في روسيا ، تم تطوير تقنيات جديدة لتصنيع زجاج كبائن الطائرات العسكرية والمدنية من زجاج السيليكات. تتحول هذه المنتجات إلى أن تكون أخف وأقوى مما لو كانت مصنوعة من مواد عضوية مستخدمة سابقًا. يستخدم زجاج السيليكات أيضًا في مجالات أخرى ، من استكشاف الفضاء إلى بناء المساكن.
منذ عدة سنوات حتى الآن ، كان هناك نقاش بين الباحثين في الفضاء حول تقييم السلامة وتشغيل محطة الفضاء الدولية. الحقيقة هي أن هناك 13 نافذة مثبتة في الجزء الروسي من محطة الفضاء الدولية. خلال المناقشات المشتركة حول محطة الفضاء الدولية ، يُقترح إغلاق النوافذ في الجزء الروسي بمقابس عمياء بسبب خطر حدوث عيوب في الزجاج بسبب تأثيرات النيازك الدقيقة - يقولون ، يمكن أن تتحسن سلامة المحطة. لكن ممثل الجانب الروسي - مدير معهد البحث العلمي للزجاج التقني (NITS) ، عالم شرف ، نائب رئيس أكاديمية العلوم الهندسية في الاتحاد الروسي ، دكتور في العلوم التقنية ، البروفيسور فلاديمير سولينوف يقف في موقفه - لسنوات عديدة ، تم الحفاظ على القوة المتبقية بعد تأثير الجسيمات الفضائية الدقيقة ، ولم تؤثر الإشعاعات المختلفة والتهديدات الفضائية الأخرى على سلامة النوافذ التي تم إنشاؤها في المعهد ، وكذلك الطاقم ، وبالتالي لا توجد أسباب للحد مراقبة كوكبنا ، "تحجب" عمل رواد الفضاء في الوحدات الروسية للمحطة المدارية.
فتحات التهوية للمحطة المدارية هي مجرد واحدة من المنتجات القليلة التي تصنعها NITS. يرتبط الجزء الرئيسي من عمل العلماء والتقنيين في المعهد الواقع في جنوب غرب موسكو ، بالطبع ، بإنشاء البصريات الهيكلية أو التزجيج أو كما يقولون هنا "أنظمة بصرية شفافة معقدة" للطائرات المقاتلة من الجيلين الرابع والخامس التي تنتجها مصانع UAC. وكل عام هناك الكثير من العمل في مجال الطيران.
سيليكات أو عضوية
في الصورة: الزجاج الأمامي T-50 فارغ في كاسيت متصلب.
زجاج السيليكات مادة ذات خصائص فريدة. شفافيتها ، بصرياتها العالية ، مقاومتها للحرارة ، قوتها ، وقدرتها على استخدام الطلاءات المختلفة تجعلها لا غنى عنها لتزجيج الطائرات. ولكن لماذا أعطيت الأولوية للمادة العضوية عند تزجيج كبائن الطائرات في الخارج وفي بلادنا؟ لسبب واحد فقط - إنه أسهل. يقولون أيضًا أن زجاج السيليكات هش للغاية.
في السنوات القليلة الماضية ، أتاحت تطورات علماء المواد NITS إمكانية تغيير مفهوم زجاج السيليكات بشكل جذري باعتباره مادة هشة. تجعل الأساليب الحديثة في التقوية من الممكن إعطاء زجاج للطائرات المقاتلة الحديثة قوة كافية لتحمل تأثير طائر يزن حوالي كيلوغرامين بسرعة 900 كم / ساعة.
"اليوم ، طريقة التصلب في الطبقة السطحية قد استنفدت نفسها. يقول فلاديمير سولينوف: لقد حان الوقت لتغيير الهيكل الداخلي للزجاج ، وعيوبه. قد يبدو الأمر غريبًا ، إلا أن العقوبات التي فرضها الغرب تسهل ذلك. والحقيقة هي أنه حتى في أوقات "ما قبل العقوبات" ، لم تزود الشركات الأجنبية ، بقرار من الناتو ، روسيا بكؤوس السيليكات ذات الجودة المحسنة ، والتي كانت تستخدم هناك لأغراض خاصة. أجبر هذا NITS على استخدام الزجاج المعماري.على الرغم من أن الشركات المصنعة الروسية تنتج ملايين الأمتار المربعة من هذا الزجاج ، إلا أن جودتها غير مناسبة للاستخدام في مجال الطيران.
