Из чего делают самолеты металл: Применение алюминия – Транспорт

Строительство

Энергетика

Потребительские товары

Упаковка

КРЫЛАТЫЕ МЕТАЛЛЫ И СПЛАВЫ | Наука и жизнь

Наука и жизнь // Иллюстрации

Наука и жизнь // Иллюстрации

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

При использовании традиционного сплава Д-16 пассажирский самолет Ту-154 получался слишком тяжелым.

Сварной корпус самолета МиГ-29 изготовлен из алюминиево-литиевого сплава 1420.

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.

‹

›

Открыть в полном размере

— 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/см²) 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.

Титан, как и алюминий, тоже имеет право называться небесным или крылатым. Лаборатория титановых сплавов была создана в институте в 1951 году. Ее основатель профессор С. Г. Глазунов изобрел установку для литья титана и, собственно, создал первый титановый сплав. Вторая подобная установка была с помощью ВИАМа построена во Всесоюзном институте легких сплавов (ВИЛС), а потом мы вместе внедряли разработанные технологические процессы на металлургическом комбинате в Верхней Салде, который сейчас является основным производителем титановой продукции в стране. В советское время комбинат выпускал более 100 тыс. тонн такой продукции. После распада СССР производство сократилось в несколько раз. Новому директору завода В. В. Тютюхину пришлось приложить огромные усилия, чтобы исправить положение. После резкого спада производства завод начал подниматься. Сейчас выпуск титановой продукции составляет 25 тыс. тонн в год. Большая ее часть (около 80%) поставляется за границу по заказам ведущих самолетостроительных концернов. В связи с оживлением авиастроительной промышленности в России возникла насущная необходимость создания альтернативного производства. Гиганту, каким является комбинат, невыгодно выпускать небольшие партии продукции. Заказы же российских авиапроизводителей пока невелики — 3-5 тонн, а цикл изготовления очень длительный и доходит до года. Такое производство может быть создано на базе ВИАМа, ВИЛСа и Ступинского металлургического комбината, где, собственно, и перерабатываются слитки, получаемые из Верхней Салды.

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.

_Сегодня перед ВИАМом стоит задача создания титановых сплавов, надежно работающих при температурах 700-750^оС. 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.

См. в номере на ту же тему

Е. КАБЛОВ — ВИАМ — национальное достояние.

И. ДЕМОНИС — Во все лопатки.

М. БРОНФИН — Испытатели — исследователи и контролеры.

Академики дают разрешение на беспосадочный перелет Н. С. Хрущева в Нью-Йорк на сверхдальнем самолете ТУ-114 .

И. ФРИДЛЯНДЕР — Старение — не всегда плохо.

Б. ЩЕТАНОВ — Тепловая защита «Бурана» началась с листа кальки.

С. МУБОЯДЖЯН — Плазма против пара: победа за явным преимуществом .

БЮРО НАУЧНО-ТЕХНИЧЕСКОЙ ИНФОРМАЦИИ.

Э. КОНДРАШОВ — Без неметаллических деталей самолеты не летают.

И. КОВАЛЕВ — В науку — со школьной скамьи .

С. КАРИМОВА — Коррозия — главный враг авиацииc.

А. ПЕТРОВА — Посадить на клей.

Из чего делают самолеты (металл)

Бумажный самолет в технике оригами за 5 минут

Для самых маленьких непосед есть конечно инструкция попроще, такие сувениры получаются ничуть не хуже и летают они тоже очень хорошо, смотря как запустить, можно и не догнать улетит ого-ого как на 100 метров, замучаетесь искать потом).

Самое главное, вам нужно сделать две стороны одинаковыми в зеркальном отражении, чтобы они получились ровными и тогда все точно получится.

На одном из форумов я приглядела такую поделку, которая называется Пиранья, и правду похоже? Еще и цвет автор выбрал красный. Смотрите, как ловко можно свернуть такое чудо. Никаких специальных навыков не потребуется. Самый примитивный вариант с простой моделью.

Получилась крутая вещица, моим мальчишкам она очень понравилась).

Между прочим  можно немножко и скреативить и подарить папе маленький сюрпризик.

А вообще сделайте вместе с ребенком такую поделку, чтобы было, чем заняться в кругу своей любимой семьи, ведь такая работа очень сближает.

Объемная поделка из картона

Двигаемся дальше и делаем из обычного спичечного коробка игрушку, она будет объемной и симпатичной. Такой довольно интересный биоплан, который порадует любого, его можно подарить как сувенир на праздник 23 февраля или 9 мая.

Нам понадобится:

• картон — 2 листа
• клей ПВА
• линейка
• карандаш
• ножницы
• спичечный коробок

Этапы работы:

1. На картоне пометьте карандашом две полоски, ширина их должна равняться спичечному коробку.

2. Затем ножницами вырежьте их. С этих полосок сделайте крылья самолета. На другом листе отметьте две полоски шириной 1,5 см и также вырежьте их по длине картона.

Одну такую тонкую полоску отодвиньте, а вторую разрежьте на две части по 8 см, остальную часть уберите, она не понадобится. Вот что получится:

3. Теперь начните сборку. Возьмите коробок от спичек, длинную тонкую полоску согните напополам и приложите, приклейте к коробку.

4. При помощи двух одинаковых полосок, которые широкие, как коробок, сделайте крылья.

Уголки можно закруглить, обрежьте их ножницами.

5. Из одной короткой узкой полоски сделайте хвост и также его закруглите, приклейте вовнутрь. И вторую приклейте сверху, сделайте из нее треугольник.

6. После вы можете вырезать пропеллер и приклеить его.

7. Поделка готова, приятной вам работы!

Маркировка авиационных сплавов

В международных стандартах первая цифра маркировки авиационного алюминия обозначает основные легирующие элементы сплава:

• 1000 – чистый алюминий.
• 2000 – дюралюмины, сплавы легированные медью. В определенный период – самый распространенный аэрокосмический сплав. В связи с высокой чувствительностью к коррозийному растрескиванию все чаще заменяются сплавами серии 7000.
• 3000 – легирующий элемент – марганец.
• 4000 – легирующий элемент – кремний. Сплавы известны также как силумины.
• 5000 – легирующий элемент – магний.
• 6000 – самые пластичные сплавы. Легирующие элементы – магний и кремний. Могут подвергаться термозакалке для повышения прочности, но по этому параметру уступают сериям 2000 и 7000.
• 7000 – термически закаленные сплавы, самый прочный авиационный алюминий. Основные легирующие элементы – цинк и магний.

Вторая цифра маркировки — порядковый номер модификации алюминиевого сплава после исходного – цифра «0». Две заключительные цифры – номер самого сплава, информация о его чистоте по примесям. В случае если сплав опытный, к маркировке добавляется пятый знак «Х».

На сегодняшний день, самые распространенные марки авиационного алюминия: 1100, 2014, 2020, 3003, 2024, 2219, 2025, 5052, 5056. Отличительными особенностями этих сплавов являются: легкость, пластичность, хорошая прочность, стойкость к трению, коррозии и высоким нагрузкам. В авиастроении наиболее широко используемые сплавы — авиационный алюминий 6061 и 7075.

Материалы, из которых делают самолет

К основным материалам, из которых делаются самолеты, относятся различные металлы, их сплавы и композиционные материалы. Рассмотрим подробнее принципы работы с этими материалами.

Алюминий

Большая часть конструкции самолета изготавливается из алюминия и его сплавов. Он идеально для этого подходит, прежде всего, из-за своего небольшого веса, а также из-за широких возможностей менять свои свойства в сочетании с различными добавками.

Так, для изготовления планеров, подвергающимся небольшим аэродинамическим нагревам, используется дуралюмин, представляющий собой высокопрочный алюминиевый сплав с примесью меди, марганца и магния. Для температурно нагружаемых оболочек планера и силовых элементов скелета самолета используются сплавы алюминия повышенной жаропрочности, с добавлением магния. Такие сплавы также используются для изготовления отдельных элементов конструкции двигателя, работающих в умеренном тепловом режиме (лопатки, крыльчатки, диски компрессора первого контура).

Алюминиевые сплавы с добавлением кремния применяют для литья сложных по форме деталей, с небольшой нагруженностью. Эти сплавы обладают хорошей текучестью и заполняемостью в нагретом состоянии. Из них изготавливают: кронштейны, рычаги, фланцы. Их также используют для изготовления некоторых деталей двигателя: корпуса компрессоров, картеры, различные патрубки и др.

Титан

Из титана изготавливаются корпуса сверхзвуковых самолетов, передние края крыльев и стабилизаторов. Титановые сплавы широко применяются в конструкциях шасси, узлах крепления закрылков, в силовых элементах. В реактивных двигателях из титана изготавливаются детали, подвергающиеся высокотемпературным нагрузкам: лопатки компрессоров и диски компрессоров второго контура, кожухи камер сгорания, сопла реактивных двигателей.

Сталь

Сталь представляет собой сплав железа и углерода. Она довольно широко используется при изготовлении самолетов. В авиации в основном применяется конструкционная сталь с содержанием от 0,05 до 0,55% углерода. Из стали изготавливают отдельные элементы силового набора конструкции, детали шасси, болты, заклепки. Жаропрочная сталь идет на изготовление обшивок самолетов, развивающих большие скорости.

Композиционные материалы

Широкое применение при производстве самолетов нашли композиционные материалы (композиты), представляющие собой основу и распределенные в ней армирующие материалы. В качестве армирующих материалов используются органические волокна, а в качестве основы — различные металлические сплавы.

При рассмотрении материалов, из которых делаются самолеты нельзя забывать и о таких важных материалах, как резина и пластмассы. Резина применяется при изготовлении колес шасси, трубопроводов, шлангов, прокладок, уплотнителей, амортизаторов. Различные по своим свойствам пластмассы применяются для изготовления силовых элементов конструкции самолета, остекления кабины пилота, декоративной отделки пассажирского салона, в качестве электро- и теплоизоляции. Химически стойкие пластмассы используются для изготовления топливных баков.

Пожалуй, мы рассмотрели все основные наиболее используемые для производства самолетов материалы. То, из какого металла делают самолеты, во многом отражается и на их летных возможностях. Так, легкие алюминиевые сплавы используются для производства планеров дозвуковых самолетов, титан и сталь – для достижения сверхзвуковых и гиперзвуковых скоростей.

Для всех авиационных материалов важной характеристикой является их технологичность, то есть способность их изготовления серийно, а не только в одном экземпляре. Самолеты производятся большими партиями, все их детали изготавливаются многократно

В ходе повторяющегося процесса изготовления они не должны терять своих основных свойств.

Для этого разрабатываются специальные технологические процессы, которые представляют собой последовательные изменения свойств материала на различных этапах его производства, вплоть до его получения с заданными свойствами. Все основные технологические процессы по изготовлению материалов для самолетов стандартизированы, что гарантирует их производство с одинаковыми свойствами. Изготовление авиационных материалов, основных конструктивных частей самолета и его окончательная сборка производятся на авиастроительных заводах.

