1. Здравствуйте уважаемые журналисты, и гости конференции вашему вниманию
предлагается научная работа на тему:
"ПРИМЕНЕНИЕ КОМПОЗИЦИОННЫХ МАТЕРИАЛОВ В
АВИАСТРОЕНИИ НА ПРИМЕРЕ САМОЛЁТОВ ТИПА «АН»"
Работу выполнил студент колледжа филиала ДВФУ в г. Арсеньеве, студент, 241 гр. Малофеев Ф.А
Научный руководитель: преподаватель филиала ДВФУ в г. Арсеньеве (ПАТ, АрТИ), Рябов В.В.
Актуальность работы (2 слайд)
22
АктуальностьАктуальность темытемы
««КомпозиционныеКомпозиционные материалыматериалы
болееболее лёгкиелёгкие ии прочныепрочные чемчем
металлическиеметаллические»»
После того как современная физика металлов подробно разъяснила нам
механизмы пластичности, прочности и ее увеличения, началась интенсивная
систематическая разработка новых материалов. Это привело, к созданию
материалов с прочностью, во много раз превышающей значения обычных
сплавов. При этом большое внимание уделяется в наше время известным
механизмам закалки стали и старения алюминиевых сплавов, комбинациям
различных механизмов с процессами формования и возможностями создания
композиционных материалов.

2. Два перспективных пути открывают композиционные материалы, усиленные
либо волокнами, либо диспергированными твердыми частицами.
В неорганическую металлическую или в органическую полимерную матрицу
вводятся с последующим отверждением тончайшие высокопрочные волокна из
стекла, углерода, бора, бериллия, стали или нитевидные монокристаллы,
имеющие непрерывную кристаллическую решётку.
В результате такого комбинирования разных компонентов максимальная
прочность нового материала даёт хорошее сочетание: высокого модуля упругости
и небольшой плотности. Именно такими материалами будущего, являются
композиционные материалы.
Цели и задачи работы (3 слайд)
33
ЦелиЦели ии задачизадачи::
Показать на примере группы самолётов
Ан целесообразность применения КМ
в авиастроении в замен металлических
конструкций в целях снижения массы
планера при тойже прочности,
увеличения грузоподъёмности,
сократить затраты на изготовление,
повышение ресурса конструкции.)
Показать на сколько развивается
применение КМ в авиации.
Показать на примере группы самолётов типа «Ан» целесообразность
применения КМ в авиастроении, взамен металлических конструкций, в целях
снижения массы планера при той же прочности, и как следствие увеличение

3. грузоподъёмности, сокращение затрат на изготовление и повышение ресурса
конструкции.
Показать насколько интенсивно развивается применение КМ в авиации.
Виды композиционных материалов (4 слайд)
ВидыВиды композиционныхкомпозиционных
материаловматериалов
44
стеклопластик
органопластик
углепластик
Формование КМ (5 слайд)
ФормованиеФормование КМКМ
55

4. 55
-стекло-, органопластик
-углепластик
Как правило, процесс изготовления изделий из непрерывно армированных
полимерных композиционных материалов совпадает с процессом получения
самого композита.
Наибольшее практическое применение находят следующие способы
производства изделий из армированных пластиков:
- контактное формование с укладкой пропитанного смолой волокнистого холста
на форму;
- напыление волокнисто-полимерной композиции на поверхность формы;
- различные способы формования в закрытой форме; (автоклавы)
- намотка пропитанного смолой волокна на форму;
- пултрузия, или формование профильных изделий путем протяжки волокна через
ванну с полимером и калибрующую фильеру.
В зависимости от технологии формования значения свойств полимерных
композитов могут отличаться в несколько раз. Выбор технологии зависит от
конструкции изделия, условий его эксплуатации, объема изготовления и
имеющихся производственных ресурсов.

