Применение нанотехнологий как во всем мире, так и в России набирает всё большую значимость. Их возникновение означает новый рывок в получении практически важных материалов и устройств [2].
Работа в авиакосмической области всегда велась на пределе возможностей технологий, материалов и умов. Достижение новых технических высот требует колоссальных материальных вложений. В данный момент авиация как никогда нуждается в новых возможностях и технологических решениях.
Области применения нанотехнологий:
- Повышение прочности летательных аппаратов.
- Снижение веса.
- Улучшение аэродинамики и снижение трения.
- Борьба с обледенением.
- Повышение маскировочных способностей летательных аппаратов.
- Повышение живучесть летательных аппаратов.
Основной задачей применения нанотехнологий в авиастроении является повышение качественных, летных и прочностных характеристик летательных аппаратов, как в гражданской сфере, так и в военной. Второстепенной задачей является экономическая и экологическая составляющая.
Цель работы. Показать основные способы применения современных нанотехнологий в авиации.
Научная новизна. Для всего мирового сообщества и для России преминение нанотехнологий в авиастроении вызывает огромный интерес. Это связано с возможностью улучшения основных технических параметров деталий и узлов, механизаций крыла, рулей высоты и стабилизаторов.
Основная часть.
Основной задачей нанотехнологий в области материалов является создание высокопрочных композитов и полимеров, одновременно с сохранением легкости и пластичности [2].
Повышение прочности конструктивных элементов повышает и ресурс самолета. Добиться повышения прочности возможно благодаря применению новейших композитных полимерных материалов, которые значительно увеличивают прочность конструкции и снижают ее вес. Кроме того, композитные материалы применяются в различных конструктивных деталях двигателей, что позволяет использовать сопла с управляемым вектором тяги.
Полимеры активно применяются в создании новых самолетов как в России, так и в США [3].
Решение важнейших задач аэродинамики ощутимо снижает сопротивление летательных аппаратов на различных высотах полета. Уменьшение сопротивления самолетов, выполняющих длительный полет, что значительно снижает расход топлива.
Нанотехнологии в машиностроении России
... применения нанотехнологий в машиностроении (в мире и в России). 5. Выделение технологических особенностей применения нанотехнологий в машиностроении. 6. Указание и прогнозирование перспектив развития нанотехнологий в машиностроении в России. В соответствии с поставленными задачами находится и структура дипломной работы. Материал изложен в ...
Нанотехнологические методы создания гидрофобных поверхностей позволяет существенно продвинуться в решении проблемы обледенения. Это возможно при создании такой поверхности и покрытия, на основе гидрофобной структуры, которая будет препятствовать появлению льда, а также, в случае его возникновения, полностью удалит его при помощи нагрева или деформации формы [2].
Например, можно использовать такое покрытие из маленьких тонких пластинок — «чешуек», которые отделяются от поверхности при небольшом сопротивлении воздуха. Лед с такой поверхности будет сдуваться воздухом. Также применение такой поверхности уменьшит прилипание различной грязи и насекомых, что также будет благоприятно влиять на обтекаемость самолета непосредственно в процессе эксплуатации.
Гидрофобная поверхность не является абсолютно гладкой — изначально на ней имеются шероховатости различных размеров. Лабораторные исследования показали, что подобное покрытие позволяет улучшить обтекаемость на 20%. Подобная шероховатость меньше ниже уровня аэродинамической гладкости, поэтому возможно ее применение для предотвращения и устранения наледи с кромок крыла и винтов двигателей. Благодаря переменной шероховатости капли будут перемещаться в сторону меньшей гидрофобности, что улучшит обтекаемость поверхности.
Наиболее перспективным направлением применения наноматериалов является снижение уровня заметности летательных аппаратов в широком диапазоне длин волн.
Самолеты предполагается оснастить специальной «электромеханической краской», которая позволит им менять цвет, подобно хамелеону, а также предотвратит коррозию и сможет «затягивать» мелкие повреждения на корпусе машины [2].
«Краска» будет содержать большое количество наночастиц, которые обеспечат выполнение всех вышеперечисленных функций. Возможно, в будущем, с помощью применения систем оптических матриц ученые смогут воссоздать эффект невидимости во время полета. Снижение визуальной заметности обеспечивается камуфляжным (маскировочным) окрашиванием летательного аппарата. Маскировочная окраска может быть защитной (сливающейся с фоном) и деформирующей (искажающей зрительное восприятие формы самолета).
Куда важнее добиться снижения заметности объекта в воздухе в радиодиапазоне, нежели визуального эффекта невидимости. Это достигается применением специальной формой фюзеляжа и использованием поглощающих и отражающих материалов и покрытий.
Кроме того, снижение радиозаметности стало одной из основных причин размещения части вооружения во внутренних отсеках.
Для обеспечения пассивной защиты самолетов применяется радиолокационная станция с активной фазированной антенной решеткой. Она позволяет обнаруживать объекты и определять их тип и степень опасности в радиусе до 400 км [3].
Активная защита на самолетах представляет собой комплекс бортовой обороны, который обеспечивает улучшение живучести до тридцати раз.
На данный момент самые современные разработки применены в конструировании и создании самолетов пятого поколения: это сверхпрочные и легкие полимеры, новейшие электронные помощники, увеличивающие живучесть самолета до тридцати раз, электромеханическая радиопоглощающая краска, обеспечивающая снижение визуальной заметности и заметности в поле зрения радара.
Способ определения аэродинамических погрешностей приемников воздушных ...
... M, (M Формула изобретения Способ определения аэродинамических погрешностей приемника воздушных давлений в летных испытаниях самолета, включающий выполнение полетов на высотах не более 500 м ... каждой высоты. В эксперименте измерялись воспринимаемые значения давления плитами статического давления, установленными на боковой поверхности фюзеляжа самолета.На фиг. 1 показана функциональная зависимость ...
Литература
[Электронный ресурс]//URL: https://inzhpro.ru/referat/nanotehnologii-v-aviatsii/
нанотехнологичесий полимер гидрофобный самолет
1. Грузков С.А. Электрооборудование летательных аппаратов. Учебник для вузов: элементы и системы электрооборудования — приемники электрической энергии / Под ред. С.А. Грузкова // Противообледенительные системы на основе использования специальных покрытий и жидкостей. — М.: Типография «Новости». — 2005. — C. 352-362.
2. Давлетьяров Р.З. Возможность и перспективы использования нанотехнологии в авиационной отрасли [Текст] // Технические науки: традиции и инновации: материалы II Междунар. науч. конф. (г. Челябинск, октябрь 2013 г.).
— Челябинск: Два комсомольца, 2013. — С. 57-61.
3. Парфенов Д.К. Нанотехнологии в авиации.
