нержавеющая сталь. Как лечить язвы на теле "Рабочего и колхозницы"?

- Склеить можно все что угодно. Нужен только подходящий клей. В небе летают склеенные самолеты, и это не детские модели, а большие транспортные воздушные суда.

Первые шаги нашей авиации связаны с закупкой иностранных самолетов. Были они по большей части деревянными, фюзеляж и крылья обтягивались тканью. Конечно же такие "матерчатые" самолеты не могли выдерживать значительных скоростных и температурных нагрузок, нужны были иные материалы, прежде всего - металл.

Идея строить самолеты из алюминия возникла в Германии. Там же появились первые сплавы, разработанные специально для самолетов. Их назвали дуралюминами. Подобный сплав был создан и у нас в стране в середине 20-х годов. Он получил марку Д-1 - это сплав алюминия с медью и небольшим количеством магния.

В 1932 году академик А. А. Бочвар разработал теорию рекристаллизации алюминиевых сплавов, которая легла в основу создания легких сплавов. В стране к тому моменту существовала производственная база: первый алюминиевый завод "Кольчугалюминий" (расположенный в селе Кольчугино Владимирской области) выпускал гладкие и гофрированные листы технического алюминия - это алюминий с небольшими добавками марганца и магния. Такой алюминий обладал достаточной прочностью, был пластичен и потому использовался для обшивки фюзеляжей летательных аппаратов.

Однако материал для новых скоростных самолетов должен был иметь совершенно иные качества. И через некоторое время в лаборатории алюминиевых сплавов ВИАМа (созданной одновременно с открытием института в 1932 году) разработали сплав Д-16, который применялся в самолетостроении почти до середины 80-х годов. Это сплав на основе алюминия с содержанием 4-4,5% меди, около 1,5% магния и 0,6% марганца. Из него можно было делать практически любые детали самолета: обшивку, силовой набор, крыло.

Но скорости и высота полетов росли. Требовались высокопрочные сплавы. В середине 50-х годов возглавивший лабораторию алюминиевых сплавов академик И. Н. Фридляндер совместно со своими коллегами В. А. Ливановым и Е. И. Кутайцевой разрабатывает теорию легирования высокопрочных сплавов. Введение в систему алюминий - медь цинка и магния позволило резко увеличить прочность материала. Так возник сплав В-95, обладающий прочностью 550-580 Мпа (~ 5500- 5800 кгс/см 2 ) и в то же время имеющий хорошую пластичность. У него был один изъян: недостаточная коррозионная стойкость, что, однако, устранялось путем двухступенчатого искусственного старения.

Новый сплав получил признание авиастроителей не сразу. В это время А. Н. Туполев создавал новый пассажирский лайнер Ту-154. Проект никак не укладывался в заданные весовые характеристи ки, и тогда генеральный конструктор сам позвонил Фридляндеру, обратившись за помощью, на что тот конечно же предложил использовать новый сплав. Проект новой машины переработали. Сплав В-95 нашел свое место для верхней поверхности крыла, из него изготовили прессованные панели и стрингеры, значительно снизив вес самолета. Такие же исследования параллельно шли в США. Там возникли сплавы серии 7000, в частности сплав 7075 - полный аналог нашего сплава.

Нагрузки, которые испытывает крыло самолета, неравноценны. Если верх крыла работает в основном на сжатие, то нижняя часть - на растяжение. Поэтому ее по-прежнему делали из дуралюмина Д-16, имеющего более высокие пластичность и порог усталости. Но и этот сплав претерпел серьезную модификацию за счет повышения чистоты по примесям при литье слитков. Технологические усовершенствования были столь значительны, что появился фактически новый материал - сплав 1163, который и в настоящее время успешно используется в нижних обшивках крыла и всего фюзеляжа.

Увеличение эксплуатационного ресурса самолетов всегда оставалось и остается задачей номер один. Добиться еще большей надежности и долговечности материалов можно, изменив структуру металла - "измельчив зерно". Для этого в сплавы начали вводить небольшие количества (до 0,1%) циркония. Величина зерна металла действительно резко уменьшилась, ресурс возрос. Одновременно создавались специальные ковочные сплавы, предназначенные для самых ответственных, силовых конструкций лайнеров. Так был разработан сплав 1933, превосходящий по своим параметрам зарубежные аналоги. Из него изготовляют детали силового набора и шпангоуты. Специалисты европейской авиастроительной фирмы "Эрбас" провели испытания нового материала и приняли решение использовать его в своих самолетах серий А-318 и А-319.

К сожалению, процесс весьма выгодного сотрудничества приостановлен. Причина в том, что акции двух основных российских производителей алюминиевой продукции - Самарского и Белокалитвенского металлургических комбинатов - выкуплены американской фирмой "ALKO". Значительная часть оборудования на предприятиях демонтирована, технологическая цепочка нарушена, квалифицированные кадры разошлись, и производство фактически прекратилось. Сейчас эти предприятия выпускают в основном фольгу, которая идет на изготовление пищевых банок и упаковок…

И хотя в настоящее время при посредстве российского правительства между компанией "АЛКОА-РУС" (она теперь называется так), ВИАМом и авиационными конструкторскими бюро достигнуты договоренности о возобновлении выпуска так необходимых нашей авиационной промышленности материалов, процесс восстановления идет крайне медленно и болезненно.

