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接上文 现代化飞行器,苏联追求超音速和更高高度,材料方面如何努力?

要研制出最符合航空技术要求的先进材料,必须依靠冶金学方面的理论成果,而最重要的理论研究包括:合金的强化及相分析、材料的热强性和疲劳、金属腐蚀、合金化和扩散理论、冶金过程和压力加工理论,以及对非金属材料的研究等。通过这些理论研究,不仅能了解材料性能变化的物理现象,而且在许多情况下可以指明改进其性能的途径。

要制造现代化飞机及其他飞行器,不采用塑料、橡胶、密封材料、胶粘剂以及其他一些聚合材料是不可想象的。40年代末期,苏联已经开展探索这些材料的广泛研究。这些材料除具备其他一些性能(弹性、在低温下聚合、主要特性不随时间变化等)外,还应具备高的热稳性和在飞行器长时间工作时所产生的的高温作用下,组织不离解的性能。

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50年代Внуково维努科沃机场的图-104

使用聚合材料的难题之一是研制密封胶,从而保证驾驶舱、客舱及燃料舱可靠密封。全苏航空材料研究院早在50年代就研制出以多硫化物、有机砖、有机氟为基础以及它们相互组合的密封材料。这些材料在所有型号飞行器上都能可靠工作,从而保证高空飞行的飞机机组人员与乘客的安全。苏联密封胶从1950年热稳性60度到1960年的250度以及1975年的350度。

当然,研制密封胶等密封材料面临的困难并不少,例如密封橡胶应保证活动接头能在高温下长期工作,而且在与燃油、液压油接触同时还要保证必要的弹性。全苏航空材料研究院与橡胶工业科研所和合成橡胶科研所共同研制成功在极其苛刻使用条件下能可靠工作的各种牌号橡胶,它们具有不同特性,比如防冰高导电性能和防飞行器重要零件过热的耐高温性能等。

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60年代苏军地勤维护图-22轰炸机尾炮

几十年来,需要解决的重大课题之一就是研制结构玻璃钢和无线电技术用玻璃钢,这两种玻璃钢必须满足很高的强度和透波性的要求,同时又要求在长期使用过程中保持性能的稳定。60年代在Я.Д.阿符拉辛和Б.А.基谢廖夫等人领导下研制成功符合上述强度、透波性和稳定性要求的玻璃钢。玻璃钢已经成功取代了之前用来制造一些飞机螺旋桨桨叶的金属合金,从而大大简化了制造工艺,延长了使用寿命,扩大了经济效益。例如雅克-18A飞机螺旋桨桨叶如果采用玻璃钢制造,可以保证生产率提高2倍,寿命延长一倍,重量减轻10%。用玻璃钢制造的直升机旋翼桨叶使用寿命比金属制造的要延长2-3倍。60年代,还研制成功各种玻璃钢雷达天线整流罩,事实证明,无论亚音速还是超音速飞机使用都完全可靠。

喷气式飞机的发展要求所有局和材料,如胶粘剂、密封胶、油漆、橡胶和玻璃钢,均须提高热稳性。К.А.安德里阿诺夫对解决这一课题做出了很大功绩。60年代他在全苏航空材料研究院和其他科研所发展了高分子化学领域,研制成功以有机硅为基的耐热粘合剂,用这种粘合剂制取的胶粘剂、密封胶、玻璃钢及其他材料,可以在较高温度条件下,不仅在空气中而且在燃油介质中也能工作。

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2013年9月飞行的雅克-18

链接-安德里阿诺夫

全名库兹马-安得里亚阿诺维奇-安德里阿诺夫(Кузьма Андрианович Андрианов) 1904年12月15日(12月28日)出生,1930年毕业于莫斯科大学,1930-1932年莫斯科皮革学院任教,1933-1941年莫斯科化学技术学院任,1943-1953年全苏航空材料研究院实验室主管,1953年成为通讯院院士,1954-1959年苏联科学院有机元素化合物研究所工作,1959-1978年莫斯科精细化工技术学院聚合物合成系主,1963年成为苏联科学院院士,1969年3月13日获得社会主义劳动英雄称号,1978年3月13日去世。先后获得4枚列宁勋章、1枚劳动红旗勋章和1枚红星勋章,先后获得1次列宁奖金和4次斯大林奖金

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安德里阿诺夫

全苏航空材料研究院研制成功合成胶粘剂,制成了多种以聚硅氧烷环氧树脂聚氨基甲酸酯、聚酰胺和聚脂等聚合物为基胶粘剂,热稳定性达350度,剪切强度350-400公斤/平方厘米。由某些有机元素与无机聚合物制成的合成胶粘剂,引起人们很大关注,其热稳性达1000度。全苏航空材料研究院研制的一些胶粘剂,适用于胶合塑料、硅酸盐玻璃有机玻璃、钢、铝、镁、钛合金及其他金属与非金属材料,以及由这些金属和非金属材料制成的组合件。

现代胶粘剂很有发展前途,是航空技术材料领域中的主要连接元素,可以可靠连接飞机受力构件与蒙皮,例如桁条与机身 连接,连接后不必再以机械固定;如需局部加强,可在承受最大载荷构件上粘贴一块板材。粘接聚合物蜂窝结构和金属蜂窝结构课题更引起人们关注。

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ВКП-11粘合剂

实践证明,在现代飞机结构中已获得广泛应用胶接方法,与焊接和铆接相比有很大优越性,可以保证强度均匀和降低接缝应力集中。而且在许多情况下,采用胶接还可以降低生产成本,减轻重量,显著简化个别组合件的制造工艺。比如用胶粘剂制造的直升机高效能旋翼桨叶寿命比原来桨叶提高一半。用热稳性聚合物特别是聚硅氧烷,能制造250度以下长期工作的密封胶,300度下长期工作和800度下短时间工作的玻璃钢。

油漆材料在航空技术中有两个作用,防止金属材料、零件和组合件腐蚀,装饰飞机和直升机。因此研制了各种油漆和涂料,并在实际中获得广泛应用。60年代以后,对油漆涂料要求大大提高,当时研制的油漆涂层可以降低飞机飞行中产生的气动力热,使飞机蒙皮不受强烈光线的腐蚀,减少压气机叶片腐蚀。作为专用底漆的油漆涂料可以作为飞机翼盒油箱的保护层,以取代密封胶,这样一来可以减轻150-400公斤飞机重量,同时还可以提高抗各种燃油微生物的侵蚀能力。

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如今的全俄航空材料科学研究所

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