МАТЕРИАЛЫ В БОРТОВЫХ СИСТЕМАХ САМОЛЕТОВ.

АННОТАЦИЯ

Современные самолеты представляют собой сложные технологические сооружения, оборудованные разнообразными бортовыми системами для обеспечения безопасности, комфорта и эффективности полетов. Ключевым элементом в функционировании этих систем являются инновационные материалы, обеспечивающие надежность и производительность в одной из главных систем самолета-автопилоте. Давайте рассмотрим несколько основных материалов, используемых в бортовых системах современных самолетов.

ABSTRACT

Modern aircraft are complex technological structures equipped with a variety of on-board systems to ensure safety, comfort and efficiency of flights. A key element in the functioning of these systems are innovative materials that ensure reliability and performance in one of the main aircraft systems-autopilot. Let's look at a few basic materials used in the on-board systems of modern aircraft.

Ключевые слова: обеспечение безопасности, высокая прочность, конечная стоимость, материал, система, эффективность полетов, основные критерии, технологический прогресс.

Keywords: safety, high strength, final cost, material, system, flight efficiency, main criteria.

Введение.

По виду используемой энергии различают автопилоты пневматические, пневмогидравлические, электрогидравлические и электрические. Следовательно, у каждой системы свое устройство и свои материалы, использующиеся при конструировании. Грамотное использование материалов при проектировании поможет достичь экономии при полете в связи с уменьшением веса системы, а значит и всей системы в целом, повысить безопасность или упростить проектирование без помех для других систем.

В настоящее время используются наиболее часто автопилот, основанные на электрических и электронных элементах. Так как в этих системах используются гироскопы для определения пространственного положения ВС в полете, от их конструкции и использующихся материалов зависит эффективность их использования и размещения в фюзеляже. Основными материалами являются:

1. Керамика и термостойкие материалы

Керамические и термостойкие материалы применяются для создания деталей, выдерживающих экстремальные условия. Керамические материалы характеризуются высокими точками плавления, высокой прочностью на сжатие, сохраняющейся при достаточно высоких температурах, и высокой стойкостью к окислению, что критически важно для долговечности бортовых систем. Эти достоинства проявляются в большей степени при полетах на больших высотах. Основной материал можно выделить кермет, который берет лучшее от авиационных сплавов и керамических материалов путем внедрения волокон при изготовлении. Однако у данного материала довольное сложное производство и сложность контроля качества, а также сложность выявить дефекты при усталости материала, как и у легких композитных материалов.

2. Легкие композиты

Легкие композитные материалы, такие как углепластик и арамидные волокна, используются для корпусов бортовых систем. Их низкая масса при высокой прочности способствует снижению веса самолета, что, в свою очередь, улучшает эффективность топливопотребления.

Наибольшую эффективность они имеют в малой авиации, где нет высоких вибраций и давлений, поэтому использование данных материалов обеспечит необходимую безопасность при выполнении полетов и значительное уменьшение веса по сравнению с авиационными сплавами или керамическими материалами. Однако при использовании любых композитов возникает сложность с выявлением дефектов при постоянной нагрузке агрегата. Сложное производство, которое включает себя множество слоем стекловолокна или аналогичных материалов с использованием эпоксидных смол, не дает увидеть, как сильно поврежден или изношен материал, пока он окончательно не потеряет свои свойства.

3. Авиационные сплавы

Использование высокопрочных авиационных сплавов, таких как алюминий и титан.

Титан относится к группе диамагнетиков, вследствие чего не будет влиять на другие бортовые системы внося в них погрешности от магнитных полей, что нельзя сказать о алюминии, который хоть и является парамагнитным, но может оказывать влияние на другие бортовые системы.

Плотность титана 4,54 г/см³,что в 1,5 раза выше алюминия (2,7 г/см³), что может привести к увеличению веса воздушного судна, уменьшая тем самым экономичность полета. Особое влияние это будет иметь в пневматических, пневмогидравлических системах автопилота, хоть они не так распространены, но в этом случае у алюминия будет больше выявляется эффект намагничивания. Также титан дороже, что увеличивает конечную стоимость воздушного судна.

Можно сделать вывод, что наибольшую безопасность приносят те материалы, которые можно четко контролировать при прохождении технического обслуживания на наличие дефектов, имеющие большой ресурс, а также не мешающие работе других систем самолета или приносящие к изменению конструкции самолета, например, как чрезмерно большой вес может привести к изменению центровки воздушного судна (в основном, если рассматривать системы автопилота, то приводящие к передней центровке).

Список литературы:

1. Браун, А., Джонсон, М. "Инновационные композитные материалы для авиационных конструкций" // Международный журнал материаловедения. - 2020. - №35. - С. 67-89.
2. Андерсон, Р. "Высокотемпературная керамика в аэрокосмической промышленности" // Материаловедение в авиации. - 2018. - №18. - С. 201-215.
3. Уайт, С., и Уилсон, Л. "Электроника и технологии отображения в кабинах самолетов" // Журнал технологий авионики. - 2021. - №40. - С. 45-60.
4. Горохова Е.В. Материаловедение и технология керамики. - 1 изд. - Минск : Вышэйшая школа: Цифровой образовательный ресурс IPR SMART,  2009. - 223 с.