Век композитов: легче алюминия и прочнее стали

Живая история: от железобетона к углепластику и стеклам-невидимкам

В современном мире без композитов никуда… Композиты – многокомпонентные материалы, которые легче, прочнее и долговечнее обычных. Они обладают уникальными свойствами – не горят в огне, не подвержены коррозии, устойчивы к высоким и низким температурам. Все это делает их незаменимыми во многих областях, в первую очередь в авиации, космической промышленности, судостроении и машиностроении. Их применение может существенно сократить вес современных лайнеров, а соответственно и расход топлива и цену за авиаперелет. Лидером по объему производства изделий из полимерных композитов в России является холдинг Ростеха «РТ-Химкомпозит», созданный в 2009 году.

Предприятия холдинга «РТ-Химкомпозит» проводят научные исследования и создают инновационные разработки в области создания полимерных композиционных материалов и готовой продукции из них. Одним из ключевых предприятий в этой области является ОНПП «Технология», которое уже более 50-ти лет успешно работает с полимерными композитами, стеклопластиками, конструкционной керамикой, ситаллами и оптическим стеклом, создавая широкий спектр продукции для авиационной, ракетно-космической, военной техники, транспорта и вооружения. Специалисты предприятия за полувековую историю его существования создали более 800 новых материалов.

ОТПРАВНАЯ ТОЧКА

История уникального предприятия началась с 1959 года. Тогда началось строительство экспериментального завода, который позже в 1963 году был преобразован в филиал НИИ технического стекла. В 1968 году на этой же площадке открывается филиал Всероссийский институт авиационных материалов (ВИАМ), который стал базой для разработки и производства изделий из неметаллических материалов.

В 1972 году предприятие разработало технологию производства и изготовило конструкцию остекление саркофага для Мавзолея Ленина, обеспечивающая надежную защиту от динамического воздействия и точное воспроизведение изображения. Кстати саркофаг для тела Ленина из стекла повышенной прочности, который защищал его от пуль и взрывов, был сделан в 20-х годах XX века именно обнинскими мастерами.

В 1978 году на базе двух филиалов для разработки и производства изделий из неметаллических материалов создается НПП «Технология».

В 1994 году предприятие получает статус Государственного научного центра Российской Федерации.

ТЕХНОЛОГИИ XXI ВЕКА – СТЕКЛА-НЕВИДИМКИ И УГЛЕПЛАСТИК ДЛЯ БОЛЬШОГО АДРОННОГО КОЛЛАЙДЕРА

«Композиты заранее можно проектировать под эксплуатацию конкретных изделий со специфическими задачами. Для потребителей это означает сокращение сроков строительства, снижение расходов на эксплуатацию и увеличение срока службы систем, в которых применяются эти материалы. А наиболее инновационные материалы-биокомпозиты еще важны с точки зрения «зеленой экономики». Например, при снижении веса автомобиля уменьшается не только расход топлива, но и вредные выбросы, а снижение в 3-4 раза материалоемкости турбомашин (промышленные насосы и вентиляторы) повышает их производительность на 20-30%» – сказал министр промышленности и торговли Денис Мантуров в интервью «Российской газете» 25 октября 2012.

Широко примаеняется, например, углепластик. В 2004 году для Большого адронного коллайдера (LHС) в рамках международного проекта ATLAS «Технология» создает уникальные размеростабильные опорные конструкции из углепластика для основного детектора переходного излучения.

Материалы нового поколения широко используются в современной авиации. Остекление кабин самолетов и вертолетов, так называемых «фонарей», поставлено на поток.

В 2005 году на предприятие впервые в стране разработана и реализована промышленная технология нанесения многофункциональных наноразмерных покрытий слоев оксида индия-олова и золота. Уникальное покрытие предназначено для защиты летного состава от вредного воздействия внешних факторов, улучшения тактико-технических характеристик самолетов и вертолетов в целом, а так же повышения ресурса органического остекления. Сегодня многофункциональны, оптически прозрачные наноразмерные покрытия запущены в серийное производство.

