Di Rusia, teknologi baru telah dikembangkan untuk pembuatan kaca kabin pesawat militer dan sipil dari kaca silikat. Produk semacam itu ternyata lebih ringan dan lebih kuat daripada jika dibuat dari bahan organik yang digunakan sebelumnya. Kaca silikat juga digunakan di bidang lain, mulai dari eksplorasi ruang angkasa hingga konstruksi perumahan.
Selama beberapa tahun sekarang, telah terjadi perdebatan di antara para peneliti luar angkasa mengenai penilaian keselamatan dan pengoperasian Stasiun Luar Angkasa Internasional. Faktanya adalah ada 13 jendela yang dipasang di segmen ISS Rusia. Selama diskusi bersama di ISS, diusulkan untuk menutup jendela di segmen Rusia dengan sumbat buta karena bahaya cacat pada kaca akibat dampak mikrometeorit - mereka mengatakan, keamanan stasiun dapat ditingkatkan. Tetapi perwakilan dari pihak Rusia - direktur Institut Penelitian Ilmiah Kaca Teknis (NITS), Ilmuwan Terhormat, Wakil Presiden Akademi Ilmu Teknik Federasi Rusia, Doktor Ilmu Teknik, Profesor Vladimir Solinov berdiri di tempatnya - selama bertahun-tahun kekuatan sisa setelah dampak mikropartikel ruang telah dipertahankan dan, berbagai radiasi dan ancaman lain dari luar angkasa tidak mempengaruhi keselamatan jendela yang dibuat di institut, serta kru, oleh karena itu tidak ada alasan untuk membatasi pengamatan planet kita, "mengaburkan" pekerjaan kosmonot dalam modul stasiun orbital Rusia.
Lubang intip untuk stasiun orbital hanyalah salah satu dari sedikit produk yang diproduksi oleh NITS. Bagian utama dari karya ilmuwan dan teknolog institut yang terletak di barat daya Moskow, tentu saja, dikaitkan dengan penciptaan optik struktural, kaca, atau seperti yang mereka katakan di sini "sistem optik transparan kompleks" untuk pesawat tempur generasi keempat dan kelima yang dihasilkan oleh pabrik UAC. Dan setiap tahun ada lebih banyak pekerjaan untuk penerbangan.
Silikat atau organik
Dalam foto: kaca depan T-50 kosong dalam kaset pengerasan.
Kaca silikat adalah bahan dengan sifat unik. Transparansi, optik tinggi, tahan panas, kekuatan, dan kemampuan untuk menggunakan berbagai lapisan membuatnya sangat diperlukan untuk kaca pesawat. Tetapi mengapa prioritas diberikan pada bahan organik saat melapisi kabin pesawat di luar negeri dan di negara kita? Untuk satu alasan saja - lebih mudah. Mereka juga mengatakan bahwa kaca silikat terlalu rapuh.
Dalam beberapa tahun terakhir, perkembangan ilmuwan material NITS telah memungkinkan untuk secara radikal mengubah konsep kaca silikat sebagai material rapuh. Metode penguatan modern memungkinkan untuk memberikan kaca untuk kekuatan pesawat tempur modern yang cukup untuk menahan benturan burung dengan berat sekitar dua kilogram pada kecepatan 900 km / jam.
“Saat ini, metode pengerasan di lapisan permukaan telah habis. Saatnya untuk mengubah struktur internal kaca, cacatnya,”kata Vladimir Solinov. Kelihatannya aneh, ini difasilitasi oleh sanksi yang dijatuhkan oleh Barat. Faktanya adalah bahwa bahkan di masa "pra-sanksi", perusahaan asing, dengan keputusan NATO, tidak memasok ke Rusia gelas silikat dengan kualitas yang lebih baik, yang digunakan di sana untuk tujuan khusus. Ini memaksa NITS untuk menggunakan kaca arsitektur. Meskipun pabrikan Rusia memproduksi jutaan meter persegi kaca seperti itu, kualitasnya tidak cocok untuk digunakan dalam penerbangan.
