Перспективные направления развития нанотехнологий в авиации
Создание высокопрочных композитов, которые сохраняют легкость и пластичность - основная задача нанотехнологий в области материалов. Нанотехнологические методы создания гидрофобных поверхностей - один из способов решения проблемы обледенения самолета.
| Рубрика | Производство и технологии |
| Вид | статья |
| Язык | русский |
| Дата добавления | 16.08.2018 |
| Размер файла | 7,8 K |
Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже
Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.
Размещено на http://www.allbest.ru
Размещено на http://www.allbest.ru
Применение нанотехнологий как во всем мире, так и в России набирает всё большую значимость. Их возникновение означает новый рывок в получении практически важных материалов и устройств [2].
Работа в авиакосмической области всегда велась на пределе возможностей технологий, материалов и умов. Достижение новых технических высот требует колоссальных материальных вложений. В данный момент авиация как никогда нуждается в новых возможностях и технологических решениях.
Области применения нанотехнологий:
- Повышение прочности летательных аппаратов.
- Снижение веса.
- Улучшение аэродинамики и снижение трения.
- Борьба с обледенением.
- Повышение маскировочных способностей летательных аппаратов.
- Повышение живучесть летательных аппаратов.
Основной задачей применения нанотехнологий в авиастроении является повышение качественных, летных и прочностных характеристик летательных аппаратов, как в гражданской сфере, так и в военной. Второстепенной задачей является экономическая и экологическая составляющая.
Цель работы. Показать основные способы применения современных нанотехнологий в авиации.
Научная новизна. Для всего мирового сообщества и для России преминение нанотехнологий в авиастроении вызывает огромный интерес. Это связано с возможностью улучшения основных технических параметров деталий и узлов, механизаций крыла, рулей высоты и стабилизаторов.
Основная часть.
Основной задачей нанотехнологий в области материалов является создание высокопрочных композитов и полимеров, одновременно с сохранением легкости и пластичности [2]. Повышение прочности конструктивных элементов повышает и ресурс самолета. Добиться повышения прочности возможно благодаря применению новейших композитных полимерных материалов, которые значительно увеличивают прочность конструкции и снижают ее вес. Кроме того, композитные материалы применяются в различных конструктивных деталях двигателей, что позволяет использовать сопла с управляемым вектором тяги.
Полимеры активно применяются в создании новых самолетов как в России, так и в США [3].
Решение важнейших задач аэродинамики ощутимо снижает сопротивление летательных аппаратов на различных высотах полета. Уменьшение сопротивления самолетов, выполняющих длительный полет, что значительно снижает расход топлива.
Нанотехнологические методы создания гидрофобных поверхностей позволяет существенно продвинуться в решении проблемы обледенения. Это возможно при создании такой поверхности и покрытия, на основе гидрофобной структуры, которая будет препятствовать появлению льда, а также, в случае его возникновения, полностью удалит его при помощи нагрева или деформации формы [2].
Например, можно использовать такое покрытие из маленьких тонких пластинок - «чешуек», которые отделяются от поверхности при небольшом сопротивлении воздуха. Лед с такой поверхности будет сдуваться воздухом. Также применение такой поверхности уменьшит прилипание различной грязи и насекомых, что также будет благоприятно влиять на обтекаемость самолета непосредственно в процессе эксплуатации.
Гидрофобная поверхность не является абсолютно гладкой - изначально на ней имеются шероховатости различных размеров. Лабораторные исследования показали, что подобное покрытие позволяет улучшить обтекаемость на 20%. Подобная шероховатость меньше ниже уровня аэродинамической гладкости, поэтому возможно ее применение для предотвращения и устранения наледи с кромок крыла и винтов двигателей. Благодаря переменной шероховатости капли будут перемещаться в сторону меньшей гидрофобности, что улучшит обтекаемость поверхности.
Наиболее перспективным направлением применения наноматериалов является снижение уровня заметности летательных аппаратов в широком диапазоне длин волн.
Самолеты предполагается оснастить специальной «электромеханической краской», которая позволит им менять цвет, подобно хамелеону, а также предотвратит коррозию и сможет «затягивать» мелкие повреждения на корпусе машины [2].
«Краска» будет содержать большое количество наночастиц, которые обеспечат выполнение всех вышеперечисленных функций. Возможно, в будущем, с помощью применения систем оптических матриц ученые смогут воссоздать эффект невидимости во время полета. Снижение визуальной заметности обеспечивается камуфляжным (маскировочным) окрашиванием летательного аппарата. Маскировочная окраска может быть защитной (сливающейся с фоном) и деформирующей (искажающей зрительное восприятие формы самолета).
Куда важнее добиться снижения заметности объекта в воздухе в радиодиапазоне, нежели визуального эффекта невидимости. Это достигается применением специальной формой фюзеляжа и использованием поглощающих и отражающих материалов и покрытий.
Кроме того, снижение радиозаметности стало одной из основных причин размещения части вооружения во внутренних отсеках.
Для обеспечения пассивной защиты самолетов применяется радиолокационная станция с активной фазированной антенной решеткой. Она позволяет обнаруживать объекты и определять их тип и степень опасности в радиусе до 400 км [3].
Активная защита на самолетах представляет собой комплекс бортовой обороны, который обеспечивает улучшение живучести до тридцати раз.
На данный момент самые современные разработки применены в конструировании и создании самолетов пятого поколения: это сверхпрочные и легкие полимеры, новейшие электронные помощники, увеличивающие живучесть самолета до тридцати раз, электромеханическая радиопоглощающая краска, обеспечивающая снижение визуальной заметности и заметности в поле зрения радара.
Литература
нанотехнологичесий полимер гидрофобный самолет
1. Грузков С.А. Электрооборудование летательных аппаратов. Учебник для вузов: элементы и системы электрооборудования - приемники электрической энергии / Под ред. С.А. Грузкова // Противообледенительные системы на основе использования специальных покрытий и жидкостей. - М.: Типография "Новости". - 2005. - C. 352-362.
2. Давлетьяров Р.З. Возможность и перспективы использования нанотехнологии в авиационной отрасли [Текст] // Технические науки: традиции и инновации: материалы II Междунар. науч. конф. (г. Челябинск, октябрь 2013 г.). -- Челябинск: Два комсомольца, 2013. -- С. 57-61.
3. Парфенов Д.К. Нанотехнологии в авиации.
Размещено на Allbest.ru
...Подобные документы
Понятие нанотехнологий. Нанотехнология как научно-техническое направление. История развития нанотехнологий. Современный уровень развития нанотехнологий. Применение нанотехнологий в различных отраслях. Наноэлектроника и нанофотоника. Наноэнергетика.
дипломная работа [569,7 K], добавлен 30.06.2008Нанотехнология - высокотехнологичная отрасль, направленная на изучение и работу с атомами и молекулами. История развития нанотехнологий, особенности и свойства наноструктур. Применение нанотехнологий в автомобильной промышленности: проблемы и перспективы.
контрольная работа [3,8 M], добавлен 03.03.2011Использование нанотехнологий в пищевой промышленности. Создание новых пищевых продуктов и контроль за их безопасностью. Метод крупномасштабного фракционирования пищевого сырья. Продукты с использованием нанотехнологий и классификация наноматериалов.
презентация [4,6 M], добавлен 12.12.2013Понятие нанотехнологий и области их применения: микроэлектроника, энергетика, строительство, химическая промышленность, научные исследования. Особенности использования нанотехнологий в медицине, парфюмерно-косметической и пищевой промышленностях.
презентация [4,5 M], добавлен 27.02.2012Материальная основа и функции технического сервиса пути его развития. Современное состояние предприятий ТС, направления их реформирования. Виды и применение наноматериалов и нанотехнологий при изготовлении, восстановлении и упрочнении деталей машин.
реферат [397,6 K], добавлен 23.10.2011Режимы работы сканирующего туннельного микроскопа. Углеродные нанотрубки, супрамолекулярная химия. Разработки химиков Уральского государственного университета в области нанотехнологий. Испытание лабораторного среднетемпературного топливного элемента.
презентация [9,3 M], добавлен 24.10.2013История развития нанотехнологий; их значение в медицине, науке, экономике, информационном окружении. Схематическое изображение и направления применения однослойной углеродной нанотрубки. Создание нанотехнологических центров в Российской Федерации.
презентация [894,7 K], добавлен 23.09.2013Развитие нанотехнологий в XXI веке. Нанотехнологии в современной медицине. Эффект лотоса, примеры использования его уникального свойства. Интересное в нанотехнологиях, виды нанопродукции. Сущность нанотехнологий, достижения в этой отрасли науки.
реферат [21,4 K], добавлен 09.11.2010Понятия и классификация нанотехнологий, виды наноструктур. Характеристика способов наноконстуирования. Исследование свойств материалов, применение и ограничения в использовании наноматериалов. Модифицирование сплавов с нанокристаллической решеткой.
курсовая работа [9,1 M], добавлен 14.07.2012Построение экспериментальных искусственных наномашин с использованием биологических природных материалов, синтез живых и технических систем. Молекулярная электроника, свойства наноструктур, разработка новых способов их получения, изучение и модификация.
контрольная работа [38,1 K], добавлен 14.11.2010Возникновение и развитие нанотехнологии. Общая характеристика технологии консолидированных материалов (порошковых, пластической деформации, кристаллизации из аморфного состояния), технологии полимерных, пористых, трубчатых и биологических наноматериалов.
реферат [3,1 M], добавлен 19.04.2010Многообразие космических материалов. Новый класс конструкционных материалов – интерметаллиды. Космос и нанотехнологии, роль нанотрубок в строении материалов. Самоизлечивающиеся космические материалы. Применение "интеллектуальных" космических композитов.
доклад [277,6 K], добавлен 26.09.2009Измерение рельефа проводящих поверхностей с высоким пространственным разрешением как одна из основных задач сканирующего туннельного микроскопа. Модельные виды идеальных твердотельных наноструктур. Характеристика самоорганизованных квантовых точек.
курс лекций [1,3 M], добавлен 18.06.2017Склеивание как неразъемное соединение деталей изделий путем обмазки соединяемых поверхностей изделия веществом. Краткая характеристика преимуществ применения двухкомпонентных клеев и высокопрочных клейких лент. Химические методы обработки поверхностей.
презентация [818,5 K], добавлен 11.12.2016Лидерство стран в области нанотехнологий. Перспективы использования новых технологий в областях энергетики, вычислительной техники, химической и биомолекулярной технологии, в оптике и электронике, медицине. Примеры научных достижений и разработок.
презентация [1,1 M], добавлен 14.04.2011Сущность и значение научно-технической революции (НТР), основные направления реализации научно-технической деятельности на современном этапе. Область применения био- и нанотехнологий, анализ положительных и отрицательных моментов новых направлений НТР.
курсовая работа [42,2 K], добавлен 29.03.2011Физико-механические свойства базальтовых волокон. Производство арамидных волокон, нитей, жгутов. Основная область применения стекловолокна и стеклотекстильных материалов. Назначение, классификация, сфера применения углеродного волокна и углепластика.
контрольная работа [39,4 K], добавлен 07.10.2015Нанотехнологии и переход к водородной энергетике, разработка и изготовление наномашин. Основной вклад нанотехнологий в "чистое" производство водорода. Развитие новой области знаний о поведении наноразмерных систем с ионной и смешанной проводимостью.
курсовая работа [2,7 M], добавлен 16.11.2009Основные типы решеток, точечные и линейные дефекты. Связь строения кристаллической решетки с механическими и физическими свойствами материала. Реальное строение кристаллов, формы пластической деформации. Свойства металлов, применяемых в строительстве.
реферат [218,2 K], добавлен 30.07.2014Постоянное обновление ассортимента и существенное улучшение качества швейных изделий как основная задача швейной промышленности. Выбор материалов верха, подкладочных, прокладочных, скрепляющих материалов и фурнитуры для женского демисезонного пальто.
курсовая работа [42,1 K], добавлен 05.12.2013
