БЕЗ СКОЛОВ И УГЛОВ

Патриарх Московский и всея Руси Кирилл в завершение своей недавней поездки по Южной Америке посетил Антарктиду, чтобы совершить литургию в единственном постоянно действующем храме на Белом континенте. Это событие привлекло большое внимание прессы, а потому не осталось незамеченным происшествие, в которое попал по дороге самолет предстоятеля, – в кабине треснуло лобовое стекло, и под угрозой разгерметизации пришлось спешно делать аварийную посадку.

Подобные случаи происходят часто, хотя бы вследствие столкновения со стаей птиц (так пострадал однажды, например, лайнер с журналистами кремлевского пула, сопровождающими в рабочей поездке президента). Просто не все инциденты попадают в выпуски новостей. Так почему же стекла, несмотря на развитие технологий, все еще являются в полете одним из наиболее уязвимых мест?

Лобовое стекло ИЛ-96-300, на котором путешествовал патриарх, должно выдерживать пулевое попадание. Вес собранного блока составляет около 150 кг. На самом деле это не стекло, а несколько скрепленных друг с другом слоев пластика (в сумме толщина материала может достигать 10 см). Называть его стеклом – это лишь дань традиции, ведь использовать столь хрупкий материал в современной авиации просто невозможно.

Звучит основательно, но, по мнению авиаинструктора компании ORENAIR Александра Савелова, многое сводит на нет человеческий фактор. «Одна из составных частей лобового стекла самолета – нагревательные элементы, которые выравнивают контраст температур между салоном и внешней средой. Когда лайнер пролетает зону интенсивного обледенения, внешний слой в считаные минуты покрывается льдом. Тогда пилот или бортинженер включают обогрев. Часто его забывают выключить, когда судно прошло зону интенсивного образования льда. Стекло перегревается и может дать трещины», – рассказал он.

Естественно, это происходит не при каждом перегреве, но сложно предсказать, в какой именно раз возникнет опасная ситуация. При этом даже в штатном режиме перепады температуры – один из главных разрушительных факторов. Чтобы минимизировать частоту инцидентов, инженеры работают над увеличением термостабильности стекол. Точнее, над повышением соответствующих характеристик материалов, выполняющих в современной авиации их функцию, – это, например, акрилатное оргстекло.

В России вопросом занимается нижегородский НИИ Полимеров совместно с Всероссийским НИИ авиационных материалов (ВИАМ). Как рассказал главный научный сотрудник НИИ Полимеров Юрий Горелов, одна из перспективных разработок – оргстекло СО-120С редкосшитой структуры с рабочими температурами до 200 °С. «Оно не уступает по комплексу основных свойств наиболее распространенному за рубежом стеклу Plexiglas GS-249 и даже превосходит его по устойчивости к воздействию повышенных температур», – говорит он. ВИАМ совместно с компанией «Рошибус» созданы ориентированные варианты этих стекол: АО-120С и АО-120СМ.

Под термином «сшитое» подразумевается наличие у материала сетчатой структуры, ­обусловленной сополимеризацией метилметакрилата с небольшим количеством мономера. Это значительно повышает устойчивость к различным видам эксплуатационных напряжений. 

За рубежом действуют по той же логике. «Основной европейский производитель стекол авиационного назначения, концерн Evonik Rohm, рекомендует применение несшитых материалов только для легких самолетов и вертолетов», – говорит Юрий Горелов.

А ориентация – разработанный ВИАМ способ дополнительного упрочения. Другими словами, это вытяжка при повышенной температуре. Такие материалы не теряют своей прочности при ударе, царапании и даже сквозном пробое.

В России сейчас строится новый среднемагистральный лайнер МС-21, который должен стать одной из основных «рабочих лошадок» отечественных перевозчиков (Аэрофлот уже заявил, что хочет купить 50 таких машин). 7 июня его впервые выкатят из цеха сборки, а до конца года, как пообещал президент ­Объединенной авиастроительной корпорации Юрий Слюсарь, должен состояться первый полет. Пока самолет оборудован импортными стеклами, но, как говорит Юрий Горелов, ориентированные варианты новых отечественных марок могут и заменить их.

