Повысить безопасность авиационных полетов позволит изобретение, сделанное специалистами Московского института стали и сплавов. Речь идет о новом приборе лазерно-ультразвуковой диагностики, который обнаруживает в композитных материалах, составляющих основу авиастроения наших дней, мельчайшие дефекты размером в 50 микрон (пять сотых миллиметра).
Как рассказал корреспонденту «МИР 24» руководитель конструкторского коллектива профессор Александр Карабутов, авиастроение все больше переходит с металлов на композиты – материалы, состоящие из угольных волокон и связующих смол. Не все знают, что в современных самолетах металла не так уж много – из композитов изготавливаются не только панели корпуса и крыльев, но уже и «силовой набор» - каркас.
Тому есть объяснение – удельная прочность современного композита на порядок выше, чем у стали. Еще одна мечта авиаконструкторов – получить максимально легкий летательный аппарат. Пока, однако, сделать композитную конструкцию намного легче металлической не получается.
Причина – страх за безопасность. Композитные материалы (как и металлические) устают и разрушаются, в них появляются трещины и прочие дефекты. Применительно к композитам, из-за несовершенства химических технологий в конструкциях возникает повышенная пористость и высокий уровень содержания связующих смол в ущерб углеволокну, что приводит к слабой прочности деталей. Приходится пока делать композитные детали довольно толстыми, а сами машины из них часто обследовать.
«Первые металлические самолеты тоже были не намного лучше деревянных», - оптимистически заметил по данному поводу изобретатель. Естественно, что такая ситуация придает особую важность диагностической аппаратуре.
«Есть ультразвуковая диагностика, достаточно стандартная. Она обнаруживает крупные дефекты типа расслоений и трещин, - рассказал профессор Карабутов. – Однако нормы такие – для «Аэробуса» размер дефекта 25 мм, для «Боинга» - 8 мм. Хотели перейти на 6 – долго искали средство. А наша система обнаруживает дефекты по 50 микрон и позволяет выявить причину неоднородности: либо избыток связующих, либо избыточная пористость, либо разошлись слои угольной ткани и т.д.».
В приборе Карабутова для создания ультразвуковых импульсов, зондирующих материал и машину, используется лазер. А для регистрации приходящих эхо-сигналов – сверхширокополосные пьезоприемники. Такая система – первая в мире. Лазерно-звуковой дефектоскоп («структутроскоп», как его еще называют) успешно обнаруживает невидимые прежде дефекты и характеризует их по форме и механическим качествам.
Первая партия инновационных лазерно-ультразвуковых дефектоскопов уже запущена в мелкосерийное производство и планируется к применению в авиакосмической промышленности.
Леонид Смирнов