接上文 現代化飛行器,蘇聯追求超音速和更高高度,材料方面如何努力?
要研製出最符合航空技術要求的先進材料,必須依靠冶金學方面的理論成果,而最重要的理論研究包括:合金的強化及相分析、材料的熱強性和疲勞、金屬腐蝕、合金化和擴散理論、冶金過程和壓力加工理論,以及對非金屬材料的研究等。通過這些理論研究,不僅能了解材料性能變化的物理現象,而且在許多情況下可以指明改進其性能的途徑。
要製造現代化飛機及其他飛行器,不採用塑料、橡膠、密封材料、膠粘劑以及其他一些聚合材料是不可想像的。40年代末期,蘇聯已經開展探索這些材料的廣泛研究。這些材料除具備其他一些性能(彈性、在低溫下聚合、主要特性不隨時間變化等)外,還應具備高的熱穩性和在飛行器長時間工作時所產生的的高溫作用下,組織不離解的性能。
50年代Внуково維努科沃機場的圖-104
使用聚合材料的難題之一是研製密封膠,從而保證駕駛艙、客艙及燃料艙可靠密封。全蘇航空材料研究院早在50年代就研製出以多硫化物、有機磚、有機氟為基礎以及它們相互組合的密封材料。這些材料在所有型號飛行器上都能可靠工作,從而保證高空飛行的飛機機組人員與乘客的安全。蘇聯密封膠從1950年熱穩性60度到1960年的250度以及1975年的350度。
當然,研製密封膠等密封材料面臨的困難並不少,例如密封橡膠應保證活動接頭能在高溫下長期工作,而且在與燃油、液壓油接觸同時還要保證必要的彈性。全蘇航空材料研究院與橡膠工業科研所和合成橡膠科研所共同研製成功在極其苛刻使用條件下能可靠工作的各種牌號橡膠,它們具有不同特性,比如防冰高導電性能和防飛行器重要零件過熱的耐高溫性能等。
60年代蘇軍地勤維護圖-22轟炸機尾炮
幾十年來,需要解決的重大課題之一就是研製結構玻璃鋼和無線電技術用玻璃鋼,這兩種玻璃鋼必須滿足很高的強度和透波性的要求,同時又要求在長期使用過程中保持性能的穩定。60年代在Я.Д.阿符拉辛和Б.А.基謝廖夫等人領導下研製成功符合上述強度、透波性和穩定性要求的玻璃鋼。玻璃鋼已經成功取代了之前用來製造一些飛機螺旋槳槳葉的金屬合金,從而大大簡化了製造工藝,延長了使用壽命,擴大了經濟效益。例如雅克-18A飛機螺旋槳槳葉如果採用玻璃鋼製造,可以保證生產率提高2倍,壽命延長一倍,重量減輕10%。用玻璃鋼製造的直升機旋翼槳葉使用壽命比金屬製造的要延長2-3倍。60年代,還研製成功各種玻璃鋼雷達天線整流罩,事實證明,無論亞音速還是超音速飛機使用都完全可靠。
噴氣式飛機的發展要求所有局和材料,如膠粘劑、密封膠、油漆、橡膠和玻璃鋼,均須提高熱穩性。К.А.安德里阿諾夫對解決這一課題做出了很大功績。60年代他在全蘇航空材料研究院和其他科研所發展了高分子化學領域,研製成功以有機矽為基的耐熱粘合劑,用這種粘合劑製取的膠粘劑、密封膠、玻璃鋼及其他材料,可以在較高溫度條件下,不僅在空氣中而且在燃油介質中也能工作。
2013年9月飛行的雅克-18
連結-安德里阿諾夫
全名庫茲馬-安得里亞阿諾維奇-安德里阿諾夫(Кузьма Андрианович Андрианов) 1904年12月15日(12月28日)出生,1930年畢業於莫斯科大學,1930-1932年莫斯科皮革學院任教,1933-1941年莫斯科化學技術學院任,1943-1953年全蘇航空材料研究院實驗室主管,1953年成為通訊院院士,1954-1959年蘇聯科學院有機元素化合物研究所工作,1959-1978年莫斯科精細化工技術學院聚合物合成系主,1963年成為蘇聯科學院院士,1969年3月13日獲得社會主義勞動英雄稱號,1978年3月13日去世。先後獲得4枚列寧勳章、1枚勞動紅旗勳章和1枚紅星勳章,先後獲得1次列寧獎金和4次史達林獎金。
安德里阿諾夫
全蘇航空材料研究院研製成功合成膠粘劑,製成了多種以聚矽氧烷、環氧樹脂、聚氨基甲酸酯、聚醯胺和聚脂等聚合物為基膠粘劑,熱穩定性達350度,剪切強度350-400公斤/平方厘米。由某些有機元素與無機聚合物製成的合成膠粘劑,引起人們很大關注,其熱穩性達1000度。全蘇航空材料研究院研製的一些膠粘劑,適用於膠合塑料、矽酸鹽玻璃和有機玻璃、鋼、鋁、鎂、鈦合金及其他金屬與非金屬材料,以及由這些金屬和非金屬材料製成的組合件。
現代膠粘劑很有發展前途,是航空技術材料領域中的主要連接元素,可以可靠連接飛機受力構件與蒙皮,例如桁條與機身 連接,連接後不必再以機械固定;如需局部加強,可在承受最大載荷構件上粘貼一塊板材。粘接聚合物蜂窩結構和金屬蜂窩結構課題更引起人們關注。
ВКП-11粘合劑
實踐證明,在現代飛機結構中已獲得廣泛應用膠接方法,與焊接和鉚接相比有很大優越性,可以保證強度均勻和降低接縫應力集中。而且在許多情況下,採用膠接還可以降低生產成本,減輕重量,顯著簡化個別組合件的製造工藝。比如用膠粘劑製造的直升機高效能旋翼槳葉壽命比原來槳葉提高一半。用熱穩性聚合物特別是聚矽氧烷,能製造250度以下長期工作的密封膠,300度下長期工作和800度下短時間工作的玻璃鋼。
油漆材料在航空技術中有兩個作用,防止金屬材料、零件和組合件腐蝕,裝飾飛機和直升機。因此研製了各種油漆和塗料,並在實際中獲得廣泛應用。60年代以後,對油漆塗料要求大大提高,當時研製的油漆塗層可以降低飛機飛行中產生的氣動力熱,使飛機蒙皮不受強烈光線的腐蝕,減少壓氣機葉片腐蝕。作為專用底漆的油漆塗料可以作為飛機翼盒油箱的保護層,以取代密封膠,這樣一來可以減輕150-400公斤飛機重量,同時還可以提高抗各種燃油微生物的侵蝕能力。
如今的全俄航空材料科學研究所
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