جاء استبدال الاستيراد للإنقاذ: تم إطلاق مشروع جديد للبحث والتطوير وتصميم المعدات التي كانت جديدة بشكل أساسي لصناعة الزجاج في موسكو.
سيتم اختبار جميع عمليات تصنيع الزجاج ذات الأولوية الروسية عليه.
عُهد بالمشروع إلى العالمة الشابة تاتيانا كيسيليفا. 26 عاما خريج الجامعة الروسية للتكنولوجيا الكيميائية. D. I Mendeleeva هي رئيسة المختبر ، في عام 2015 دافعت عن أطروحتها. في قسم الزجاج في منديليفكا ، درست تاتيانا خصائص الدروع الشفافة. يتمثل أحد تحدياتها المهنية في تطوير زجاج يتفوق في خصائصه على أحد أفضل النظائر في العالم - زجاج herkulit ، الذي لم تنتجه روسيا بعد.
يعتمد المشروع على طريقة أصلية جديدة لصهر الزجاج. بالفعل اليوم ، حصل المختبر على عينات زجاجية ، قوتها الهيكلية أعلى بثلاث مرات من نظائرها التي تم الحصول عليها بالطريقة التقليدية. أضف إلى ذلك طرق التصلب الحالية ، وستحصل على زجاج ، تكون قوته أعلى بعدة مرات من العديد من أنواع سبائك الصلب. الزجاج الأكثر متانة يجعل المنتجات أخف وزنا. ومع ذلك ، تجدر الإشارة إلى أن مطوري الزجاج العضوي يعملون باستمرار على تحسين الأداء الفني لمنتجاتهم ، ولم ينته الخلاف حول الزجاج الأفضل.
فانوس لـ T-50
في الصورة: مجموعة زجاجية لطائرة T-50 - حاجب أمامي وجزء قابل للطي.
تخيل حزمة من عدة ألواح زجاجية من السيليكا تريد تبسيط الواقي الأمامي لطائرة عالية السرعة.
منذ حوالي أربعين عامًا ، طور متخصصو NITS تقنية الانحناء العميق. يتم وضع عدة طبقات من الزجاج في فرن خاص. ينحني الزجاج لعدة ساعات في درجات حرارة عالية تحت وزنه ، ويكتسب الشكل والانحناء المطلوبين. إذا لزم الأمر ، تدفع الآليات الخاصة قطعة العمل ، مما يجبرها على الانحناء وفقًا لجدول زمني خاص.
لأول مرة في العالم ، باستخدام هذه التقنية ، حلت المقاتلة MiG-29 محل الفانوس ، الذي يتكون من ثلاثة أكواب ، بزجاج واحد خالٍ من السيليكات.
مع زيادة السرعة ، زادت متطلبات مقاومة الزجاج للحرارة ، والتي لم يعد بإمكان الزجاج العضوي التعامل معها. في الوقت نفسه ، تم تشديد المتطلبات البصرية والرؤية. منذ عدة سنوات ، وبالتعاون مع شركة Sukhoi ، الشركة المتحدة للطائرات ، تم تطوير تقنية جديدة لإنتاج الزجاج لـ T-50.
تم تمويل التطوير من قبل مصنعي الطائرات ، جزئياً من قبل وزارة الصناعة والتجارة. يقول يوري تاراسوف ، مدير مركز UAC للتكنولوجيا ، إنه تم تقديم مساعدة كبيرة في تنفيذ إعادة المعدات التقنية للمشروع.
نتيجة لذلك ، يبلغ حجم الزجاج الأمامي للطائرة T-50 ضعف حجم حاجب MiG-29 تقريبًا ، وتحول شكل المنتج من الأسطوانة الكلاسيكية إلى تنسيق ثلاثي الأبعاد معقد.
النتيجة - لأول مرة في العالم ، تم صنع الجزء الأمامي والقابل للطي من مظلة الطائرة T-50 (المصنعة بواسطة Sukhoi) من زجاج السيليكات بتنسيق ثلاثي الأبعاد. علاوة على ذلك ، تبين أن وزن هذه الأجزاء أقل مما لو كانت مصنوعة من الزجاج العضوي.