Модель, которая отличается стабильным полетом

Бумажный самолетик взлетает и сразу начинает падать или вместо прямолинейной траектории выписывает дуги. Вам это знакомо? Даже эта детская игрушка обладает определенными аэродинамическими свойствами. А значит долг всех начинающих самолетостроителей — подойти к конструированию бумажной модели с полной ответственностью.

Предлагаем вам сложить еще один классный самолетик. Благодаря тупому носу и широким дельтовидным крыльям он не уйдет в штопор, а порадует вас красивым полетом.

Хотите в совершенстве освоить все тонкости построения этого планера? Ознакомьтесь с подробным и доступным видеоуроком. После мощного заряда вдохновения вам обязательно захочется своими руками сложить самолетик, который будет порхать как птичка.

Состав отрасли

Виды цветной металлургии включают в себя отрасли, связанные с получением определенных видов металлов. Так, укрупнено можно выделить следующие отрасли:

• производство меди;
• производство алюминия;
• производство никеля и кобальта;
• производство олова;
• производство свинца и цинка;
• добыча золота.

Получение никеля тесно связано с местом добычи никелевых руд, которые расположены на Кольском полуострове и в Норильском районе Сибири. Многие отрасли цветной металлургии отличаются многоступенчатым металлургическим переделом промежуточных продуктов.

На этом основании эффективен комплексный подход. Это сырье для получения других сопутствующих металлов. Утилизация отходов сопровождается получением материалов, использующихся не только в других отраслях тяжелого машиностроения, но и в химической и строительной отраслях.

Основные виды и характеристики

Выделяют три основных группы:

• Семейства алюминий-марганец (Al-Mn) и алюминий-магний (Al-Mg). Основная характеристика – высокая, едва уступающая чистому алюминию коррозийная стойкость. Такие сплавы хорошо поддаются пайке и сварке, но плохо режутся. Не упрочняются термической обработкой.
• Коррозионно-стойкие сплавы системы алюминий-магний-кремний (Al-Mg-Si). Упрочняются термической обработкой, а именно закалкой при температуре 520 °C с последующим резким охлаждением воде и естественным старением около 10 суток. Отличительная характеристика материалов этой группы – высокая коррозионная стойкость при эксплуатации в обычных условиях и под напряжением.
• Конструкционные сплавы алюминий-медь-магний (Al-Cu-Mg). Их основа – легированный медью, марганцем и магнием алюминий. Изменяя пропорции легирующих элементов, получают авиационный алюминий, характеристики которого могут отличаться.

Материалы последней группы обладают хорошими механическими свойствами, но при этом весьма подвержены коррозии, чем первое и второе семейство сплавов. Степень подверженности коррозии зависит от вида обработки поверхности, которую все равно необходимо защищать лакокрасочным покрытием или анодированием. Коррозионная стойкость частично увеличивается введением в состав сплава марганца.

Помимо трех основных видов сплавов различают также ковочные сплавы, жаропрочные, высокопрочные конструкционные и др. обладающие необходимыми для конкретной сферы применения свойствами.

ДЕФОРМИРУЕМЫЕ АЛЮМИНИЕВЫЕ СПЛАВЫ

Алюминиевые сплавы – это сплавы, в состав которых входит алюминий и легирующие добавки, такие как цинк, медь, марганец, литий. В следствии чего появляется возможность подвергать такие сплавы упрочняющей термической обработке. Для производства сплавов используется алюминий, выпускаемый в виде чушек. Такие сплавы образуют твердые растворы, эвтектики. Их подвергают закалке, старению и отжигу. При закалке Tнагрева = 485…525°С. после охлаждения деталь подвергают старению при Т = 150…200°С на протяжении 10…24 часов. Благодаря таким тепловым обработкам увеличивается твердость и прочность обрабатываемых сплавов.

Деформируемые сплавы – металлические сплавы для изготовления изделий, которые подвергают пластической деформации в горячем и холодном состоянии.

Высокопрочные сплавы

Алюминий В95пч – высокопрочный термоупрочняемый сплав алюминия с цинком, магнием и медью (табл. 1). Это самый прочный из наиболее известных сплавов алюминия. Сплав обладает высокой твёрдостью и прочностью (σв = 500–560 МПа; σ0,2 = 430–480 МПа; δ = 7–8 % ) в виду образования твёрдых кристаллических образований в нём. Широко применяемый высокопрочный сплав в виде катаных и прессованных длинномерных (до 30 м) полуфабрикатов для верхних обшивок крыла (плиты, листы), стрингеров, балок, стоек (профили, трубы) и других элементов фюзеляжа и крыла (рис. 1) современных самолетов (Ту-204, Бе-200, Ил-96, SSI-100).

Зарубежные металлургические компании выпускают следующие материалы – аналоги В95пч:

• США – AA7075;
• Германия – 3.4365;
• Япония – 7075;
• Европейский Союз – ENAW-AlZn5.5MgCu.

Таблица 1

Химический состав в % материала В95пч ГОСТ 4784 – 97

Рис. 1. Крыло Ил-96

1965 – 1 (В96Ц3) – особо прочный (σв = 615–645MПа; σ0,2 = 595–620 МПа; δ = 7÷8 % ) сплав алюминия и легирующих элементов. Рекомендуется для применения в сжатых зонах конструкций планера самолетов: для верхних обшивок крыла, стоек и других элементов. Поставляется промышленностью в виде длинномерных катаных плит или листов, прессованных полуфабрикатов: профилей, панелей, полос.

Таблица 2

Химический состав в % материала 1965 – 1 (В96Ц3)

Определение. Исторический экскурс

Началом истории авиационных алюминиевых сплавов считается 1909 год. Немецкий инженер-металлург Альфред Вильм опытным путем установил, если сплав алюминия с незначительным добавлением меди, марганца и магния после закалки при температуре 500 °C и резкого охлаждения выдержать при температуре 20-25 градусов в течение 4-5 суток, он поэтапно становится тверже и прочнее, не теряя при этом пластичности. Процедура получила название «старение» или «возмужание». В процессе такой закалки атомы меди заполняют множество мельчайших зон на границах зерен. Диаметр атома меди меньше, чем у алюминия, потому появляется напряжение сжатия, вследствие чего повышается прочность материала.

Впервые сплав был освоен на немецких заводах Dürener Metallwerken и получил торговую марку Dural, откуда и произошло название «дуралюмин». Впоследствии, американские металловеды Р. Арчер и В. Джафрис усовершенствовали состав, изменив процентное соотношение, в основном магния. Новый сплав получил название 2024, который в различных модификациях широко применяется и сейчас, а все семейство сплавов — «Авиаль». Название «авиационный алюминий» этот сплав получил практически сразу после открытия, поскольку полностью заменил дерево и метал в конструкциях летательных аппаратов.

Здесь самолету дарят «душу», или немного о летающих серверах

Тот же стапель снизу

После установки крыла остается установить шасси размером с компактный легковой автомобиль, и самолет готов. Но для первого полета пока не время, начинается установка авионики.

Даже на заре авиации самолеты не могли летать без вмешательства человека. Сейчас большинство летательных аппаратов и вовсе в угоду аэродинамике не способны держаться в воздухе без сложных электронных «мозгов», постоянно корректирующих движение самолета в пространстве.

Над стапелем завис уникальный кран совсем не авиационной грузоподъемности

Ил-76МД-90А не стал исключением: его электроника занимает железнодорожный вагон и приезжает в Ульяновск со всей страны.

Её и многие другие системы устанавливают в производстве окончательной сборки, в уже стоящий на шасси самолет.

Водило для перемещения самолета не так просто, как кажется

Начат монтаж электроники

Антенн видимо-невидимо

Самолет даже включают без двигателей

И вот он оказывается у самых ворот, огромных, как трехэтажный дом. Здесь его впервые включают, запитывая от внешних источников. После проверки всех компонентов самолет уходит на окраску.

Впереди — наземные и летные испытания. Но это совсем другая история, которую я расскажу позже.

Основные авиазаводы России

Чтобы увидеть, где в России делают самолеты, нужно открыть карту. География расположения авиазаводов на территории России представлена весьма разнообразно, от западных границ до Дальнего Востока.

Иркутский авиационный завод

В Южном административном округе, в Ростове –на-Дону и в Таганроге производят вертолеты Ми-26, Ми-28, Ми-35, самолеты-амфибии Бе-200. В Московской области – МиГ-29, Ил-103. В Центральной части России, в Воронежской и Смоленской областях — Ил-96-300, Ан-148, Ил-96-400, Ил-112, Як-18Т, СМ-92Т.  На Волге расположены заводы по производству Ан-140,Ту-204, Ил-76, Ан-140, МиГ-29, МиГ-31, МиГ-35. В Республике Татарстан делают Ту-214, Ансат, Ми-17, Ми-38. В Сибири — Су-34, Су-30, Як-130, МС-21, Як-152, Су-25УБ, Су-25УБМ , Ми-8АМТ, Ми-171, Ми-171А2, Ми-8АМТШ. В республике Башкортостан – Ка-226, Ка-27, Ка-31, Ка-32. На Дальнем Востоке расположено производство Сухой Суперджет-100, Су-27, Су-30, Су-33, Су-35, Т-50 (ПАК ФА) и вертолетов  Ка-52, Ка-62.

Более сложные и надежные варианты

Если вы хотите знать, как сделать далеко летающий самолёт из бумаги, то этот раздел для вас. В нем ваз ждут два интересных экземпляра.

Рекомендуем посмотреть еще тут

• Как сделать шар из бумаги — простая пошаговая инструкция с фото и схемами как изготовить бумажный шар (120 фото)

• Как сделать помпон: пошаговое описание как пошить красивый помпон из пряжи своими руками (75 фото)

• Как сделать тетрадь своими руками — пошаговый мастер-класс как изготовить стильную и красивую тетрадь (видео и 120 фото)

Сгибаем пополам вдоль листа и загибаем углы к центру. К получившейся линии тянем те же углы и складываем по старому сгибу. Переворачиваем заготовку и гнем носик не до конца, потом маленькую часть к получившемуся треугольнику. Остались крылья.

Правый угол листа нужно согнуть к левой стороне и наоборот образуя линии. Теперь левый угол тянем к середине правой линии, правый аналогично. Сгибаем носик и сверяем со сгибами, сгибаем уголки к середине и делаем крылья, сгибая не по краю у носика.

Немного истории

Самые первые самолеты (братьев Райт, США – 1903 г.; «Вуазен», Франция – 1905г; «Блерио», Франция – 1906 г.; «Рой», Англия – 1908 г.) изготавливались из тонких стальных труб, обтянутых материей, или имели деревянную конструкцию и полотняную обшивку поверхностей. Следующим шагом совершенствования конструкций самолета следует считать замену тканей на обшивку фанерой. Для повышения прочности фанерных конструкций, их стали делать в несколько слоев, скрепленных клеем.

Однако, деревянные конструкции были довольно неуклюжими, имели большое сопротивление во время полета. С увеличением скоростей самолетов, повышением нагрева конструкций и элементов двигателей, их использование стало небезопасным. Конструкторы стали постепенно заменять деревянные детали на металлические. Но полностью металлические самолеты появились не сразу.

