Разработка технологий и средств акустического импедансного контроля многослойных сотовых конструкций из полимерных композиционных материалов тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 05.02.11, кандидат наук Чертищев Василий Юрьевич

• Чертищев Василий Юрьевич
• кандидат наук
• 2020

Оглавление диссертации кандидат наук Чертищев Василий Юрьевич

ВВЕДЕНИЕ

Глава 1. Многослойные конструкции из полимерных композиционных материалов, дефекты, возникающие при их изготовлении, и методы определения размера и глубины залегания дефектов

1.1. Полимерные композиционные материалы и их применение в авиационной промышленности

1.2. Технологии изготовления деталей и конструкций авиационной техники из полимерных композиционных материалов

1.2.1. Технологии автоклавного формования

1.2.2. Технологии «прямых» процессов

1.3. Типы конструкций из полимерных композиционных материалов, применяемых в авиационной технике

1.4. Типы производственных и эксплуатационных дефектов в монолитных и многослойных конструкциях из ПКМ

1.5. Ремонт дефектов в монолитных и многослойных конструкциях авиационной техники из ПКМ

1.6. Определение размера и глубины залегания дефектов в многослойных сотовых конструкциях из ПКМ неразрушающими методами

1.6.1. Применимость различных методов неразрушающего контроля для определения размера и глубины залегания дефектов в многослойных сотовых конструкциях из ПКМ

1.6.2. Применимость акустического импедансного метода для определения размера и глубины залегания дефектов в многослойных сотовых конструкциях из ПКМ

1

Глава

2

2

2

2

2

Глава

3

3

3

3

Выводы по главе

Моделирование совмещенного импедансного

преобразователя для измерения величины механического

импеданса на поверхности объекта контроля

Моделирование совмещенного импедансного

преобразователя для установления зависимостей коэффициента передачи и фазового смещения датчика от

величины механического импеданса

Определение динамической контактной гибкости сухого

точечного контакта для ПКМ

Корректировка модели импедансного датчика с учётом

энергетических потерь на различных частотах

Модельные зависимости коэффициента передачи и фазового смещения импедансного датчика от величины

механического импеданса

Выводы по главе

Верификация и исследование резонансов модели импедансного преобразователя, оценка влияния фрикционных шумов на точность измерения механического

импеданса

Исследование резонансов модели импедансного

преобразователя

Верификация модели импедансного преобразователя

Влияние фрикционных шумов на точность измерения

механического импеданса

Выводы по главе

Глава 4. Аналитическое и экспериментальное исследование влияния основных типов дефектов в многослойных сотовых конструкциях из ПКМ на величину механического импеданса в зависимости от их размера и глубины залегания

4.1. Аналитическое исследование величин механических импедансов над основными типами дефектов в многослойных сотовых конструкциях из ПКМ в зависимости

от их размера и глубины залегания

4.1.1 Механические импедансы бездефектных бесконечных однослойных и двухслойных листов и расчет удельных модуля Юнга и плотности для слоев из полигональных сот

4.1.2 Механический импеданс однослойной пластины над дефектом

4.1.3 Механический импеданс двухслойной пластины над дефектом

4.1.4 Механический импеданс трёхслойной пластины над дефектом

4.2. Изготовление конструктивно-подобных образцов с 116 искусственными дефектами

4.3. Экспериментальная проверка возможности оценки размера и глубины залегания дефектов в многослойных сотовых конструкциях из ПКМ без численного измерения величины механического импеданса с использованием ручных импедансных дефектоскопов

4.4. Экспериментальная проверка возможности определения размера и глубины залегания дефектов в многослойных сотовых конструкциях из ПКМ с численным измерением величины механического импеданса специальным оборудованием

4.5. Выводы по главе

Глава 5. Разработка методик определения условного размера и

глубины залегания дефектов в многослойных сотовых конструкциях из ПКМ по величине механического импеданса

5.1. Разработка методики оценочного определения условного размера и дискретной глубины залегания дефектов в многослойных сотовых конструкциях из ПКМ при ручном контроле серийными дефектоскопами

5.2. Разработка методики определения условного размера и глубины залегания дефектов в многослойных сотовых конструкциях из ПКМ по величине механического импеданса с использованием разработанных модельных зависимостей при автоматизированном контроле

5.3. Выводы по главе

ОБЩИЕ ВЫВОДЫ И ЗАКЛЮЧЕНИЕ ПО РАБОТЕ

ЛИТЕРАТУРА

ПРИЛОЖЕНИЕ

ВВЕДЕНИЕ

Актуальность проблемы. В настоящее время в изделиях авиационной, космической и других видов техники широкое применение нашли полимерные композиционные материалы (ПКМ). По сравнению с традиционно применяемыми в авиастроении металлическими материалами ПКМ обладают рядом существенных преимуществ: высокой весовой эффективностью, коррозионной стойкостью, технологичностью при получении деталей сложной формы, в том числе многослойных, стойкостью к образованию усталостных трещин, а так же предоставляют возможность создания уникальных свойств (радиопрозрачность, радио-, вибро-, шумопоглощение и т.д.). Ранее ПКМ, в основном стеклопластики и органиты, в России и за рубежом широко применялись в основном в качестве материала слабо- и средненагруженных конструкций типа монолитных обшивок в конструкциях элементов управления и аэродинамических обтекателей. В современных самолётах таких, как МС-21, Boeing 787, 737max, Airbus A380, A350XWB, A320neo, SSJ-100 и т.д. из ПКМ (в основном углепластиков) выполнены силовые высоконагруженные особоответственные детали, такие как панели и лонжероны крыла, киля и стабилизаторов. Существенно вырос объём применения ПКМ и в винтокрылых машинах - в нескольких новых вертолётах применяются композитные лонжероны лопастей несущего винта взамен алюминиевых, а также все шире внедряется практика создания основного фюзеляжа вертолета полностью или частично из углепластиков и стеклопластиков. Помимо высоконагруженных монолитных деталей, всё более широкое внедрение находят многослойные конструкции из ПКМ. Наибольшее распространение получили двухслойные клееные конструкции (монолит-монолит) и трехслойные сотовые конструкции (обшивка-соты-обшивка) составляющие основу конструкций практически всех элементов механизации крыла и элементов управления современных изделий авиационной техники (АТ). Также, все более широкое применение находят пяти- и семислойные сотовые конструкции из ПКМ. Примером могут служить мотогондолы перспективных

авиационных газотурбинных двигателей, состоящие почти на 50% из подобных конструкций, которые решают как задачи связанные с обеспечением прочности, так и задачи связанные с шумо- и вибропоглощением.

При всех преимуществах композиционных материалов, их расчетные свойства реализуются только при условии отсутствия дефектов, которые могут, как образоваться в материале детали при её изготовлении, так и появиться позднее в процессе её эксплуатации. При этом вероятность наличия дефектов в изделии возрастает соразмерно увеличению количества слоев в многослойной конструкции, поскольку потенциальные дефекты могут образоваться как в каждом одиночном (монолитном или несплошном периодическом) слое (зачастую различные типы дефектов для каждого конкретного слоя), так и на стыке каждой пары слоев. Для обнаружения дефектов детали и агрегаты из ПКМ должны контролироваться после изготовления на наличие недопустимых расслоений, непроклеев, включений, зон повышенной пористости и т.д., а также должны периодически проверяться при технических осмотрах для выявления усталостных нарушений сплошности, а также трещин, ударных и других эксплуатационных повреждений и т.д. Внутренние дефекты могут быть выявлены только с применением методов неразрушающего контроля (НК).

В настоящее время ПКМ в основном контролируют акустическими, радиационными и тепловыми методами НК, из которых наибольшее распространение на предприятиях авиационной промышленности из-за нулевых раскрытий большинства типичных дефектов в ПКМ нашли акустические методы контроля, позволяющие выявлять большинство опасных дефектов. В основном их разделяют на ультразвуковые методы (эхо-импульсный, теневой, зеркально-теневой и др.) и низкочастотные (звуковые и низкие ультразвуковые частоты) методы (импедансный совмещенным и раздельно-совмещенным датчиками, ударно-акустический, резонансный и др.).

С каждым годом возрастает сложность конструкций, изготавливаемых из ПКМ, их габаритные размеры и соответственно стоимость, что приводит к тому, что в случае обнаружения в детали дефекта, экономически целесообразным

становится ее ремонт вместо утилизации или допуск к работе с дефектом по результатам прочностного расчета, одобренного конструкторами изделия. Это относится не только к деталям пострадавшим в условиях эксплуатации, но и деталям с заводским браком в условиях производства. Выбор правильной технологии ремонта современной многослойной сотовой конструкции из ПКМ напрямую зависит от информации о размере и глубине (или как минимум дискретном слое) залегания дефекта. Прочностной расчет конструкции с дефектом также требует наличия информации о размере и глубине дефекта. Однако большинство существующих методов НК многослойных конструкций из ПКМ, исходя из заложенных в них физических принципов контроля, могут дать лишь бинарную информацию о наличии или отсутствии дефекта, но не дают информации о его размере и глубине. Эхо-импульсный метод контроля, способный с высокой точностью определять глубину и условный размер, применим лишь в монолитных и двухслойных клееных конструкциях из ПКМ. Если для трёхслойных сотовых конструкций на данный момент имеется ряд частичных решений задачи определения дискретного слоя залегания дефекта и его условного размера, то для изделий с большим количеством слоев (в первую очередь для пяти- и семислойных сотовых конструкций) данная задача на текущий момент еще не нашла удовлетворительного универсального решения.