ВИАМ стал родоначальником серии сплавов пониженной плотности. Это совершенно новый класс материалов, содержащих литий. Первый такой сплав создал академик И. Н. Фридляндер со своими учениками еще в 60-х годах - на четверть века раньше, чем где-либо в мире. Его практическое использование, правда, поначалу было ограничено: такой активный элемент, как литий, требует особых условий выплавки. Первый промышленный алюминиево-литиевый сплав (его марка 1420) был создан на основе системы алюминий - магний с добавлением 2% лития. Его использовали в КБ А. С. Яковлева при строительстве самолетов вертикального взлета для палубной авиации - именно для таких конструкций экономия веса имеет особое значение. Як-38 эксплуатируется до сих пор, и никаких нареканий к сплаву нет. Более того. Оказалось, что детали из этого сплава обладают повышенной коррозионной стойкостью, хотя алюминиево-магниевые сплавы и сами по себе мало подвержены коррозии.

Сплав 1420 можно сваривать. Это его свойство использовали при создании самолета МиГ-29М. Выигрыш в весе при строительстве первых опытных образцов самолета за счет пониженной плотности сплава и исключения большого количества болтовых и клепочных соединений достигал 24%!

В настоящее время модификацией этого сплава - сплавом 1424 - весьма заинтересовались специалисты "Эрбаса". На заводе в городе Кобленце (ФРГ) из сплава откатали широкие листы длиной 8 м, из которых изготовили полноразмерные элементы конструкции фюзеляжа. Ребра жесткости из того же материала приварили лазерной сваркой, а элементы соединили между собой сваркой трением, после чего отправили на ресурсные испытания во Францию. Несмотря на то что некоторым деталям намеренно нанесли повреждения (для оценки работоспособности в экстремальной ситуации), после 70 тысяч циклов нагрузки конструкция полностью сохранила эксплуатационные свойства.

Еще один сплав с литием, созданный в ВИАМе, - 1441. Его главная особенность в том, что из него можно делать листы рулонной прокатки толщиной 0,3 мм с сохранением высоких прочностных качеств. Конструкторское бюро имени Бериева использовало сплав для изготовления обшивки своего гидросамолета Бе-103. Эту небольшую - всего на четыре человека - машину, толщина обшивки которой 0,5-0,7 мм, выпускает завод в Комсомольске-на-Амуре. Ее вес на 10% меньше, чем аналогичных моделей из традиционных материалов. Партию таких самолетов уже купили американцы.

Тонкий, но прочный прокат необходим для создания недавно появившегося нового класса материалов - слоистых алюмостеклопластиков, которые в России называются "сиал", а за границей - "глэр". Материал представляет собой многослойную конструкцию: чередование слоев алюминия и стеклопластика. У него немало преимуществ перед монолитными. Во-первых, стеклопластик можно армировать искусственными волокнами, на треть увеличивая прочность. Но главный выигрыш в том, что, если в конструкции появляется трещина, она растет на порядок медленней, чем в монолитных материалах. Именно этим сиалы, или глэры, в первую очередь заинтересовали авиастроителей. Из такого материала впервые изготовлена верхняя часть обшивки фюзеляжа аэробуса А-380 в наиболее ответственных местах - перед крылом и после крыла. Ресурсные испытания показали, что трещина в таком материале при рабочих нагрузках практически не растет. Поэтому глэры можно использовать как преграды-стопперы для предотвращения роста трещин в виде вставок в верхние обшивки фюзеляжа, где требуются особо высокая надежность и долгий ресурс службы.

В ВИАМе создано более полусотни титановых сплавов различного назначения, из которых сегодня серийно используется около тридцати. Сейчас доля титановых сплавов в самолете в зависимости от его типа и назначения колеблется от 4 до 10-12%. Высокопрочные сплавы из титана, например ВТ-22, более четверти века используются для изготовления сварных шасси Ил-76 и Ил-86. Это сложные, массивные детали на Западе начинают делать из титана только сейчас. В ракетной технике доля титана намного выше - до 30%.

Созданные в ВИАМе высокотехнологичные сплавы ВТ-32 и ВТ-35 в отожженном состоянии очень пластичны. Из них можно формовать сложные детали, которые после искусственного старения приобретают чрезвычайно высокую прочность. Когда в начале 1970-х годов в КБ Туполева создавался стратегический бомбардировщик Ту-160, на московском заводе "Опыт" был построен специальный цех для изготовления титановых деталей центроплана. Эти самолеты летают до сих пор, правда, в России их осталось только одна эскадрилья.

С егодня перед ВИАМом стоит задача создания титановых сплавов, надежно работающих при температурах 700-750 о С. К сожалению, все металловедческие возможности, использовавшиеся при создании традиционных сплавов, уже реализованы. Требуются новые подходы. В этом направлении в лаборатории идут исследования по созданию так называемых интерметаллидных соединений на базе титан - алюминий.

Алюминиево-бериллиевые сплавы (их называют АБМ) исследуются и создаются на нашем предприятии уже 27 лет. Первый самолет с использованием такого сплава построил конструктор П. В. Цыбин.

Сплавы АБМ выгодно отличаются от других алюминиевых сплавов более высокой усталостной прочностью и уникальной акустической выносливостью. Сейчас они нашли применение в сварных конструкциях космических аппаратов, в том числе в серии хорошо известных межпланетных станций "ВЕНЕРА".