Несовершенная технология производства металла на первых этапах его применения в авиации, делала конструкции из него, тяжелее деревянных, поэтому переход на металл происходил не быстро. Первые пробные аэропланы целиком из металла были изготовлены немцами в начале второго десятилетия прошлого века. По весу они превышали деревянные конструкции в несколько раз, и их летные данные оставляли желать лучшего.

После войны основной причиной развития металлических самолетов послужило появление пассажирской авиации, потребовавшей производства большого количества самолетов с длительными сроками эксплуатации. Деревянные конструкции набухали под действием неблагоприятных атмосферных явлений (влаги, температуры). При определенных условиях они начинали подгнивать. Все это приводило к их быстрому выходу из строя, и не удовлетворяло требованиям гражданской авиации.

Ученые многих стран трудились над совершенствованием металлических материалов для авиастроения и технологии их изготовления. В СССР, одним из основоположников металлического самолетостроения стал знаменитый авиаконструктор Андрей Николаевич Туполев.

В 30-е годы прошлого столетия металл почти полностью вытеснил дерево в конструкции самолетов. Однако деревянные конструкции еще некоторое время применялись в отдельных случаях. В частности, в конструкциях советских истребителей Лагг-3, И-16, Як-1 и других, участвовавших в Великой Отечественной войне, использовались деревянные элементы. Это было сделано из соображений экономии, так как деревянные конструкции в изготовлении обходились дешевле металлических.

Свойства руд

Отвечать на вопрос: какими свойствами обладает железная руда, не совсем просто. Хотя бы потому, что перечень свойств зависит от процента данного металла в руде и количества посторонних примесей. К примеру, красный железняк, содержащий гематит (Fe2O3), содержит в себе целых 70% железа от общего количества.

В общем и целом, кстати, целесообразной добычей железа считается только та, где в рудах содержится от 40% железа и выше. Данная цифра действительно дает понять, что железо распространено в окружающем мире многократно больше других элементов. К примеру, для того же урана, содержание его в руде в количестве 2% считалось бы небывалой удачей…

Но вернемся к нашему красному железняку. Давая характеристику железной руде, можно сказать, что красный железняк представляет собой диапазон от порошкового вещества до плотного.

Лимонит (он же – бурый железняк), также является рудой железа, однако она представляет собой пористую и рыхлую породу, содержащую весомые доли фосфора и марганца. Пустой породой у него часто выступает глина. В силу чего, кстати, довольно легко поддается извлечению железа. Потому из него часто делают чугун.

Производство

Итак, теперь мы понимаем, из чего делают железо. Горная порода является сырьем для его добычи. Ее отвозят на перерабатывающее предприятие, загружают в доменную печь и нагревают до температуры 1400-1500 градусов. Эта температура должна держаться в течение определенного времени. Содержащееся в составе горной породы железо плавится и приобретает жидкую форму. Затем его остается разлить в специальные формы. Образовавшиеся шлаки при этом отделяют, а само железо получается чистым. Затем агломерат подают в бункерные чаши, где он продувается потоком воздуха и охлаждается водой.

Есть и другой способ получения железа: горную породу дробят и подают на специальный магнитный сепаратор. Так как железо имеет способность намагничиваться, то минералы остаются на сепараторе, а вся пустая порода вымывается. Конечно, чтобы железо превратить в металл и придать ему твердую форму, его необходимо легировать с помощью другого компонента – углерода. Его доля в составе очень мала, однако именно благодаря нему металл становится высокопрочным.

Стоит отметить, что в зависимости от объема добавляемого в состав углерода сталь может получаться разной. В частности, она может быть более или менее мягкой. Есть, например, специальная машиностроительная сталь, при изготовлении которой к железу добавляют всего 0,75 % углерода и марганец.

Теперь вы знаете, из чего делают железо и как его преобразовывают в сталь. Конечно, способы описаны весьма поверхностно, но суть они передают. Нужно запомнить, что из горной породы делают железо, из чего далее могут получать сталь.

Крылья

Очень сложно найти самолет, устройство которого не предусматривало бы размещение наиболее узнаваемой его части – крыльев. Этот элемент служит для формирования подъемной мощи, и в современных конструкциях для увеличения этого параметра крылья размещают в плоском основании фюзеляжа самолета.

Сами крылья предусматривают в своей конструкции наличие специальных механизмов, при поддержке которых исполняется поворот самолета в одну из сторон. Кроме того, данная часть летательного аппарата снабжается взлетно-посадочным устройством, что регулирует движение самолета в моменты взлетов и посадок, и оказывают помощь в контроле взлетной и посадочной скоростей. Нужно еще подметить, что некоторые конструкции самолетов предусматривают наличие топливных баков в крыльях.

Цветные металлы и их применение.

Цветные металлы и их сплавы очень востребованы, широко применяются во всех отраслях промышленности и сельского хозяйства. К ним относятся все металлы за исключением железа и его производных, которые классифицируются как черные металлы.

Практически все цветные металлы обладают следующими свойствами:

• Устойчивостью к коррозии и значительным перепадам температур;
• Пластичностью;
• Многосторонностью применения.

Кроме этого, важной особенностью цветных металлов является то, что их свойства можно изменить с помощью закалки, искусственного старения или термической обработки. Также они хорошо обрабатываются штамповкой, прокаткой, ковкой, сваркой, пайкой, прессованием и резкой

Наиболее ценными цветными металлами являются: Алюминий; Медь; Никель; Олово; Свинец; Цинк; Магний.

Из чего сделаны колеса в самолете

Но если мы говорим про разработчиков шин, то это очень ответственная и трудная работа. Если мы рассмотрим колеса самолета в весовом плане, то распределение будет следующее:

Это примерные цифры, все зависит от модели самолета и типа колеса. Если самолет на земле не разгоняется быстрей, чем 192 километра в час, и весит до 3-ех тон, то сами колеса очень похожи по своему принципу на автомобильные. Но колеса в больших самолетах, таких как AirBus A320 или Boeing 737, это совершенно иные колеса. Они обязаны выдерживать крайне высокие нагрузки. Да, на колеса приходится лишь взлет и посадка. Но если вы посмотрите на статистику авиакатастроф, то именно на эти моменты в полете приходится больше всего аварий. Хорошие шины – спасают жизнь. Только посмотрите, что произошло с шинами после аварийной посадки:

Удивительно, но эта катастрофа обошлась без жертв. А если бы лопнули не только шины, но и сами диски? Вероятно, что самолет бы мог даже взорваться на взлётно-посадочной полосе.

Алюминий и авиастроение. Марки и алюминиево-литиевые сплавы в авиастроении

Алюминий — «крылатый металл». Такое название этот металл получил благодаря своей легкости, разнообразным свойствам и уникальным качествам.

В авиастроении алюминий применяют в основном в виде сплавов. Листы из алюминиевых сплавов используют для изготовления как внутреннего каркаса, так и внешней оболочки самолета. В самолетах применяют листовой алюминий толщиной от 3,3 до 0,25 мм.  Алюминиевые сплавы обладают удачным сочетанием свойств: небольшой плотностью (2500-2900 кг/м³), высокой прочностью (до 500-600 Мпа), коррозийнной стойкостью, технологичностью при литье, обработке давлением, сварке и обработке резанием. Благодаря высокой ударной прочности, алюминиевые сплавы являются важнейшим конструкционным материалом в самолетостроении. Самолеты на 2/3 состоят из алюминиевых сплавов.

Алюминиевые сплавы

При изготовлении авиационной техники успешно используются упрочняемые термической обработкой высокопрочные алюминиевые сплавы Al-Zn-Mg-Cu и сплавы средней и повышенной прочности Al-Mg-Cu. Они являются конструкционным материалом для обшивки и внутреннего силового набора элементов планера самолета (фюзеляж, крыло, киль и др.). Из свариваемых алюминиевых сплавов Al-Mg, Al-Mn, Al-Cu, Al-Mg-Li, Al-Mg-Si изготавливаются планеры, бортовые системы, шасси, лопасти воздушного винта, приборы и элементы внутренней отделки салона.

Для снижения массы летательного аппарата применяются алюминиево-литиевые сплавы основных систем легирования Al-Mg-Li (1420, 1421, 1424) и Al- Cu -Li (1460, 1464, 1469). Использование высокопрочных алюминиево-литиевых сплавов в сварных герметичных конструкциях несущих топливных баков фюзеляжа позволяет снизить их собственную массу на 12-15%.

Алюминиевые сплавы имеют бесспорное преимущество при создании изделий космической техники. Достоинством алюминиевых сплавов является их работоспособность при криогенных температурах в контакте жидким кислородом, водородом и гелием. У этих сплавов происходит так называемое криогенное упрочнение, т.е. прочность и пластичность растут с понижением температуры.

При строительстве и ремонте самолетов применяют следующие основные марки алюминия и алюминиевые сплавы:

• Алюминий 1100
• Алюминиевый сплав 2014
• Алюминиевый сплав 2017
• Алюминиевый сплав 2024
• Алюминиевый сплав 2025
• Алюминиевый сплав 2219
• Алюминиевый сплав 3003
• Алюминиевый сплав 5052
• Алюминиевый сплав 6061
• Алюминиевый сплав 7075
• Литейные алюминиевые сплавы АЛ5, АЛ6, АЛ12, Ал19, АЛ2, АЛ8, АЛ12, АЛ13.

Таким образом, правильное применение материала способствуют повышению уровня технической эксплуатации и увеличению времени работы и надежности авиационной техники.

Также читайте статьи:

• Как делают алюминиевые трубы?
• Лист алюминиевый рифленый: даймонд, дуэт, квинтет
• Нержавеющий круг в машиностроитетельной отрасли

Алюминий — «крылатый металл». Такое название этот металл получил благодаря своей легкости, разнообразным свойствам и уникальным качествам.

В авиастроении алюминий применяют в основном в виде сплавов. Листы из алюминиевых сплавов используют для изготовления как внутреннего каркаса, так и внешней оболочки самолета. В самолетах применяют листовой алюминий толщиной от 3,3 до 0,25 мм.  Алюминиевые сплавы обладают удачным сочетанием свойств: небольшой плотностью (2500-2900 кг/м³), высокой прочностью (до 500-600 Мпа), коррозийнной стойкостью, технологичностью при литье, обработке давлением, сварке и обработке резанием. Благодаря высокой ударной прочности, алюминиевые сплавы являются важнейшим конструкционным материалом в самолетостроении. Самолеты на 2/3 состоят из алюминиевых сплавов.

Алюминиевые сплавы

При изготовлении авиационной техники успешно используются упрочняемые термической обработкой высокопрочные алюминиевые сплавы Al-Zn-Mg-Cu и сплавы средней и повышенной прочности Al-Mg-Cu. Они являются конструкционным материалом для обшивки и внутреннего силового набора элементов планера самолета (фюзеляж, крыло, киль и др. ). Из свариваемых алюминиевых сплавов Al-Mg, Al-Mn, Al-Cu, Al-Mg-Li, Al-Mg-Si изготавливаются планеры, бортовые системы, шасси, лопасти воздушного винта, приборы и элементы внутренней отделки салона.