Substitusi impor datang untuk menyelamatkan: sebuah proyek baru untuk R&D dan desain peralatan yang pada dasarnya baru untuk industri kaca diluncurkan di Moskow.
Semua proses sintesis kaca dengan prioritas Rusia akan diuji di atasnya.
Proyek ini dipercayakan kepada ilmuwan muda Tatiana Kiseleva. Lulusan berusia 26 tahun dari Universitas Teknologi Kimia Rusia. D. I. Mendeleeva adalah kepala laboratorium, pada tahun 2015 ia mempertahankan tesisnya. Di departemen kaca di Mendeleevka, Tatiana mempelajari sifat-sifat baju besi transparan. Salah satu tantangan profesionalnya adalah mengembangkan kaca yang akan unggul dalam sifat-sifatnya dibandingkan dengan salah satu analog terbaik dunia - kaca herkulit, yang belum diproduksi Rusia.
Proyek ini didasarkan pada metode peleburan kaca asli yang baru. Sudah hari ini, laboratorium telah memperoleh sampel kaca, yang kekuatan strukturalnya tiga kali lebih tinggi daripada analog yang diperoleh dengan metode tradisional. Tambahkan ke metode pengerasan yang ada, dan Anda mendapatkan kaca, yang kekuatannya beberapa kali lebih tinggi daripada banyak jenis baja paduan. Kaca yang lebih tahan lama membuat produk lebih ringan. Namun, perlu dicatat bahwa pengembang kaca organik terus meningkatkan kinerja teknis produk mereka, perselisihan tentang kaca mana yang lebih baik belum berakhir.
Lentera untuk T-50
Dalam foto: satu set kaca untuk pesawat T-50 - pelindung depan dan bagian lipat.
Bayangkan sebuah paket dari beberapa pelat kaca silika yang Anda ingin merampingkan kaca depan pesawat berkecepatan tinggi.
Sekitar empat puluh tahun yang lalu, spesialis NITS mengembangkan teknologi pembengkokan dalam. Beberapa lapisan kaca diletakkan dalam oven khusus. Selama beberapa jam pada suhu tinggi di bawah beratnya sendiri, kaca menekuk, memperoleh bentuk dan kelengkungan yang diinginkan. Jika perlu, mekanisme khusus mendorong benda kerja, memaksanya untuk menekuk sesuai dengan jadwal khusus.
Untuk pertama kalinya di dunia, dengan menggunakan teknologi ini, pesawat tempur MiG-29 mengganti lentera yang terdiri dari tiga gelas dengan satu gelas yang bebas silikat.
Dengan peningkatan kecepatan, persyaratan ketahanan panas kaca meningkat, yang tidak lagi dapat diatasi oleh kaca organik. Pada saat yang sama, persyaratan optik dan visibilitas diperketat. Beberapa tahun lalu, bekerja sama dengan Perusahaan Sukhoi, United Aircraft Corporation, teknologi baru untuk produksi kaca untuk T-50 dikembangkan.
Pengembangan tersebut didanai oleh produsen pesawat, sebagian oleh Kementerian Perindustrian dan Perdagangan. Bantuan besar diberikan dalam melaksanakan peralatan teknis perusahaan, kata Yuri Tarasov, direktur Pusat Teknologi UAC.
Akibatnya, kaca depan pesawat T-50 berukuran hampir dua kali lipat dari kaca depan MiG-29, dan bentuk produk dari silinder klasik telah berubah menjadi format 3D yang kompleks.
Hasilnya - untuk pertama kalinya di dunia, bagian depan dan lipatan kanopi pesawat T-50 (produksi Sukhoi) terbuat dari kaca silikat dalam format 3D. Selain itu, berat bagian-bagian ini ternyata lebih rendah daripada jika terbuat dari kaca organik.