Одним из наиболее перспективных путей решения данной задачи является развитие существующих специальных акустических низкочастотных методов (в первую очередь импедансного) в части создания возможности не просто фиксации факта изменения величины механического импеданса (МИ) на поверхности объекта контроля над дефектом по сравнению с фоном для годного изделия, а измерения численной величины МИ (как полного, так и по отдельности активной и реактивной его составляющих), которую в свою очередь теоретически возможно связать с информацией о размере и глубине залегания дефекта.

Решение задачи определения размера и глубины дефекта в многослойных сотовых конструкциях из ПКМ в условиях производства и эксплуатации возможно при условии создания способа численного измерения величины

механического импеданса на основе существующих импедансных методов неразрушающего контроля. Для решения данной задачи требуется полное моделирование импедансного датчика учитывающего и механические и электрические колебательные процессы, происходящие в нем, а так же создание ряда методик коррекции данной модели для учета энергетических потерь различной природы не поддающихся прогнозированию и моделированию. Так же требуется разработка методики измерения величины контактной гибкости сухого точечного контакта между полимерными композиционными материалами (в первую очередь углепластиками и стеклопластиками) обладающими высокой неоднородностью механических свойств и контактным наконечником импедансного датчика.

Для установления связи размера и глубины дефекта с величиной импеданса в конкретном типе многослойной конструкции в свою очередь требуется изучение влияния дефектов различного размера, расположенных на различных глубинах в многослойных сотовых конструкциях, на численную величину механического импеданса на поверхности изделия над дефектом.

Помимо полноценного решения задачи определения размера и глубины дефектов в многослойных сотовых конструкциях, так же важным для решения практических задач, является создание методики оценочного определения дискретной глубины дефекта по слоям и его условного размера с использованием серийных импедансных датчиков и дефектоскопов.

Цель диссертационной работы: повышение достоверности и информативности неразрушающего контроля многослойных сотовых конструкций из ПКМ за счёт определения акустическим импедансным методом размера и глубины залегания обнаруженных дефектов.

Основные задачи работы в соответствии с поставленной целью состоят в следующем:

1. Разработка для численного измерения механического импеданса модели совмещенного импедансного преобразователя связывающей приложенную

к датчику внешнюю нагрузку от полного импеданса изделия и величины комплексных напряжений на пьезоэлементах датчика.

2. Разработка расчётно-экспериментальных методик корректировки модели импедансного датчика для учёта не поддающихся прогнозированию энергетических потерь в волноводе и клеевых соединениях пьезоэлементов.

3. Получение модельных зависимостей величин комплексных выходных параметров на пьезоэлементах датчика от внешней нагрузки для серийных датчиков с учетом контактных гибкостей для ПКМ.

4. Верификация модельных зависимостей на дефектах, импеданс которых может быть вычислен аналитически. Оценка влияния защитных плёнок на контролируемых изделиях на модельные зависимости.

5. Проведение аналитических и экспериментальных исследований влияния размера и глубины залегания плоскостных несплошностей на механический импеданс на поверхности многослойных сотовых конструкций из ПКМ.

6. Разработка методики оценочного определения размеров и дискретных глубин залегания дефектов в многослойных сотовых конструкциях из ПКМ при ручном контроле серийными импедансными дефектоскопами.

7. Разработка методики определения размера и глубины залегания дефектов в многослойных сотовых конструкциях из ПКМ по величине механического импеданса с использованием полученных модельных зависимостей при автоматизированном производственном контроле с применением специально разработанного оборудования.

Методы исследования. В работе использовалась совокупность теоретических, расчетных и экспериментальных методов исследований.

Для решения поставленных задач использовались методы математического моделирования и статистического анализа, с применением апробированных и корректных методов численных расчетов и интерпретации экспериментальных данных, программных комплексов PTC MathCad и MS Excel. Для получения экспериментальных данных использовались поверенные средства измерения, дефектоскопы Olympus OmniScan MX и ДАМИ-С 09, поверенные совместно

с используемыми преобразователями, а также метрологически аттестованные контрольные образцы из ПКМ.

Научная новизна и теоретическая значимость работы:

1. Установлено, что энергетические потери в стержневом звукопроводе импедансного датчика можно учесть при его моделировании путём замены констант волнового сопротивления и волнового числа линейными функциями от частоты, коэффициенты которых вычисляются решением системы из четырёх уравнений реализации резонансов на частотах, измеряемых экспериментально без внешней нагрузки и/или с нагружением датчика на толстостенные образцы из материалов с известной контактной гибкостью сухого точечного контакта.

2. Впервые для изделий с наружными слоями из углепластиков установлены зависимости в виде нелинейных немонотонных функций с одним или двумя экстремумами отношения амплитуд напряжений на пьезоэлементах совмещенного импедансного датчика и фазового смещения между данными напряжениями от приложенной к датчику переменной внешней нагрузки в виде реактивного механического импеданса при различных величинах энергетических потерь и соответствующие амплитудно-фазовые годографы для серийного датчика ПАДИ-8-02 на частотах 2,1 и 10,48 кГц и датчика ПАДИ-7 на частоте 6,2 кГц.

3. Установлено, что дискретный слой залегания дефекта в трёх-, пяти- и семислойных сотовых конструкциях из ПКМ может быть установлен по характеру отклонения величины механического импеданса над дефектом от зоны АСД для годного изделия, а условный диаметр и глубина в конкретном слое могут быть рассчитаны с использованием трёх модельных зависимостей для защемленных по периметру круглых пластин.

Практическая значимость и реализация результатов работы:

1. Разработанные технологии определения размера и глубины залегания дефектов в пяти- и семислойных сотовых конструкциях из ПКМ внедрены в составе методического материала ММ 1.2.165-2015 «Акустический контроль

деталей из ПКМ мотогондолы двигателя» в АО «ОДК-Авиадвигатель» при контроле мотогондол авиационных двигателей семейств ПД-14 и ПД-35.

2. Изготовлен полномасштабный макет автоматизированного комплекса для контроля деталей и агрегатов из ПКМ.

Основные положения, выносимые на защиту:

1. Математическая модель совмещенного импедансного преобразователя для вычисления величины механического импеданса объекта контроля.

2. Алгоритм корректировки модели импедансного преобразователя для учёта энергетических потерь в датчике.

3. Метод расчётно-экспериментального определения динамической контактной гибкости Кк и установленная для углепластика ВКУ-39 величина Кк при контакте с импедансным датчиком ПАДИ-8-02 - 39,2*10-8 Н/м.

4. Зависимости между величиной механического импеданса на поверхности объекта контроля и величинами комплексных напряжений на пьезоэлементах датчика ПАДИ-8-02 на частотах 2,1 и 10,48 кГц и датчика ПАДИ-7 на частоте 6,2 кГц, а также соответствующие зависимости в виде амплитудно-фазовых годографов при различных величинах отношения реактивной и активной составляющих механического импеданса.

5. Алгоритм определения дискретной глубины дефекта по слоям в трёх-, пяти, и семислойных сотовых конструкциях по набору численных критериев и методических признаков при ручном контроле импедансными амплитудно -фазовыми дефектоскопами, по характеру отклонения измеряемых параметров от зоны отрицательной сигнализации дефектов для годного изделия.

6. Алгоритм определения размера и глубины залегания дефектов в трёх-, пяти, и семислойных сотовых конструкциях из ПКМ с обшивками из углепластиков и стеклопластиков с использованием С-сканов по реактивной и абсолютной величине механического импеданса, измеренного с использованием модельных годографов, с учётом и без учёта величин коэффициента энергетических потерь, путём предварительного определения дискретного слоя залегания дефекта с последующим расчётом его условного диаметра и

уточнённой глубины в конкретном слое с использованием модельных зависимостей для колебаний одно, двух- и трёхслойной пластины.