Интересен и сам бериллий, у которого модуль упругости на 30-40% выше, чем у высокопрочных сталей, а коэффициенты термического расширения близки, что позволило применять его в гироскопах.

В ВИАМе разработана технология изготовления тонкой вакуумно-плотной фольги и дисков и пластин из нее. Разработана технология пайки такой фольги с другими конструкционными материалами, и налажено серийное производство узлов рентгеновских аппаратов как для российских предприятий, так и для зарубежных фирм.

Еще один наш филиал организован в Поволжье в начале 1980-х годов, во время создания самого большого авиационного завода в Ульяновске, который выпускал гиганты авиации - "Русланы" и "Мрии". Для технологического сопровождения этих самолетов и была создана специальная лаборатория.

Одна из ее задач - внедрение в авиастроение композиционных материалов. Это - ближайшее будущее самолетостроения. Например, "Боинг-787", который готовится к выпуску через два года, на 55-60% будет состоять из композиционных материалов. Весь планер: фюзеляж, крыло, оперение - строится из композиционных материалов - углепластиков. Доля алюминия сократится 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. Хотя, конечно, в отношении этих материалов остается ряд вопросов, которые до сих пор не решены. Было установлено, например, что в месте контакта углепластика с алюминием из-за возникновения гальванической пары развивается коррозия. Поэтому в таких местах алюминий пришлось менять на титан.

Когда создавался Ульяновский филиал, доля композитных материалов в конструкции отечественных летательных аппаратов была не очень велика. Тем не менее мы потихоньку начали обучать работе технологов, рабочих… Потом настали трудные времена, весь завод находился на грани закрытия, но филиал выжил. Постепенно производство восстанавливалось, и, хотя до сих пор оно наполовину законсервировано, есть несколько заказов на Ту-204, есть заказы из Германии на изготовление "Русланов". А значит, есть поле деятельности для нашей лаборатории.

Второе направление работы Ульяновского филиала - специальные, эрозионно- и коррозиестойкие покрытия.

При разложении металлоорганических жидкостей в вакууме на поверхностях образуются покрытия из хрома и карбидов хрома. Регулируя процесс, можно получать покрытия, содержащие любые соотношения этих компонентов - от чистого хрома до чистых карбидов. Твердость хромированного покрытия - 900-1000 Мпа, карбидного - вдвое выше - около 2000 Мпа. Но, чем выше твердость, тем больше хрупкость. Между этими крайностями и находят искомое в каждом отдельном случае.

Другой путь достижения нужных результатов обеспечивают нанотехнологии. В гальванические хромосодержащие ванны вводят наночастицы карбидов и оксидов металлов размером от 50 до 200 нм. Изюминка процесса в том, что сами эти частицы в состав покрытия не входят. Они лишь усиливают активность осаждаемого компонента, создают дополнительные центры кристаллизации, благодаря чему покрытие получается более плотным, более коррозиестойким, обладает лучшими противоэрозионными свойствами.

И в заключение еще об одном уникальном качестве института: в СССР существовала неплохая система, надежно гарантирующая качество конечного продукта предприятия. В ВИАМе эта система сохранилась и поныне. Если конструкторское бюро или частная компания закупают какой-то продукт, перед использованием они предпочитают передать его в ВИАМ на испытание. Нам по-прежнему доверяют.

Самолет на металлолом

Авиация… У многих это слово ассоциируется с чем-то надежным, высокоточным, непоколебимым.

По истечении времени все стареет и изнашивается. Распространяется это и на самолеты. Использование старых «железных птиц» очень опасно. Самолет является высокоточной машиной, которая должна соответствовать высоким стандартам. Но о каких стандартах может идти речь, если авиалайнер изготовлен десятки лет назад. Вот и получаем, что продолжать эксплуатировать такую технику никак нельзя.

Тогда как же быть со старым самолетом? Наиболее выгодный во всех смыслах вариант – сдать на металлолом. Здесь вы сможете не только напоследок хорошенько заработать на авиалайнере, но и позаботитесь об окружающей среде.

Кто знает, может пройдя полный цикл переработки, воздушное судно преобразится в высокоточный станок либо в блистательный автомобиль.

К несчастью, чаще всего на металлолом идут самолеты после катастрофы, в этом случается утилизацией занимаются специальные службы

Подготовка к сдаче самолета на металлолом

Для того чтобы сдать самолет на металлолом, его необходимо к этому подготовить.

Изначально необходимо снять его с учета и закрасить все номерные знаки на кузове авиалайнера. Дело в том, что в нашей стране ведется четкий контроль за всеми воздушными суднами. Если не согласовать сдачу самолета на металлолом с государством, может возникнуть ряд проблем.

После оформления всей бумажной волокиты, приступайте к демонтажу предметов интерьера. Имеется в виду кресла, отделка салона, санузел и т. д. Фирмы, занимающиеся приемом вторсырья, согласятся оплатить только вес металла, а другие материалы их не интересуют., и даже в этом случае будет ставиться засор.

Закончив с демонтажем, можно приступать непосредственно к резке. Как правило, она осуществляется методом углеродной сварки. Для этого потребуется специальное оборудование и квалифицированный оператор подобной техники.

