Facebook

Аэрокосмическая отрасль

Сохранение лидирующих позиций России в космической отрасли

Индустрия

Аэрокосмическая отрасль по темпам развития превосходит большинство других промышленных отраслей и имеет большое общеэкономическое и научное значение для любого государства. Современные авиационно-космические предприятия внедряют и используют новейшие научно-технические достижения, постоянно модернизируют производство.

Использование композитных материалов позволяет улучшить функциональные характеристики ракетно-космических летательных аппаратов.

Развитие современной российской ракетно-космической техники и оборудования

Преимущества применения углекомпозитов

Благодаря высокой удельной прочности и стойкости к воздействию высоких температур, а также стойкости к вибрационным нагрузкам и малому удельному весу, углеродные композиты начали широко использоваться в радио-космической и авиационной технике.


Применение композитных материалов в авиакосмической отрасли позволяет снизить вес конечного изделия и благодаря этому уменьшить эксплуатационные затраты и расход топлива.

  • Высокая прочность
  • Высокая жёсткость
  • Весовое качество
  • Стойкость к воздействию высоких температур, магнитных волн и радиации
  • Высокая коррозионная стойкость
  • Вибрационная стойкость

Преимущества композитных деталей на основе углеволокна в аэрокосмической отрасли


Материал в десятки раз прочнее, чем стандартные сорта стали


Углекомпозитные разъёмы в разы надежнее изделий из латуни, алюминия, никеля, бронзы и нержавеющей стали


Сравнительные характеристики углеволокна и других материалов

Тип волокна




Прочность при растяжении, МПа Модуль упругости при растяжении, ГПа Удлинение при разрыве, % Плотность, г/см3
Углеродное (на основе ПАН-прекурсора) высокопрочное со стандартным модулем 3500-5000 200-280 1,4-2,0 1,75-1,80
высокопрочное среднемодульное 4500-7000 280-325 1,7-2,1 1,73-1,81
высокомодульное 3500-5000 325-450 0,7-1,4 1,75-1,85
сверхвысокомодульное 2500-4000 450-600 0,7-1,0 1,85-1,95
Стеклянное E-стекло 2500-3800 70-75 4,5-4,7 2,5-2,7
S-стекло 4000-4500 80-90 5,0-5,3 2,5
Органическое Арамидное 3000-3600 60-180 2,4-3,6 1,45
Полиэтиленовое 200-3000 5-170 3-80 0,96
Стальное высокопрочное 1200-2800 200 3,5 7,8
нержавеющее 800-2000 190 3,0 7,8
Базальтовое 3000-4800 90-110 3,0 2,6-2,8
Борное 3500-4000 350-400 0,5-0,7 2,6

Применение


Углеволокно — это традиционный материал для современной аэрокосмической отрасли. На его основе изготавливают корпусные детали и детали внутреннего интерьера.

Благодаря волокнистой структуре детали из углеволокна перераспределяют внутреннее напряжение и блокируют расширение небольших трещин. Следовательно, такие детали разрушаются реже, чем металлические. Кроме этого, из углекомпозитов производят отражатели антенн, траверсы космических кораблей, переходные модули и межблочные конструкции.

5

В 5 раз легче стали


1,8

В 1,8 раза легче алюминия

Композит из углеволокна позволяет снизить вес космического изделия на 10-15%

Историческая справка

Именно аэрокосмическая отрасль способствовала развитию массового производства углеродного волокна. В 60-х годах прошлого века поиски материала альтернативного традиционным привели конструкторов к выводу об эффективности использования углерода. Связано это было с тем, что данный материал обладает высокой термостойкостью, меньшим весом, высокой удельной прочностью и жёсткостью, стойкостью к воздействию различных сред.

Начало использования углеродного волокна позволило уменьшить вес летательных космических аппаратов на 10-50% и повысить безопасность их эксплуатации.

Опыт


Российский стартап — космическая компания «Лин Индастриал», занимается разработкой частных сверхлёгких ракет от 10 кг из углеродного волокна. Уже в начале 2020 года компания планирует выполнить первый запуск ракеты в космос, что открывает новые перспективы для развития аэрокосмической отрасли в России.

Появление на рынке сверхлёгких ракет связано с потребностью размещения спутников на орбиту вне зависимости от расписания коммерческих запусков и доставки аппаратов в точки, не лежащие на траектории вывода тяжёлых ракет-носителей.

Вывод

Сложные условия, в которых эксплуатируются ракетно-космические летательные аппараты, требуют использования материалов, которые не дадут сбоев при высоких нагрузках.


Именно таким материалом являются углеродные композиты. Они лёгкие, прочные и жёсткие, стойкие к агрессивным реагентам, радиации и воздействию высоких температур.