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Разработка технологий и средств акустического импедансного контроля многослойных сотовых конструкций из полимерных композиционных материалов»

Апробация работы

Основные положения работы докладывались и обсуждались на следующих конференциях, семинарах, симпозиумах:

- III Научно-техническая конференция «Приборы и методы неразрушающего контроля качества изделий и конструкций из композиционных и неоднородных материалов». Санкт-Петербург, 2018;

- научно-техническая конференция «Климовские чтения - 2018. Перспективные направления развития авиадвигателестроения». Санкт-Петербург, 2018;

- X всероссийская конференция по испытаниям и исследованиям свойств материалов «ТестМат». Москва, 2018;

- всероссийская научно-техническая конференция «Фундаментальные и прикладные исследования в области создания клеев, клеевых связующих и клеевых препрегов». Москва, 2018;

- III всероссийская научно-техническая конференция «Материалы и технологии нового поколения для перспективных изделий авиационной и космической техники». Москва, 2017;

- III всероссийская научно-техническая конференция «Роль фундаментальных исследований при реализации «Стратегических направлений развития материалов и технологий их переработки на период до 2030 года». Москва, 2016;

Публикации по теме диссертации

По теме диссертации опубликовано 7 научных работ, из которых 7 работ опубликовано в изданиях, входящих в перечень ВАК РФ, из них 3 входят в международные базы цитирования Web of Science и Scopus (4,89 п.л. / 2,68 п.л.):

1. Определение глубины залегания дефектов в многослойных конструкциях из ПКМ акустическими методами по величине механического импеданса /

В.Ю. Чертищев [и др.] // Дефектоскопия. 2018. № 8. С. 21-34. DOI: 10.1134/50130308218080031. (0,88 п.л. / 0,44 п.л.).

2. Выявление расслоений и непроклеев в 5- и 7-слойных сотовых деталях и элементах конструкций из ПКМ акустическим методом импеданса / В.Ю. Чертищев [и др.] // Клеи. Герметики. Технологии. 2017. №3. С. 23-26. (0,25 п.л. / 0,08 п.л.).

3. Оценка вероятности обнаружения дефектов акустическими методами в зависимости от их размера в конструкциях из ПКМ для выходных данных контроля в виде бинарных величин / В.Ю. Чертищев // Авиационные материалы и технологии. 2018. № 3 (52). С. 65-79. DOI: 10.18577/2307-6046-2018-0-3-65-79. (0,94 п.л. / 0,94 п.л.).

4. Связь прочностных характеристик, пористости и данных ультразвукового контроля для образцов ПКМ полученных по автоклавной и инфузионной технологии / В.Ю. Чертищев [и др.] // Контроль. Диагностика. 2018. №11. С. 40-51. DOI: 10.14489/td.2018.11 .pp.040-05. (0,69 п.л. / 0,23 п.л.).

5. Определение пористости монолитных зон деталей и агрегатов cамолета, изготавливаемых из ПКМ, с применением ультразвукового эхоимпульсного метода / В.Ю. Чертищев [и др.] // Дефектоскопия. 2019. № 1. С. 3-9. DOI: 10.1134/S01303082190100019. (0,44 п.л. / 0,22 п.л.).

6. Повышение производительности ультразвукового контроля изделий с плоскопараллельными границами цифровой фокусировкой антенных решеток методом C-SAFT / В.Ю. Чертищев [и др.] // Труды ВИАМ: электрон. науч.-технич. журн. 2016. №10 (46). Ст. 10. URL: http://www.viam-works.ru. DOI: 10.18577/2307-6046-2016-0-10-10-10. (1,19 п.л. / 0,60 п.л.).

7. Влияние морфологии пор на ультразвуковой контроль пористости в углепластике эхоимпульсным методом / В.Ю. Чертищев [и др.] // Контроль. Диагностика. 2018. № 8. С. 22-29. DOI: 10.14489/td.2018.08.pp.022-029. (0,5 п.л. / 0,17 п.л.).

Личный вклад автора

В основу работы положены теоретические и экспериментальные исследования, выполненные непосредственно автором. Анализ полученных результатов и формулировка основных выводов выполнены автором.

Структура и объём работы

Диссертация состоит из введения, пяти глав, общих выводов и заключения по работе, списка литературы из 116 наименований и четырёх приложений. Общий объём диссертации составляет 180 страниц, 58 рисунков, 4 таблицы и 90 формул.

ГЛАВА 1. МНОГОСЛОЙНЫЕ КОНСТРУКЦИИ ИЗ ПОЛИМЕРНЫХ КОМПОЗИЦИОННЫХ МАТЕРИАЛОВ, ДЕФЕКТЫ, ВОЗНИКАЮЩИЕ ПРИ ИХ ИЗГОТОВЛЕНИИ, И МЕТОДЫ ОПРЕДЕЛЕНИЯ РАЗМЕРА И ГЛУБИНЫ ЗАЛЕГАНИЯ ДЕФЕКТОВ

1.1. Полимерные композиционные материалы и их применение в авиационной промышленности

Одним из важнейших направлений развития современного материаловедения является создание новых неметаллических композиционных материалов [1 - 6] и освоение технологий их производства [7 - 10], а также увеличение сложности многослойных и интегральных конструкций из них.

Рис. 1.1.

Рост доли ПКМ от общей массы изделий авиационной техники для самолетов гражданского и военного назначения

Полимерные композиционные материалы с каждым годом все больше используются в конструкциях гражданских и военных самолётов (Рис. 1.1), вертолётов, космической и т.д. техники, замещая металлические аналоги.

Ключевой особенностью создания и применения композиционных материалов является возможность задания их свойств. Композиционные материалы в большинстве своем состоят из армирующего наполнителя несущего основную нагрузку на изделие и матрицы придающей изделию монолитность и передающей нагрузку между армирующими элементами.

В качестве армирующих элементов используются волокна, частицы различной дисперсности, сферические фракции, чешуйчатые пластины и так далее (Рис. 1.2) высокопрочных материалов: углеродные, стеклянные, органические, борные, на основе оксида алюминия, карбида кремния и т.д., а также гибридные наполнители на основе нескольких материалов. В качестве матрицы в ПКМ применяется широкий спектр полимерных материалов: эпоксидных, кремнийорганических, фенольных, полиимидных и т.д. [11 - 13].

а)

в)

б)

Рис. 1.2.

Основные типы армирующих элементов: волокна (а), частицы и сферы различной дисперсности (б), чешуйки (в)

Большинство ПКМ по физико-механическим свойствам (с учетом состава и структуры) можно разделить на три основные группы: изотропные, трансверсально-изотропные и ортотропные [14]. Изотропные (если быть более

точным, то квазиизотропные) материалы имеют примерно одинаковые физико-механические свойства по всем направлениям. Данные материалы получаю в основном путем армирования матрицы волокнами малой относительной длины, либо мелкодисперсными частицами, сферами и так далее. Трансверсально-изотропные материалы имеют одинаковые физико-механические свойства в двух направлениях (чаще всего в плоскости листа) и анизотропны по третьему направлению (толщине). Ортотропные материалы имеют различные свойства по всем трём направлениям. Данные материалы нашли наибольшее практическое применение в современных конструкциях из ПКМ высокой сложности, так как позволяют конструкторам изделий обеспечить необходимое сочетание механических свойств в оптимальных направлениях.

ПКМ обладают множеством специфических особенностей, основная из которых - высокая анизотропия свойств, позволяющая создавать монолитные и многослойные конструкции с заранее заданными оптимальными свойствами. Применение полимерных композиционных материалов в изделиях авиационной техники позволяет обеспечить:

- уменьшение на 25-40% массы конструкций;

- повышение коэффициента использования материала до 2 раз;

- повышение точности обводов и качества аэродинамических поверхностей;

- уменьшение в несколько раз количества отдельных деталей;

- возможность создания цельных конструкций больших габаритов;

- снижение на 30-50% общей трудоемкости изготовления деталей и агрегатов;

- широкое внедрение энерго- и материалосберегающих технологий.

Физико-химические и механические характеристики ПКМ зависят от типа

матрицы (связующего), состава наполнителей и режима полимеризации.

История применения ПКМ в самолётостроении начинается примерно с середины 50-х годов ХХ века. В России разработка и применение ПКМ в авиационной технике неразрывно связана с Всероссийским научно-

исследовательским институтом авиационных материалов (ВИАМ), в котором в 1965 году по инициативе А.Т. Туманова, С.Т. Кишкина и др. было создано новое научное направление - полимерные композиционные материалы [15].

Анализа отечественного и зарубежного опыта применения ПКМ, а также конструкций наиболее распространенных изделий АТ гражданского и военного назначения показал, что конструкции из ПКМ применяются в следующих элементах планера и прочих систем самолета [16 - 18]:

1) Малонагруженные конструкции, такие как:

- створки шасси, грузовые и технические люки;

- аэродинамические зализы фюзеляжа, крыла и хвостового оперения;

- обтекатели шасси;

- панели носовых и хвостовых частей крыла и хвостового оперения;

- интерцепторы и триммеры;

- обтекатели механизмов элементов механизации крыла (закрылков, элеронов, интрецепторов и т.д.);

- законцовки крыла и хвостового оперения;

- обтекатели и конструктивные вставки радиотехнического назначения (радиопрозрачные, радиопоглощающие и т.д. );

- воздухозаборники, створки и капоты двигателей;

- внутренние перегородки, люки, двери и т.д.;

- интерьерные панели эргономического и декоративного назначения.

Для данного типа конструкций характерно применение монолитных, двухслойных клееных, трёхслойных клееных, а также трёхслойных сотовых конструкций из ПКМ.