Выполнив все три пункта, можно отправляться непосредственно в пункт приема металлолома. Там, с помощью оценщиков, вы сможете узнать цену, за которую база готова забрать самолет.

Демонтаж самолета гидравлическими ножницами

Трудности, связаные со сдачей самолета на металлолом

Далеко не каждая металлоприемка согласится забрать самолет на металлолом. Связано это с материалом, из которого изготавливают большинство авиалайнеров.

Авиаль – специальная группа сплавов, отличающаяся малым удельным весом и высокой коррозионной стойкостью. Название происходит от словосочетания «авиационный алюминий». Как правило, представляет собой сплав алюминия, кремния, меди и д. р.

Авиационный алюминий также применяется при изготовлении корпуса катеров

Применяется авиаль для изготовления отдельных узлов или механизмов в авиационной промышленности. Последние годы получил широкое распространение в производстве мобильной техники, где занял место более увесистого алюминия.

Как стало понятно, область применения данного материала довольно узкая, а следовательно, и спрос на него меньший. Поэтому обязательно уточняйте, занимается ли фирма приемом специфических металлов. В идеальном варианте, стоит обратиться непосредственно на авиастроительное предприятие. Возможно их заинтересует ваше предложение, и вы сможете достигнуть общего консенсуса.

Полезные советы

Цена, которую вы сможете выручить за сдачу авиалайнера, напрямую зависит от веса самолета. Но если подойти к решению вопроса с умом, то можно несколько увеличить прибыль от сей затеи.

Так как вы сдаете довольно большой объем металла, вам положены оптовые цены. Как правило, о таких нюансах представители фирм, предпочитают умалчивать, поэтому необходимо самостоятельно осведомиться о наличии подобных программ.

Перед сдачей самолета, убедитесь, что все его составные части и узлы невозможно дальше эксплуатировать. Если есть узлы, находящиеся в работоспособном состоянии, то их можно выгодно продать. Подразумевается сдача не по цене лома, а согласно стоимости рабочего изделия. Особое внимание обратите на состояние двигателя самолета – это самая дорогостоящая составная часть. Также большим спросом пользуются пары шасси.

Также можно выгодно продать электронику, которой оснащено воздушное судно. Всевозможные радары, датчики и замерщики – все это довольно дорогостоящие и высокоточные элементы. Возможность гибкой перенастройки позволяет без особого труда менять их между самолетами.

Как происходит утилизация самолетов

Трудно представить, но даже сейчас, в эпоху дорогого металла существуют целые кладбища самолетов, которые ржавеют под открытым небом и постепенно растаскиваются на запчасти местными жителями. С чем это связано?

Чтобы сдать самолет на металлолом необходимо согласовать вопрос с государством, оформить ряд бумаг, обеспечить подъезд для спецтранспорта и грузовиков. Это усложняет процесс, требует достаточно больших начальных вложений.

Зато после его завершения, при условии правильной организации, вы станете обладателем круглой суммы и к тому же поможете очистить природу от ненужного для нее авиахлама. А его много.

Как пример, приведем информацию по количеству металла для ТУ-22 — это тяжелый сверхзвуковой самолет, который был снят с вооружения РФ в 90-е годы. Кстати, это самый аварийный лайнер, за время его эксплуатации разбилось около 20% от общего количества. Если разобрать его по запчастям и отсортировать, то получится целая груда металла, состоящая из:

31т тонны цветмета.
10 тонн черного металла.
15 кг серебра.
700 грамм золота.
160 грамм платины.

Цифры впечатляют. Мы привели данные по мощному самолету, но с легкой техники можно также получить внушительный доход, тем более что основой любого лайнера является дорогой алюминий. Это относится и к вертолетам, которые также списывают после завершения срока эксплуатации, и к другим летательным аппаратам.

Основные этапы утилизации

Воздушное судно — это сложное технологичное устройство, состоящее из тысяч разных элементов. Большинство из них поддается переработке. Таким образом, собираясь сдавать самолет на металлолом, можно практически полностью разобрать технику на запчасти, заработать на их продаже и помочь природе избавиться от ненужного хлама.

Основная работа выполняется при помощи спецтехники, но применяется также ручной труд. После разборки металл вывозят в пункты приема вторсырья, часть узлов, которые не поддаются переработке, транспортируются на свалку. Есть ряд компонентов, которые складируются и ждут появление новых технологий, чтобы в дальнейшем быть переработанными или использоваться вторично. Процесс утилизации состоит из трех этапов.

Предварительный этап

На первой стадии:

Удаляют из системы топливные остатки, которые не удалось слить до конца.
Сливают технические жидкости системы охлаждения, к ним относят трансмиссионные масла, охладители, омывающие жидкости и др.
При наличии катапульт в военной технике — их удаляют.
Снимают электронику, которая обеспечивает управление, связь и т.д.
Удаляют оборудование для пассажиров, в первую очередь сидения.
Снимают обшивку и накладки.
Откручивают многочисленное вспомогательное оборудование, в состав которого входят провода, кабели, приводы шасси, рули для управления — всего более 100 узлов.

На демонтированные части составляются акты, и затем они вывозятся на утилизацию, склады, свалку.

Некоторые детали могут купить заинтересованные компании, ведь воздушное судно состоит из многочисленных сложных устройств, которые активно используют в других отраслях — приобрести их можно по умеренным ценам. Именно так, к примеру, поступают во Франции, где процесс утилизации отлажен, как часовой механизм и вторично используются практически все детали.