أعطت النتائج التي تم تحقيقها دفعة لتجهيز طائرات المصانع الأخرى ومكاتب التصميم التي تشكل جزءًا من UAC بزجاج مماثل. على الفور كانت هناك حاجة للتحديث ، واستبدال الزجاج العضوي بالسيليكات ، على سبيل المثال ، على طائرات Yak-130 و Su-35 و MiG-31 و MiG-35. بعد هذا الاستبدال (أي تحسين خصائص قوة الزجاج) ، وصلت MiG-35 ، على سبيل المثال ، لأول مرة إلى سرعة تصل إلى 2000 كم / ساعة ، أي أنها كانت قادرة على الطيران بنسبة 40٪ أسرع في المتوسط أكثر من أي طائرة أخرى في العالم.
في السنوات الأخيرة ، تغير أسلوب عمل علماء موسكو بشكل خطير.يقوم حوالي ثلاثمائة متخصص في NITS بإجراء دورة كاملة - من المواصفات الفنية إلى الإنتاج الصغير. يتضمن ذلك تطوير التكنولوجيا واختيار المواد الأساسية عند استخدام الزجاج ودورة اختبار كبيرة لجميع العوامل التي تؤثر على الطائرة ، سواء على الأرض أو في الجو.
يتم فرض العديد من المتطلبات الرئيسية على الزجاج الحديث ، من بينها ، بالإضافة إلى القوة العالية ، الشفافية الضوئية ، ونقل الضوء العالي ، وزيادة نطاق الرؤية ، والخصائص المضادة للانعكاس ، والحماية من آثار الإشعاع الشمسي والإشعاعات الأخرى ، ومكافحة الجليد الخصائص ، مما يضمن مقاومة كهربائية موحدة.
يتم تحقيق كل هذا عن طريق طلاء الهباء الجوي أو الفراغ أو المغنطرون. تسمح المعدات القوية والمتطورة التي تبخر المعدن وترسبه على السطح الزجاجي لشركة NITS بتطبيق أي طلاء ، بما في ذلك تلك التي تحمي من العوامل الخاصة.
هذه المجموعة من الخصائص تجعل من الممكن التحدث عن منتج زجاجي كنظام بصري معقد ، وخصائص الزجاج عالية القوة ، والتي هي جزء من قمرة القيادة للطائرة ، خلقت مجالًا جديدًا من العلوم والتكنولوجيا وقدمت مصطلح "البصريات الهيكلية المنتجات "(ICO).
تقنيات جديدة
في الصورة: تحميل لوح زجاج لمزيد من المعالجة.
عندما يتم تفريغ المنتج - الجزء المفصلي من فانوس T-50 - من الفرن لمزيد من المعالجة ، فإنه بالكاد يشبه المنتج المستقبلي. عند ثني الزجاج ، تتشوه حواف قطعة العمل ، ومن المستحيل إزالتها من قطعة عمل كبيرة الحجم ، ذات شكل هندسي معقد ، باستخدام أداة ماسية. جاء الليزر للإنقاذ. لا يقطع شعاع الليزر الخاص بالمجمع الآلي قطعة الشغل وفقًا للبرنامج المضمن فيه فحسب ، بل يزيد أيضًا من قوة حافة المنتجات ، مما يمنع ظهور التشققات عن طريق إذابة الحافة. تم استخدام القطع بالليزر للمنتجات ثلاثية الأبعاد كبيرة الحجم لأول مرة في موسكو. تم تسجيل براءة اختراع هذه الطريقة في مارس 2012. يتم استخدام شعاع الليزر أيضًا لقطع الطبقة الموصلة كهربائيًا على السطح الزجاجي ، مما يؤدي إلى إنشاء مناطق تسخين. بعد المعالجة بالليزر ، تبدو قطعة العمل أكثر فأكثر مثل مصباح يدوي T-50.
بعد القطع ، تتم معالجة كل قطعة عمل على آلة ذات خمسة محاور. يسمح الإيداع الفريد بتوفير ضغوط أولية متصاعدة عليه. تحدث كبير التقنيين في المعهد ، ألكسندر سيتكين ، عن آفاق استخدام المجمع لطحن وتلميع السطح الزجاجي: العمل الذي يتم ، إذا لزم الأمر ، يدويًا فقط. التقنيات المتطورة هي فخر المعهد.
