Повысить прочность корпуса самолета или беспилотника позволит метод, разработанный учеными Саратовского государственного технического университета имени Гагарина Ю.А. Исследованием уже заинтересовалась крупная российская авиастроительная компания ПАО «Компания «Сухой». Разработка ученых позволит открыть новые перспективы и в 3D-печати.

Ученые кафедры «Техническая механика и детали машин» Института электронной техники и машиностроения СГТУ предложили новый подход к обработке изделий из армированных угле- и стекловолокном композитов. Именно этот материал используется при изготовлении конструкционных элементов в самолетостроении, он же применяется и в технологиях 3D-печати. По словам заведующего кафедрой, руководителя проекта Николая Бекренева, суть разработки — в особом электрофизическом воздействии на уже сформированное из данного материала изделие, которое повышает его прочность и выносливость.

«Это воздействие неконтактное и непродолжительное — не более двух минут, — объясняет автор идеи, доцент кафедры Ирина Злобина. — Однако этого времени оказывается достаточно, чтобы изменилась структура связующего материала: ее изначально обтекаемые формы становятся более рельефными, появляются дополнительные связи, а следовательно, повышается прочность».

Эксперименты подтвердили повышение прочности различных композиционных материалов от 14 до 60% в зависимости от вида испытаний, состава материала и технологии его получения. Кроме того, у обработанных таким методом конструкций из композиционных материалов до трех раз возрастает время устойчивости под нагрузкой.

Преимущество метода заключается и в его очевидной простоте — для его применения не требуется энергоемких установок и затратного оборудования. Ученые планируют применять этот метод и для обработки деталей сложных конфигураций размером до нескольких метров: например, элементы крыла или оперения самолета, части фюзеляжа.

«Запас прочности деталей в экстренных ситуациях играет значительную роль, — говорит Ирина Злобина. — При неожиданном внешнем воздействии силовые конструкции и обшивка самолета, обработанные таким методом, будет разрушаться медленнее, возрастет запас прочности, а значит, повысятся шансы на спасение экипажа. Кроме того, наш метод позволит уменьшить объем материала, затрачиваемого в производстве деталей, что позволит увеличить вес полезной нагрузки самолета или количество топлива».

У разработки ученых СГТУ есть перспективы применения и в сфере так называемых аддитивных технологий 3D-печати, в которой полимер становится материалом номер один. «Сегодня даже в домашних условиях можно изготовить с помощью 3D-печати посуду, детали, макеты. При этом в качестве материала все чаще используются именно полимерные композиционные материалы. Наш метод откроет новые возможности для внедрения и расширения использования этих технологий и в производстве промышленной продукции», — полагают саратовские ученые.

Перспективность идеи оценил Российский фонд фундаментальных исследований (РФФИ) и выделил грант на дальнейшую теоретическую работу и проведение экспериментов.