2) Средненагруженные конструкции, такие как:

- элероны и закрылки;

- предкрылки;

- лопасти винтов;

- корпусные детали мотогондол двигателей.

Для данного типа конструкций характерно применение двухслойных клееных, трёхслойных клееных, трёхслойных сотовых конструкций из ПКМ (а также пяти- и семислойных сотовых конструкций для деталей мотогондол). 3) Высоконагруженные конструкции, такие как:

- кессоны крыла, киля и стабилизаторов и крыла;

- силовые отсеки фюзеляжа.

Для данного типа конструкций характерно применение монолитных, двухслойных клееных и трёхслойных сотовых конструкций из ПКМ.

Рис. 1.3.

Материалы, применяемые в конструкции лайнера Boeing 787

На Рис. 1.3 и 1.4 показано применение ПКМ в зарубежных и отечественных гражданских авиалайнерах последнего поколения на примере Boeing 787 и МС-21 соответственно [19].

В современных и перспективных самолетах, таких как Airbus A350 XWB и A380, Boeing 787, МС-21 (корпорация «Иркут»), Су-57 (ПАК ФА) и др., доля

ПКМ, в особенности на основе углепластиков и стеклопластиков, составляет от 10 до 60 % от общей массы изделия.

Рис. 1.4.

Материалы, применяемые в конструкции лайнера МС-21

1.2. Технологии изготовления деталей и конструкций авиационной техники из полимерных композиционных материалов

1.2.1. Технологии автоклавного формования

Одной из наиболее распространенных технологий изготовления условно однослойных монолитных конструкций из слоистых пластиков, в том числе крупногабаритных и интегральных конструкций, является технология автоклавного формования [11 - 12]. Деталь по данной технологии формируется послойно из нескольких слоев препрега (предварительно пропитанного связующим одиночного тканого слоя армирующего материала). Полимеризация происходит в автоклаве при внешнем давлении 0,3 - 3,0 МПа и нагреве детали до 140 - 250 °С.

Одной из наиболее распространенных при изготовлении деталей из ПКМ является технология намотки (плетения). Деталь при использовании данной

технологии формируется путём укладки под натяжением на технологическую оправку, форма которой соответствует внутренней поверхности детали, нитей или ленты из армирующего материала, предварительно пропитанных полимерным связующим [8, 20]. Укладка происходит по принципу «виток к витку» и чаще всего требует частичной или полной автоматизации процесса. Уплотнение композитного материала происходит за счет сил натяжения нитей и поэтому в большинстве случаев не требуется применение внешних источников давления или вакуумных мешков при полимеризации связующего. Однако, несмотря на натяжение, иногда требуется применение специальных клеевых составов (или компонентов в связующем) для обеспечения легкой адгезии витков нитей после укладки для отсутствия их скольжения.

Рис. 1.5.

Автоматизированная укладка ленты препрега

Для изготовления крупногабаритных деталей двойной кривизны, но относительно несложной формы, таких как панели кессона крыла, например в самолётах Boeing 787 и Airbus A350XWB, используют технологию автоматизированной укладки ленты препрега (Рис. 1.5), которая является разновидностью препреговой (автоклавной) технологии формования (за рубежом распространено название Automated Tape Laying или ATL) [21 - 23]. За счёт высокой степени автоматизации процесса удаётся существенно повысить

производительность и добиться высокой точности при выкладке ленты, а также исключить влияние человеческого фактора [24 - 25].

Гибридом технологий автоматизированной укладки лент препрега и намотки является технология автоматизированной укладки волокна (Automated Fiber Placement или AFP). Выкладка лент препрега производится на вращающуюся оправку как для технологии намотки, однако не условно статичным раскладчиком вертлюга, а автоматизированной выкладочной головкой, имеющей несколько степеней свободы, аналогично ATL [22 - 26]. Технология предназначена для изготовления деталей сложной формы двойной кривизны, имеющих ось вращения, и позволяет сократить количество отходов препрега. Применяется для основных и хвостовых секций фюзеляжа, лонжеронов лопастей винтов и т.д. [27 - 29].

1.2.2. Технологии «прямых» процессов

а)

б)

Рис. 1.6.

Схемы процессов пропитки под давлением (а) и методом вакуумной инфузии (б)

Всё большее распространение находят технологии изготовления на основе так называемых «прямых» процессов (Direct processes) [30, 31]. В отличие от препреговых технологий, требующих полимеризации в автоклаве, «прямые»

процессы совмещают операции пропитки наполнителя связующим и формования пластика, что позволяет сократить временные, энергетические и трудовые затраты при изготовлении детали [32]. Существует три основных разновидности данной технологии:

- пропитка плёночным связующим (Resin Film Infusion или RFI);

- пропитка вакуумной инфузией (Vacuum Infusion или VaRTM);

- пропитка под давлением (Resin Transfer Molding или RTM). Схемы данных технологий пропитки изображены на Рис. 1.6 и 1.7. Способ пропитки под давлением широко применяется для изготовления

различных деталей авиационной техники сложной формы, например, лопастей винто-вентиляторных двигателей, лопаток вентилятора турбореактивных двигателей, обтекателей, элементов механизации крыла и т.д. [33 - 35].

Рис. 1.7.

Схема пропитки плёночным связующим

Технология вакуумной инфузии ввиду высокой эффективности и технологичности уже нашла широкой применение в авиационной отрасли при изготовлении мало- и среднегабаритных конструкций. В настоящий момент ведущие мировые авиастроительные компании ведут работы по внедрению данной технологии в производство крупногабаритных особоответственных деталей самолётов, в первую очередь панелей кессонов крыла. На данный момент имеются удачные внедрения для грузовой двери транспортного самолёта A-400M

(длина 6,2 м, ширина 5,5 м, высота 1,6 м) [36] и для панелей кессона крыла самолёта МС-21 (длина 18 м, ширина от 1 до 4 м).

Широкое внедрение нашла и технология пропитки плёночным связующим, поскольку исследования показали, что данная технология может успешно применяться при изготовлении крупногабаритных и высоконагруженных конструкций из ПКМ. NASA было успешно разработано углепластиковое крыло самолёта MD-90 [37]. Компания Airbus внедрила данную технологию при производстве заднего гермошпангоута самолёта A-380 [38]. Компания Boeing изготавливает пропиткой плёночным связующим предкрылки самолёта 787 Dreamliner [39].

На основании анализа имеющихся основных технологий изготовления можно сделать вывод о необходимости раздельных изысканий в части неразрушающего контроля для препреговой (автоклавной) технологии и технологий основанных на «прямых процессах» (как минимум для инфузионной технологии) из-за наличия существенных различий в структуре (в том числе в части акустических свойств), различной морфологии микродефектов и т.д.

1.3. Типы конструкций из полимерных композиционных материалов, применяемых в авиационной технике

Уникальные свойства полимерных композиционных материалов раскрывают широчайшие перспективы по созданию многослойных конструкций произвольной сложности с заданными свойствами по гетерогенному распределению механических свойств в детали и/или конструкции. Основные типы конструкций из ПКМ применяемых в авиационной и не только отраслях приведены в Таблице 1 [14, 18].

Таблица 1

Основные типы конструкций из ПКМ

Схематическое изображение конструкции

Вид соединения, материал элементов конструкции

1

2

Монолитные конструкции

Ортотропная монолитная конструкция из ПКМ (угле-, боро-стеклопластик, текстолит и т.д.)

Монолитная слоистая конструкция из ПКМ (угле-, боро-, стеклопластик, текстолит и т.д.)

Монолитная интегральная конструкция из ПКМ (углепластик и др.)

Двухслойные конструкции

Клеевое соединение:

1 - Неметаллический слой (ПКМ, теплозащита, радио-поглощающее покрытие и др.);

2 - ПКМ.

Клеевое соединение:

1 - Обшивка из ПКМ;

2 - Элемент конструкции из ПКМ (стрингер, ребро жесткости и т.д.);

3 - Закладной элемент из ПКМ («жгут»)

Клеевое соединение:

1 - ПКМ;

2 - Металл (стальной, титановый, алюминиевый сплавы и т.д.)