Для снижения массы летательного аппарата применяются алюминиево-литиевые сплавы основных систем легирования Al-Mg-Li (1420, 1421, 1424) и Al- Cu -Li (1460, 1464, 1469). Использование высокопрочных алюминиево-литиевых сплавов в сварных герметичных конструкциях несущих топливных баков фюзеляжа позволяет снизить их собственную массу на 12-15%.

Алюминиевые сплавы имеют бесспорное преимущество при создании изделий космической техники. Достоинством алюминиевых сплавов является их работоспособность при криогенных температурах в контакте жидким кислородом, водородом и гелием. У этих сплавов происходит так называемое криогенное упрочнение, т.е. прочность и пластичность растут с понижением температуры.

При строительстве и ремонте самолетов применяют следующие основные марки алюминия и алюминиевые сплавы:

• Алюминий 1100
• Алюминиевый сплав 2014
• Алюминиевый сплав 2017
• Алюминиевый сплав 2024
• Алюминиевый сплав 2025
• Алюминиевый сплав 2219
• Алюминиевый сплав 3003
• Алюминиевый сплав 5052
• Алюминиевый сплав 6061
• Алюминиевый сплав 7075
• Литейные алюминиевые сплавы АЛ5, АЛ6, АЛ12, Ал19, АЛ2, АЛ8, АЛ12, АЛ13.

Таким образом, правильное применение материала способствуют повышению уровня технической эксплуатации и увеличению времени работы и надежности авиационной техники.

Также читайте статьи:

• Как делают алюминиевые трубы?
• Лист алюминиевый рифленый: даймонд, дуэт, квинтет
• Нержавеющий круг в машиностроитетельной отрасли

Летающие металлы | Металла огненный поток

До сих пор мы говорили о металлах, «работающих» в основном на Земле. Главным образом, о черных металлах. Это естественно: железо, сталь и чугун помогли людям создать современную цивилизацию. Вплоть до начала нашего столетия железо и его сплавы играли ведущую роль в промышленности. Эта роль не утеряна и сейчас, но в XX веке все большее значение начинают приобретать другие металлы — цветные. Снова очень ценной и нужной стала медь. Металл древних бронзовых орудий оказался необходимым для электротехники. Обмотки трансформаторов и электрогенераторов, линии электропередач, электрическая проводка внутри машин и зданий — все это сделано из меди. Затем на передний план выдвинулись и другие металлы, которые помогли человеку покорить сначала воздух, а затем и безвоздушное пространство.

Первые самолеты имели деревянный каркас, обтянутый тканью. Их насмешливо называли «летающими этажерками». Но эта легкая конструкция вполне отвечала своему назначению, пока скорости полета не превышали 150 километров в час. Потом скорости увеличились — и самолеты начали разламываться в воздухе. Ломались крылья и хвостовое оперение, разваливались фюзеляжи… Стало ясно, что от деревянного каркаса надо избавляться. Чем же заменить дерево и ткань? Требовался материал гораздо более прочный, но такой же легкий. Ведь вся история авиации — это, по сути, борьба с весом. Чем легче самолет, тем быстрее он полетит, тем больше полезного груза сможет забрать.

Первым летающим металлом стал алюминий — самый распространенный металл в земной коре. Запасы его практически неисчерпаемы. Алюминий хорошо проводит тепло и электричество, уступая в этом только серебру, меди и золоту. Зато по удельному весу он гораздо легче этих металлов.

Всем был бы хорош алюминий, да вот беда — непрочен, мягок. Нельзя из него делать самолеты. И вообще ничего нельзя делать, кроме посуды. Поэтому и применение его было очень ограниченно. А когда его только что открыли и начали получать в лабораторных условиях, то вообще не знали, на что может употребляться этот металл.

Помню, в одной старой книге читал я о неожиданном применении, которое нашел для алюминия русский царь. Для отряда гренадеров, который должен был присутствовать на торжествах в Париже, сделали алюминиевые шлемы. Фурор был необыкновенный. Парижане ахали, думая, насколько же богат русский царь, если сделал шлемы… из серебра (в то время широкая публика про алюминий почти не знала). Ошибались парижане: алюминиевые шлемы стоили тогда гораздо дороже серебряных. К сожалению, я нигде не мог найти подтверждения этому факту, поэтому и привожу его как полулегенду.

Но вернемся к самолетам. Если нельзя делать их из чистого алюминия, то, может быть, можно из его сплавов? На примере железа и стали мы знаем, что сплавы могут быть в десятки раз прочнее основного из составляющих их металлов. Нельзя ли создать прочные и легкие сплавы на основе алюминия?

Над этой задачей работали многие ученые. Брели ощупью, пробуя одно за другим все известные в то время вещества. Первым наткнулся на правильное решение немецкий исследователь Альфред Вильм. Проведя сотни опытов, он установил, что медь и магний, введенные в определенных пропорциях в алюминий, повышают его прочность в три — пять раз. Это не так много, как бы хотелось, но дает надежду на дальнейшие успехи. А нельзя ли полученные сплавы закалить, чтобы они стали еще прочнее? Правда, распространено мнение, что из всех металлов закалку принимают только сталь да в определенных условиях медь и бронза, но почему обязательно верить распространенному мнению?

Вильм нагревал сплав до 500 градусов и опускал в воду. Да, измерения показали, что закаленный сплав прочнее незакаленного. Но вот насколько? Удивительное дело, прибор каждый раз показывал новую величину. Неисправен прибор, решил ученый, и отдал его на проверку. Через несколько дней, получив тщательно выверенный прибор, Вильм повторил измерения. Прочность сплава возросла вдвое.

И тут ученого осенило: прочность возрастает после выдержки. Вильм поместил шлиф под микроскоп, и все сомнения рассеялись: после выдержки сплав приобрел мелкозернистую структуру.

Было чему удивляться: ведь о закалке, кажется, было уже известно все. Еще со времен Гомера люди закаливают металлические изделия, чтобы придать им прочность. И однако, природа продемонстрировала новое, неведомое свойство металлов: некоторые из них упрочняются не во время закалки, а позже ее.

Итак, определилась технология: сплав закаливался и выдерживался пять — семь дней. В общем итоге прочность по сравнению с чистым алюминием возрастает примерно в десять раз. Можно делать самолеты!

Вильм продал свой патент одной немецкой фирме, которая и начала выпускать сплав, назвав его «дуралюмин», что означает крепкий алюминий. У нас это название трансформировалось в дюралюминий, или, попросту, в дюраль.

Металлы и их сплавы, применяемые в авиастроении

Данная тема для статьи была взята на рассмотрение, поскольку Самара один из городов, в котором развито авиастроение. В городе выпускают самолеты ТУ-154, аэродромное оборудование, авиационные детали. Авиакор – авиационный завод, основной продукцией которого являются пассажирские самолеты (ТУ-154М и АН-140-100). Основные его потребители – это гражданская и военная авиация. Так же данное предприятие производит обслуживание и капитальный ремонт самолетов.

ДЕФОРМИРУЕМЫЕ АЛЮМИНИЕВЫЕ СПЛАВЫ

Алюминиевые сплавы – это сплавы, в состав которых входит алюминий и легирующие добавки, такие как цинк, медь, марганец, литий. В следствии чего появляется возможность подвергать такие сплавы упрочняющей термической обработке. Для производства сплавов используется алюминий, выпускаемый в виде чушек. Такие сплавы образуют твердые растворы, эвтектики. Их подвергают закалке, старению и отжигу. При закалке T_{нагрева} = 485…525°С. после охлаждения деталь подвергают старению при Т = 150…200°С на протяжении 10…24 часов. Благодаря таким тепловым обработкам увеличивается твердость и прочность обрабатываемых сплавов.

Деформируемые сплавы – металлические сплавы для изготовления изделий, которые подвергают пластической деформации в горячем и холодном состоянии.

Алюминий В95пч – высокопрочный термоупрочняемый сплав алюминия с цинком, магнием и медью (табл. 1). Это самый прочный из наиболее известных сплавов алюминия. Сплав обладает высокой твёрдостью и прочностью (σ_в = 500–560 МПа; σ_0,2 = 430–480 МПа; δ = 7–8 % [1]) в виду образования твёрдых кристаллических образований в нём. Широко применяемый высокопрочный сплав в виде катаных и прессованных длинномерных (до 30 м) полуфабрикатов для верхних обшивок крыла (плиты, листы), стрингеров, балок, стоек (профили, трубы) и других элементов фюзеляжа и крыла (рис. 1) современных самолетов (Ту-204, Бе-200, Ил-96, SSI-100).

Зарубежные металлургические компании выпускают следующие материалы – аналоги В95пч:

• США – AA7075;
• Германия – 3.4365;
• Япония – 7075;
• Европейский Союз – ENAW-AlZn5.5MgCu.

Таблица 1

Химический состав в % материала В95пч ГОСТ 4784 – 97

Рис. 1. Крыло Ил-96

1965 – 1 (В96Ц3) – особо прочный (σ_в = 615–645MПа; σ_0,2 = 595–620 МПа; δ = 7÷8 % [1]) сплав алюминия и легирующих элементов. Рекомендуется для применения в сжатых зонах конструкций планера самолетов: для верхних обшивок крыла, стоек и других элементов. Поставляется промышленностью в виде длинномерных катаных плит или листов, прессованных полуфабрикатов: профилей, панелей, полос.

Таблица 2

Химический состав в % материала 1965 – 1 (В96Ц3)

ЛИТЕЙНЫЕ МАГНИЕВЫЕ СПЛАВЫ

Магниевые сплавы применяются в промышленности намного чаще, чем чистый магний. Данный метал обладает высокой химической активностью. В качестве основных элементов магниевых сплавов, которые повышают механические характеристики, применяют алюминий, цинк и марганец. Литейные магниевые сплавы используются для отливки различных изделий благодаря их жидкотекучести и повышенной пластичности [2]. Их приготавливают в различных видах плавильных печей. Для предотвращения горения при плавке или литьё используются специальные флюсы и присадки. Отливки получаются путем литья в песчаные, гипсовые и оболочковые формы.

Основная структура данных сплавов – твердый раствор хрома, молибдена, меди и других легирующих элементов в никелевой основе (содержание Ni не менее 50%). Никель коррозионностоек во многих агрессивных средах, характеризуется высокими механическими свойствами и технологичностью.

ВМЛ18-Т4

Сплав ВМЛ18 обработанный по режиму Т4 системы Mg–Al–Zn обладает повышенными пределами прочности (σ_в = 245–250 МПа; σ_0,2 = 100–110 МПа; δ = 5–8 % [1]).

Предназначен для работы во всех климатических условиях. Рекомендуется для изготовления деталей внутреннего набора планера самолетов и вертолетов, приборных рам, деталей кабин пилотов, систем управления (рис. 2), трансмиссий взамен сплава МЛ5п.ч. Сплав выплавляется по специальной технологии, разработанной в ВИАМ. Он превосходит по коррозионной стойкости и чистоте все существующие магниевые сплавы.

