Komposit untuk ruang: apa yang seharusnya dan bagaimana mereka dibuat

Suvorov Jerman di InSpace Forum 2018

Produk untuk ruang angkasa harus kuat, ringan, tahan terhadap suhu sangat rendah (serta sangat tinggi), dan kadang-kadang bahkan memancarkan radiasi elektromagnetik. Ini diceritakan oleh Suvorov Jerman, kepala perusahaan "Rekayasa", yang mengkhususkan diri dalam pembuatan produk dari bahan komposit di bidang instrumentasi dan ruang.

Dia berpartisipasi dalam panel diskusi di InSpace Forum 2018 , yang diadakan di Moskow pada 21 Maret. Di sana kami bertemu dan berbicara tentang bagaimana pengembangan produk untuk ruang angkasa sedang berlangsung dan apa perbedaannya dari struktur "terestrial".

Pewawancara: Sergey Karpov
Termohon: Suvorov Jerman

Halo Jerman. Beri tahu kami bagaimana pengembangan bahan untuk pesanan di luar angkasa?

Bahkan, kami hampir selalu mengembangkan bahan dan produk pada saat yang bersamaan. Komposit terdiri dari dua atau lebih bahan yang disatukan. Jadi materi baru mendapat sifat baru. Tugas kami adalah memilih bahan-bahan tersebut untuk pesanan dari ruang angkasa yang akan memberikan properti yang diperlukan. Kami bekerja dengan serat karbon, fiberglass, Kevlar, poliuretan, silikon, keramik, logam.

Pelanggan membuat persyaratan untuk membuat bahan dengan karakteristik tertentu. Sebagai contoh, ia membutuhkan produk agar dapat ditembus radiasi elektromagnetik pada kisaran tertentu. Bagi kami, ini berarti bahwa serat penguat harus radiolusen. Atau, misalnya, pelanggan lain membutuhkan produk untuk mencerminkan medan elektromagnetik - dalam hal ini, kami mengambil serat pelindung.

Ada pesanan: untuk membuat produk dengan karakteristik tertentu. Kami mempelajari sifat-sifat bahan yang dijelaskan dalam sumber terbuka. Tetapi hampir selalu kita harus melakukan tes. Ketika diperlukan untuk memberikan properti yang diperlukan dengan tingkat keandalan yang tinggi, kami membeli sampel bahan, membuat produk uji dari mereka, dan mengujinya untuk properti yang diinginkan. Berdasarkan hasil, kami merancang produk akhir dan mengujinya. Jumlah pengujian dapat berbeda, karena seringkali informasi tentang bahan tertentu dari produsen yang berbeda tidak cukup benar.

Persyaratan apa yang harus dipenuhi bahan untuk industri ruang angkasa?

Ini adalah, sebagai suatu peraturan, menahan suhu cryogenic, tidak adanya emisi gas dan sifat mekanik yang diperlukan. Kami menyadari semua perkembangan material paling modern di dunia, jadi kami memilih komponen untuk komposit dengan sangat hati-hati. Paling sering itu adalah semacam polimer dan serat penguat.

Dengan sifat mekanik biasanya “klasik”: kekuatan dan kekakuan, kemampuan struktur untuk menahan fraktur dan deformasi. Ditambah pembatasan berat badan. Menurut pendekatan teknik tradisional, jika Anda ingin membuat struktur lebih kuat atau lebih keras, bentuknya berubah dan lebih banyak bahan ditambahkan. Dan dengan bantuan teknologi modern, kita tidak dapat meningkatkan massa, tetapi pada saat yang sama secara signifikan meningkatkan kekuatan dan kekakuan.

Ini juga sangat penting untuk ruang angkasa bahwa tidak ada gas yang dilepaskan dari material. Di ruang angkasa, gas bisa masuk ke elemen sensitif dari pesawat ruang angkasa: lensa, cermin, perangkat elektronik. Ini dapat merusak pengoperasian unit. Untuk memastikan tidak adanya gas dalam material, kami mencapai polimerisasi penuh, sehingga tidak ada molekul bebas yang terikat, dan mereka tidak dilepaskan di ruang angkasa, bergantung pada elemen sensitif dari peralatan. Secara terpisah, kami melakukan tes untuk sampel bahan yang harus digunakan dalam pembuatan produk.

