применения Сферы
کامپوزیت ها با توجه به ویژگی های مشخصه و مزایای خاصی که نسبت به سایر مواد دارند، می توانند به طور گسترده در صنعت هواپیما استفاده شوند. اول از همه، آنها در زمینه ایجاد و ساخت گلایدرهای هواپیما جالب هستند. در عین حال، امکان ورود کامپوزیت ها به سایر مناطق که تاکنون فقط از فلزات و آلیاژها استفاده می شود، منتفی نیست.
قطعات کامپوزیتی تقریباً در تمام هواپیماهای رزمی مدرن تولید داخلی استفاده می شود. بنابراین، بدنه هواپیمای جنگنده چند منظوره Su-35S از آلیاژهای سبک و کامپوزیت ساخته شده است، اگرچه سهم دومی در مقایسه با سایر تجهیزات ناچیز است.
به طور گسترده تر، کامپوزیت های مبتنی بر فیبر کربن و مواد دیگر در طراحی جنگنده نسل پنجم Su-57 استفاده می شود. قطعات کامپوزیتی یک چهارم وزن خشک چنین هواپیماهایی را تشکیل می دهند. اول از همه، آنها در پوشش استفاده می شوند. بنابراین 70 درصد فضای بیرونی جنگنده از کامپوزیت ها ساخته شده است. ویژگی‌های فن‌آوری‌های ساخت کامپوزیت، ساده‌سازی طراحی بدنه هواپیما و کاهش تعداد قطعات مورد نیاز را ممکن می‌سازد.
مواد جدید به طور گسترده در بدون سرنشین استفاده می شود هواپیمایی. اگر پهپادهای سبک مجهز به قاب های پلاستیکی باشند، آنگاه پهپادهای سنگین تر به طور فعال از واحدهای ترکیبی با اشکال و پیکربندی های پیچیده استفاده می کنند. به عنوان مثال، بدنه هواپیمای پهپاد جدید "اوریون" عمدتا از کامپوزیت ساخته شده است، در حالی که سهم سایر مواد به حداقل مورد نیاز کاهش می یابد. رویکردهای مشابهی در توسعه سایر پهپادهای مدرن کلاس های متوسط و سنگین استفاده شد.
کامپوزیت ها نیز در هوانوردی غیرنظامی معرفی می شوند. بزرگترین موفقیت در این مسیر در توسعه هواپیمای مسافربری MS-21 به دست آمد. در آن، مواد کامپوزیتی فیبر کربن 35 درصد از جرم خشک را تشکیل می دهند. در حال حاضر این یک رکورد برای هواپیماهای داخلی است. چنین نتایجی، اول از همه، به دلیل ایجاد یک بال خاص، تقریباً به طور کامل از کامپوزیت به دست آمد. لازم به ذکر است که چنین بال با پیچیدگی توسعه و تولید مشخص می شود، به همین دلیل است که تنها در چند پروژه در جهان مورد استفاده قرار می گیرد. بنابراین، از نظر فناوری، MS-21 یکی از پیشرفته ترین هواپیماهای مدرن است.
اخیراً در مورد کار احتمالی تحقیق و توسعه به نفع موتورسازی شناخته شده است. NPO Saturn به موضوع پره های کامپوزیت برای موتورهای توربوجت علاقه مند است. جزئیات مشابهی را می توان در پروژه های PD-14 و PD-35 معرفی کرد. ظاهر آنها وزن مرده موتور را کاهش می دهد و رشد برخی از ویژگی ها را تضمین می کند.
تولید داخلی
در حال حاضر کامپوزیت ها و مواد اولیه با منشاء مختلف در پروژه های مختلف فناوری هوانوردی داخلی استفاده می شود. برخی از این محصولات توسط شرکت های روسی تولید می شوند، در حالی که بقیه باید از تامین کنندگان خارجی خریداری شوند. در عین حال، توسعه تولید داخلی با هدف حل مشکلات فوری تولید و کاهش وابستگی به واردات انجام می شود.
یکی از شرکت های پیشرو در این صنعت، شرکت Aerocomposite است که بخشی از شرکت هواپیمایی متحده است. تاسیسات تولید آن بر اساس کارخانه هوانوردی کازان و اولیانوفسک Aviastar-SP مستقر شده است. این شرکت با هدف ترکیب پیشرفت‌ها در کامپوزیت‌ها در UAC ایجاد شد. وظیفه آن توسعه و تولید محصولات لازم، چرخه های تکنولوژیکی و غیره است. در راستای منافع پروژه های مختلف در بخش هوانوردی.
پیش از این، Aerocomposite یک بال ویژه برای هواپیمای مسافربری MS-21 توسعه داد و سپس شروع به ساخت آن کرد. گزارش شده است که کار تحقیق و توسعه در راستای منافع سایر پروژه ها در حال انجام است. به عنوان مثال، نوسازی عمیق هواپیمای SSJ-100 در نظر گرفته شده است که طی آن یک بال ترکیبی جدید معرفی خواهد شد.