Рис. 2. Корпус редуктора вертолета из сплава ВМЛ18

Металлические материалы, обладающие высоким сопротивлением пластической деформации и разрушению при действии высоких температур и окислительных сред [2].

МЛ9-Т6

Сплав (σ_в = 230 МПа; σ_0,2 = 120 МПа; δ = 4 % [1]), предназначенный для изготовления деталей самолетов, вертолетов, двигателей, приборов, маслоагрегатов, редукторов и других агрегатов, работающих при повышенной температуре (до 300°С). Способ литья – кокиль (разборная форма для литья). Характерны хорошие литейные свойства, которые позволяют изготавливать сложные крупногабаритные отливки.

ТИТАН И ТИТАНОВЫЕ СПЛАВЫ

Сплавы, из которых изготавливают детали, механизмы и конструкции в разных отраслях промышленности.

ВТ20

Сплав (σ_в = 932 МПа; σ_0,2 = 834 Мпа [1]) (табл. 3) отличается высокой жаропрочностью. Он хорошо сваривается, прочность сварного соединения равна прочности основного металла. Сплав предназначен для изготовления изделий, работающих длительное время при температурах до 500 °С. В конструкции планера самолета Су-35 (рис. 3) из этого сплава изготовлено значительное количество деталей и сварных узлов фюзеляжа, крыла и киля. Для изготовления деталей и узлов используют полуфабрикаты в виде плит, штамповок, профилей, прутков и листов [1].

Таблица 3

Химический состав в % материала ВТ-20

Рис. 3. Самолет СУ-35

Таким образом мы рассмотрели металлы и их сплавы, применяемые в авиастроении.

Из каких материалов сделаны самолеты (и почему) — Приоритеты проектирования самолетов

Большинство людей в какой-то момент задаются вопросом, как самолеты могут летать, но задумывались ли вы когда-нибудь, из какого материала сделаны самолеты? Материалы, используемые для изготовления самолетов, крыльев, корпуса и кожи, имеют большое значение, когда речь идет об их надежности, и изучение этих материалов может быть интересным и увлекательным.

Содержание

• Из чего сделаны самолеты?
• Почему самолеты сделаны из алюминия
• У всех материалов есть свои плюсы и минусы
• Экономия веса превыше всего
• Приоритеты дизайна зависят от назначения самолета
• Что насчет самолетов меньшего размера?

Из чего сделаны самолеты?

Большинство самолетов изготовлены из титана, стали, алюминия и многих других материалов, включая композиты. Композиты могут содержать множество различных материалов, обычно включая полимеры, углеродное волокно и многое другое.

Эти металлы отличаются жесткостью и прочностью, а также устойчивостью к коррозии и малым весом. Это идеальные материалы для изготовления самолетов всех типов.

Почему самолеты сделаны из алюминия

Поскольку сталь слишком тяжелая, чтобы ее можно было использовать отдельно, в некоторых самолетах, включая 787 Dreamliner производства Boeing, используется вдвое больше алюминия, чем в них. стали в своих самолетах.

Некоторые производители добавляют такие материалы, как алюминий, к титану и другим сплавам, так как эти материалы могут быть очень дорогими в использовании сами по себе.

Например, в реактивном самолете Airbus A350 используется алюминиево-литиевый сплав, а многие фюзеляжи компании Boeing изготовлены из материалов, включающих различные полимеры.

У всех материалов есть свои плюсы и минусы

Поскольку каждый материал имеет свои преимущества и недостатки, многие самолеты на самом деле производятся с использованием различных типов авиационных материалов.

Например, многие самолеты Airbus и Boeing состоят как минимум на 50% из композитного материала, в то время как компания Rolls Royce PLC, производящая двигатели для самолетов, использует композиты, изготовленные из таких материалов, как керамика и пластик.

Различные материалы имеют разные сильные и слабые стороны. На практике это означает, что самолет будет сделан из огромного количества различных материалов для таких частей, как крылья, фюзеляж, корпус и обшивка.

Как видите, авиакомпаниям не нужно довольствоваться одним типом материала, потому что существует множество материалов, доступных для использования, что означает безопасный и простой в управлении самолет, который также надежен.

Экономия веса превыше всего

Конечно, обычно используемые авиационные материалы состоят как из легких, так и из тяжелых компонентов, главным образом потому, что самолет должен летать и поэтому не может быть сделан из сверхтяжелых металлов. В частности, вес тела должен быть сведен к минимуму.

Рамы большинства самолетов также изготовлены из легкого алюминия и/или композитных материалов, в состав которых часто входит пластик, армированный углеродом, или CREP.

По сути, большинство старых коммерческих самолетов сделаны в основном из алюминия, а в большинстве новых самолетов теперь используются композитные материалы. Военные самолеты могут использовать легкий сплав, такой как титан.

Приоритеты проектирования зависят от назначения самолета

Кроме того, назначение самолета во многом определяет решение производителей использовать тот или иной тип металла, особенно металл, используемый в раме и корпусе самолета.

Что касается других деталей самолета, то поршень двигателя обычно изготавливается из стали, тогда как многие другие основные детали изготавливаются из алюминиевых сплавов. Сам двигатель обычно состоит из комбинации стали, алюминия и титановых сплавов.

В разработке самолета большую роль играют инженеры, потому что именно они дают рекомендации относительно подходящих авиационных материалов для конкретного самолета.

Размер самолета, назначение и другие аспекты помогают им определить, какие материалы использовать, потому что это единственный способ гарантировать, что самолет будет хорошо построен и надежен.

Как насчет самолетов меньшего размера?

Конечно, мы говорили в основном о больших коммерческих самолетах, но как насчет других типов самолетов? Интересно, что самые ранние самолеты редко изготавливались из таких материалов, как сталь и алюминий.

На самом деле, братья Райт использовали комбинацию дерева — в основном ясеня и ели — для изготовления первого самолета, и они использовали муслиновую ткань, чтобы покрыть его, когда строительство было завершено.

Самый первый пассажирский самолет Ford Tri-Motor был сделан из алюминия в конце 1920-х годов, точно такой же, как сегодняшний Boeing 747. Самый быстрый реактивный самолет Lockheed SR71 Blackbird сделан из титана.

Еще больше причин, по которым титан добавляют в сталь при изготовлении самолетов:

• Он почти так же прочен, как сталь.
• Термостойкий.
• Устойчив к коррозии.
• Металл средней тяжести.

Кроме того, во многих интернет-магазинах можно приобрести самолеты в наборах для неспециалистов, которые собирают сами пилоты.

Эти самолеты могут быть изготовлены из дерева, включая пихту Дугласа и ситхинскую ель, деревянные соединения с фанерными вставками и авиационную ткань, которая обычно представляет собой какой-либо тип полиэстера, которым самолет покрыт после сборки.

Конечно, меньшие самолеты, такие как втулочные самолеты, также могут быть изготовлены из других авиационных материалов, включая дерево/композитные материалы и металл. Некоторые из этих самолетов включают Bowers Fly Baby, Pietenpol Air Camper, Ison miniMax, PIK-26 и серию самодельных самолетов KR.

Композитный материал, используемый в этих небольших самолетах, обычно состоит из ткани из стекловолокна или углеродного волокна или конструкционного пластика, такого как винилэфир или эпоксидная смола.

На самом деле существует два основных типа композитных материалов, используемых в этих типах самолетов: формованные композитные материалы, в которых детали самолета изгибаются и формируются в формах, и бесформенные, когда они формируются из пены, а затем покрываются углеродным волокном. или стекловолокно.

Похожие посты

• Top 10 Iconic 19Самолеты 20-х годов
• 15 пассажирских самолетов, которые исчезли навсегда
• Почему у самолетов есть винглеты?

Об авторе

Из чего сделаны самолеты? (по частям самолета)

Большинство современных самолетов изготавливаются из металлов и композитных материалов.

Алюминий в основном используется для корпуса самолета, потому что он относительно легкий и обладает высокой устойчивостью к коррозии, а сталь используется для шасси самолета и других компонентов, требующих прочности и надежности.

Производители самолетов также все чаще используют композитные материалы, поскольку их легко изготавливать и формовать.

Некоторые из самых передовых военных самолетов в мире, такие как Lockheed Martin F-35 Lightning II, построены из композитных материалов, при этом 35% веса конструкции и большая часть видимой поверхности истребителя изготовлены из композитных материалов.

Из чего сделаны самолеты?

Корпус самолета (фюзеляж)

Корпуса большинства самолетов изготовлены из металлов, таких как титан, алюминий и сталь, и композитов, включая полимеры и углеродное волокно.

Например, корпус Boeing 787 изготовлен из следующих материалов: 

• 50 % композитных материалов 
• 20 % алюминия
• 15% титан
• 10% сталь 
• 5% Другие материалы 

Все эти материалы жесткие, прочные и легкие, что делает их подходящими для корпусов самолетов.

Композитные материалы особенно полезны, поскольку они также легко поддаются деформации.

Колеса

Большинство авиационных колес изготовлены из алюминиевого сплава.

Некоторые из них изготовлены из магниевого сплава.

Связанный: Как долго служат шины для самолетов?

Крылья и хвост

Крылья самолетов в основном изготавливаются из алюминия.

Двигатели и крепежные элементы в основном изготовлены из титана.

Сталь также используется для некоторых секций крыла и оперения.

Носовая часть

Носовая часть самолета в основном изготавливается из таких материалов, как кварц и стекловолокно.

Различные химические смолы и пенопластовые наполнители также часто используются для изготовления носовой части самолета.

Лобовое стекло

Если взять Боинг 737 и 747, то лобовое стекло состоит из двух слоев закаленного стекла вместе с прослойкой.

Двигатель

Реактивные двигатели изготавливаются из жаропрочных сплавов железа и никеля из-за их термостойкости при высоких температурах.

Железо-никелевые суперсплавы используются для изготовления корпуса, лопаток и дисков двигателя.

Шасси

Шасси самолета обычно изготавливают из стали, поскольку шасси должно быть прочным и прочным, чтобы выдерживать весь вес самолета.

Различные типы самолетов сделаны из разных материалов?

Различные типы самолетов часто изготавливаются из разных материалов.

Небольшие самолеты, такие как кустарные самолеты, могут быть изготовлены из дерева/композитных материалов и металла.

Например, корпус Bowers Fly Baby изготовлен из ели и фанеры.

Напротив, более крупные коммерческие авиалайнеры в основном изготавливаются из металла и композитных материалов.

Из чего раньше делали самолеты?

Первые в мире самолеты были сделаны из дерева и ткани.

Эти материалы позволяют летать, потому что они легкие.

Оба были со временем выброшены, потому что их можно было легко повредить, а авиаторам нужны были более прочные материалы для полетов на больших высотах.