Bagaimana dengan perlindungan terhadap radiasi kosmik?

Ya, persyaratan untuk radiocontact juga terpenuhi. Tapi itu tergantung di mana produk itu akan ditempatkan: ditutup oleh cangkang pelindung atau terbuka untuk radiasi.

Masalah ini diputuskan oleh pemilihan bahan. Bergantung pada persyaratan, kami hanya menambahkan aditif tertentu ke komposisi, yang memberikan sifat perlindungan dari rentang radiasi tertentu.

Ceritakan lebih lanjut tentang pengembangan wadah baterai untuk satelit GLONASS . Apa yang seharusnya menjadi desain? Untuk apa ini? Berapa lama untuk membuatnya?

Kasing itu sendiri hanya berfungsi sebagai sel untuk baterai. Tampaknya menjadi tugas yang sederhana, tetapi mengingat semua persyaratan, itu menjadi masalah teknik teknologi tinggi. Persyaratan utama adalah kekuatan mekanik dan kekakuan. Lambung harus menjaga bentuknya di bawah beban, menahan getaran yang hadir ketika roket diluncurkan. Tentu saja, bahan itu tidak seharusnya memancarkan gas di ruang angkasa, dan struktur itu sendiri harus diturunkan di atmosfer: ini berarti bahwa udara dan gas-gas lain dari semua rongga tersembunyi harus keluar dengan cukup cepat sehingga tidak mempengaruhi struktur. Produk kami masuk ke ruang hampa dari kondisi atmosfer dalam 8-10 menit - ini harus diperhitungkan, karena jika ada gas di rongga tersembunyi, itu dapat merusak produk.

Kasing harus memenuhi persyaratan tahan api dan tahan kimia - sehingga bahan kimia baterai jika tusukan tidak merusak struktur.

Butuh waktu sekitar dua bulan untuk membuatnya, dan tes produk mengambil bagian terbesar dari waktu. Ini sebenarnya sangat cepat.

Proyek lain "Rekayasa" - peluncur untuk UAV . Tugas apa yang ditetapkan pelanggan untuk Anda dan bagaimana Anda menyelesaikannya?

Pelanggan sudah memiliki desain glider komposit. Itu perlu untuk meningkatkan ukuran muatan, sambil mempertahankan berat yang sama. Masalahnya dipecahkan dengan mengganti bahan, teknologi. Kami membuat struktur cangkang lebih tipis dan lebih ringan. Saya takut membuat kesalahan dalam gambar, tetapi area glider meningkat sekitar 20%, dan kami mengurangi beratnya hingga 30%.

Dalam urutan ini, kami tidak mengubah aerodinamika perangkat. Tugas kami adalah memperkenalkan desain baru ke dalam kontur aerodinamis ini. Kami menggunakan beberapa solusi yang memungkinkan kami untuk sangat menyederhanakan rekayasa. Pertama, itu adalah suspensi bebas engsel dari elevator. Artinya, lift mulai menyimpang bukan karena pekerjaan engsel mekanis, tetapi karena elastisitas material - kami mengatur zona fleksibel khusus dalam struktur. Ini adalah salah satu "trik" komposit: kita dapat membuat kekakuan variabel dalam produk monolitik. Solusi ini menyederhanakan perakitan dan mengurangi bobot produk.

Apa saja fitur pesanan untuk industri luar angkasa? Apa perbedaan dari produk duniawi?

Pertama-tama, ruang membutuhkan massa yang rendah. Kami selalu berupaya mengurangi bobot produk kami. Selain itu, persyaratan bahwa produk tersebut tidak mengeluarkan gas secara praktis tidak relevan untuk produk "terestrial", sedangkan untuk ruang sangat penting. Teknologi ruang angkasa selalu berada di garis depan kemajuan, sehingga ada lebih banyak peluang untuk melakukan sesuatu yang baru.

Plus, tidak seperti industri penerbangan, ruang tidak begitu banyak diatur. Kami menyukai ini, karena kami dapat menerapkan perkembangan paling modern - baik milik kami sendiri maupun prestasi negara lain. Di pesawat berawak, ini sulit dilakukan.

