Высокотехнологичные  облегченные  пожаробезопасные  композиционные  конструкции,  армированные  электропроводкой

   Требования по прочности, габаритно-весовым характеристикам, электрозащищенности, пожарозащищенности, взрывобезопасности и др. к современным конструкциям постоянно повышаются. Необходимость одновременного удовлетворения целого ряда, порой противоречивых требований приводит к созданию многослойных, композиционных конструкций. Основной особенностью композитов является то, что они наилучшим образом реализуют свои механические свойства в направлении армирования, поэтому конструкции должны быть такими, чтобы поле нагрузок было распределено вдоль армирующих волокон.
   В настоящее время начинает внедряться в производство электроимпульсная обработка материалов, которая призвана резко увеличить производительность труда. Однако попытки применить ее для изготовления крупногабаритных корпусных деталей сдерживаются необходимостью применения энергоемких магнитно-импульсных установок (МИУ).
   Указанное противоречие можно устранить, если попытаться комплексно использовать все современные достижения технологий. Прежде всего, представляется необходимым резко снизить толщину несущих оболочек. Это позволит применять гораздо менее энергоемкие электроимпульсное оборудование и оснастку. Предварительные оценки показывают, что оболочки можно выполнять из листовых материалов толщиной 0,2–1 мм. Такие толщины могут обеспечить, при необходимости, герметичность конструкций, а прочность и жесткость обеспечиваются разработкой новых композитных конструкций.
   В настоящее время получены и находят все более широкое применение синтетические пены на различных связующих плотностью 500–900 кг/м3 и прочностью Rcж=27–58 МПа, которые используют там, где необходима высокая удельная жесткость и хорошие адгезионные свойства.
   Большой резерв снижения веса изделий обещает использование в качестве армирующего материала элементов конструкций электросети, в частности, электропроводников. Современные многожильные провода сами являются разновидностью композитов. С учетом входящих в них материалов, их можно назвать металлополимерными. Например, медные многожильные провода с полиимидной изоляцией обладают высокими электротехническими свойствами и, в то же время, они могут нести большую механическую нагрузку.
   Технология апробирована при изготовлении макета конструкции усложненной формы, включающей цилиндрические участки, расположенные у торцев макета отсека и соединенные коническим участком. Диаметры цилиндрических участков макета отсека составляют ~150 мм и 90 мм, высота – ~140 мм. Несущие слои выполнялись из алюминиевой фольги (АД1) толщиной 0,15 мм. Формовка несущих слоев, калибровка и сварка по образующим производились с помощью магнитно-импульсной установки МИУ-2,5, имеющей максимальную энергоемкость 2,5 кДж. Зазор между внешним и внутренним несущими слоями составил ~2 мм. Использовались соединители типа РС минимальных типоразмеров. Проводники – многожильные провода сечением 0,2–0,35 мм2 с полимерной изолирующей оболочкой. В качестве связующего использовался пенокомпаунд ПЭК-74. Отверждение проводилось при комнатной температуре. Этапы выполнения макета композитного отсека показаны на рис. 1, 2. Физико-механические испытания макета на прочность, жесткость и устойчивость показали, что при прочих равных условиях масса конструкции снижается не менее, чем на 25%.
   Рассмотренные конструкции могут успешно применяться в качестве быстровозводимых зданий и сооружений, а также в ракетно-космической и авиационной технике. Оболочки отсеков укомплектовываются при изготовлении ракетно-космических изделий бортовой кабельной сетью (БКС) и другими связующими элементами, предназначенными для соединения установленных на них приборов, а также для связи между отсеками. В ряде случаев вес БКС на таких изделиях достигает четверти веса всего изделия.
   Реализация разработанной технологии позволит практически полностью исключить из конструкций изделий БКС в традиционном понимании. При поиске и устранении неисправностей в электрических системах не потребуется демонтировать БКС или ее фрагменты, достаточно будет заменить тот или иной вышедший из строя прибор, а, при необходимости, и целый отсек.
   Применение предлагаемой технологии позволяет ускорить изготовление отсеков, уменьшить трудоемкость и стоимость изготовления, улучшить габаритно-массовые и эксплуатационные характеристики отсека, в том числе, повысить электрозащищенность, электромагнитную безопасность, взрывозащищенность и пожаробезопасность.

  А.Ф. Крутин