Hasil yang dicapai memberikan dorongan untuk melengkapi pesawat dari pabrik lain dan biro desain yang merupakan bagian dari UAC dengan kaca serupa. Segera ada kebutuhan untuk modernisasi, mengganti kaca organik dengan silikat, misalnya, pada pesawat Yak-130, Su-35, MiG-31, MiG-35. Setelah penggantian seperti itu (yaitu, meningkatkan karakteristik kekuatan kaca), MiG-35, misalnya, untuk pertama kalinya mencapai kecepatan hingga 2000 km / jam, yaitu mampu terbang 40% lebih cepat. rata-rata daripada pesawat lain di dunia.
Dalam beberapa tahun terakhir, gaya kerja para ilmuwan Moskow telah berubah secara serius. Sekitar tiga ratus spesialis NITS melakukan siklus penuh - mulai dari spesifikasi teknis hingga produksi skala kecil. Ini termasuk pengembangan teknologi, dan pemilihan bahan utama saat menggunakan kaca, dan siklus uji besar untuk semua faktor yang mempengaruhi pesawat, baik di darat maupun di udara.
Beberapa persyaratan utama dikenakan pada kaca modern, di antaranya, selain kekuatan tinggi, adalah transparansi optik, transmisi cahaya tinggi, peningkatan jangkauan pandang, sifat anti-reflektif, perlindungan dari efek radiasi matahari dan radiasi lainnya, anti-icing. properti, memastikan resistivitas listrik seragam.
Semua ini dicapai dengan lapisan aerosol, vakum atau magnetron. Peralatan yang kuat dan canggih menguapkan logam dan menyimpannya di permukaan kaca memungkinkan NITS untuk menerapkan lapisan apa pun, termasuk yang melindungi dari faktor khusus.
Kumpulan sifat ini memungkinkan untuk berbicara tentang produk kaca sebagai sistem optik yang kompleks, dan sifat kekuatan tinggi dari kaca, yang merupakan bagian dari kokpit pesawat, menciptakan bidang ilmu pengetahuan dan teknologi baru dan memperkenalkan istilah optik struktural. produk” (ICO).
Teknologi baru
Dalam foto: memuat selembar kaca untuk diproses lebih lanjut.
Ketika produk - bagian berengsel dari lentera untuk T-50 - diturunkan dari tungku untuk diproses lebih lanjut, itu hampir tidak menyerupai produk masa depan. Saat membengkokkan kaca, tepi benda kerja berubah bentuk, dan tidak mungkin untuk melepaskannya dari benda kerja berukuran besar, yang memiliki bentuk geometris yang kompleks, dengan alat berlian. Laser datang untuk menyelamatkan. Sinar laser kompleks robot tidak hanya memotong benda kerja sesuai dengan program yang ditetapkan di dalamnya, tetapi juga, dengan melelehkan tepi, meningkatkan kekuatan tepi produk, mencegah munculnya retakan. Pemotongan laser produk 3D berukuran besar pertama kali digunakan di Moskow. Metode ini dipatenkan pada Maret 2012. Sinar laser juga digunakan untuk memotong lapisan konduktif listrik pada permukaan kaca, menciptakan zona pemanasan. Setelah pemrosesan laser, benda kerja semakin terlihat seperti senter T-50.
Setelah pemotongan, setiap benda kerja diproses pada mesin lima sumbu. Penginapan yang unik memungkinkannya untuk memberikan nol tekanan pemasangan awal di atasnya. Kepala teknolog institut, Alexander Sitkin, berbicara tentang prospek penggunaan kompleks untuk menggiling dan memoles permukaan kaca: pekerjaan yang, jika perlu, hanya dilakukan secara manual. Teknologi yang dikembangkan adalah kebanggaan institut.