В теории российские разработки могут составить конкуренцию зарубежным и на международном рынке: «Совместно с ВИАМ мы разработали серию сополимерных органических стекол, которыми интересуются в том числе иностранные производители. 

Применение новых сомономеров, систем УФ-стабилизации позволило значительно повысить их атмосферостойкость по сравнению со стеклами предыдущих поколений. 

Теплостойкость данной серии достигает 150 °С, а температура эксплуатации в условиях одностороннего аэродинамического нагрева – 230 °С. Зарубежные акрилатные сополимерные стекла с таким комплексом термических характеристик неизвестны», – отмечает Юрий Горелов.

НИИ Технического стекла (НИТС) тем временем прорабатывает для гражданских и военных самолетов (в частности, для истребителя пятого поколения) варианты из силикатного стекла. Этот институт известен многими нетривиальными проектами – он, к примеру, «стеклил» витрины Алмазного фонда и Оружейной палаты, саркофаг вождя мирового пролетариата Владимира Ленина и даже российский сегмент Международной космической станции. Силикатное стекло отличается высокой теплостойкостью, но обычные его марки довольно хрупки, что не годится для авиации. Ученые института пробуют методы, позволяющие материалу придать прочность достаточную, чтобы выдержать удар птицы весом 1,8 кг при скорости 900 км/час.

По наблюдениям Александра Савелова из ORENAIR, в основном технологии изготовления авиационных стекол развиваются сегодня в направлении повышения прочности. Именно это позволяет экспериментировать, например, с созданием панорамных VIP-кабин (проект с прозрачной пассажирской «капсулой» на крыше лайнера представила недавно американская компания Windspeed Technologies). «Подобные кабины, выполненные из стекол старого поколения, просто не справились бы с нагрузкой в полете. Но я допускаю, что когда-нибудь мы получим материалы, выдерживающие даже ударную волну вблизи эпицентра взрыва бомбы. Главное, чтобы такое стекло не пришлось проверять в деле», – рассуждает он.

Впрочем, рассматриваются и более радикальные варианты. Так, одна из ведущих авиастроительных корпораций мира – Airbus – запатентовала самолет с дисплеями вместо окон. Стекла заменены жидкокристаллическими экранами так же, как это сделано в авиатренажерах, на которых проходят обучения пилоты. Если такая технология будет воплощена в жизнь, то в самолетах изменится многое – к примеру, кабина пилота сможет размещаться не впереди, а в любом месте салона. При этом на виртуальных «стеклах» будет показана не только окружающая лайнер картина, но и различная вспомогательная информация (данные приборов, рельеф местности и т.д.). Однако людям с клаустрофобией вход в такие салоны будет заказан. Да и неясно, насколько комфортным для здорового человека может быть подобный полет. Психологический комфорт экипажа и пассажиров, вероятнее всего, и будет тем фактором, что заставит и дальше все же искать рецепты стекол тверже стали.

Несколько фактов

Иллюминаторы в самолетах круглые, потому что угол – это место напряжения и дополнительная уязвимость.

Многие пассажиры замечали на внутренних стеклах иллюминаторов небольшое отверстие и задавались вопросом о том, зачем это. Через него межстекольное воздушное пространство сообщается с пассажирским салоном. Таким образом выравнивается контраст давления внутри пакета стекол с давлением в салоне.

Иллюминаторы самолетов в жизни разбить непросто, зато в фильмах режиссеры часто используют этот прием для большей зрелищности. Для комедии Эльдара Рязанова «Невероятные приключения итальянцев в России» эффектно бьющийся в кадре иллюминатор изготовил мастер спецэффектов Джулио Молинари.

Источник: neftehimia-journal.ru