Таблица 1 (продолжение)

1

2

Трёхслойные сплошные конструкции

Клеевое соединение: 1 - ПКМ (армированный или неармированный пластик)

Клеевое соединение (СИАЛ, АЛОР и др.):

1 - Металл (алюминиевый сплав и

др.);

2 - ПКМ (стеклопластик, органит и др.)_

Клеевое соединение:

1 - ПКМ;

2 - Пенопласт (трикотаж, стеклосетчатый заполнитель и т.д.);

3 - ПКМ (или металл)_

Клеевое соединение:

1 - ПКМ;

2 - Резина;

3 - Металл

Сотовые (с несплошными периодическими слоями) конструкции

Трёхслойная сотовая конструкция (клеевое соединение):

1 - Обшивка из ПКМ;

2 - Соты (полиамидная бумага, стеклопластик, алюминий и т.д)

Четырёхслойная сотовая конструкция (клеевое соединение):

1 - Обшивка из ПКМ;

2 - Соты (полиамидная бумага, стеклопластик, алюминий и т.д);

3 - Элемент конструкции из ПКМ (стрингер, ребро жесткости и т.д.);

4 - Закладной элемент из ПКМ («жгут»)

Таблица 1 (окончание)

2

Пятислойная сотовая конструкция (клеевое соединение):

1 - Обшивка из ПКМ;

2 - Соты (полиамидная бумага, стеклопластик, алюминий и т.д)

Семислойная сотовая конструкция (клеевое соединение):

1 - Обшивка из ПКМ;

2 - Соты (полиамидная бумага, стеклопластик, алюминий и т.д)

1

1.4. Типы производственных и эксплуатационных дефектов в монолитных

и многослойных конструкциях из ПКМ

Основными типами производственных и эксплуатационных дефектов, характерными для ПКМ являются:

1) В монолитных конструкциях из ПКМ [40 - 43]:

- расслоения;

- трещины;

- полости;

- посторонние включения;

- непроклеи;

- зоны повышенной пористости;

- недостаточная степень отверждения связующего;

- нарушение соотношения компонентов (связующего и наполнителя);

- ударные повреждения;

- термические повреждения;

- повреждения в результате удара молнией.

2) В многослойных сотовых конструкциях из ПКМ [43 - 47]:

- непроклей между обшивкой и заполнителем;

- включение между обшивкой и заполнителем;

- локальное отсутствие заполнителя (зазор в укладке сотоблоков);

- потеря устойчивости сот;

- смятие сотового заполнителя;

- отрыв (отслоение) сот от обшивки и разрушение (коррозия, обрыв) сот;

- влага в сотах.

Однако для решения задачи по определению размера и глубины залегания дефектов в многослойных сотовых конструкциях из ПКМ более удобной является следующая классификация дефектов:

1) дефекты в одиночном сплошном (монолитном) слое: расслоения, трещины, включения, полости, ударные повреждения и т.д. (Рис. 1.8, а);

2) дефекты в одиночном несплошном (сотовом) слое: разрушение сотоблока, потеря устойчивости стенок сот, зазор между сотоблоками, вода в сотах и т.д. (Рис. 1.8, б);

3) дефекты между одиночными слоями: непроклеи, инородные включения (технологические плёнки и т.д.), расслоения и т.д. (Рис. 1.8, в).

Дефекты в изделиях из ПКМ также можно условно разделить на два больших класса: макродефекты и микродефекты [14]. Макродефектами являются нарушения сплошности различных типов (расслоения, трещины и т.д.), в области которых прочность равна или близка к нулю [48, 49]. Макродефекты могут появиться и в одиночных слоях всех типов и между слоями [50 - 52]. Микродефектами являются зоны, в которых прочность (и ряд других эксплуатационных характеристик), отклоняются от нормативных значений вследствие наличия пористости, отклонений в соотношении материалов матрицы и армирования, недостаточной степени полимеризации матрицы, нарушения ориентации волокон. Микродефекты в большинстве случаев могут появиться только в одиночных монолитных слоях из ПКМ (теоретически возможно

появление микродефектов в стеклопластиковых сотоблоках). Микродефекты чаще всего не поддаются ремонту, так как в большинстве случаев дефектным становится все изделие, а не какая-либо локальная зона детали [53 - 57]. Для макродефектов напротив в большинстве случаев возможно проведение ремонта (при наличии экономической целесообразности).

Трещина Пористость а

б

в

Рис. 1.8.

Дефекты в многослойных конструкциях из ПКМ: дефекты в одиночном сплошном (монолитном) слое (а); дефекты в одиночном несплошном (сотовом) слое (б); дефекты между одиночными слоями (в)

Расслоения являются основным видом производственного и эксплуатационного дефекта, который должен выявляться при неразрушающем контроле, в том числе автоматизированном, и распространяются либо вдоль слоев армирующей ткани в монолитных слоистых пластиках, либо вдоль границ между слоями. Трещины в слоистых стеклопластиках и углепластиках либо

распространяются вдоль слоёв материала параллельно поверхности (и тогда для НК не отличаются от расслоений), либо распространяются ступенчато: содержат преимущественно параллельные поверхности участки на разных глубинах, соединённые вертикальными участками (переходами из слоя в слой). Таким образом, трещина либо представляет собой расслоение, либо сопровождается им. Ударные повреждения являются, фактически, скоплением трещин, сопровождающихся набором расслоений (чаще всего имеющих характерное «пирамидальное» нарастание размера по мере увеличения глубины залегания). Характерной их особенностью является очень близкое расположение к поверхности в наиболее повреждённой зоне - в месте удара.

Полости объёмного характера внутри деталей из монолитных ПКМ наблюдаются чаще всего в зонах Т-образного соединения (приклейки стрингера к монолитной панели) и Г-образных изгибах. Большинство таких дефектов (а также имеющихся в этих зонах расслоений) выявляются при контроле с плоских наружных поверхностей. Несплошные периодические слои (сотоблоки) в определенном смысле «состоят» из полостей объёмного характера, поэтому требуется введение в методологию браковки (в зависимости от конкретной конструкции ОК и метода НК) процедур сравнения «дефектных» полостей с «годными».

Посторонние включения являются производственным дефектом, как правило, связанным с попаданием при ручной выкладке фрагментов технологических плёнок, используемых в техпроцессе получения деталей из ПКМ (в основном фторопласт и полиэтилен толщинами 20-50 мкм). По результатам исследования образцов с искусственными включениями, проведённым на ОНПП «Технология» и в ВИАМ, установлено, что фторопластовая плёнка в углепластике может с примерно равной вероятностью после формования образовать расслоение, либо не образовать его. В первом случае дефект выявляется уверенно на любых частотах эхо-импульсным и теневым методом, а также импедансным методом при контроле многослойных конструкций. Во втором случае, при контроле эхо-методом на частоте 5 МГц плёнки дают сигнал, превышающий 50%

амплитуды от отражателя в виде плоскодонного отверстия такого же размера и, таким образом, могут быть зафиксированы при ручном контроле по действующим методикам эхо-методом; при теневом методе такое включение не обнаруживается. Полиэтиленовая плёнка не выявляется практически никогда. Таким образом, включения в монолитных углепластиках должны обнаруживаться при контроле эхо-методом. При контроле теневым методом, надёжное выявление включений в монолитных деталях и в обшивках конструкций с сотовым заполнителем обеспечить невозможно. При контроле импедансным методом, надёжное выявление включений в монолитных обшивках возможно только в случае, если они сопровождаются расслоением. Включение технологической плёнки между одиночными слоями (обшивкой и заполнителем) выявляется в случае, если приклейка осуществлялась к заранее отверждённым обшивкам. Для случая, когда обшивка отверждается одновременно с приклейкой, экспериментов не проводилось.

Нарушение соотношения компонентов ПКМ не является предметом неразрушающего контроля и выявляется при штатном заводском химическом и металлографическом исследованиях образцов-свидетелей изготавливаемых деталей.

В зонах с повышенной пористостью возрастает коэффициент затухания ультразвука из-за рассеяния части энергии волны на границах «основной материал - пора», благодаря чему в монолитных изделиях пористость выявляется эхо-импульсным методом при контроле участков с эквидистантными поверхностями по падению донного сигнала [58, 59]. С учетом ряда ограничений возможен контроль пористости по падению донного сигнала и в наружных монолитных обшивках многослойных сотовых конструкций. В остальных слоях многослойных конструкций контроль пористости эхо-импульсным методом невозможен, однако поскольку наличие пористости снижает прочностные свойства монолитных слоистых пластиков (в том числе изгибную жесткость из-за снижения прочности при сдвиге), зона со слоем имеющим высокую пористость в ряде случаев может быть зафиксирована при импедансном контроле по

Список литературы диссертационного исследования кандидат наук Чертищев Василий Юрьевич, 2020 год

ЛИТЕРАТУРА

1. Каблов Е.Н. Инновационные разработки ФГУП «ВИАМ» ГНЦ РФ по реализации «Стратегических направлений развития материалов и технологий их переработки на период до 2030 года» // Авиационные материалы и технологии. 2015. №1 (34). С. 3-33. DOI: 10.18577/2071-9140-2015-0-1-3-33.

2. Дементьева Л.А., Сереженков А.А., Бочарова Л.И., Аниховская Л.И. Клеевые препреги и композиционные материалы на их основе // Клеи. Герметики. Технологии. 2008. №1. С. 14-16.

3. Лукина Н.Ф., Дементьева Л.А., Сереженков А.А., Котова Е.В., Сенаторова О.Г., Сидельников В.В., Куцевич К.Е. Клеевые препреги и композиционные материалы на их основе // Российский химический журнал. 2010. Том LIV. №1. С. 53-57.

4. Тростянская Е.Б., Михайлин Ю.А., Бухаров С.В. Тенденции применения и развития композиционных материалов в самолетостроении // Авиационная промышленность. 2002. №2. С. 18-22.

