Авиационные композиты: Движение вперед в авиастроении
Новые и усовершенствованные материалы совершают революцию в авиакосмической инженерии. В этой статье мы рассмотрим современные композитные материалы, которые помогают человечеству достичь Марса и выйти за пределы Солнечной системы.Авиационные композиты: Углеродное волокно, нанотрубки и графен
Углеродное волокно впервые было создано в XIX веке для нитей ламп накаливания из бамбука и хлопка. Однако только в середине XX века его начали изучать как потенциальный структурный материал.
Сегодня большинство углеродного волокна производится из полиакрилонитрила. Отдельные микроскопические волокна связываются с помощью полимерной матрицы, образуя чрезвычайно прочный и легкий материал. Благодаря малому весу композиты на основе углеродного волокна снижают расход топлива в ракетах, самолетах и даже велосипедах.
Следующей ступенью развития углеродных материалов стали:
- Углеродные нанотрубки — молекулярные «провода» из свернутых атомов углерода, образующие прочнейшие структуры.
- Графен — плоские листы углеродных атомов. Это самый прочный из известных материалов с уникальными свойствами для энергонакопления.
- Фуллерены (C60) — сферические углеродные структуры. Пока менее востребованы в аэрокосмической отрасли, но перспективны для будущих разработок.
Аэрогель для авиации и оборонной промышленности
Созданный в 1931 году Сэмюэлом Кистлером аэрогель состоит на 99% из воздуха. Современные версии часто изготавливаются из кремния путем удаления жидкости, что создает пористую сверхлегкую структуру.
Ключевые свойства:
- Рекордная теплоизоляция (благодаря эффекту Кнудсена).
- Гидрофильность (может модифицироваться для водостойкости).
NASA активно исследует аэрогель для:
- Термозащиты космических аппаратов.
- Изоляции критичных узлов в условиях экстремальных температур.
3D-печать металлов и термообработка
Хотя металлы сами по себе не новы, аддитивные технологии позволяют создавать детали невозможных ранее форм. Например, 3D-печать уже используется при производстве ракетных двигателей.
Дополнением к печати служат передовые методы термообработки, улучшающие свойства металлов. В сочетании с композитами (углеродными, кремниевыми) они станут основой будущих аэрокосмических технологий.