Mengapa Apakah ada persyaratan khusus untuk material dan konstruksi dalam penerbangan?

Ya Mereka membutuhkan sertifikasi wajib untuk hampir semua yang dilakukan untuk pesawat. Ada beberapa otoritas yang memantau ini dan mengeluarkan lisensi dan sertifikat. Ada lisensi dari Departemen Perindustrian dan Perdagangan untuk pengembangan dan produksi pesawat terbang. Ada sertifikasi IPA yang luar biasa untuk setiap pesawat - dan ketika Anda membuat sedikit perubahan dalam desain, Anda harus melalui sertifikasi lagi.

Secara umum, ini bisa dimengerti, karena orang-orang terbang dengan pesawat berawak, dan jika sesuatu dilakukan dengan salah, maka kehidupan manusia bisa menjadi harga kesalahan. Di sisi lain, ada hal-hal yang menghambat kemajuan teknologi.

Pesanan apa yang paling kompleks, yang paling menantang untuk perusahaan Teknik? Apa kesulitan utama dan bagaimana Anda menghadapinya?

Faktanya, kami memiliki banyak tugas kompleks dan sangat sulit untuk memilihnya. Mereka datang kepada kami ketika tim insinyur berjuang dengan masalah, tidak mencapai hasil, dan tenggat waktu sudah ada. Ada sesuatu yang tidak sepele dalam setiap tugas.

Apakah perusahaan Anda memiliki pesanan untuk pengembangan hanya bahan, tanpa produk apa pun?

Ada tugas seperti itu. Kami didekati oleh klien yang bekerja dengan teknologi cryogenic. Kami melakukan penelitian dan bahan-bahan tertentu yang bekerja di lingkungan cryogenic (sekitar -200 ° C), mempertahankan kekuatan mekanik dan transparan terhadap radiasi elektromagnetik. Dari berbagai komponen, kami telah menyusun komposit yang memenuhi semua persyaratan ini.

Langkah apa yang dilalui produk tertentu sebelum Anda mengirimkannya ke pelanggan?

Sebagai aturan, semuanya dimulai dengan pengembangan spesifikasi teknis, karena seringkali pelanggan datang dengan tugas-tugas yang memerlukan klarifikasi. Ini adalah tahap yang sangat penting - dasar dari seluruh proyek.

Berikutnya adalah fase desain. Terkadang Anda perlu melakukan desain industri. Setelah itu, kami bekerja dengan model struktur 3D dalam lingkungan virtual. Kemudian kami menyiapkan produksi - peralatan teknologi. Kami menyiapkan bahan, lalu membuat prototipe. Pada prototipe kami menguji semua persyaratan yang diperlukan yang penting bagi pelanggan. Berdasarkan hasil penelitian, kami melakukan penyesuaian yang diperlukan - dan baru kemudian kami mengatur produksi massal. Sebagai aturan, teknologi serial berbeda dari yang digunakan untuk membuat prototipe.

Bagaimana Anda melakukan kontrol kualitas?

Itu selalu tes dan studi, tetapi itu semua tergantung pada bahan dan produk tertentu. Sebagai aturan, untuk komposit ini adalah metode pengujian non-destruktif. Mereka memungkinkan Anda untuk melihat jauh ke dalam material dan mendeteksi kemungkinan delaminasi, tempat yang tidak direkatkan. Berkat mereka, Anda dapat memeriksa integritas bahan dan cara mempolimerisasikannya. Kami memiliki kontraktor dengan peralatan yang diperlukan - kami mengundang mereka dan melakukan tes. Kami selalu memeriksa produk jadi. Jika ada ketidakkonsistenan - kami kirim untuk revisi. Jika semuanya beres, produk siap untuk produksi serial.

Untuk jadwal acara yang didedikasikan untuk teknologi inovatif, lihat situs web Smile-Expo . Terdekat akan diadakan di Moskow: M-Health Congress (3 April) - sebuah acara yang didedikasikan untuk telemedicine dan industri kesehatan bergerak; dan Konferensi Kecerdasan Buatan (April 19) - sebuah konferensi tentang penggunaan kecerdasan buatan dalam bisnis.