5. Каримбаев Т.Д., Скибин В.А. Волокна и композиционные материалы на их основе для создания перспективных двигателей // Конверсия в машиностроении. 2000. №5. С. 74-78.

6. Перспективные композиционные материалы для создания силовых элементов вертолётных лопастей/ Д.И. Коган [и др.] // III Международная научно-техническая конференция молодых учёных и специалистов «Современные проблемы аэрокосмической науки и техники» (СПАН-2004).: Тезисы докладов. Москва. 2004. С. 25-26.

7. Особенности технологии изготовления деталей из композиционных материалов методом пропитки под давлением/ Л.В. Чурсова [и др.] // Межотраслевая научно-техническая конференция «Композиционные материалы в авиакосмическом материаловедении», посвящённая 100-летию со дня рождения А.Т. Туманова.: Тезисы доклада. Москва. 2009. С. 18.

8. Технология производства изделий и интегральных конструкций из композиционных материалов в машиностроении // Научные редакторы А.Г. Братухин, В.С. Боголюбов, О.С. Сироткин. М.: Готика, 2003. 516 с.

9. Коган Д.И., Чурсова Л.В., Петрова А.П. Технология изготовления ПКМ способом пропитки плёночным связующим // Клеи. Герметики. Технологии. 2011. №6. С. 25-29.

10. Каблов Е.Н. Конструкционные и функциональные материалы — основа экономического и научно-технического развития России // Вопросы материаловедения. 2006. №1. С. 64-67.

11. Композиционные материалы: Справочник/ В.В. Васильев [и др.]; Под общ. ред. В.В. Васильева, Ю.М. Тарнопольского - М.: Машиностроение, 1990. 512 с.; ил.

12. Справочник по композиционным материалам: В 2-х кн. Кн.2 // Под ред. Дж. Любина - М.: Машиностроение, 1988. 584 с.: ил.

13. Чурсова Л.В., Душин М.И., Коган Д.И., Панина Н.Н., Ким М.А., Гуревич Я.М., Платонов А.А. Плёночные связующие для RFI-технологии // Российский химический журнал. Том LIV: Материалы для авиакосмической техники. 2010. С. 63-67.

14. Мурашов В. В. Контроль и диагностика многослойных конструкций из полимерных композиционных материалов акустическими методами: монография. М.: ИД «Спектр», 2016. 244 с.

15. История авиационного материаловедения. ВИАМ - 80 лет: годы и люди / Под общ. ред. академика РАН, профессора Е.Н. Каблова. М.:ВИАМ, 2012. 520 с.

16. FAA-H-8083-31A Aviation maintenance technical Handbook-Airframe Volume 1 // Mepcount Media LLC. 2014. 584 c.

17. Каблов Е.Н. Материалы нового поколения - основа инноваций, технологического лидерства и национальной безопасности России // Интеллект и технологии. 2016. №2 (14). С. 16-21.

18. Пащенко Ж.А., Рыбальченко С.Н., Сердюк А.Д. Полимерные композиционные материалы и их применение в самолетостроении: Учебное

пособие. Таганрог: Изд-во «Таганрогский авиационный колледж им. В.М. Петлякова», 1993. 63 с.

19. Савин С.П. Применение современных полимерных композиционных материалов в конструкции планера самолетов семейства МС-21 // Изв. Самарского научного центра РАН. 2012. Т. 14. №4(2). С. 686-693.

20. Мэттьюз Ф., Ролингс Р. Композитные материалы. Механика и технология. М: Техносфера, 2004. 408 с.

21. Carrol Grant. Automated Tape Layer Processing for Composite Components // 5th Annual SPE Automotive Composite Conference. Michigan, 2005. URL: http://www.speautomotive.com/SPEA_CD/SPEA2005/pdf/g/g1.pdf (дата обращения: 17.03.2017).

22. Sloan J. ATL and AFP: Defining the megatrends in composite aerostructures // High-Performance Composites. 2008. URL: http://www.compositesworld.com/articles/atl-and-afp-defming-the-megatrends-in-composite-aerostructures (дата обращения: 17.03.2017).

23. TORRESLAYUP. The ultimate solution for Carbon Fiber Parts Manufacturing // M. Torres Group. 2004. URL: http://rrhh.mtorres.es/pdf/ torreslayup.pdf (дата обращения: 15.03.2017).

24. Manufacturing Solutions for The Aerospace Industry. Products Brochure // MAG IAS,LLC. 2010. URL: http://exposant.technotheque.fr/files/docs/ solu-tions-mag-dans-aeronautique_1294911440.pdf (дата обращения: 15.03.2017).

25. Sloan J. Defining the megatrends in composite aerostructures // HighPerformance Composites. 2008. URL: http://www.compositesworld.com/ articles/atl-and-afp-defining-the-megatrends-in-composite-aerostructures (дата обращения: 17.03.2017).

26. Sloan J. ATL and AFP: Signs of evolution in machine process control // HighPerformance Composites. 2008. URL: http://www.compositesworld.com/ articles/atl-and-afp-signs-of-evolution-in-machine-process-control (дата обращения: 17.03.2017).

27. HITCO wins contract to build composite parts for F-35 // HighPerformance Composites. 2010. URL: http://www.compositesworld.com/news/hitco-wins-contract-to-build-composite-parts-for-f-35 (дата обращения: 18.01.2019).

28. Composite Slit Tape Processing: A Critical Link in the Aerospace Supply Chain // Web Industries. 2010. URL: http://www.webindustries.com/wp-content/themes/anew/pdf/CompositeseBook.pdf (дата обращения: 16.06.2018).

29. AFP demonstrator produces thermoplastic composites on tap for the A30X, new process in testing // Composites World. 2011. URL: http://www.compositesworld.com/news/afp-demonstrator-produces-thermoplastic-composite-parts-for-airbus-a30x (дата обращения: 18.01.2019).

30. Нелюб В.А., Гращенков Д.В., Коган Д.И., Соколов И.А. Применение прямых методов формования при производстве крупногабаритных деталей из стеклопластиков // Химическая технология. 2012. Том 13. № 12. С. 735-739.

31. Вешкин Е.А., Постнов В.И., Абрамов П.А. Пути повышения качества деталей из ПКМ при вакуумном формовании // Известия Самарского научного центра Российской академии наук. 2012. Том 14, №4(3). С. 834-839.

32. Мухаметов Р.Р., Ахмадиева К.Р., Чурсова Л.В., Коган Д.И. Новые полимерные связующие для перспективных методов изготовления конструкционных волокнистых ПКМ // Авиационные материалы и технологии. 2011. №2. С. 38-42.

33. Абибов А.Л., Расстригин С.Ф., Копейкин В.Н., Карпова Л.Д. Пропитка под давлением трёхслойных панелей на ВКМ // Пласт. массы. 1981. №4. С.45-47.

34. Richardson M. Bombardier spreads its wings // Aerospace manufacturing, 2010. С. 278-296. URL: https://www.aero-mag.com/bombardier-spreads-its-wings/ (дата обращения: 18.01.2019).

35. Dawson D. Composite Spoilers Brake Airbus For Landing // HighPerformance Composites. 2006. URL: http://www.compositesworld.com/ articles/composite-spoilers-brake-airbus-for-landing (дата обращения: 18.01.2019).

36. Black S. Inside Manufacturing: A400M Cargo Door Out of the Autoclave // High-Performance Composites. 2007. С. 108-146. URL: http:// www.compositesworld.com/ articles/inside-manufacturing-a400m-cargo-door-out-of-the-autoclave (дата обращения: 18.01.2019).

37. Karal M. AST Composite Wing Program - Executive Summary NASA/CR-2001-210650 // The Boeing Company. USA. 2001. 98 c. URL: https://ntrs.nasa.gov/archive/nasa/casi.ntrs.nasa.gov/20010033249.pdf (дата обращения 18.01.2019).

38. Resin Infusion Gains Speed in Aircraft Structures // Advanced Composite Keys. Issue 6. Abaris training. 2005. URL: http://www.abaris.com/Downloads/NL6-full.pdf (дата обращения 18.01.2019).

39. Lang Didier. Aerospace structures: current trends // Матер. конф. «Composites RTM infusion - 2009». 2009. С. 228-242.

40. Prasad J. Composites in Aircraft and NDE // Матер. конф. «SINCE2011 Singapore International NDT Conference & Exhibition». Singapore. 3-4 November 2011. С. 1-10. URL: http://www.ndt.net/article/SINCE2011/papers/12_ Prasad.pdf (дата обращения 18.01.2019).

41. Smith R., Nelson L.. Automated analysis and advanced defect characterization from ultrasonic scans of composites// Insight - Journal of the British Institute of NDT. 2009. Vol. 51(2). С. 82-89.

42. Spanicek D., Indof J. Defects in polymer materials as design process consequence // Матер. конф. «International design conference - Design 2004». Dubrovnik, Croatia. 18-21 May 2004. C. 511-516. URL: https://www.designsociety.org/publication/19798/DEFECT+IN+POLYMER+ MATERIALS+AS+DESIGN+PROCESS+CONSEQUENCE (дата обращения 18.01.2019).

