4 Наноструктурированные покрытия
Как следует из статистики отказов и аварий по техническим причинам (таблица 1), большая их часть связана с деструкцией поверхностных слоев материала (в результате коррозии и усталости). Поэтому было бы логичным во многих случаях просто защищать и упрочнять лишь поверхность детали, а не делать ее всю из высокопрочного и дорогого материала. В перспективных проектах новых самолетов планируется использовать следующие виды покрытий различного назначения:
- анодные для защиты от коррозии легких магниевых сплавов и наноструктурированные бороксидные и кобальт-фосфидные для покрытия других материалов;
- защитные покрытия, более эффективно, чем традиционные, про- тивостоящие: абразивному износу (для трущихся пар, фюзеляжа и оперения, лобовых стекол и иллюминаторов, кромок воздушных винтов); тепловым и химическим воздействиям;
- антибактериальные покрытия;
- антифрикционные износостойкие покрытия с пониженным коэффициентом трения, в том числе наноструктурированные краски (с нанографитом, «нанотефлоном» и др.) для понижения трения планера о воздух и, следовательно, снижения расхода топлива и увеличения скорости судна;
Таблица 1- Причины выхода из строя деталей в самолетах
Причина отказа |
Доля случаев, % |
|
Авиационное оборудование |
Конструкция планера |
|
Коррозия |
29 |
16 |
Усталость |
25 |
55 |
Хрупкое разрушение |
16 |
- |
Перегрузка |
11 |
14 |
Коррозийная усталость |
6 |
7 |
Износ |
3 |
6 |
- полимеры и резины, модифицированные углеродными нанотруб- ками, для «залечивания» дефектов и восстановления поврежденных поверхностей;
- покрытия с новыми функциональными качествами (самовосстанав- ливающиеся, самоочищающиеся, с варьируемой прозрачностью, об- текаемостью и др.).
5 Авиационные двигатели
Двигатель — сердце любого самолета. От его характеристик зависит скорость, топливная экономичность, безопасность полета. Применение более легких и прочных материалов с повышенной термостойкостью позволяет увеличивать КПД, удельную мощность и другие показатели эффективности работы двигателя.
Уже тестируются некоторые виды нанофазной керамики для термозащитных покрытий лопаток авиационных турбин, которые позволяют увеличить мощность и ресурс двигателя. В поликристаллических металлических материалах определенный дизайн границ зерен позволяет снизить скорость ползучести и усталостного разрушения.
Добавление наночастиц в авиационное и ракетное топливо позволяет повысить эффективность его сжигания и достигать более высокой температуры и скорости горения, что увеличивает степень сгорания и мощность двигателя при одновременном снижении расхода топлива. В более отдаленной перспективе просматривается использование экологически чистого водородного топлива, сохраняемого в наноструктурированных средах с высоким отношением площади поверхности к массе.