*

1.6. Первое применение стеклопластиков



Первые армированные стеклянными волокнами пластики для авиаконструкций были задуманы и осуществлены в лаборатории конструкций и материалов Райт-патерсоновской военно-воздушной базы (г. Дейтон, шт. Огайо) в 1943 г. После анализа результатов испытаний армированных материалов теоретические расчеты показали, что при проектировании и создании конструкций могут быть использованы высокопрочные композиции на основе полиэфирных смол, армированных стекловолокном, для сложных структур с сердцевиной из легкого материала. В военном самолетостроении такие материалы хорошо зарекомендовали себя в различных сэндвичевых конструкциях. Задняя часть фюзеляжа двухместного учебного самолета «Вальти BT-5» была усилена стеклопластиком. Этот узел был переконструирован и изготовлен на той же базе. Первые детали изготовлялись из бальзового дерева, облицованного тонким слоем CBКМ. Обшивка состояла из пяти слоев стеклоткани толщиной 0,76 мм, пропитанной полиэфирным связующим (массовая доля 42 ... 45 %). Выкладка и формование резиновым мешком производились в матрице из листовой стали с использованием целлофана как антиадгезива для отделения панели от формующего резинового мешка.

Статические испытания первого изготовленного фюзеляжа показали более высокие характеристики, чем те, которые были предсказаны. Используя преимущества в прочности и массовых характеристиках стеклопластов, удалось на 50 % повысить прочностные свойства сэндвичевых конструкций по сравнению со свойствами металлов или дерева.

24


Кроме хороших конструкционных свойств сэндвичевые конструкции со CBKM показали отсутствие значительных сдвигов слоев CBKM при больших скручивающих нагрузках. Если сэндвичевая конструкция с облицовкой из алюминия может выдержать 100 % расчетной нагрузки, то визуальные и приборные наблюдения за аналогичной конструкцией из CBKM показали, что этот материал выдерживает до 180 % расчетной нагрузки. Из-за недостаточно хороших исходных данных для проектирования, которыми обладает дерево, ВВС США всегда считали дерево нежелательным материалом в конструкциях. Было изготовлено с использованием стеклопластиков с сотовым заполнением три различных типа фюзеляжей. Стеклопластики, используемые для этой цели обладали следующими свойствами: пределы прочности при растяжении бВ = 276 МПа, при сжатии бсж = 234 МПа, при изгибе бИ = 393 МПа, при сдвиге Тсд = 131 МПа; модуль упругости при изгибе Еи = 18,7 ГПа; плотность р= 1,8 х 103 кг/м3. Теоретическое значение удельной прочности (отношение прочности к плотности материала) было существенно выше, чем для алюминиевых сплавов или специальных сталей, используемых в конструкциях. К сожалению, конструкционные возможности CBKM оказываются ограниченными вследствие сравнительно низкого модуля упругости (магниевые сплавы с такой же плотностью имеют Е = 44,2 ГПа).

Естественным решением этой проблемы было бы использование CBKM в покрытиях для основной, стабильной структуры материала, который имел бы и хорошую прочность при сжатии. Для создания такой структуры были разработаны сотовые и сэндвичевые конструкции. Две высокопрочных пластины разделяются очень легкой р = (1,7 ... 2,8) 103 кг/м3 сердцевиной — заполнителем. Связь каждой пластины с заполнителем очень прочная и сплошная. Заполнитель работает на растяжение, сжатие и сдвиг, поддерживая наружные пластины.

*


на предыдущую страницу

переход

к списку литературы


*