43. Atiqullah M. M. Effect of Defects on Mechanical Properties of Composites: Undergraduate Research on Materials // ASEE American society for engineering education. 2008. C. 1-10. URL: http://www.asee.org/documents/

zones/zone1/2008/professional/ASEE12008_0120_paper.pdf (дата обращения 18.01.2019).

44. Doyum A.B., Dürer M. Defect Characterization of Composite Honeycomb Panels by Non-Destructive Inspection Methods // Матер. конф. «ZfP in Anwendung, Entwicklung und Forschung». Weimar, Germany. 6-8 May 2002. C. 36-36. URL: https://www.ndt.net/article/dgzfp02/papers/p36/p36.htm (дата обращения 18.01.2019).

45. Moore D.G., Nelson C.L. Assessment of Advanced Ultrasonic and Infrared Inspection Methods to Detect Delaminations and Water Ingress in Composite Honeycomb Materials // Матер. конф. «3th International Symposium on Nondestructive Characterization of Materials (NDCM-XIII)». Le Mans, France. 20-24 May 2013. C. 1-14. URL: https://www.ndt.net/events/NDCM2013/proceedings/ content/papers/23_Moore_Rev1.pdf (дата обращения 18.01.2019).

46. Smith R.A. Composite defects and their detection // Materials science and engineering. Vol. III. 2009. С. 1-14. URL: https://www.eolss.net/Sample-Chapters/C05/E6-36-04-03.pdf (дата обращения 18.01.2019).

47. Hayman B., Echtermeyer A.T. Reduction of strength of GFRP sandwich panels in naval ships by face sheet holes, cracks and impact damage // Journal of Sandwich Structures and Materials. 2019. №21(5). С. 1619-1620. DOI: 10.1177/1099636219836357.

48. Мурашов В. В., Мишуров К. С. Оценка прочностных характеристик углепластиков акустическим методом // Авиационные материалы и технологии. 2015. №1 (34). С. 81-85. DOI: 10.18577/2071-9140-2015-0-1-81-85.

49. Мурашов В. В., Мишуров К. С., Сорокин К. В. Оценка прочности углепластиков в монолитных конструкциях при сдвигах и сжатии методами неразрушающего контроля // Контроль. Диагностика. 2011. №10. С. 31-36.

50. Генералов А. С., Мурашов В. В., Далин М. А., Бойчук А. С. Диагностика полимерных композитов ультразвуковым реверберационно-сквозным методом // Авиационные материалы и технологии. 2012. №1 (22). С. 42-47.

51. Генералов А. С., Мурашов В. В., Далин М. А., Бойчук А. С. Определение прочности элементов конструкций из углепластиков при ремонте и эксплуатации

изделий авиационной техники ультразвуковым реверберационно-сквозным методом // Ремонт. Восстановление. Модернизация. 2013. №8. С. 4-7.

52. Мурашов В.В. Определение физико-механических характеристик и состава полимерных композиционных материалов акустическими методами // Авиационные материалы и технологии. 2012. №S. С. 465-475.

53. L. Lin , M. Luo, H. T. Tian, X. M. Li, G. P. Guo. Experimental investigation on porosity of carbon fiber-reinforced composite using ultrasonic attenuation coefficient // 17th World Conference on Nondestructive Testing, October 25-28, 2008. China, Shanghai. URL: http://www.ndt.net/article/wcndt2008/ papers/222.pdf (дата обращения 16.06.2018).

54. Daniel I.M., Wooh S.C., Komsky I. Quantitative Porosity Characterization of Composite Materials by Means of Ultrasonic Attenuation Measurements // Journal of Nondestructive Evaluation. 1992. Vol. 11. No. 1. P. 1-8.

55. Shanshan Ding, Shijie Jin, Zhongbing LUO, Huan Liu, Jun Chen, Li Lin. Investigations on relationship between porosity and ultrasonic attenuation coefficient in CFRP laminates based on RMVM // 7th International Symposium on NDT in Aerospace. Mo.5.A.1. URL: https://www.ndt-aerospace.com/Portals/aerospace2015/ BB/mo5a1.pdf (дата обращения 16.06.2018).

56. Dominguez N., Mascaro B. Ultrasonic Non-Destructive Inspection of Localised Porosity in Composite Materials // ECNDT 2006-9th European Conference on NDT 2006. Germany, Berlin. URL: http://www.ndt.net/article/ecndt2006/ doc/Tu.2.1.4.pdf (дата обращения 16.06.2018).

57. Hillger W., Elze S. Determination of porosity in aerospace structures by ultrasonic pulse echo technique // 8-th ECNDT Barcelona 2002. URL: http://www.dlr.de/fa/Portaldata/17/Resources/ dokumente/institut/2002/u2002_2. (дата обращения 16.06.2018).

58. Диков И.А., Бойчук А.С. Способы определения объемной доли пор в полимерных композиционных материалах с помощью ультразвуковых методов неразрушающего контроля (обзор) // Труды ВИАМ. Электрон. науч.-техн. журн.

2017. № 2. Ст. 10. URL: http://www.viam-works.ru. DOI: 10.18577/2307-6046-20170-2-10-10. (дата обращения 16.06.2018).

59. Бойчук А.С., Чертищев В.Ю., Диков И.А. Изготовление тест-образцов из углепластика с различной пористостью для разработки методик оценки пористости неразрушающим методом // Труды ВИАМ. Электрон. науч.-техн. журн. 2017. № 1. Ст. 11. URL: http://www.viam-works.ru. DOI: 10.18577/2307-60462017-0-1-11-11. (дата обращения 16.06.2018).

60. Stone D.E.W., Clarke B. Ultrasonic attenuation as a measure of void content in carbon-fibre reinforced plastics // Non-Destructive Testing. June 1975. V. 8. Is. 3. P. 137-145. DOI: 10.1016/0029-1021(75)90023-7.

61. Zhu Hong-yan, Li Di-hong, Zhang Dong-xing, Wu Bao-chang, Chen Yu-yong. Influence of voids on interlaminar shear strength of carbon/epoxy fabric laminates // Transactions of Nonferrous Metals Society of China. September 2009. V. 19. Sup. 2. P. s470—s475. DOI: 10.1016/S1003-6326(10)60091-X.

62. Uhl K. M., Lucht B., Jeong H., Hsu D. K. Mechanical strength degradation of graphite fibre reinforced thermoset composites due to porosity // Review of Progress in QNDE / еd. by D. O. Thompson and D. E. Chimenti. 1988. 7B. P. 1075 - 1082.

63. Costa M. L., Almeida F., Rezende M. C. The influence of porosity on the interlaminar shear strength of carbon/epoxy and carbon/bismaleimide fabric laminates // Composite Science and Technology. 2001. V. 61 N 14. Р. 2101-2108. DOI: 10.1016/s0266-3538(01)00157-9.

64. Душин М.И., Хрульков А.В., Караваев Р.Ю. Параметры, влияющие на образование пористости в изделиях из ПКМ, изготавливаемых безавтоклавными методами (обзор) // Труды ВИАМ. Электрон. науч.-техн. журн. 2015. № 2. Ст. 10. URL: http://www.viam-works.ru. DOI: 10.18577/2307-6046-2015-0-2-10-10. (дата обращения 16.06.2018).

65. Ривин Г.Л. Ремонт конструкций из полимерных композиционных материалов летательных аппаратов: Учебное пособие. Ульяновск: УлГТУ, 2000. 75 с.

66. Куликов В.В., Петрова А.П. Анализ типов дефектов в клеевых соединениях авиационной техники и их ремонт // Клеи. Герметики. Технологии. 2011. №5. С. 24-27.

67. Mishurov K.S., Murashov V.V. Determination of the Composition and Density of Polymer Composite Materials in Details and Constructions by Nondestructive Methods // Polymer Science. Series D. 2016. V. 9. No. 2. P. 176-180.

68. David K. HSU. Nondestructive inspection of composite structures: methods and practice // 17th World Conference on Nondestructive Testing, October 25-28, 2008. China, Shanghai. URL: http://www.ndt.net/article/wcndt2008/papers/612.pdf (дата обращения 16.06.2018).

69. Бойчук А.С., Чертищев В.Ю., Диков И.А., Генералов А.С. Оценка возможности определения пористости в углепластике ультразвуковым теневым методом // Труды ВИАМ: электрон. науч.-технич. журн. 2017. №7 (55). Ст. 11. URL: http://www.viam-works.ru. DOI: 10.18577/2307-6046-2017-0-7-11-11. (дата обращения 16.06.2018).

70. Мурашов В.В., Косарина Е.И., Генералов А.С. Контроль качества авиационных деталей из полимерных композиционных материалов и многослойных клееных конструкций // Авиационные материалы и технологии. 2013. №3. С. 65-70.

71. Далин М. А., Генералов А. С., Бойчук А. С., Ложкова Д. С. Основные тенденции развития акустических методов НК // Авиационные материалы и технологии. 2013. №1. С. 64-69.

