В настоящее время в России нет ни одного современного летательного аппарата, в конструкции которого не были бы использованы разработанные Всероссийским ноучно-исследовательским институтом авиационных материалов (ВИАМ) композиты. О Свойствах и применении композитов в высокотехнологичных отраслях рассказывает журнал «Редкие земли».



Одно из основных мест среди конструкционных и специальных материалов в самолето-, вертолетостроении и космической технике прочно заняли полимерные композиционные материалы (ПКМ): угле-, стекло-, органопластики и гибридные материалы на их основе.
Объем применения ПКМ достиг 50% от массы авиационного планера, обеспечивая ее снижение на 20–25%, при этом широкая номенклатура композитов востребована различными предприятиями авиационной, космической отраслей и оборонно-промышленного комплекса. Данные материалы широко применяются не только для производства самолетов, ракетной техники, но и изделий гражданского назначения.
Проведенные в ВИАМ исследования позволили разработать российские полимерные связующие, обеспечивающие работоспособность при температурах до 400°С, и композиционные материалы на их основе, по уровню свойств не уступающие лучшим мировым аналогам. Дальнейшие работы в этом направлении будут направлены на создание нового поколения связующих, термостойких матриц и наполнителей для угле-, стекло- и органопластиков с целью повышения стойкости ПКМ к ударным нагрузкам. Актуальным направлением работы ВИАМ является продолжение создания интеллектуальных материалов с функциями самодиагностики, которые впоследствии позволят создавать умные конструкции, адаптирующиеся к внешним нагрузкам. Связующие, созданные ВИАМ для конструкций крыла, фюзеляжа и хвостового оперения, обладают уникальными прочностью, стойкостью к ударным нагрузкам, деформативностью и не уступают продуктам мировых лидеров в области композиционных материалов авиационного назначения, при этом они созданы с учетом требований энергоэффективности технологических процессов и экономичности материалов.
Специалистами ВИАМ осуществляются работы по изготовлению и поставке следующих видов продукции: препреги (полуфабрикаты композитов) угле-, стекло- и органопластиков, пенопласты, а также конструкции из полимерных композиционных материалов.



В ВИАМ разработаны калиброванные препреги с высокой точностью весовых характеристик (позволяют снизить разброс физико-механических свойств конструкционных ПКМ с 25% до 5–7%, что, в свою очередь, дает возможность конструктору снизить коэффициент запаса прочности с 3,5 до 1,7), а также ПКМ нового поколения на их основе. Ведется работа по созданию новых составов препрегов ПКМ, синтактных и пеноматериалов. Новое поколение ПКМ нашло свое применение при создании самолета МС-21, высокоскоростного вертолета, двигателя ПД-14. При этом разработки ВИАМ не уступают, а по ряду показателей превосходят лучшие зарубежные аналоги.
В ВИАМ разработаны жаропрочные керамические композиционные материалы, работоспособные до температуры 1600°С без охлаждения, на их основе созданы прототипы жаровой трубы газотурбинного двигателя. Ведутся работы по созданию нового поколения конструкционных керамических, стеклокерамических монолитных и композиционных материалов на основе тугоплавких соединений, работоспособных до температур 2500°С, стойких к коррозии, с высокой износостойкостью. ВИАМ совместно с Центральным рогидродинамическим институтом им. профессора Н.Е. Жуковского (ЦАГИ) реализует тему интеллектуальных полимерных композиционных материалов. Это «умные» материалы, содержащие оптоволоконные датчики с брэгговскими решетками, которые способны в режиме реального времени извещать о напряженно-деформированном состоянии конструкции. Наличие такой информации позволяет пилоту избежать опасности. Ведется разработка естественных композиционных материалов, а также принципиально нового класса материалов — эвтектических композитов на основе ниобия, упрочненного силицидами ниобия, которые позволят повысить рабочую температуру на 150−200°С.
Рабочие температуры связующих, разработанных ВИАМ, достигают 400°С для органических и кремнийорганических материалов, 800°С − для неорганических и 1200°С — для керамоматричных композиционных материалов.
На основе высокопрочных и термостойких клеев созданы новые композиционные материалы — долгоживущие клеевые препреги марок КМКС (на стеклонаполнителях) и КМКУ (на угленаполнителях). Отличительной особенностью этих материалов является то, что они позволяют реализовывать высокоэффективную технологию сборки клееных сотовых (слоистых) и интегральных конструкций из неметаллических материалов одинарной и сложной кривизны, когда формование обшивок и приклеивание их к сотовому заполнителю происходит за один цикл. Эти материалы обладают высокой прочностью и стойкостью к усталостным нагрузкам, обеспечивают снижение массы, повышение трещиностойкости, предела выносливости и длительной прочности, герметичности монолитных и сотовых клееных конструкций.
Вместе с тем ВИАМ активно осваивает производство разработанных материалов. Так, в институте созданы производство калиброванных препрегов и центр компетенции по разработке и квалификации ПКМ, не имеющие аналогов в стране.