5. Внедрение композиционных материалов
в авиационной промышленности (6 слайд)
66
ВнедрениеВнедрение композиционныхкомпозиционных материаловматериалов вв
авиационнуюавиационную промышленностьпромышленность
СС 19601960--хх годовгодов
благодаряблагодаря своимсвоим
характеристикамхарактеристикам
композиционныекомпозиционные
материалыматериалы
успешноуспешно
внедряютсявнедряются вв
авиационнуюавиационную
техникутехнику..
С 1960-х годов благодаря своим характеристикам композиционные
материалы начинают успешно внедряться в авиационную.
Отдельные детали из КМ. Агрегат – мотогондола двигателя
из КМ
Для Украины авиастроение всегда являлось одной из ведущих отраслей в
экономике. Главный разработчик авиационной техники на Украине – это
Авиационный научно-технический комплекс им. Антонова, который может
изготовить самолет и обеспечить его окончательную доводку, а именно:
построение модели, изготовление опытного экземпляра, проведение прочностных

6. испытаний и, наконец, доводка самолета на летно-испытательной и доводочной
базе, и, конечно, сертификация самолета.
С 70-х годов АНТК им. О.К. Антонова является одной из ведущей
организацией отрасли по разработке конструкций деталей транспортных и
пассажирских самолетов с применением композиционных материалов (КМ).
Более 30 лет АНТК им. О.К. Антонова выполнял комплекс работ по
созданию и внедрению конструкций из полимерных композиционных материалов
(ПКМ) в самолеты АН-2М, АН-26, АН-28, АН-32 Ан-70, АН-71, АН-72, АН-74,
АН-124, АН-225, с постоянным ростом объема КМ.
Эти объемы находились на уровне мировых достижений, а в самолетах
сверхбольшой грузоподъемности АН-124 и АН-225 превысили этот мировой
уровень для самолетов данного класса.
Схемы применения КМ в конструкции самолётах типа «Ан» (7 слайд)
77
-стекло-, органопластик
-углепластик
В настоящее время ведущие авиационные фирмы мира уже разрабатывают
проекты создания крупных пассажирских самолетов с объёмом внедрения КМ до
60-70% от веса конструкции планера.
С 1965 по 1970 год на заводе «ПРОГРЕСС» в г. Арсеньеве выпускали
«Пчёлку» - лёгкий и маневренный самолёт Ан-14.

7. Первыми агрегатами, выполненными с применением углепластика, являются
подкосы крыла самолета АН-28. Применение углепластиков позволило повысить
жесткость подкосов в 2 раза и снизить их массу на 15%.
В 80-х годах ХХ века на ААК «ПРОГРЕСС» организуется и успешно
развивается целое производство композиционных материалов, которое
занимается изготовлением лопастей из КМ несущих винтов вертолётов, деталей и
агрегатов с КМ самолёта Ан-74 таких, как мотогондолы двигателей с
газогенератором, киль и стабилизатор с их поставкой на 4-ре авиазавода отрасли
по кооперации.
Самолет АН-72, изготовляемый на Харьковском авиазаводе является первым
отечественным самолетом, выполненным с применением КМ.
В настоящее время современные КМ (углепластики, боропластики и
органопластики) находят большое применение в конструкции летательных
аппаратов. Особенно широкое применение новые материалы находят при
изготовлении средненагруженных конструкций, хотя имеется и достаточное
число примеров изготовления из них высоконагруженных конструкций, таких как
крыло, стабилизатор, киль, шасси и др.
Основные преимущества КМ (8 слайд)
ОсновныеОсновные преимуществапреимущества КМКМ
МалаяМалая плотностьплотность..
ВысокиеВысокие характеристикихарактеристики
статистическойстатистической ии усталостнойусталостной
прочностейпрочностей..
ЖёсткостиЖёсткости..
МалыйМалый коэффициенткоэффициент температурноготемпературного
расширениярасширения..
СопротивляемостьСопротивляемость кк коррозиикоррозии..
88

8. К основным преимуществам композиционных материалов следует отнести
следующие:
- малую плотность,
- высокие характеристики статической и усталостной прочностей и
жесткости,
- малый коэффициент температурного расширения,
- сопротивляемость к коррозии и т.п.
(9 слайд)
99
За счет применения более легких материалов, по сравнению с
алюминиевыми сплавами, уменьшения конструктивных и технологических
разъемов, замены механического крепежа на клеевые соединения и др., удается
снизить массу конструкции на 20-30%. При этом наибольший выигрыш
достигается при изготовлении из КМ элементов конструкции фюзеляжа.
Кроме того, за счет применения современных средств механизации при
изготовлении полуфабрикатов КМ, их раскроя и выкладки, удается одновременно
снизить и трудоемкость изготовления конструкций из алюминиевых сплавов на
30-40%.

