Характеристика пластмасс, применяемых в самолетостроении

Пластические массы, получаемые на основе синтетических смол ил их композиций с различными наполнителями, легко перерабатываются в детали и изделия и удовлетворяют самым разнообразным требованиям авиационной техники. Они могут быть широко использованы не только как заменители металлов, но и как основные конструкционные материалы для изготовления ответственных деталей и узлов летательных аппаратов.

Пластическим массам присущи свойства, выгодно отличающие их других материалов. К их числу относятся: простота изготовления слож­нейших и сложноармированных деталей и изделий с минимальными последующими доработками; малая плотность деталей и изделий, не превышающая 2, 5 г/см³ (в большинстве случаев 1, 0—1, 3 г/см⁵); высокие удельная прочность, виброустойчивость, фрикционные или антифрикционные свойства; высокая устойчивость против атмосферных воздействий и агрессивных сред; хорошие диэлектрические, звуко- и теплоизоляционные качества; свето- и радиопрозрачность.

Детали из пластических масс отличаются высоким коэффициентом полезного использования материала (к_исп=0, 9—0, 95).

При замене металла пластмассой снижается трудоемкость изготов­ления деталей примерно в 4—5 раз, уменьшается вес конструкции в 4— 5 раз и сокращается длительность производственного цикла. Примене­ние пластмасс в качестве покрытий на поверхностях ответственных ме­таллических деталей в некоторых случаях увеличивает срок их службы в 6—10 раз.

К числу недостатков современных пластмасс следует отнести: невы­сокую длительную теплостойкость (до 250—300° С); низкие модуль упру­гости (до 3400 кГ/мм²) и ударную вязкость; старение, приводящее к из­менению физико-механических свойств в процессе длительного хранения и эксплуатации.

На пассажирском лайнере Ил-62 установлено 12 тысяч деталей и изделий из пластмасс общим весом 4200 кг.

В отечественной и зарубежной практике пластмассы применяются в авиационной технике для изготовления обтекателей радиолокацион­ных антенн; трехслойных конструкций с заполнителями в виде сот и пенопластов (рули, элероны, закрылки, панели и отсеки крыла, стабили­затора, фюзеляжа, полы, перегородки и др.); деталей остекления кабин; лопастей винтов; трубопроводов системы кондиционирования; легкой ме­бели для пассажирских кабин; теплоизоляции и декоративных панелей и др.

Выбор материала зависит от назначения и технических требований, предъявляемых к изделиям (прочность, герметичность, теплостойкость и др.).

Изделия из пластмасс изготовляются на основе термопластичных и термореактивных полимеров.

К числу термопластов, применяемых в самолетостроении, относятся: полиэтилен, полипропилен, поливинилхлорид, полистирол, полиметилметакрилат, полиформальдегид, поликарбонат, полиамиды, фторопласты, линейные полиэфиры.

Из термореактивных полимеров наибольшее значение приобрели фенольно-формальдегидные, мочевиноформальдегидные, отверждающиеся полиакрилаты и полиэпоксиды, непредельные полиэфиры, полисилоксаны.

Большинство пластмасс представляет собой сложную смесь различ­ных компонентов, среди которых основное место занимает тот или иной полимер.

Нередки случаи, когда изделия изготовляют из чистого полимера, и понятия «пластическая масса» и «полимер» становятся тождественными. В полимерные материалы для переработки их в изделия вводят раз­личные добавки, такие, как пластификаторы, стабилизаторы, противоокислители или противостарители, отвердители, ускорители отвержде­ния, красители, замутнители и т. д.

Наряду с отдельно взятыми полимерами все большее применение находят сплавы термореактивных и термопластичных полимеров, в ко­торых сочетаются положительные свойства тех и других. К числу наибо­лее распространенных совмещений связующих следует отнести сочетание фенольно-формальдегидной смолы с полиамидами, синтетическим каучу­ком, бутваром, анилино-формальдегидной и полисилоксановой смолой. Такое сочетание позволяет снизить хрупкость и усадку фенольно-фор­мальдегидной смолы. Отверждение термореактивных полимеров сопро­вождается усадкой от 0, 15 до 10—18%.

Введение различных инертных веществ резко снижает величин усадки. Поэтому наиболее широкое применение находят армированные пластмассы, в которых сочетаются смола и наполнитель. В качестве наполнителей применяются порошкообразные вещества (древесина, асбе­стовая, кварцевая, слюдяная мука, окись кремния, мел и т. д.); волокни­стые материалы (хлопковые очесы, асбестовое волокно, стекловолокне и др.); листовые материалы (бумага, хлопчатобумажная, асбестовая и стеклянная ткань, древесный шпон и др.).

Армированные пластмассы изготовляются на основе термореактив­ных полимеров, преимущественно непредельных полиэфиров, эпоксид­ных, фенольных и кремнийорганических смол. В табл. 6 приводятся данные об их теплостойкости.

Таблица 6