Разборка корпуса и завершающий этап

На второй стадии выполняется резка корпуса. Производить ее можно несколькими способами: активно применяют углеродную сварку, популярна спецтехника с гидравлическими ножницами.

Если владельцы самолетной техники не хотят «заморачиваться» с разборкой и не желают получить дополнительный доход или у них нет для этого возможностей, то используют технологию взрыва, после использования которой лайнер в буквальном смысле превращается в пыль. Такой способ применяли в современной России, когда утилизировали военную технику еще советского образца. Это было связано с ее огромным количеством, когда срочно надо было избавляться от военных машин и освобождать территории.

После разрезания корпуса выполняется сортировка металла. Каждый самолет состоит на треть из черного металла и на 70% из цветных. Кроме того, в состав входят драгметаллы. Все это «добро» после сортировки направляется в пункт приема, после чего выполняется его переработка.

Последний этап — взвешивание лома и расчет за привезенный груз. Учитывайте, что разброс цен между пунктами приемки достаточно большой, поэтому прежде ознакомьтесь с расценками, чтобы не попасть на дешевую приемку.

Какие требования предъявляются к компаниям по утилизации самолетов

К разборке самолетов предъявляются достаточно жесткие требования, которые регулируются государственными нормами и стандартами, федеральными законами, постановлениями правительства, СНиП и другими законодательными актами. Почему это происходит?

В лайнерах есть компоненты, небезопасные для здоровья человека и окружающей среды. Кроме того, воздушное судно использует высококачественное и легковоспламеняющееся топливо, которое может привести к взрыву, если использовать при резке аппараты, работающие с искрой. Поэтому предпочтительно применять дорогостоящее, но безопасное гидравлическое оборудование. К сожалению, многие компании экономят на этом аспекте, чем усложняют себе жизнь, ведь кроме соблюдения безопасности, сам процесс утилизации длится дольше .

Важно! После снятия судна с эксплуатации, его необходимо снять с учета, получить все необходимые разрешения на демонтаж, закрасить номера и только после этого начинать разборку.

Для уменьшения затрат на транспортировку техники, разборку обычно осуществляют вблизи аэропортов или непосредственно на их территории, на специальной площадке-отстойнике. В случае авиакатастрофы судно разбирают прямо на месте — это мы наблюдали совсем недавно, когда утилизацию севшего в кукурузу самолета произвели непосредственно в поле.

Так ли выгодна утилизация авиационной техники?

Многие переработчики авиационной техники говорят, что это достаточно затратное мероприятие. В некоторых случаях доходы от проданного вторсырья практически идентичны расходам, которые приходится нести при разборке и транспортировке. Основные статьи расходов следующие:

Доставка до места разборки самолета оборудования и специалистов — это достаточно затратное мероприятие, особенно, если приходится работать на отдаленных от пункта переработки участках.
Демонтаж оснастки воздушной техники — занятие дорогостоящее, в его процессе часто используется ручной труд квалифицированных специалистов. Кроме того, многие элементы токсичны, что требует соблюдения санитарных норм.
Завершающий этап утилизации, связанный с сортировкой и покупкой лома для дальнейшей переработки, также обходится в «копеечку».

Итого, общие затраты весьма существенны. Они снижаются, если утилизация происходит в связке с производством лайнеров, то есть, она включена в общую технологическую цепочку: производство самолетов — эксплуатация — разборка самолетов.

Если учесть, что продажа авиабилетов ежегодно растет и, соответственно, возрастает потребность в воздушной технике, увеличивается ее производство, то становится понятно — компании, которые смогут снизить затраты на утилизацию, смогут хорошо заработать. Уже сегодня в мире ежегодно списывается более 1000 гражданских лайнеров, если добавить к этому легкомоторные самолеты и военную авиацию, то масштабы просто впечатляющие.

Таким образом, основная задача авиастроителей — оптимизация кругооборота материалов, превращение производства и эксплуатации воздушного судна в замкнутый цикл. На сегодня вторичное использование комплектующих самолетов достигает 80%. Хорошо, если в будущем удастся довести этот показатель до 100%. Тогда увеличится доход от повторного использования частей самолета, а природа избавится от ненужного хлама.

Конструкции легких самолетов: дерево, алюминий, сталь, композиты и свойства каждого.

Однонаправленные материалы в основном состоят из тонких, относительно гибких, длинных волокон, которые очень прочны на растяжение (например: нить, веревка, многожильный стальной трос и т. д.)
Для конструкции самолета также характерна симметричность. Это означает, что нагрузки вверх и вниз почти равны друг другу (или, по крайней мере, соизмеримы). Нагрузка на хвостовое оперение может уменьшаться или увеличиваться в зависимости от того, поднимает ли пилот или опускает нос самолета, потянув или нажав ручку управления самолетом; руль направления может отклоняться вправо и влево (боковые нагрузки на фюзеляж). Порывы воздушного потока на крыло могут быть положительными или отрицательными, вызывая повышающие или понижающие нагрузки, которые испытывают пассажиры, когда их толкают в сиденье или они висят на ремнях.
Из-за этих факторов, разработчик должен использовать конструкционный материал, который может выдерживать как растяжение, так и сжатие. Однонаправленные волокна могут иметь превосходные параметры по растяжению, но из-за их малого поперечного сечения они имеют очень небольшую сопротивляемость сжатию. В качестве иллюстрации: вы не можете загрузить нить, веревку или цепь на сжатие.
Чтобы сделать тонкие волокна прочными на сжатие, их нужно «склеить» какой-то основой (матрицей). Таким образом, мы можем воспользоваться преимуществами их прочности на растяжение и избавляемся от их низкой прочности при сжатии, так как они становятся более устойчивыми к сжатию, помогая друг другу не сгибаться. Основа или матрица обычно представляет собой смолу, удерживающую волокна вместе и позволяющую им выдерживать требуемые нагрузки сжатия. Это очень хороший конструкционный материал.