9. По удельным, прочностным и жесткостным характеристикам принципиально
новые композиционные материалы (КМ) на основе полимеров, армированных
высокопрочными углеродными, борными, органическими и стеклянными
волокнами в 2 - 3 раза превосходят традиционные металлы и сплавы.
Применение композиционных материалов (10 слайд)
1010
Применение КМ позволяет:
1. Снижение массы конструкции на 25-50%;
2. Резкое сокращение количества деталей и нормалей;
3. Снижение трудоемкости более чем на 30 %;
4. Повышение в 2 раза коэффициента использование
материала;
5. Трехкратную экономию металлов энергоресурсов на
каждый килограмм примененного КМ;
6. Повышение эксплутационной надежности,
коррозиционной стойкости и аэродинамического
качества;
7. Снижение себестоимости перевозок.
Применение КМ позволяет создавать конструкции с заранее заданными
характеристиками и дает возможность значительно повысить их весовую
эффективность и снизить металлоемкость. Для авиационной техники это
обеспечивает:
1. Снижение массы конструкции на 25-50%;
2. Резкое сокращение количества деталей и нормалей;
3. Снижение трудоемкости более чем на 30 %;
4. Повышение в 2 раза коэффициента использование
материала;
5. Трехкратную экономию металлов энергоресурсов на каждый килограмм
примененного КМ;
6. Повышение эксплуатационной надежности,
коррозионной стойкости и аэродинамического качества;
7. Снижение себестоимости перевозок.

10. Применение КМ в наземном транспорте (11 слайд)
1111
ПрименениеПрименение КМКМ вв наземномназемном
транспортетранспорте
Современный скоростной железнодорожный поезд
Интенсивный рост объемов применения КМ произошел не только в
авиастроении. На основе авиационных технологий расширились объемы
применения КМ в наземном транспорте (автобусах, троллейбусах, трамваях,
современный скоростной поездах, в судостроении, в спортивном инвентаре
(велосипедах, санях, лыжах).
Вредные факторы при работе с КМ (12 слайд)
1212
ВредныеВредные факторыфакторы припри работеработе сс КМКМ..
Зачистка панелей
Оседание пыли при
шлифовке и полировке
детали

11. В процессе работы с КМ человек взаимодействует со средствами производства,
производственной средой и средствами труда. При этом он подвергается
воздействию большого числа факторов, различных по своей природе, формам
проявления, характеру действия и другим показателям, которые влияют на здоровье
и трудоспособность человека
Меры защиты (13 слайд)
1313
МерыМеры защитызащиты
Применение средства индивидуальной защиты Установка приточно- вытяжной вентиляции
Угольная пыль, появляющаяся при переработке углеродных волокон,
попадая в дыхательные пути, может привести к тяжелым заболеваниям органов
дыхания.
Чтобы этого не произошло, необходимо применять средства индивидуальной
защиты и исключить возможность появления пыли в помещении. В помещении
должна быть установлена приточно-вытяжная вентиляция.

12. Утилизация отходов (14 слайд)
1414
УтилизацияУтилизация отходовотходов
Печь для переработки КМ
Часть отходов может быть использована для производства предметов
народного потребления (резиновые напольные плиты), а неиспользованные
отходы должны быть обезврежены в печах для переработки КМ.
Заключение (15 слайд)
1515
заключениезаключение
Общество всегда должно стремится к
прогрессу. На современном этапе развития
большую роль играет то, в каком состоянии
находится экономика страны. Такие отрасли, как
автомобилестроение, авиастроение и ряд других
ведущих отраслей, и то, в каком состоянии они
находятся, определяют экономический потенциал
страны.
Замена металлических деталей и узлов на
композитные материалы позволяет при тех же
прочностных и жесткостных характеристиках
конструкции снизить её вес и сократить затраты на
изготовление летательных аппаратов.