همچنین در کشور ما چندین سازمان و شرکت دیگر نیز وجود دارند که قطعات و مواد کامپوزیتی را برای ساخت آنها توسعه و تولید می کنند. علاوه بر این، اقداماتی با هدف توسعه و تولید کامپوزیت ها، بلکه آموزش پرسنل نیز انجام می شود.
همین روزها در دانشگاه فنی تحقیقات ملی کازان. A.N. توپولف (KNITU-KAI) با کمک Rosatom مرکز تخصصی صلاحیت "تکنولوژی های ترکیبی" را افتتاح کرد. وظیفه STC آموزش متخصصان برای دفاتر و کارخانه های طراحی هواپیماسازی خواهد بود. آنها ویژگی های کامپوزیت ها، حوزه های کاربرد آنها و غیره را مطالعه خواهند کرد. آنها همچنین باید به فناوری های تولید، پردازش و غیره تسلط داشته باشند.
در افتتاحیه STC "تکنولوژی کامپوزیت ها" اظهارات بسیار جالبی در مورد مشکلات صنعت داخلی بیان شد. بنابراین، بحث شد که بنگاه های ما توانایی تولید مواد لازم را دارند، اما اجرای آنها با مشکلات خاصی مواجه است. طراحانی که می توانند از کامپوزیت ها استفاده کنند به سادگی نمی دانند چگونه با آنها کار کنند. برای رهایی از چنین مشکلاتی است که یک STC جدید باز می شود.
چالش های جدید
معرفی و استفاده از مواد کامپوزیت مزایای خاصی را به همراه دارد، اما به طور مستقیم با مجموعه ای از وظایف پیچیده مرتبط است. تسلط بر تولید کامپوزیت ها به خودی خود بسیار پیچیده است و الزامات خاصی را بر شرکت ها تحمیل می کند. استفاده از مواد جدید در طراحی به نوبه خود نیازمند رویکردهای جدید و تجدید ساختار برخی فرآیندها است.
با این حال، نتایج و نتایج چنین فرآیندهایی به طور کامل تمام هزینه ها را توجیه می کند. تکنیک استفاده از کامپوزیت ها با افزایش شاخص های فنی و اقتصادی متمایز می شود و بنابراین مورد توجه مشتری مدرن است. بر این اساس، چنین هواپیماهایی مزیت رقابتی در بازار به دست می آورند و ممکن است واجد شرایط قرارداد شوند.
با این حال، در حال حاضر، صنعت روسیه نمی تواند مدعی موقعیت پیشرو در جهان باشد. در جریان افتتاح شرکت فناوری های کامپوزیت STC، وضعیت فعلی امور اعلام شد: روسیه کمتر از یک درصد از بازار جهانی مواد کامپوزیت را به خود اختصاص داده است. با توجه به فعالیت های مرکز و شرکت های تخصصی، قرار است تا سال 2025 به 2 درصد افزایش یابد. با این حال، حتی پس از آن، دستاوردهای داخلی در برابر پس‌زمینه رقبای خارجی کم‌رنگ به نظر می‌رسد.
توسعه صنعت نه تنها به دلیل پیچیدگی ماهیت تکنولوژیک مختل شده است. در ابتدای سال 2019 گزارش هایی مبنی بر قرار گرفتن دو شرکت سازنده کامپوزیت روسی در فهرست تحریم های آمریکا منتشر شد که می تواند تولید محصولات را تهدید کند و بر فعالیت صنعت هواپیماسازی ما تأثیر بگذارد. UAC گفت که چنین اقدامی از سوی یک کشور خارجی تلاشی برای جلوگیری از ورود شرکت های روسی به بازار بین المللی است که قادر به بازپس گیری سهم خود هستند.
دلایل خوش بینی
با این وجود، کار در جهت امیدوارکننده ادامه دارد. انواع جدیدی از کامپوزیت ها در حال توسعه و معرفی هستند. مدل های جدیدی از تجهیزات هوانوردی با استفاده گسترده از چنین موادی، از جمله مواردی که با ایده های پیشرفته جهان مطابقت دارند، ایجاد می شوند. اقداماتی برای توسعه صنعت، تربیت متخصص و ... در حال انجام است.
تجهیزات هواپیمایی که با استفاده از کامپوزیت ها ساخته شده اند در حال حاضر به صورت انبوه تولید می شوند. انتشار نمونه های جدید نیز در حال آماده سازی است. کارهای زیادی باید انجام شود و همه اینها با مشکلات مختلفی همراه است. با این حال، کار ادامه دارد و دلیلی برای خوش بینی می دهد. مواد کامپوزیت به طور محکم وارد عمل شده اند و اکنون همه چیز برای توسعه این جهت انجام می شود که مستقیماً بر موفقیت سایر صنایع تأثیر می گذارد.