في الآونة الأخيرة ، تم تركيب كتلة زجاجية نهائية بمساعدة مادة مانعة للتسرب في إطار معدني. أتاح الانتقال إلى المواد المركبة التي طورتها NITS تقليل وزن المنتج بنسبة 25٪ ، لزيادة مقاومة الطيور ومورد التزجيج إلى مستوى مورد التزجيج. أصبح من الممكن استبدال الزجاج في الحقل.
تستغرق دورة إنتاج ICO بأكملها حوالي شهر ونصف. تذهب معظم المنتجات إلى مصانع تصنيع UAC ، وبعضها لإصلاح المصانع من أجل التحديث ، والبعض الآخر إلى المطارات التابعة للقوات الجوية ، في ما يسمى مجموعات الإسعافات الأولية. يتم تنفيذ الجزء الرئيسي من منتجات NITS في إطار أمر دفاع الدولة.
يحجم NITS عن مشاركة المعلومات حول خصائص التزجيج للطائرات المقاتلة. لكن من الواضح أن النظارات المطورة لقمرة القيادة للطائرات المدنية المحلية تتفوق على النظارات المستوردة في عدد من المعايير.
على سبيل المثال ، كما ترون على موقع NITS على الويب ، يبلغ سمك الزجاج على طراز Tu-204 17 ملم ، وسمك الزجاج بنفس الخصائص لطائرة Boeing 787 هو 45 ملم.
الجيل الخامس
في السنوات القليلة الماضية ، نجح مدير المعهد ، فلاديمير سولينوف ، في تجديد شباب الفريق بشكل كبير. يعمل كل من الشباب والمتخصصين ذوي الخبرة في إنتاج موسكو ، الذي احتفل مؤخرًا بالذكرى الستين لتأسيسه.طلاب منديليفكا الكبار يأتون إلى هنا عن طيب خاطر. عندما يتدرب في المعهد ويتعلم أن هناك رواتب تبلغ 70 ألف روبل ، في البداية يتم توظيفهم من قبل عمال عاديين ، ثم ينموون بسرعة إلى مستوى التقنيين. هناك أيضا العديد من العمال ذوي الخبرة.
أحدهم ، نيكولاي ياكونين ، يقوم بمعالجة الزجاج لطائرات الهليكوبتر. جئت إلى هنا بعد الجيش مباشرة ، قبل أربعين عامًا. ولكن لولا المستوى العالي من الأتمتة ، فربما لم تكن لتنجو. يقول ياكونين ، "من الصعب بالنسبة لي أن أعمل طوال اليوم حتى في حالة بدنية جيدة مع منتج يزن 30 كجم".
الناس والأظافر
في جميع أنحاء العالم ، يتم استخدام التقنيات المطورة لبناء الطائرات والتي تسمح بإنتاج النظارات بالقوة المطلوبة في العديد من القطاعات الأخرى للاقتصاد الوطني.
قبل عدة سنوات ، لإثبات القوة العالية لزجاج السيليكات ، صنع المعهد … مسامير زجاجية. ضربوني بمطرقة. يمكنهم العثور على تطبيق في المنتجات ذات الخصائص المضادة للمغناطيسية.
أيضًا ، تم اختبار هذه المسامير أثناء البناء ، بدلاً من المشابك عند لصق هياكل اليخوت. لكن المسامير ظلت غريبة فقط. الآن لا يحتاج أحد إلى إثبات القوة العالية للزجاج - كل أعمال NITS هي دليل على الجودة العالية لهذه المادة القديمة والجديدة تمامًا في نفس الوقت.
يستخدم مدير المعهد فلاديمير سولينوف جميع إمكانياته لإثبات الحاجة إلى ضمان قوة عالية من الزجاج ، بما في ذلك الهندسة المعمارية والبناء.
وهو عضو في اللجنة الروسية الأمريكية لسلامة الفضاء ، والتي تمت مناقشتها في بداية هذه المقالة ، وكذلك في لجنة التنمية الحضرية التابعة لمجلس الدوما - بعد كل شيء ، في تشييد المباني الحديثة ، جزء متزايد من المواد الزجاج. وهذا يعني أن التقنيات والمواد المطورة للطيران ستجعل حياة الملايين من الناس أكثر راحة وأمانًا في المستقبل القريب.