Дерево
Исторически дерево использовалось в качестве первого однонаправленного конструкционного материала. Природа, в своей мудрости, дала прекрасный однонаправленный материал, заставляя определенные деревья расти в определенных условиях: они должны быть высокими и прямыми, а их древесина должна быть прочной и легкой. Поперечное сечение ствола дерева показывает годовые кольца, чтобы мы могли посчитать возраст дерева. Темные полосы (поздняя древесина) содержат много волокон, тогда как светлые полосы (ранняя древесина) содержат гораздо больше «смолы». Таким образом, чем шире темные полосы, тем сильнее и тяжелее древесина. Если темные полосы очень узкие, а светлые - довольно широкие, дерево светлое, но не очень прочное. Чтобы получить наиболее эффективное соотношение прочности и веса для дерева, нам нужно определенное количество полос на дюйм. Фактически, мы хотим получить хороший баланс «ранней» и «поздней» древесины, или, другими словами, очень особых условий выращивания, то есть географической высоты, где рост дерева зависит от широты и местных климатических условий. Хотя это очень интересная тема, мы не будем вдаваться в такие подробности, кроме как упомянуть, что именно природа снабжает нас очень эффективным материалом из своего растительного царства. Помните, что вопреки строго минеральному миру, безнадежно подверженному гравитации, растягивающей все вокруг, растение имеет в себе силу, которая заставляет его расти против силы тяжести вверх. Если бы мы могли использовать эти жизненные силы в наших машинах, мы могли бы подняться без помощи двигателя. Авиации еще многое предстоит открыть.

Еще одна тема, которую мы не будем касаться - это испытания древесины Есть несколько простых тестов (влажность, динамика, устойчивость), но кажется, что никто их больше не знает.

Некоторые из наших авиационных конструкций двумерные (длина и ширина большие по толщине). Для таких структур часто используется фанера. Несколько тонких листов шпона склеены между собой так, что волокна разных слоев пересекаются под разными углами: обычно под 90 градусов, также можно 30 и 45). Фанера весьма эффективно работает на сдвиг, если конструктор правильно ее использует.

Чтобы завершить эту дискуссию о древесине, давайте прямо заявим, что наша нынешняя цивилизация использует так много бумаги, что мы истощаем планету от деревьев, не пересаживая их правильно. Сегодня хорошую древесину для строительства самолетов очень трудно найти. Вместо того, чтобы использовать одну хорошую доску для лонжерона, мы должны использовать ламинирование, потому что большие куски дерева практически недоступны, и мы больше не можем доверять качеству древесины. Мы должны использовать много слоистых материалов, чтобы получить необходимую прочность без слишком большого перетяжеления. С точки зрения доступности нам просто нужна замена того, что природа снабжала нас до сих пор.

Алюминиевые сплавы
Итак, поскольку дерево может быть не таким доступным, как было раньше, мы смотрим на другой материал, который является прочным, легким и легко доступным по разумной цене: алюминиевые сплавы. Нет смысла обсуждать титан - он просто слишком дорогой. Мы обсудим свойства алюминиевых сплавов, которые используются в конструкции легких самолетов, более подробно позже. Пока мы будем рассматривать алюминий как конструкционный материал.
Экструдированные алюминиевые сплавы: благодаря процессу производства алюминия мы получаем однонаправленный материал, который в продольном направлении немного прочнее, чем в поперечном, при этом прочный и на сжатие. Если характеристики растяжения и сжатия практически одинаковы для алюминиевых сплавов, то дерево, с другой стороны, имеет предел прочности при растяжении, примерно вдвое превышающий его прочность на сжатие; соответственно, необходимо использовать специальные методы анализа напряжений, и для того, чтобы избежать концентрации напряжений, необходимо хорошее понимание работы древесины под нагрузкой!
Алюминиевые сплавы в тонких листах (0,016-0,125 дюйма или 0,4-3,1 мм) представляют собой превосходный двумерный материал, широко работающий на сдвиг, с подкрепляющими элементами и без, а также в качестве элементов растяжения-сжатия, когда они надлежащим образом согнуты.
Стоит помнить, что алюминий - это искусственный металл. Алюминий получают путем электролиза из боксита (оксид алюминия), который затем смешивают с различными добавками, повышающими прочность. В следующей статье мы увидим, какие добавки используются, и почему и как мы можем повысить прочность алюминия путем холодного упрочнения или закалки. Все обычно используемые алюминиевые сплавы, которые доступны на рынке. По запросу при покупке вы можете получить сертификат, который гарантирует химические и физические свойства в соответствии стандартами.
Как правило, алюминий в три раза тяжелее, но и в три раза прочнее дерева. Сталь снова в три раза тяжелее и прочнее алюминия.

