Стекло крепче стали

Остекление кабин самолета с помощью силикатного стекла станет возможно благодаря разработке российских ученых. Подробнее об остеклении и свойствах усовершенствованного силикатного стекла в материале ОКНА МЕДИА.

Фото: стекло кабины самолета

Российские ученые из НИТС разработали новую технологию производства силикатного стекла, превосходящего по прочности сталь. Московский научно-исследовательский институт технического стекла (НИТС) в период своей работы осуществлял разработку и выпуск инновационных систем остекления для авиационной промышленности России, среди которых и создание нового ударопрочного композиционного материала. 

Преимущества силикатного (неорганического) стекла

Неорганическое стекло известно с древних времен. Его форма на основе окиси кремния получила широкое распространение благодаря своим химическим свойствам и общедоступности сырьевых компонентов, но было слишком хрупким, поэтому его до последнего времени не использовали в остеклении кабин самолетов, несмотря на его свойства. 

Такой неорганический материал имеет высокие оптические показатели, теплостойкость, прочность и способность применяться для различных покрытий. Но все же предпочтение отдавалось оргстеклу преимущественно потому, что оно легче почти в 2,5 раза силикатного, обладает большей прочностью (почти в 10 раз), не разбивается на травмоопасные осколки и имеет лучшие диэлектрические свойства. Также оргстекло обладает высокой термопластичностью, которая позволила расширить области его применения. 

Помимо этого неорганический продукт имеет большую твердость поверхности, что делает его практически не подверженным мелким механическим повреждениям. И оргстекло, и силикатное одинаково устойчивы к влаге и микроорганизмам.

Проект НИОКР

Ученые из НИТС на протяжении нескольких лет работали над новым видом неорганического стекла, которое может выдержать столкновение с птицей весом 1.8 кг на скорости 960 км/ч. В частности, этой разработкой занимался и генеральный директор НИТС, профессор Владимир Солинов. 

По его словам, чтобы добиться упрочнения нужно менять внутреннюю структуру стекла. Россия не имела до этого момента своего производства улучшенного силикатного продукта. Это стало возможным в условиях введенных Западом санкций. Зарубежные компании занимались производством силикатного стекла с улучшенными свойствами, но по решению НАТО им запрещались поставки в России. Поэтому в РФ использовали архитектурно-строительное стекло, которое не очень подходило для применения в авиации. 

В связи с ведением санкций в России открыли проект НИОКР. Благодаря проекту НИОКР, запущенного в ходе импортозамещения и направленного на проектирование инновационного оборудования для конструкций из стекла, появилась возможность создания улучшенного неогранического продукта, подходящего для нужд российской авиации. Базируется проект на новом способе варки стекольной массы, в процессе которого улучшается прочность изделия по сравнению с обычными методами варки. Управлять проектом будет Татьяна Кисилева, молодой исследователь и руководитель лаборатории. 

Изделия конструкционной оптики из силиката

Продуктами конструкционной оптики называют продукты, входящие в область конструкционной оптики. То есть те, которые применяются для остекления кабин самолетов. Процесс производства таких изделий достаточно сложен. 

Неорганическое стекло требует особого метода изготовления, чтобы оно подходило для установки в кабины самолетов. Применение глубокого моллирования делает из силиката податливый материал, который изгибается и приобретает необходимую форму. Эта технология была разработана в НИТС еще в 70-х годах. Первый продукт, вышедший со стеклом из силиката, стал военный самолет МИГ-29 (3 стекла фонаря были заменены одним силикатным). 

Фото: Откидная часть фонаря самолета Т-50

Компания «Сухой» совместно с НИТС разработали для российского истребителя Т-50 лобовое стекло и фонарь с откидной частью, состоящие полностью из неорганического материала. Лобовая стеклянная часть истребителя Т-50 – это сложный продукт в 3D формате, который оказался значительно легче, чем тот же формат, выполненный из оргстекла.

Фото: Заготовки лобового стекла для Т-50

Новые характеристики неорганического материала достигаются за счет покрытий, которые наносятся аэрозольным или магнитронным способами, а также может быть применен метод вакуумного нанесения покрытия.

Инновационная технология изготовления усовершенствованного силикатного стекла

В процессе моллирования заготовка под будущий продукт деформируется, точнее ее края. Чтобы избавиться от деформировавшегося края сложной геометрической формы применяют лазер. Лазерная технология для резки крупногабаритных 3D продуктов впервые была применена в Москве. Лазер в отличие от традиционного алмазного стеклореза, которым осуществляют резку по силикатному стеклу, обрезает и оплавляет края заготовки, таким образом, предотвращая возникновение трещин и упрочняя края продукта.

После этого происходит обработка на пятиосевом фрезерном станке, который позволяет обеспечить исходные нулевые монтажные напряжения.
Благодаря такому способу производства удалось снизить вес конечного продукта почти на 25%. Весь процесс изготовления занимает примерно полтора месяца. Значительная часть продуктов идет для государственного оборонного заказа.

Фото: Самолет Т-50

Ученые-исследователи НИТС не раскрывают более точные характеристики стекольных покрытий, применяемых для остекления кабин самолетов
Известно то, что стекло, разработанное в НИТС, прочнее многих видов стали и превосходит некоторые импортные изделия, используемые в кабинах самолетов.

Стеклянные гвозди и будущее силикатного стекла

Интересен и тот факт, что до этого в НИТС изобрели стеклянные гвозди, которые выдерживали удары молотком. В основном они использовались при склеивании корпуса яхты, но дальше этого дело не пошло. Хотя были перспективы использования в материалах с антимагнитными свойствами.

Изделия конструкционной оптики позволяют говорить о новом виде стекла из силиката, которое обладает улучшенной прочностью, сверхпрозрачностью, антибликовыми свойствами (важными для авиации) и лучшей теплостойкостью. Разработки ученых из НИТС позволяют надеяться, что в скором будущем это ноу-хау станет доступно для остекления строительных объектов. Инновационное стекло из силиката может быть успешно использовано не только в космической и авиационной промышленности, но и в гражданской. Сейчас при строительстве многих зданий большую площадь занимает именно стекло. А применение такого сверхпрочного материала способно обеспечить долгий срок службы, лучший комфорт и безопасность людей. 
ОКНА МЕДИА рекомендует прочесть: Сможет ли прозрачное дерево заменить стекло?