Стекла из Обнинска обладают уникальными характеристиками. Нанесенное на них покрытие – это многослойная структура, состоящая из тончайшего напыления золота и индий-олова. Толщина каждого слоя не превышает 20 нанометров, что в десятки тысяч раз тоньше человеческого волоса. На их разработку было потрачено несколько лет. Почти невидимая для глаза тонкая пленка на поверхности стекла кардинально меняет его свойства. Прозрачные нанопокрытия делают самолет менее радиозаметным, защищают пилота от радиации и ультрафиолета, обладают антибликовыми характеристиками. Стекла обладают повышенной атмосферостойкостью, повышенной прочностью и упругостью.

Наглядный пример использования нанопокрытия «фонаря» – новейший российский истребитель пятого поколения Т-50. Вместе с углепластиковыми панелями несущих конструкций самолета, которые также разработаны в Обнинске, наностекла превращают Т-50 в суперсовременный «самолет-невидимку».

В 2010 году коллектив разработчиков «стекол-невидимок» получил премию правительства Российской Федерации за создание новой наукоемкой продукции.

В области гражданской авиации предприятие производит элементы звукопоглощающих панелей из ПКМ для силовых установок двигателя SaM-146 для самолета Sukhoi Superjet 100, осуществляется производство опытных образцов габаритных панелей и комплектующих кессонов киля и стабилизатора из углепластика для хвостового оперения МС-21. Велись разработки для перспективного палубного истребителя СУ-47 «Беркут».

Предприятие производит крупные агрегаты из полимерных композиционных материалов для перспективных самолетов ПАК-ФА.

В планах запустить серийное производство изделий остекления для самолета Ил-76-МД-90А и семейства самолетов МС-21. Также предприятие намерено поставлять элементы конструкции из композитов для среднемагистральных авиалайнеров Boeing и Airbus.

В КОСМОСЕ

В космической отрасли композиты не менее востребованы, чем в авиации. В 70-х годах XX века «Технология» поставляло композиционные материалы для станции «Венера».

В 1988 году были проведены успешные испытания космического корабля многоразового использования «Буран» с керамической теплозащитой, остеклением кабины и композитными деталями, разработанными в ОНПП «Технология».

В 1995 году «Технология» начала серийное производство углепластиковых оболочек головных обтекателей ракет-носителей «Протон».

Сегодня «Технология» серийно производит углепластиковые оболочки головных обтекателей увеличенных габаритов с диаметром более 4м и площадью более 30 квадратных метров, интегральные цилиндрические отсеки, обтекатели ступеней и разгонных блоков ракет-носителей «Протон-М», «Рокот» и «Ангара».

В 2000 году предприятие изготовило первую тепловую сотопанель системы обеспечения терморегулирования нового поколения космических аппаратов.

В 2011 выведена на околоземную орбиту космическая обсерватория «Спектр-Р» («Радиоастрон») сверхвысокого разрешения для исследования удаленных объектов Вселенной. Для радиотелескопа поставлены размеростабильные углепластиковые конструкции антенны.

В 2012 году впервые установленные на космическом аппарате солнечные батареи, с углепластиковым каркасом, изготовленным на «Технологии», заработали в космосе. Ученые ОНПП «Технология» впервые изготовили каркас панели солнечного аппарата с весовыми характеристиками 480 г на квадратный метр.

В ВОДЕ

Бронестекла из Обнинска установлены в рубках атомных ледоколов, что создает надежную защиту от поражения из любых видов стрелкового оружия.

В 2013 году предприятие представило новую разработку – электрообогреваемое остекление для специальных судов, работающих в условиях низких температур до -80 градусов по Цельсию, осваивающих природные шельфы северных районов нашей страны.

НА ЗЕМЛЕ

В настоящее время на Обнинском предприятии «Технология» разработано более 100 наименований высокопрочных изделий остекления для кабин электровозов, тепловозов и другой техники с уникальными характеристиками».

В 2012 году «Технология» стала лучшим инновационным предприятием года. На сегодняшний день это единственное в России предприятие, на котором успешно внедрен, исправно работает механизм управления и правовой защиты результатов интеллектуальной деятельности. Штат сотрудников на предприятии составляет 2 тыс. сотрудников.

Если изначально композиты использовались по большей части в «оборонке», то сегодня речь идет о массовом применения материалов нового поколения уже в гражданских секторах экономики: строительстве, транспорте, энергетике, машиностроении, ЖКХ, нефте- и газодобычи, цветной металлургии, химии и нефтехимии, медицине.

Фото предоставлены пресс-службой «РТ-Химкомпозит»