Технологические процессы формования, намотки и склеивания конструкций - Крысин В.Н.
ISBN 5-217-00533-5
Скачать (прямая ссылка):
Число деталей из ПКМ с армирующим боропластиковым материалом в конструкциях самолетов быстро увеличивается со времени выпуска первых серийных стабилизаторов самолета F-14, масса которых соста-
6И;П
P т
Рис. 1.7. Зависимость предела прочности при изгибе ои (-) и пористости П (---) боро пластика от давления р
Рис. 1.8. Зависимость предела прочности аи боро пластика от времени прессования Т:
-— t = 160° С;--- t = 130° С;--• —— t = 180° С; -—----1 =
= 120° С
18
Таблица 1.5
Самолет Фирма Изготовляемые части самолета. Полученный эффект
F-14 "Макдонелл-Дуглас" Обшивка кессона стабилизатора
F-15 Обшивки киля, руля направления и стабилизатора. Снижение массы самолета 25 %
C-I ЗОЕ Накладка кессона центроплана самолета
С-5А
"Локхид"
(рис. 1.9). Снижение массы самолета 25 %.
Секции предкрылков. Уменьшение числа деталей в 10 раз. Снижение массы самолета на 21 %
F-111
F-5
"Дженерал Дайнэмикс"
Стабилизатор. Снижение массы самолета на 25 %.
Створки ниши шасси. Снижение массы самолета на 29 %
Рис. 1.9. Схема упрочнения кессона центроплана самолета C-I ЗОЕ накладками из ПКМ с боропластиковым армирующим материалом: 1 - отсек топливный - кессон; 2 - узлы крепления пилонов двигателей; 3 —разъем технологический; 4 - узел крепления рельсов закрылков; 5 - накладка верхняя; 6 -накладка нижняя; 7 - детали из ПКМ
вила всего 0,8 % массы самолета. Масса изделий из ПКМ с армирующим боропластиковым материалом в самолете AV-8B достигла 26 % массы самолета. В табл. 1.5 приведены части самолетов, изготовленные из ПКМ с боропластиковым армирующим материалом.
Производство агрегатов из ПКМ с боропластиковым армирующим материалом требует больших капиталовложений. Разработана модифи-
19
кация борного волокна — волокно борсик с покрытием из карбида кремния, нанесенным для повышения рабочей температуры.
Борное волокно используется также в ПКМ с алюминиевой основой, объемное содержание борного волокна в этих ПКМ 46...50 %. Бо-роалюминиевый ПКМ применяется для изготовления трубчатых стоек средней части фюзеляжа транспортного космического корабля "Спейс шаттл". Такой материал применяется для изготовления панелей обшивки пилона на хвостовой части фюзеляжа самолета DC-10, что обеспечивает длительную работу при температуре до 177 °С. Бороалюминиевые ПКМ применены для изготовления лопаток вентилятора двигателя реактивного самолета F-104. Этот материал обеспечивает поглощение энергии удара посторонними предметами.
Фирма "Рокуэлл" разработала бороалюминиевый ПКМ, который применяется в конструкции крыла самолета B-I для снижения его массы. Этот ПКМ имеет металлическую основу и армирующий материал из борных волокон с покрытием карбидом бора в сочетании с титаном. Это обеспечивает рабочую температуру волокон 540 0C без снижения их прочности.
Следует отметить недостатки ПКМ. Основным из них является коррозия, возникающая при контакте ПКМ с металлическими деталями, например при контакте углепластиков с алюминиевыми сплавами и обычной углеродистой сталью.
К другим недостаткам следует отнести необходимость экранирования радиоэлектронного оборудования и защиты от грозовых электроразрядов из-за низких электрической проводимости и теплопроводности ПКМ. Как одно из средств защиты от грозовых электроразрядов фирма "Грумман" предлагает на поверхность изделий путем полимеризации наносить полосы из медной фольги. Недостатком ПКМ на углепласти-ковой основе является малая устойчивость конструкции к ударным нагрузкам, а отсюда необходимость разработки технологии ремонта конструкций из ПКМ в условиях эксплуатации. Специалисты фирмы, выпускающей вертолеты Сикорский SH-53Q, при создании балок вертолетов применяют волоконную оптику - волноводы, заполимеризо-ванные в конструкцию балок. Указанные волноводы позволяют получить информацию о возможных повреждениях, возникающих в процессе эксплуатации. Световые сигналы, поступающие по волоконным волноводам, обрабатываются с помощью бортовых микропроцессоров и воспроизводятся либо на дисплее, либо с помощью речевого синтезатора.
Другой метод обнаружения повреждений основан на принципе акустической эмиссии. При этом методе акустические первичные преобразователи также путем полимеризации устанавливаются непосредственно в конструкцию изделия. Эти преобразователи изготовляются из по-ливинилиденфторидных полиметров, в которых при изменении давлений генерируются небольшие электрические заряды. Система преоб-
20
разователей позволяет зарегистрировать трещину и определить ее местоположение либо методом триангуляции, либо по временной разнице между возбуждениями различных преобразователей. Частоту и амплитуду возбуждающих акустических волн сравнивают с типовыми значениями, заложенными в памяти микропроцессоров. Полученную информацию можно выводить на дисплей либо воспроизводить речевым синтезатором.
Для изучения структуры ПКМ обычно используются различные методы. С помощью микроскопов определяются объемное содержание фаз (основы и армирующего материала), диаметр волокон, их направление и распределение, пористость ПКМ (размер и форму пор), а также параметры процесса увеличения и возникновения новых дефектов при воздействии различных факторов (колебаний температур, влажности, ультрафиолетовой радиации и др.).