Baru-baru ini, blok kaca jadi dengan bantuan sealant dipasang di bingkai logam. Transisi ke bahan komposit yang dikembangkan oleh NITS memungkinkan untuk mengurangi berat produk sebesar 25%, untuk meningkatkan ketahanan burung dan sumber daya kaca ke tingkat sumber daya kaca kaca. Menjadi mungkin untuk mengganti kaca di lapangan.
Seluruh siklus produksi ICO berlangsung sekitar satu setengah bulan. Sebagian besar produk pergi ke pabrik UAC, beberapa untuk memperbaiki pabrik untuk modernisasi, dan beberapa ke lapangan udara Angkatan Udara, dalam apa yang disebut kotak P3K. Bagian utama produk NITS dilakukan dalam rangka tatanan bela negara.
NITS enggan berbagi informasi mengenai karakteristik kaca untuk pesawat tempur. Tetapi jelas bahwa kacamata yang dikembangkan untuk kokpit pesawat sipil domestik lebih unggul daripada yang diimpor dalam sejumlah parameter.
Misalnya, seperti yang Anda lihat di situs web NITS, ketebalan kaca pada Tu-204 adalah 17 mm, ketebalan kaca dengan sifat yang sama untuk Boeing 787 adalah 45 mm.
Generasi V
Dalam beberapa tahun terakhir, direktur institut, Vladimir Solinov, telah berhasil meremajakan tim secara signifikan. Baik kaum muda maupun spesialis berpengalaman bekerja di produksi Moskow, yang baru-baru ini merayakan hari jadinya yang ke-60. Siswa senior Mendeleevka rela datang ke sini. Datang untuk berlatih di institut dan mengetahui bahwa ada gaji 70 ribu rubel, pada awalnya mereka dipekerjakan oleh pekerja biasa, kemudian mereka dengan cepat tumbuh ke tingkat teknologi. Ada juga banyak pekerja berpengalaman.
Salah satunya, Nikolai Yakunin, mengolah kaca untuk helikopter. “Saya datang ke sini tepat setelah tentara, empat puluh tahun yang lalu. Tetapi jika bukan karena otomatisasi tingkat tinggi, itu mungkin tidak akan bertahan. Sulit bagi saya untuk bekerja sepanjang hari bahkan dalam kondisi fisik yang baik dengan produk seberat 30 kg,”kata Yakunin.
Orang dan kuku
Di seluruh dunia, teknologi yang dikembangkan untuk konstruksi pesawat terbang yang memungkinkan produksi kaca mata dengan kekuatan yang dibutuhkan digunakan di banyak sektor ekonomi nasional lainnya.
Beberapa tahun yang lalu, untuk membuktikan kekuatan kaca silikat yang tinggi, lembaga tersebut membuat … paku kaca. Mereka memukuli saya dengan palu. Mereka bisa menemukan aplikasi dalam produk dengan sifat anti-magnetik.
Juga, paku ini diuji selama konstruksi, bukan klem saat menempelkan lambung kapal pesiar. Tapi kukunya tetap eksotis. Sekarang tidak ada yang perlu membuktikan kekuatan kaca yang tinggi - semua karya NITS adalah bukti kualitas tinggi dari bahan kuno ini dan, pada saat yang sama, benar-benar baru.
Direktur Institut Vladimir Solinov menggunakan semua kemampuannya untuk membuktikan kebutuhan untuk memastikan kekuatan kaca yang tinggi, termasuk arsitektur dan konstruksi.
Dia adalah anggota Komisi Keamanan Luar Angkasa Rusia-Amerika, yang dibahas di awal artikel ini, serta Komisi Pembangunan Perkotaan di bawah Duma Negara - lagi pula, dalam pembangunan gedung-gedung modern, bagian yang meningkat bahannya adalah kaca. Artinya, teknologi dan material yang dikembangkan untuk penerbangan dalam waktu dekat akan membuat kehidupan jutaan orang lebih nyaman dan aman.