Стали
Таким образом, следующим материалом для конструкции самолета будет сталь, которая имеет такую же удельную прочность, как дерево или алюминия.
Мы в основном используем хром-молибденовый сплав под названием 4130.
Распространенным полуфабрикатами являются трубы и листовой материал. Сталь из-за большого удельного веса не используется в качестве обшивки, так как алюминиевые листы или фанера. Если из прочностных соображений, там, где нам понадобится фанера толщиной 0,1 дюйма (2,5 мм), нам потребуется алюминиевый лист 0,032 дюйма (0,8 мм), стальной же лист в этой ситуации должен иметь толщину 0,01 дюйма (0,25 мм), который слишком тонок. Вот почему стальной фюзеляж использует трубы в качестве элементов ферменной конструкции для передачи сжатия или растяжения, и вся конструкция затем покрывается легкой тканью, чтобы придать ей необходимую аэродинамическую форму или желаемый вид. Следует отметить, что этот метод включает в себя два метода: обработка стали и покрытие ткани.
Преимущество стальной конструкции состоит в том, что ее можно легко сваривать. Это особенно относится к Северной Америке, где сварщик не должен быть аттестован, как некоторых других странах. Исторически эта разница в нормативных документах связана с «духом пионеров» и объясняет, почему сварные стальные фюзеляжи так распространены здесь и практически нигде больше.
Мы будем обсуждать трубы и сварные стальные конструкции более подробно позже, а теперь перейдем к «искусственной древесине» или композитным конструкциям.

Композиционные материалы
Разработчик композитного самолета просто использует волокна в нужном направлении именно там, где требуется. Волокна залиты смолой, чтобы удерживать их на месте и обеспечивать необходимую опору для предотвращения коробления. Вместо фанеры или листового металла, который допускает только одну кривизну, композитный конструктор использует ткань, где волокна уложены в двух направлениях, также встроенные в смолу. Это имеет преимущество свободы формы в двойной кривизне, как того требуют оптимальные аэродинамические формы и очень привлекательный внешний вид.
Современные волокна (стеклянные, нейлоновые, кевларовые, углеродные или монокристаллические волокна различного химического состава) очень прочные, поэтому конструкция становится очень легкой. Недостаток - ~~очень маленькая жесткость~~ низкая устойчивость. Конструкция нуждается в подкреплении, которое достигается либо обычными незаметными ребрами жесткости, либо более элегантно с многослойной структурой: два слоя тонких однонаправленных или двунаправленных волокон разделяются легким наполнителем (пенопластом или «сотами»). Это позволяет конструктору достичь необходимой жесткости.
С инженерной точки зрения этот метод очень привлекателен и поддерживается многими органами власти, поскольку он позволяет новые разработки, которые необходимы в случае войны. (США, не имеющие титана или хрома, нуждаются в разработке практических альтернатив.) Но этот метод также имеет свои недостатки для жилищного строительства: необходима форма, и необходим строгий контроль качества для правильного количества волокон и смолы и для хорошей адгезии. между обоими, чтобы предотвратить слишком «сухую» или «мокрую» структуру. Также отверждение смолы довольно чувствительно к температуре, влажности и давлению. Наконец, смолы являются активными химическими веществами, которые будут вызывать не только хорошо известные аллергии, но также химические вещества, которые воздействуют на наш организм (особенно глаза и легкие), и они обладают неблагоприятным свойством кумулятивного повреждения и в результате (в частности, ухудшения глаз) появляется только через несколько лет после первого контакта.
Другим недостатком смол является их ограниченный срок хранения, то есть, если смола не используется в течение указанного промежутка времени после изготовления, результаты могут быть неудовлетворительными и небезопасными.
Наконец, если формы не очень хорошо спроектированы, изготовлены и обслуживаются, внешняя часть конструкции нуждается в сложной и трудоемкой финальной отделке. Также следует проявлять большую осторожность, так как слишком много шлифования может привести к ослаблению силовой конструкции. Исторически сложилось, что композиты достигли своего пика несколько лет назад. Сегодня доказано, что только опытные специалисты могут создать надежную и совершенную конструкцию, при этом рисковать своим здоровьем.

Подведем итоги
• Природа предоставляет сырье, прекрасно подходящее для авиационных конструкций. К сожалению, мы эксплуатируем природу, и сегодня трудно найти запасы древесины и фанеры необходимых размеров и качества.
• Алюминиевые сплавы в экструдированной и ламинированной форме являются привлекательной альтернативой, особенно потому, что их легко поставлять с гарантированными свойствами.
• Стальные трубы по-прежнему очень популярны в Северной Америке, поскольку сварка, кажется, не создает никаких проблем, как это опасается в других частях мира. Трубчатая структура покрыта тканью.
• Композиты можно рассматривать как «искусственное дерево» со структурной точки зрения. Как и все искусственное, оно может быть лучше, чем натуральный продукт, но производитель должен учитывать в процессе производства мудрость, присущую природе, и / или качество, обеспечиваемое другими производителями сырья (алюминий, сталь). Это в дополнение к опасностям для нашего собственного здоровья (и здоровья нашей семьи при строительстве в гараже).

Оригинал статьи на английском языке.
Специальное спасибо переводчику Google, ведь с каждым днем он становится комфортым.