Хронология

• 1903: Братья Райт совершили первый в мире полет на самолете, в основном сделанном из дерева и ткани.
• 1915: Hugo Junkers строит Junker J1, первый в мире цельнометаллический самолет.
• 1925: Генри Форд построил Ford Trimotor, который сделал металл основным строительным материалом для самолетов.
• 1939-1945: Во время Второй мировой войны авиация США начала использовать резину для замены многих металлических частей своих самолетов.
• 1960-е: НАСА разработало кевлар и нейлон для космических кораблей. Но эти материалы также вошли в авиационную промышленность.
• С 1970-х годов по сегодняшний день: углепластики и металлы стали доминирующими материалами для авиастроения.

Почему самолеты сделаны из алюминия?

Самолеты обычно изготавливают из алюминия, потому что он легче и дешевле, чем сталь или титан, а также обладает высокой устойчивостью к коррозии.

Например, в конструкции Boeing 787 Dreamliner алюминия вдвое больше, чем стали.

Иногда производители самолетов также используют сплавы на основе алюминия для снижения стоимости конструкции.

Например, Airbus A350 изготовлен из алюминиево-литиевого сплава.

Почему сталь не используется для изготовления самолетов?

Хотя сталь используется для изготовления компонентов самолета, таких как шасси, она не используется для остальной части корпуса самолета из-за ее веса.

Корпуса самолетов должны быть легкими, так как сталь в три раза тяжелее алюминия, она просто не подходит.

Из чего будут делать самолеты в будущем?

Самолеты в будущем, скорее всего, будут изготавливаться из большего количества композитных материалов.

Авиационное подразделение НАСА также в настоящее время исследует передовой композитный проект, который, несомненно, найдет применение в секторе коммерческой авиации.

Композитные материалы будущего для авиастроения включают нанокомпозиты с металлической матрицей, а также материалы на основе полимеров и керамики.

Эти материалы предпочтительнее, потому что их легко изготавливать и формовать.

Некоторые из этих композитных материалов также устойчивы к молниям и электромагнитным помехам.

Сколько стоит построить самолет?

Строительство самолета стоит от 50 000 до более 100 миллионов долларов, в зависимости от его размера.

Небольшие самолеты

Строительство небольших самолетов стоит от 50 000 до нескольких миллионов долларов.

Частные самолеты

Строительство частных самолетов стоит от 1 до 100 миллионов долларов.

Коммерческие самолеты

Строительство коммерческих самолетов стоит от десятков до сотен миллионов долларов.

Стоимость сборки наиболее распространенных коммерческих самолетов Boeing и Airbus не является общедоступной информацией, но мы можем оценить, что их строительство стоило более 100 миллионов долларов.

Военные самолеты 

Официальная стоимость постройки большинства истребителей засекречена, и стоимость также может значительно различаться в зависимости от модели.

По нашим оценкам, истребители Lockheed Martin F-35B стоят от 20 до 100 миллионов долларов, хотя это не включает затраты на исследования и разработки, которые могут быть огромными.

Сколько времени нужно, чтобы построить самолет?

На постройку большинства больших самолетов уходит 6 месяцев, хотя в идеальных условиях и при максимальной эффективности большой самолет можно построить всего за 2 месяца.

Широкофюзеляжные самолеты строятся дольше всего, а самолеты меньшего размера — меньше всего.

Фактическое время постройки самолета может быть отложено из-за сроков поставки, проблем и других проблем.

В заключение:

• Большинство современных самолетов построены из металлов, таких как алюминий и сталь, и композитных материалов.
• В современных самолетах используется сталь для шасси и алюминий или алюминиевый сплав для корпуса самолета.
• Композитные материалы также становятся все более популярными для изготовления самолетов, поскольку они легкие и легко поддаются формованию.
• Большинство самолетов будущего, вероятно, будут преимущественно изготавливаться из композитных материалов.
• Первые в мире самолеты были построены из дерева и ткани, но от этих материалов отказались в пользу металла, потому что металл прочнее.

См. также:

• Есть ли у самолетов фары?
• Есть ли у самолетов ключи?
• Есть ли у самолетов рога?
• Как быстро летают самолеты?
• Почему самолеты не взлетают в сильную жару?

самолет | Определение, типы, механика и факты

Air New Zealand Limited

См. все средства массовой информации

Ключевые сотрудники:

Игорь Сикорский Говард Хьюз Чарльз Линдберг Олив Энн Бич Жаклин Кокран

Похожие темы:

С-47 гидросамолет Конкорд ДС-3 Боинг 367-80

Просмотреть весь соответствующий контент →

Резюме

Прочтите краткий обзор этой темы

самолет , также называемый самолет или самолет , любой самолет из класса самолетов с неподвижным крылом, который тяжелее воздуха, приводится в движение винтовым винтом или высокоскоростной реактивной струей и поддерживается динамической реакцией воздух против своих крыльев. За отчет о развитии самолета и появлении гражданской авиации см. историю полетов.

Основными компонентами самолета являются система крыла, поддерживающая его в полете, хвостовое оперение для стабилизации крыльев, подвижные поверхности для управления ориентацией самолета в полете и силовая установка, обеспечивающая тягу, необходимую для толкания летательного аппарата через воздух. Должна быть предусмотрена поддержка самолета, когда он находится в состоянии покоя на земле, а также во время взлета и посадки. Большинство самолетов имеют закрытый корпус (фюзеляж) для размещения экипажа, пассажиров и груза; кабина — это место, из которого пилот управляет органами управления и приборами для управления самолетом.

Принципы полета и эксплуатации самолета

На самолет в прямолинейном и горизонтальном полете без ускорения действуют четыре силы. (При повороте, нырянии или полете с набором высоты в игру вступают дополнительные силы.) Этими силами являются подъемная сила, сила, действующая вверх; сопротивление, тормозящая сила сопротивления подъемной силе и трению самолета, движущегося по воздуху; вес, нисходящий эффект гравитации на самолет; и тяга, сила прямого действия, обеспечиваемая двигательной установкой (или, в случае самолета без двигателя, за счет использования силы тяжести для преобразования высоты в скорость). Сопротивление и вес — элементы, присущие любому объекту, в том числе и летательному аппарату. Подъемная сила и тяга — это искусственно созданные элементы, разработанные для того, чтобы самолет мог летать.

Чтобы понять подъемную силу, в первую очередь необходимо понять аэродинамический профиль, который представляет собой конструкцию, предназначенную для получения реакции на его поверхность от воздуха, в котором он движется. Ранние аэродинамические поверхности обычно имели немного больше, чем слегка изогнутую верхнюю поверхность и плоскую нижнюю поверхность. На протяжении многих лет аэродинамические поверхности адаптировались для удовлетворения меняющихся потребностей. К 1920-м годам аэродинамические поверхности обычно имели закругленную верхнюю поверхность, при этом наибольшая высота достигалась в первой трети хорды (ширины). Со временем как верхняя, так и нижняя поверхности искривлялись в большей или меньшей степени, а наиболее толстая часть аэродинамического профиля постепенно смещалась назад. По мере роста скорости полета возникла потребность в очень плавном прохождении воздуха над поверхностью, что было достигнуто в аэродинамическом профиле с ламинарным потоком, где изгиб был дальше назад, чем того требовала современная практика. Сверхзвуковые самолеты потребовали еще более радикальных изменений в форме аэродинамического профиля, некоторые из которых потеряли округлость, ранее связанную с крылом, и приобрели форму двойного клина.

Викторина «Британника»

Самолет: правда или вымысел?

Является ли авиационная отрасль крупнейшим в мире потребителем нефти? Можно ли дозаправлять Air Force One в воздухе? Проверьте, подходите ли вы для первоклассной работы, ответив на вопросы этой увлекательной викторины.

Двигаясь вперед в воздухе, аэродинамический профиль крыла получает полезную для полета реакцию от воздуха, проходящего над его поверхностью. (В полете аэродинамическая поверхность крыла обычно создает наибольшую подъемную силу, но гребные винты, хвостовое оперение и фюзеляж также функционируют как аэродинамические поверхности и создают подъемную силу различной величины. ) В 18 веке швейцарский математик Даниэль Бернулли обнаружил, что если скорость воздуха над определенной точкой профиля увеличивается, давление воздуха уменьшается. Воздух, протекающий над изогнутой верхней поверхностью аэродинамического профиля крыла, движется быстрее, чем воздух, протекающий по нижней поверхности, уменьшая давление сверху. Более высокое давление снизу толкает (поднимает) крыло вверх в область более низкого давления. Одновременно воздух, обтекающий нижнюю часть крыла, отклоняется вниз, обеспечивая ньютоновскую равную и противоположную реакцию и внося свой вклад в общую подъемную силу.

На подъемную силу аэродинамического профиля также влияет его «угол атаки», то есть его угол по отношению к ветру. И подъемную силу, и угол атаки можно сразу, хотя и грубо, продемонстрировать, выставив руку из окна движущегося автомобиля. Когда рука повернута плашмя к ветру, ощущается большое сопротивление и создается небольшой «подъем», поскольку за рукой находится турбулентная область. Отношение подъемной силы к сопротивлению низкое. Когда рука держится параллельно ветру, сопротивление гораздо меньше и создается умеренная подъемная сила, турбулентность сглаживается, а отношение подъемной силы к сопротивлению лучше. Однако если руку немного повернуть так, чтобы ее передний край был поднят на больший угол атаки, подъемная сила увеличится. Это положительное увеличение отношения подъемной силы к сопротивлению создаст тенденцию руки «летать» вверх и вверх. Чем больше скорость, тем больше будет подъемная сила и сопротивление. Таким образом, полная подъемная сила связана с формой аэродинамического профиля, углом атаки и скоростью, с которой крыло проходит через воздух.

Оформите подписку Britannica Premium и получите доступ к эксклюзивному контенту. Подписаться сейчас

Вес – это сила, действующая противоположно подъемной силе. Таким образом, конструкторы пытаются сделать самолет максимально легким. Поскольку все конструкции самолетов имеют тенденцию к увеличению веса в процессе разработки, в штатах современных аэрокосмических инженеров есть специалисты в области контроля веса с самого начала проектирования. Кроме того, пилоты должны контролировать общий вес, который разрешено перевозить воздушному судну (пассажиры, топливо и груз), как по количеству, так и по местоположению. Распределение веса (то есть управление центром тяжести самолета) так же важно с точки зрения аэродинамики, как и величина переносимого веса.

Тяга, сила, действующая вперед, противостоит сопротивлению, как подъемная сила противостоит весу. Тяга получается за счет ускорения массы окружающего воздуха до скорости, превышающей скорость самолета; равной и противоположной реакцией является движение самолета вперед. В поршневых или турбовинтовых самолетах тяга создается за счет движущей силы, вызванной вращением воздушного винта, а остаточная тяга обеспечивается выхлопом. В реактивном двигателе тяга создается движущей силой вращающихся лопастей турбины, сжимающей воздух, который затем расширяется за счет сгорания введенного топлива и выбрасывается из двигателя. В самолете с ракетным двигателем тяга создается за счет равной и противоположной реакции на горение ракетного топлива. В планере высота, достигнутая с помощью механических, орографических или тепловых методов, преобразуется в скорость посредством гравитации.

