Значительная часть космических аппаратов имеет большую массу и высокую себестоимость, поэтому материал, сочетающий в себе ультрапрочность, простоту и низкие затраты на производство, будет очень востребован. Ученые Пермского Политеха предложили в качестве армирующего компонента использовать базальтовое волокно. Конструкция с использованием данного композиционного материала выдерживает сильные перегрузки и большие перепады температур. Кроме того, использование базальтопластика значительно сократит затраты на производство технических устройств, используемых для работы в космическом пространстве.
Исследование опубликовано в журнале «Journal of machinery manufacture and reliability». Разработка выполнена в рамках Программы академического стратегического лидерства «Приоритет-2030».
Базальтопластик — это современный композитный материал на основе волокон магматической вулканической горной породы и органического связующего компонента.
— Преимущество базальтового волокна над стеклопластиком и металлическими сплавами заключается в наиболее высоких механических, физико-химических и тепловых характеристиках. Это дает возможность производить намотку меньшего количества слоев при армировании, тем самым не увеличивая массу изделия и, соответственно, сокращая затраты при производстве ракет и других космических аппаратов, — поделилась кандидат экономических наук, доцент кафедры экономики и управления промышленным производством Светлана Пономарева.
— На основании проведенного исследования можно утверждать, что данный композиционный материал может быть применен в качестве исходного для ракетных систем и имеет ряд преимуществ над материалами, используемыми сегодня. Прочность изделия при ориентации волокон под углом 45 градусов будет максимальна. При количестве слоев начиная от трех базальтопластиковая конструкция выдерживает приложенную нагрузку. Кроме того, при одинаковых толщинах стенок оболочек из композитного материала и алюминиевого сплава осевые и радиальные перемещения в трубе из базальтопластика на два порядка ниже, чем у соответствующей трубы из алюминиевого сплава, — сообщает инженер, аспирант кафедры механики композиционных материалов и конструкций Егор Разумовский.
По словам политехников, базальтопластик можно использовать для труб в конструкциях рам ракетных двигателей, посадочных модулей (Луна, Марс), в камерах сгорания реактивных систем малой мощности, для теплозащиты.
Для справки:
Пермский Политех стал обладателем гранта «Приоритет 2030» в 2021 году. Его размер составил 100 млн рублей. «Приоритет 2030» является самой масштабной в истории России программой государственной поддержки и развития высших учебных заведений. Ее цель — формирование к 2030 году в России более 100 прогрессивных современных университетов, которые станут центрами научно-технологического и социально-экономического развития страны. Всего комиссия Минобрнауки РФ включила в программу «Приоритет 2030» 106 вузов из 49 городов страны, из них 60 % — региональные университеты.