Ну и немного о себя
Так получилось, что период моего обучения на авиационного инженера пришелся на середину и конец восьмидесятых. Это было пиком развития отечественной авиационной промышленности. Дерево, великолепный конструкционный материал, особенно для легких самолетов, использовался исключительно при изготовлении макетов. Наиболее распространенными были алюминиевые сплавы: Д-16Т, В95, АК4-1 и тому подобные: легко обрабатываемые и со стабильными характеристиками. Сталь 30ХГСА применялась в высоконагруженных конструкциях и сварных узлах. Ее отличием и недостатком одновременно, по сравнению с хромолибденовой американской сталю, является обязательная необходимость термообработки (закалки или нормализации), а процесс этот не очень простой технологически. Крис Хайнц обходит стороной титан. У нас же денег никто тогда не считал, вот почему титановые рессоры на легких самолетах были нормой. О композитах хочу сказать отдельно. Тогда, в 80-х было четкое мнение, которое спустя сорок лет прочно сидит в сознании многих не только обывателей, но и инженеров: металлические конструкции (кроме титана и нержавеющей стали, естественно) – неэффективные и устаревшие, а вот композитные – уникальные, высокоэффективные, современные и, позволю себе сказать, модные. Такое мнение поддерживалось везде, на всех уровнях.
Пару лет назад, готовя публикацию о самолете Cessna 400, я обнаружил следующее. Прежде чем прекратить выпуск данной модели самолета в 2018 году из-за низких продаж, собирали его, как и положено в США, а вот производство композитных агрегатов было перенесено в Мексику из-за проблем с экологией и общей вредностью композитного производства.
Если посмотреть с точки зрения материалов на самолеты, которые выпускает компания Zenith Aircraft, то заметны следующие принципы. Основной конструкционный материал – алюминиевые сплавы, сталь в ферменных конструктивных элементах и сложных узлах. Композиты – в несиловых конструкциях сложной формы: капоты и обтекатели шасси. При чем такой здравомыслящий подход заметен в конструкциях многих современных легких самолетов: не это ли «инженерная мудрость»?

Сколько в самолете металла

Цузамен, не нагнетайте. Я же тоже жил в 90е, многие прапорщики хоть как то связанные с электроникой ну очень сильно в те годы поднялись.Ну может и влетел кто, но единицы.

Да не только прапорщики, старую советскую радиотехнику тогда списывали вагонами. До сих пор в гараже стоит трёхлитровая банка, доверху засыпанная зелёными квадратными конденсаторами. Это считалось мелочёвка, особо ценились микросхемы с золотыми выводами.

Блоки с кораблей дербанили, какое уж тут кейджиби с изменой. В северодвинске ларьки чуть не остановках стояли, "рубль" за одну плату. Их самих за измену надо было привлечь. Огромную армию дармоедов опричников кормили, почем зря. Половина разбежалась нах, как платить перестали.

Насчет золота - учет ведется. В любых бухгалтериях специальные люди, которые только драгами занимаются, бумагами в смысле. Что там на самом деле - пох. Драги отдельными ведомостями идут. Пайлоты откуда могут это знать?

С заводов блоки уходят с паспортами, на каждый индивидуально. В паспорте всё расписано. Так паспорта и идут на сборочные, через входной контроль, там в свои бухгалтерии. Мелочовка с драгами - с общим паспортом, на "единицу".

На самой сборке блоков так было. М/схемы и прочие элементы формуются перед сборкой/монтажем - гнутся и обрезаются ножки. Кучку обрезков на пол щеткой смелул и куй с ними, вроде рабочее место прибрал, а там уборщица помоет. Посеребреный монтажный провод в катушках тоже. Надо чо перевязать, отмотал и вперёд. Цельные золотые и серебряные таблетки контактов уже поштучно. Уронил - попом кверху ползают, ищут. (если не найдут, хрен с ним, у всех как-то "запасы" складывались). При андропове за жопу взяли кой-кого. Начали обрезки собирать, паковать, сургуч то сё. Куда-то в пермь что ли отправляли на переплавку.
Короче при установке на самолет вес блока в сборе интересует, а кол-во драгов только в бухгалтериях и можно узнать. Никому не нужно технарям. На стадии проектирования подсчитали, при запуске серии в госплане фонды выбили, и похрен сколько там, килограмм или тонна.

Серебро "ирисками" на силовую электроаппаратуру идет, на контакты (где и не чистое). Пара больших автоматов - серебра больше, чем во всём самолете)) Килограммами плавили от нех делать, всё на свалки выбрасывалось.

Самый прикол со списанием драгметаллов. Любой прибор, при списывании, надо было разобрать, драги выкусить, завесить, комиссию собрать, акты в пяти экземплярах. мутота в общем.
Было как у чичикова с мертвыми душами: при инвентаризации тупо старые акты переписывали, самих приборов уже не было давно. Так и гнали шнягу - гора актов из года в год как снежный ком росла. Вот таким дебилизмом в совке занимались, зато бригада по драгам и в бухгалтерии, и у технологов, и у энергетиков. все заняты. переписыванием. Гораздо дешевле было просто выкидывать нах, ибо сам учет стоил дороже, чем учитываемое.
Сейчас уже платы в металлоприемках берут. хз, куда их, в кетай походу гонят.

Читайте также: