Климатический «экзамен» для авиационного остекления

02.11.2022

В условиях эксплуатации остекление авиационной техники наряду с физическими нагрузками подвергается воздействию гидрометеоусловий — ультрафиолетовому излучению, влаге, озону, тепловой составляющей солнечного спектра. Поэтому при оценке его эксплуатационной надежности большое внимание уделяется проверке на поведение в различных природных условиях. Определение климатической «профпригодности» остекления — процесс достаточно длительный, но без него не обойтись, так как это вопрос безопасности пилотов и пассажиров.

Стабильность в любой ситуации

Испытательная станция ОНПП «Технология» им. А.Г. Ромашина устраивает климатический «экзамен» для остекления кабин машиниста железнодорожного, рубок водного транспорта, кабин экипажа летательных аппаратов. Какой результат должно показать изделие конструкционной оптики?

Одно из основных требований — стабильность свойств во времени при воздействии атмосферных факторов. Оптические и прочностные характеристики должны полностью соответствовать заданным конструкторами параметрам весь период эксплуатации. Поэтому специалисты тестируют изделия конструкционной оптики в различных режимах и разных условиях. Для некоторых изделий «экзамен» длится более 1000 часов.

«У нас введено в эксплуатацию и сертифицировано необходимое оборудование. Климатическая камера тепла, холода, влаги позволяет проверить поведение изделия не только в соответствии с сезоном или кратковременными гидрометеоусловиями, но и дает возможность оценить изменения характеристик при длительной эксплуатации в различных климатических зонах. Природные характеристики субтропиков и крайнего Севера отличаются очень существенно. Климатермосветокамера также оценивает влияние ультрафиолета и тепловой составляющей солнечного излучения, и определяет, как будет вести себя изделие в условиях, допустим, пустыни Сахары», — рассказывает начальник испытательной станции ОНПП «Технология» Алексей Красильников.

Плюс и минус для вертолетов

Вертолет — универсальный летательный аппарат, способный решать широкий спектр задач, поэтому используется в разных точках мира, и в полярных широтах, и в тропиках. Исходя из диапазона климатических условий остекление вертолета проходит испытания на температурные воздействия и влажность. Перед испытателями стоит задача опытным путём подтвердить заявленные характеристики оптической конструкции, обеспечивающей пилоту защиту и комфортный обзор.

Современное остекление для вертолетов представляет собой триплекс — композицию из двух органических стекол, склеенных полимерной пленкой. На поверхность внешнего стекла дополнительно наносится защитное покрытие, предохраняющее «органику» от абразивных повреждений. Покрытие также проходит испытание, на атмосферостойкость.

Сначала испытатели должны понять, не произойдет ли расслоение материалов под влиянием температурных воздействий? Для этого остекление три часа морозят в климатической камере при температуре −60 оС, а потом еще полчаса — при −45 оС. Затем изделие проверяют на устойчивость к высоким температурам: остекление три часа выдерживают при +75 °С и два — при +60°С. Спустя почти девять часов испытатель может сообщить результат, а специалисты производства понять, правильно ли был выбран материал и реализована технология. Если изделие выдержало «экзамен», то испытание повторяют еще раз. Это необходимо для подтверждения достоверности результата и исключения случайных факторов. Если испытание успешно пройдено и второй раз, остекление отправляют на проверку устойчивости к переменной влажности при различных температурах.

Испытание тропиками

Для чего необходимо испытание повышенной влажностью? Допустим, технология склейки стёкол недостаточно качественна и между поверхностями появился конденсат. При выполнении полета на определенной высоте этот недостаток может превратиться в настоящую бомбу: конденсат превратится в лед и разрушит остекление кабины пилота. Что это значит? Для вертолета, как минимум — ухудшение оптических свойств, а для самолета возможна и разгерметизация кабины. Исключить такие моменты позволяют испытания на повышенную влажность. Как их проводят? Образец помещают в камеру, где задана влажность 85% и температура 38°С. В течение двух часов влажность повышают до 95%, а температуру — до 65°С, затем эти условия сохраняют на протяжении шести часов. После этого на протяжении 12 часов остекление охлаждают до исходных температур. Повторяют эти испытания 10 раз!

Пять суток под излучением

Несмотря на микронную толщину, испытаниям подвергается и защитное покрытие, которое наносится на внешнюю поверхность триплекса, оберегая органическое стекло от помутнения, царапин и ультрафиолета (он, как известно, негативно влияет на искусственные материалы). Покрытия проверяют на устойчивость к повышенным и пониженным температурам среды на протяжении 37 часов в диапазонах температур от −65 до +110оС. Затем следуют 645 часов испытаний на повышенную влажность. Завершают климатический «экзамен» испытания на стойкость к солнечному излучению, которые длятся пять суток при плотности теплового потока не менее 1120 Вт/м2 и плотности потока ультрафиолетового излучения не менее 68 Вт/м2. После завершения испытаний покрытие должно остаться неповрежденным.

Так поэтапно остекление для вертолета испытывают более 1000 часов, это полтора месяца тестирования в самых экстремальных условиях. Климатические испытания остекления для авиации, железнодорожного или водного транспорта отличаются от описанного процесса продолжительностью. Только безупречное прохождение всего цикла даёт путевку в жизнь серийному выпуску изделия.

«Безопасность — важнейший критерий для изделий конструкционной оптики. Мы гарантируем надежность и качество нашей продукции. Эта уверенность основана, в том числе, и на том, что производимые предприятием изделия остекления прошли и выдержали все испытания в лабораторных условиях», — отметил генеральный директор ОНПП «Технология» им. А.Г. Ромашина Андрей Силкин.

ОНПП «Технология» им. А. Г. Ромашина — одно из ведущих научно-производственных предприятий России в области создания высокотехнологичной продукции для авиационной, ракетно-космической техники, транспорта. С 1994 года носит статус Государственного научного центра Российской Федерации. Специализацией предприятия являются прикладные исследования в области создания новых материалов, уникальных конструкций и технологий, а также серийное производство инновационной продукции из полимерных композиционных, керамических и стеклообразных материалов. Является головной организацией холдинговой компании в отрасли химической промышленности Госкорпорации Ростех, управляя активами шести предприятий.

Госкорпорация Ростех — крупнейшая промышленная компания России. В 2022 году отмечает 15 лет со дня основания. Объединяет порядка 700 научных и производственных организаций в 60 регионах страны. Ключевые направления деятельности — авиастроение, радиоэлектроника, медицинские технологии, инновационные материалы и др. Продукция корпорации поставляется более чем в 100 стран мира. Почти треть выручки компании обеспечивает экспорт высокотехнологичной продукции.