Действуя в постоянном противодействии тяге, есть сопротивление, состоящее из двух элементов. Паразитическое сопротивление вызвано сопротивлением формы (из-за формы), трением кожи, помехами и всеми другими элементами, которые не способствуют подъемной силе; Индуктивное сопротивление создается в результате создания подъемной силы.

Паразитное сопротивление увеличивается по мере увеличения скорости полета. Для большинства полетов желательно, чтобы все сопротивление было сведено к минимуму, и по этой причине значительное внимание уделяется оптимизации формы самолета за счет устранения как можно большего количества конструкций, вызывающих сопротивление (например, ограждение кабины фонарем, уборка шасси, заклепка заподлицо, покраска и полировка поверхностей). Некоторые менее очевидные элементы сопротивления включают относительное расположение и площадь поверхностей фюзеляжа и крыла, двигателя и оперения; пересечение крыльев и оперения; непреднамеренная утечка воздуха через конструкцию; использование избыточного воздуха для охлаждения; и использование отдельных форм, которые вызывают локальное разделение воздушного потока.

Индуктивное сопротивление вызывается той частью воздуха, которая отклоняется вниз и не является вертикальной по отношению к траектории полета, а немного наклонена назад от нее. По мере увеличения угла атаки увеличивается и сопротивление; в критической точке угол атаки может стать настолько большим, что поток воздуха разбивается о верхнюю поверхность крыла, и подъемная сила теряется при увеличении сопротивления. Это критическое состояние называется сваливанием.

Подъемная сила, сопротивление и сваливание по-разному зависят от формы крыла в плане. Например, эллиптическое крыло, подобное тому, что использовалось на истребителе Supermarine Spitfire времен Второй мировой войны, хотя и идеально с точки зрения аэродинамики для дозвукового самолета, имеет более нежелательную схему сваливания, чем простое прямоугольное крыло.

Аэродинамика сверхзвукового полета сложна. Воздух сжимаем, и по мере увеличения скорости и высоты скорость воздуха, обтекающего самолет, начинает превышать скорость движения самолета по воздуху. Скорость, при которой эта сжимаемость действует на самолет, выражается как отношение скорости самолета к скорости звука, называемое числом Маха в честь австрийского физика Эрнста Маха. Критическое число Маха для самолета было определено как то, при котором в какой-то точке самолета скорость воздушного потока достигает скорости звука.

При числах Маха, превышающих критическое число Маха (то есть скоростях, при которых воздушный поток превышает скорость звука в локальных точках планера), происходят значительные изменения сил, давлений и моментов, действующих на крыло и фюзеляжа в результате образования ударных волн. Одним из наиболее важных эффектов является очень большое увеличение сопротивления, а также снижение подъемной силы. Первоначально конструкторы стремились достичь более высоких критических чисел Маха за счет проектирования самолетов с очень тонкими профилями крыла и горизонтальных поверхностей и за счет обеспечения максимально возможного отношения тонкости (длины к диаметру) фюзеляжа. Соотношение толщины крыла (толщина крыла, деленная на его ширину) составляла от 14 до 18 процентов на типичных самолетах 19-го века.40–45 период; в более поздних самолетах это соотношение было снижено до менее 5 процентов. Эти методы задержали локальный воздушный поток, достигший скорости 1,0 Маха, что позволило немного увеличить критические числа Маха для самолета. Независимые исследования, проведенные в Германии и США, показали, что достижение критического числа Маха можно еще больше отсрочить, если откинуть крылья назад. Размах крыла был чрезвычайно важен для разработки немецкого Messerschmitt Me 262 времен Второй мировой войны, первого боевого реактивного истребителя, а также для послевоенных истребителей, таких как North American F-86 Sabre и советский МиГ-15. Эти истребители работали на высоких дозвуковых скоростях, но конкурентное давление разработки требовало самолетов, которые могли бы работать на околозвуковых и сверхзвуковых скоростях. Мощность реактивных двигателей с форсажной камерой делала эти скорости технически возможными, но конструкторам все еще мешало огромное увеличение лобового сопротивления в околозвуковой области. Решение заключалось в увеличении объема фюзеляжа перед и позади крыла и уменьшении его возле крыла и хвоста, чтобы создать площадь поперечного сечения, которая более всего приближалась к идеальной площади для ограничения околозвукового сопротивления. Раннее применение этого правила привело к появлению «осиной талии», такой как у Convair F-102. В более поздних реактивных самолетах применение этого правила не так очевидно в плане самолета.

Самолетостроение: Как делают самолеты?

Самолет — это летательный аппарат с двигателем, который движется вперед в воздухе за счет тяги двигателя. Мы все это знаем, но как мы доходим до этой стадии? Как делают самолеты?

Самолеты производятся серийно? Завод выпускает сотни самолетов одновременно с мелкой бытовой техникой? Или он производит по одному самолету, как антиквариат ручной работы? Или правда смесь обоих утверждений?

Требуется несколько этапов проектирования и производства, чтобы сконструировать нечто настолько огромное, способное летать в небе. Давайте вместе посмотрим на эти этапы и узнаем, как делаются самолеты.

Как изготавливаются самолеты: Этап проектирования

Цели и технические характеристики самолета устанавливаются в процессе проектирования и планирования.

Первый шаг — использование рисунков и уравнений. На этом этапе компании используют компьютеры для рисования и планирования дизайна.

Затем наступает этап моделирования, компьютеры снова используются для первоначального моделирования самолета. После этого изготавливаются небольшие модели всей конструкции или только отдельных частей самолета и испытываются в аэродинамических трубах, чтобы испытать его аэродинамику.

Этап проектирования и планирования может занять до четырех лет.

Как изготавливаются самолеты: Стадия строительства

Самолет состоит из ряда основных компонентов, таких как фюзеляж, крылья, оперение, шасси и один или несколько двигателей.

Каждый из этих компонентов состоит из тысяч мелких деталей. Меньшие части строятся по отдельности, а затем собираются вместе.

Когда два или более компонентов самолета необходимо соединить сваркой, процесс должен соответствовать самым строгим и конкретным правилам и стандартам безопасности. Национальная программа аккредитации подрядчиков в области аэрокосмической и оборонной промышленности (Nadcap) устанавливает глобальные требования к качеству, управлению качеством и обеспечению качества для всего авиастроения.

Очень немногие компании в мире производят самолеты в больших масштабах. Но авиастроение — это процесс, в который, помимо основного предприятия-производителя, обычно вовлечено множество других компаний и заводов.

Другие компании часто производят компоненты, которые идут в самолет. Или просто производить детали, из которых изготавливаются основные компоненты. Например, компания может нести ответственность за производство иллюминаторов для самолетов. И поскольку этот процесс не ограничивается компаниями, находящимися в том же городе, что и завод-изготовитель, или даже в одной стране, иногда детали для самолетов могут поступать со всего мира.

Как производятся самолеты: Стадия сборки

Готовые и проверенные детали отправляются на головной завод авиастроительной компании, где находится производственная линия. Части теперь готовы к соединению вместе, чтобы сформировать самолет.

Иногда существуют производственные линии, предназначенные для сборки определенных частей самолета, особенно крыльев и фюзеляжа в случае очень больших самолетов.

После того, как весь самолет собран, его тщательно осматривают на наличие каких-либо недостатков или дефектов.

После того, как инспекторы дают свое согласие, самолет подвергается серии летных испытаний, чтобы убедиться, что все его системы работают должным образом и что самолет работает плавно и без заминок.

Но это не финальный этап, после прохождения всех этих испытаний самолет готов к «финальной доработке», которая может включать в себя внутреннюю настройку или покраску, или любые косметические работы.

После этого этапа самолет окончательно готов к передаче заказчику.

1- Самолеты авиации общего назначения.

2- Коммерческие транспортные самолеты.

3- Боевые самолеты.

Деятельность авиации общего назначения подразделяется на личную авиацию, рекреационную авиацию и спасательные службы, и большинство самолетов авиации общего назначения имеют небольшие размеры и имеют один или два двигателя, а некоторые из них оснащены реактивными двигателями, но большинство из них приводится в движение воздушными винтами. Коммерческие транспортные самолеты большие и подходят для перевозки пассажиров, товаров или только товаров Авиакомпании эксплуатируют эти самолеты, самый маленький из которых может вместить от 20 до 100 пассажиров, самый большой из которых может вместить более ста человек. Что касается боевых самолетов, то к ним относятся бомбардировщики, истребители и военные корабли, принадлежащие правительствам стран.

Процесс изготовления самолетов включает в себя множество материалов для его изготовления, включая древесину, некоторые композитные материалы, синтетические волокна и несколько типов металлов. Первые самолеты изготавливались из дерева и обтягивались тканью, а затем развилась авиапромышленность и стала производиться из смеси металлов и алюминия, который также отличается своей прочностью и легкостью, и авиастроительные материалы не ограничиваются только теми , металлический титан также входит в состав некоторых частей самолетов, таких как двигатель, и есть некоторые композитные материалы с очень легким весом в обмен на его прочность, так как доля композитных материалов в некоторых самолетах может достигать половины, что делает этот лучшие варианты в процессе постройки самолета

Соединенные Штаты Америки: Производитель самых известных самолетов Boeing в мире.

Франция, Германия, Испания и Великобритания: Все эти страны участвуют в производстве самолета-конкурента Boeing, которым является «Эйрбас».

Россия: Производство военных самолетов составляет важную часть российской экономики.

Канада. Италия. Япония. Бразилия

Использование металла в конструкции самолетов: сталь, алюминий и композиты

Металлические детали являются важными компонентами современного самолета. За более чем 100 лет, что самолеты были построены, они прошли долгий путь с точки зрения материалов, эволюционировав от деревянных аппаратов братьев Райт до современных реактивных самолетов, построенных из современных композитных материалов.

На протяжении многих лет при выборе авиационных материалов конструкторы и производители самолетов учитывали множество факторов. от функциональных требований до минимизации затрат на производство и техническое обслуживание. Однако главным «двигателем прогресса» стало стремление разработчиков уменьшить вес своих надежных металлических машин. Снижение этого параметра является фактором, определяющим уровень безопасности пилотов, пассажиров, груза и самого самолета, его летно-технические характеристики, оптимальный расход топлива и дальность полета. Сегодня современная инженерная концепция ориентирована на расширение использования композитов в аэрокосмической технике. Эти материалы обеспечивают идеальный баланс между весом самолета и устойчивостью к усталости и коррозии, и в то же время снижают затраты на техническое обслуживание.

Самолет из стали

Как заставить металл летать? Пионеры авиастроения страстно спорили на эту тему с тех пор, как в 1903 году впервые поднялся в воздух самолет братьев Райт. Он был очень легким: из дерева, ткани и небольшого количества стальной проволоки. В результате авиаконструкторы начала 20 века не верили в возможность поднять над землей надежный, но тяжелый, металлический аппарат (ни в финансовом, ни в техническом плане). Среди сомневающихся выделялся один человек. Немецкий инженер Хьюго Юнкерс, вероятно, каким-то образом сумел заглянуть в будущее. Он понял, что скоро не только военные или спортивные энтузиасты захотят летать на самолетах. Послевоенная эпоха массовых гражданских и грузовых авиаперевозок была еще впереди. Новые приложения требовали совершенно других материалов для производства самолетов.

Легендарный самолет J1, который современники в шутку окрестили «блечезелем» («жестяным ослом»), произвел революцию в авиационной промышленности. Это был первый в истории самолет, полностью сделанный из металлических деталей и не только спроектированный и построенный таким образом, но и способный взлетать. Первоначально Хуго Юнкерс пытался выпросить бюджет у немецкого военного министерства, но они сочли эту идею неудачной.

Поэтому застройщик вложил в проект собственные средства. Это были доходы от деятельности компании по продаже газовых колонок. Так домохозяйки косвенно финансировали эволюционный скачок в развитии авиации. Однако со временем военные заинтересовались Junkers J1 и в 1915 января представители прибыли на летные испытания самолета. Его металлический корпус вызвал скептицизм: представители министерства были уверены, что самолет не сможет взлететь. Мягкий крен J1 по взлетно-посадочной полосе (неотличимый от движений его деревянных предшественников) произвел фурор среди зрителей.

Самолет оторвался от взлетно-посадочной полосы, поднялся в воздух, развернулся, совершил заход на посадку и благополучно приземлился. J1 так и остался экспериментальным: представители военных придирались к взлетной скорости, маневренности и грузоподъемности. Этих показателей было недостаточно для их задач. На самом деле авиационная сталь оказалась слишком тяжелым металлом для самолетов. Моноплан Юнкерса летал с трудом. Имея взлетную массу более одной тонны, он мог брать на борт только груз массой 110 кг. Тем не менее революционный прорыв Юнкерса поставил авиапромышленность на путь эволюции материалов. Этот путь продолжается и по сей день.

Что касается советского авиапрома, то в СССР было выпущено довольно большое семейство самолетов «Сталь», которые использовались как транспортные и почтовые. В целом советские конструкторы и авиаторы столкнулись с теми же проблемами, что и их немецкие коллеги. Кроме того, в 1920-х и 30-х годах, когда в мире уже началось массовое производство самолетов из алюминия (о них речь ниже), в СССР были проблемы с производством сырья внутри страны. Поэтому, во избежание чрезмерной зависимости от импорта, Советы относительно долго, вплоть до середины 19-го века, производили самолеты из стали авиационного качества.30 с.

Сегодня авиаконструкторы ценят сталь за ее прочность, твердость и устойчивость к высоким температурам. Такие свойства делают этот металл идеальным материалом для изготовления шасси, обшивки некоторых самолетов, шарниров, тросов, крепежных деталей и других деталей. Обычно сталь составляет 11-13% всех материалов, используемых при производстве современных самолетов.

Самолеты из алюминия

Вернемся к Хьюго Юнкерсу. Чтобы удовлетворить потребности Минобороны, немецкий авиаконструктор остановился на алюминии — легком и прочном материале. В последующие годы Юнкерс и Ко построили целую линейку военных самолетов. Это были штурмовики и истребители, которые показали отличные результаты во время военных кампаний Второй мировой войны и, к сожалению, использовались против СССР и других союзников. Лавровый венок гражданской авиации достался легендарному F13. Серийное производство этого самолета, первого в мире алюминиевого пассажирского самолета, было запущено в 1919 и много лет эксплуатировалась по всему миру.

Подобно Хьюго Юнкерсу, по ту сторону океана, американец Генри Форд тоже работал в этом направлении и стал отцом не только знаменитой автомобильной марки, но и самолета Ford Trimotor в 1925 году. (Эти пионеры даже пошли в суд для оспаривания авторства концепций, использованных в конструкции самолета). Также заслуживает упоминания модель Douglas DC-3, выпущенная компанией Douglas Aircraft Company в Америке в 1935 году. Этот удобный для пассажиров, быстрый, удобный и надежно работающий самолет до сих пор используется авиакомпаниями по всему миру, что является убедительным доказательством того, насколько надежными могут быть самолеты из алюминия. Этот материал и самолеты из него положили начало эре междугородной пассажирской авиации.

Алюминий и его сплавы до сих пор являются очень популярным сырьем для производства коммерческих самолетов из-за их высокой прочности при относительно низкой плотности. В настоящее время высокопрочный сплав 7075, содержащий медь, магний и цинк, используется преимущественно в авиационной промышленности. При этом алюминиевые детали составляют 80% веса самолета. Примечательно, что из-за его антикоррозийных свойств детали из алюминия могут оставаться неокрашенными. Однако при высоких температурах алюминий теряет прочность, поэтому в чистом виде для изготовления обшивки самолетов его не используют.

Самолеты из композиционных материалов

Тем временем авиационная промышленность вступила в эпоху разработки и внедрения искусственно созданных композиционных материалов, и мы можем наблюдать это и сегодня. Основу композиции составляют волокна стали, стекла, графита, нитевидные кристаллы оксида алюминия, железа и др. Матрица материалов изготавливается либо из металлических сплавов (здесь опять же алюминия, титана и магния), либо из синтетических смол, таких как как эпоксидная или полиэфирная смола. После соединения основы и матрицы прессованием, литьем или другим способом композиционный материал не только приобретает свойства составляющих его элементов, но и приобретает совершенно новые характеристики, завоевавшие расположение авиаконструкторов.

Например, вес композитных деталей составляет примерно пятую часть веса точно таких же деталей из алюминия. В то же время композиты имеют преимущество перед последними по эксплуатационным характеристикам, так как обладают большей прочностью и гибкостью. Кроме того, современные композитные материалы нетоксичны, поэтому изделия из них не требуют дополнительного ухода.

Композиты очень широко используются в авиационной промышленности: при изготовлении деталей и двигателей, несущих высокие нагрузки. Например, глядя на долю композиционных материалов, используемых в самолетах Boeing, можно увидеть, что в самых ранних моделях эта доля составляла около 5%. Теперь доля композитов в общей массе самолетов, производимых компанией, может достигать 50%. Более того, компания проводит инновационные эксперименты с металлами, создавая новые композиты с уникальными свойствами. Например, микрорешетка из никеля и фосфора занесена в Книгу рекордов Гиннеса как самый легкий металл в мире (ее вес в 100 раз меньше, чем у пенопласта). Считается, что в будущем эта микрорешетка может быть использована для изготовления как искусственных легких, так и крыльев самолетов.

Результаты таких экспериментов, на первый взгляд, кажутся эзотерическими. Тем не менее, они имеют практическое значение. С одной стороны, материалы, применяемые в авиастроении, должны обладать обширным набором свойств и характеристик. С другой стороны, их цена не должна быть заоблачной. Как видим, природного сырья, отвечающего этим требованиям, не так уж и много. Поэтому поиск новых композитов продолжается, а старые добрые сталь и алюминий продолжают завоевывать небо, каким бы невероятным это ни казалось всего 100 лет назад.

Новейшие материалы, используемые для производства самолетов — Industrial Metals International Ltd.

Следующий

• Посмотреть увеличенное изображение

Материалы, используемые при производстве самолетов, значительно изменились по сравнению с конструкцией первого самолета. Для выполнения полетов с использованием воздушной поддержки при одновременном сопротивлении гравитационным силам материалы, применяемые для конструкции летательных аппаратов, должны иметь малый вес, высокую удельную прочность, жаростойкость, стойкость к усталостным нагрузкам, трещиностойкость и коррозионную стойкость. В те времена самолеты строили из дерева и ткани. Но самолеты, сделанные из дерева и ткани, быстро изнашивались и требовали больших затрат на техническое обслуживание. Таким образом, поиск лучших материалов начался. Сейчас в строительстве аэрокосмических конструкций предпочтение отдается алюминию, стали, титану и композитным материалам.

Bleriot XI был не только первым самолетом, пересекшим большой водоем (Ла-Манш), но и первым европейским самолетом, использовавшимся для военной кампании (1911 г.) и первым самолетом для высшего пилотажа (1913 г.) .

Алюминий применяется благодаря его низкой плотности (2,7 г/см3), высоким прочностным свойствам, хорошей тепло- и электропроводности, технологичности и высокой коррозионной стойкости. Но поскольку алюминий теряет свою прочность при высоких температурах, его не применяют для обшивки самолетов.
Сталь представляет собой сплав железа и углерода и может быть в три раза прочнее и тяжелее алюминия. Обычно он используется в шасси из-за его прочности и твердости, а также в обшивке самолетов из-за его высокой термостойкости.

Строительство самолетов

Титан и его сплавы широко используются в конструкции самолетов благодаря своим высоким прочностным свойствам, жаростойкости и высокой коррозионной стойкости по сравнению со сталью и алюминием. Несмотря на свою дороговизну, титан используется в авиастроении из-за его превосходных свойств материала. Он используется в панелях и вертлюгах, узлах крыла, гидравлических системах и других деталях.

Мы отдаем предпочтение композитным материалам при производстве самолетов из-за их высокой прочности на растяжение, высокого сопротивления сжатию, малого веса и высокой коррозионной стойкости. Композитные материалы состоят из основного материала и смолы, которая укрепляет материал в целом. Композитные материалы улучшают топливную экономичность и характеристики самолета, а также снижают прямые эксплуатационные расходы самолета. Наиболее распространенным композитным материалом является стекловолокно, состоящее из стекловолокна в качестве основного материала и смоляной матрицы. Однако к недостаткам использования композитных материалов можно отнести высокую стоимость и необходимость немедленного ремонта в случае повреждения. Также важно избегать возгорания при использовании композитных материалов, поскольку используемая смола ослабевает и вызывает выделение токсичных паров.

Магний снова набирает популярность благодаря новым разработкам в отношении его коррозионных и воспламеняемых свойств. Магний — легкий металл, но он был запрещен в авиастроении, потому что легко воспламеняется. Теперь в ходе различных исследований был достигнут прогресс в разработке магниевых сплавов, отвечающих требованиям аэрокосмической коррозии и воспламеняемости, и удалось снять запрет на использование магния. Благодаря малому весу, высокой прочности и пластичности магниевые сплавы повышают эффективность летательных аппаратов.
Nano Adaptive Hybrid Fabric (NAHF-X) или пушистые волокна обладают хорошими структурными, электрическими и тепловыми свойствами. После того, как он будет включен в изделия из смолы, его можно будет производить в виде непрерывных листов желаемого размера, как и другие ткани. Нечеткие волокна можно использовать в небольших беспилотных летательных аппаратах (БПЛА), где вес будет уменьшен, когда проводящая «кожа» нечетких волокон будет служить для питания самолета, сенсорных систем и связи.
Металловолокнистые ламинаты (FML) обладают высокой прочностью, низкой плотностью и высоким модулем упругости с повышенной ударной вязкостью, коррозионной стойкостью, хорошей огнестойкостью и усталостными свойствами. Кроме того, ламинаты из волокнистого металла имеют малый вес по сравнению с другими металлическими конструкциями. Для создания компонента требуется меньшее количество FML по сравнению с другими материалами.