Сделано в Ростехе: высокопрочное стекло
О том, какие материалы и технологии используются для остекления самолетов, поездов и теплоходов
Фото: ОНПП «Технология»
Стекло для кабины пилота самолета или машиниста поезда должно отличаться от обычного оконного – это понятно каждому. Требования к остеклению кабин включают и защиту от механических повреждений и перепадов температур, и хороший обзор.
Холдинг в отрасли химической промышленности Ростеха, который возглавляет Обнинское научно-производственное предприятие «Технология» им. А.Г. Ромашина, возрождает технологии и наращивает производство такого высокопрочного стекла. К примеру, обнинское предприятие выпускает более 100 наименований изделий конструкционной оптики для авиации и занимает почти половину российского рынка в этом сегменте.
Рассказываем о том, как холдинг разрабатывает и выпускает высокопрочное стекло для авиации, космоса и железных дорог.
Научная школа
Отечественная научная школа высокопрочного стекла сложилась в 1968 году. Ее основоположником стал Серафим Максимович Бреховских, выдающийся ученый и организатор производства. Благодаря деятельности Серафима Максимовича и его учеников были разработаны технологии синтеза и производства прозрачных и цветных стекол и ситаллов – стеклокристаллических материалов.
Так советская промышленность получила прочные, термостойкие материалы с высокой радиационно-оптической устойчивостью. Такое остекление выдерживало высокие температуры, динамические нагрузки, радиоактивное излучение и прочие влияния агрессивных сред.
Фото: ОНПП «Технология»
Многие уникальные разработки научной школы получили советские и российские государственные премии. Среди них − стекла для кабины космического корабля «Буран» и пуленепробиваемое остекление саркофага Ленина в мавзолее.
Сегодня продолжаются работы по производству разных видов особо прочного стекла для авиации, цветного стекла для аэронавигационных огней самолетов нового поколения, способных выдерживать самые высокие температуры.
Возрождая технологии
ОНПП «Технология» занимается как исследованиями, так и непосредственно разработкой и серийным производством продукции из стекла для авиации. Компания изготовила лобовое и боковое остекление кабин пилота самолетов Ту-154, Л-410, Ил-86, Ил-96, Ан-124, Ту-160, а также особо высокопрочное остекление из поликарбоната для истребителя пятого поколения Су-57.
Остекление кабины самолета или вертолета можно сделать из силикатного или органического стекла, а можно совместить лучшие свойства каждого из материалов, сделав гетерогенную композицию. Если силикатное стекло можно годами эксплуатировать практически без потери оптических характеристик в силу его высокой абразивостойкости, то органическое остекление легче, прочнее и обладает в разы большей ударной вязкостью.
Умение сочетать выигрышные стороны и компенсировать недостатки каждого из материалов – непростая задача ученых, создающих уникальные композиции для судостроителей, авиаконструкторов и разработчиков железнодорожного транспорта. Функциональные качества оптических конструкций (авиационное остекление, состоящее из нескольких слоев различных материалов и нанесенного многофункционального покрытия, иначе назвать трудно) значительно выросли с тех пор, как обнинское предприятие разработало и внедрило технологию работы с оптическим поликарбонатом.
Обычного стекла недостаточно для остекления летательных аппаратов, тут нужны многослойные стекла, триплексы и пентаплексы. Слои силикатного или органического стекла соединяются полимерной пленкой в автоклаве при повышенных температуре и давлении. Триплекс – это два стекла, склеенных между собой полимерным материалом, пентаплекс, соответственно, состоит из трех листов стекла и двух полимерных слоев.
Такая «сэндвичная» технология дает авиационному стеклу необходимую прочность, прозрачность, обеспечивает звукоизоляцию, способность выдержать большие перепады температур − в общем, все качества для «выживания» в самых экстремальных условиях. Одно из главных полезных свойств – безопасность. Полимерная пленка удерживает осколки, не дает им разлететься, а стеклу – окончательно разрушиться.
Фото: ОНПП «Технология»
Отечественная полимерная пленка для склейки стекол в оптических конструкциях авиационного назначения производилась в советское время, но в 1990-е ее выпуск прекратился, профильные предприятия были закрыты. Приходилось использовать импортные материалы. Вопрос импортозамещения в сфере производства стоял остро, потому что без собственного остекления нельзя представить отечественное, полностью локализованное производство летательных аппаратов.
Задачу по созданию и серийному производству уже современной российской полимерной пленки, отвечающей всем требованиям по прочности и устойчивости к экстремальным температурам, выполнил НИИ полимеров им. академика В.А. Каргина в Дзержинске. НИИ входит в холдинг химической промышленности Ростеха, головной организацией которого является ОНПП «Технология».
Качество этого материала не уступает лучшим импортным образцам. Ростех готов на 100% обеспечить авиационную отрасль полимерной пленкой для остекления.
На земле, в воде и в воздухе
Остеклением авиации направление «Стекло» ОНПП «Технология» не ограничивается. Для железнодорожного транспорта холдинг производит более 300 наименований изделий из стекла для кабин машиниста. Как и в сфере остекления летательных аппаратов, здесь компания занимает около половины российского рынка. «Технология» разрабатывает и серийно производит остекление и для уже работающих поездов и вагонов метро, и для перспективной ж/д техники.
Фото: ОНПП «Технология»
Стекла в кабине машиниста – это многослойный «сэндвич» в резиновом уплотнителе или металлической раме. Электрообогреваемое стекло оснащается бесконтактным регулятором температуры. Характеристики остекления кабины машиниста должны обеспечивать высокую прочность стекла, чтобы защитить машиниста в случае аварии, пропускание света не ниже 70%, защиту от обледенения и запотевания. В свою очередь, оптические искажения должны быть сведены к минимуму. Разработаны также покрытия для защиты машиниста от тепловой составляющей солнечного излучения.
ОНПП «Технология» также выпускает судовое остекление. Так, предприятие остекляет новейшие морские пассажирские теплоходы на подводных крыльях «Комета 120М». Стеклом, произведенным в Обнинске, оснащаются как пассажирские салоны, так и ходовые рубки этих судов. Крупногабаритные панорамные силикатные триплексы с электрообогревом дают хороший обзор и возможность управлять судном в любую погоду.
Фото: ОНПП «Технология»
Для остекления пассажирских салонов «Технология» поставляет судостроителям стекло из монолитного оптического поликарбоната, которое хорошо показало себя во время опытной эксплуатации первого теплохода на подводных крыльях. Он начал ходить между Севастополем и Ялтой в июле 2018 года и за турсезон перевозит десятки тысяч пассажиров.