72. Потапов А.И., Махов В.Е. Методы неразрушающего контроля и диагностики прочности изделий из полимерных композиционных материалов // Дефектоскопия. 2018. №3. С. 7-19.

73. Чертищев В.Ю. Возможности акустических методов при неразрушающем контроле многослойных конструкций из полимерных композиционных материалов // Неразрушающий контроль композиционных материалов: Сборник трудов 3-й Межд. науч.-техн. конференции НККМ-2018 «Приборы и методы НК качества изделий и конструкций из композиционных и

неоднородных материалов». 11-13 декабря 2018. Санкт-Петербург: Свен, 2019. 152 с. С. 34-42.

74. Алешин Н.П., Белый В.Е., Вопилкин А.Х. и др. Методы акустического контроля металлов. М.: Изд-во МГТУ им. Баумана, 2000. 496 с.

75. Данилов В.Н., Самокрутов А.А., Люткевич А.М. Теоретические и экспериментальные исследования малоапертурных прямоугольных у.з. преобразователей //Контроль. Диагностика. 2003. № 7. С. 29-37.

76. Базулин А.Е., Базулин Е.Г., Вопилкин А.Х., Коколев С.А., Ромашкин С.В., Тихонов Д.С. Применение трехмерной когерентной обработки в ультразвуковом контроле // Дефектоскопия. 2014. №2. С. 46-65.

77. Самокрутов А.А., Шевалдыкин В.Г. Ультразвуковая томография металлоконструкций методом цифровой фокусировки антенной решетки // Дефектоскопия.2011. №1. С. 21-38.

78. Бойчук А.С., Генералов А.С., Далин М.А., Степанов А.В. Неразрушающий контроль технологических нарушений сплошности Т-образной зоны интегральной конструкции из ПКМ с использованием ультразвуковых фазированных решеток / Все материалы. Энциклопедический справочник. 2012. №10. С. 38-43.

79. Бойчук А.С., Генералов А.С., Диков И.А. Контроль деталей и конструкций из полимерных композиционных материалов с применением технологии ультразвуковых фазированных решеток // Авиационные материалы и технологии. 2017. №1. С. 45-50. DOI: 10.18577/2071-9140-2017-0-1-45-50.

80. Неразрушающий контроль: Справочник: В 8 т. / Под общей редакцией В.В. Клюева. Т. 3. И.Н. Ермолов, Ю.В. Ланге. Ультразвуковой контроль. 2-е изд., испр. М.: Машиностроение, 2006. 864 с.: ил.

81. Трифонова С. И., Генералов А. С., Далин М. А. Современные технологии и средства теневого ультразвукового контроля полимерных композиционных материалов // В мире НК. 2016. Т. 19. №1. С. 31-35.

82. Мурашов В.В., Генералов А.С. Контроль многослойных клееных конструкций низкочастотными акустическими методами // Авиационные

материалы и технологии. 2014. №2. С. 59-67. DOI: 10.18577/2071-9140-2014-0-259-67.

83. Schnars U., Henrich R. Applications of NDT Methods on Composite Structures in Aerospace Industry // Airbus Operations GmbH. Bremen. URL: http://www.ndt.net/article/cdcm2006/papers/schnars.pdf. (дата обращения 18.07.2019).

84. Ланге Ю.В. Акустические низкочастотные методы и средства неразрушающего контроля многослойных конструкций. М.: Машиностроение, 1991. 272 с.

85. Неразрушающий контроль в 5 кн. Кн. 2. Акустические методы контроля: практ. пособие / И.Н. Ермолов, Н.П. Алешин, А.И. Потапов; под ред. В.В. Сухорукова. М.: Высш. шк., 1991. 283 с.

86. Ложкова Д.С., Далин М.А. Оценка достоверности автоматизированного ультразвукового контроля типовых сплавов с использованием математического моделирования // В мире неразрушающего контроля. 2014. №4 (66). С. 15-19.

87. Бойчук А.С., Генералов А.С., Далин М.А., Степанов А.В. Вероятностная оценка достоверности результатов ультразвукового неразрушающего контроля конструкций из ПКМ, применяемых в авиационной промышленности // Ремонт. Восстановление. Модернизация. 2013. №9. С. 36-39.

88. MIL-HDBK-1823A. Department of Defense Handbook: Nondestructive Evaluation System Reliability Assessment. 2009. 171 p.

89. ASTM E2862-12. Standard Practice for Probability of Detection Analysis for Hit/Miss Data. 2012. 6 p. DOI: 10.1520/E2862-12.

90. Schnars U., Kuck A. Application of POD Analysis at Airbus // Матер. конф. «4th European-American Workshop on Reliability of NDE». Airbus, Bremen, Germany. 2009. pp. 1-6. URL: http://www.ndt.net/article/reliability2009/ Inhalt/we3a1.pdf (дата обращения: 18.01.2019).

91. Georgiou G.A. Probability of Detection (PoD) curves. Derivation, applications and limitations // Health and Safety Executive. 2006. P. 144. URL: http://www.hse.gov.uk/research/rrpdf/rr454.pdf (дата обращения: 18.07.2019).

92. Стариковский Г.П., Жовнер П.Б. Неразрушающий контроль трехслойных интегральных конструкций из полимерных композиционных материалов // Контроль. Диагностика. 2012. №6. С. 58-62.

93. Qiu-ying Chen, Guo-xuan Lian. Numerical simulation and optimization design of acoustic impedance probe // Symposium on Piezoelectricity, Acoustic Waves, and Device Applications. 2014. Oct. 30-Nov.2. Beijing, China. pp. 214-217.

94. Свиридов Ю.Б., Сляднев А.М. Исследование акустических процессов при импедансном методе контроля изделий с помощью продольных волн // Контроль. Диагностика. 2017. №9. С. 54-61. DOI: 10.14489/td.2017.09.pp.054-061.

95. Свиридов Ю.Б., Сляднев А.М. Численная иллюстрация к исследованию акустических процессов при импедансном методе контроля изделий с помощью продольных волн // Контроль. Диагностика. 2018. №12. С. 28-37. DOI: 10.14489/td.2018.12.pp.028-037.

96. Чертищев В.Ю., Бойчук А.С., Диков И.А., Яковлева С.И., Генералов А.С. Определение глубины залегания дефектов в многослойных конструкциях из ПКМ акустическими методами по величине механического импеданса // Дефектоскопия. 2018. № 8. С. 21-34. DOI: 10.1134/50130308218080031.

97. Теумин И.И. Ультразвуковые колебательные системы. М.: Машгиз, 1959. 331 с.

98. Ландау Л.Д., Лившиц Е.М. Теория упругости. М: Наука, 1988. 204 с.

99. Тимошенко С.П., Гудьер Дж. Теория упругости. М.: Наука, 1975.

576 с.

100. Ланге Ю.В., Теумин И.И. О динамической гибкости сухого точечного контакта // Дефектоскопия. 1971. №2. С. 49-60.

101. Тимошенко С.П., Войновский-Кригер С. Пластинки и оболочки. М.: Наука, 1966. 636 с.

102. Филиппов А.П. Колебания упругих систем. Киев: Изд. АН УССР, 1956.

322 с.

103. Лихопой А.А. Исследование акустических низкочастотных методов и разработка усовершенствованных средств дефектоскопии многослойных конструкций // Автореферат дис. канд. тех. наук. - М. 2007. 22 с.

104. Старовойтов Э.И., Леоненко Д.В. Колебания круговых трехслойных пластин на упругом основании под действием параболических нагрузок // Труды МАИ. 2014. №78. С. 1-12.

105. Яровая А.В. Вынужденные колебания круговых трехслойных пластин при локальных внезапно приложенных нагрузках // Проблемы физики, математики и техники. 2017. №2 (31). С. 78-83.

106. Авилова В.М., Матвеев Ю.И., Тартаковский Б.Д., Швилкина О.Г. К расчету антисимметричных колебаний трехслойных структур // Акустический журнал. Том XXII. Вып. 5. 1976. С. 762-764.

107. Григолюк Э.И., Чулков П.П. Устойчивость и колебания трехслойных оболочек. М.: Машиностроение, 1973. 172 с.

108. Коган Е.А., Юрченко А.А. Нелинейные колебания трехслойных и многослойных пластин и оболочек при периодических воздействиях (обзор) // Известия МГТУ «МАМИ». 2014. №1(19). Т. 4. С. 55-70.

109. ARP5605A Solid Composite Laminate NDI Reference Standards: aerospace recommended practice / SAE Aerospace. USA. 2011. 11 p.

110. Бойчук А.С., Диков И.А., Чертищев В.Ю., Генералов А.С. Определение пористости монолитных зон деталей и агрегатов самолета, изготавливаемых из ПКМ, с применением ультразвукового эхоимпульсного метода // Дефектоскопия. 2019. №1. С. 3-9. DOI: 10.1134/S01303082190100019.

111. Бойчук А.С., Чертищев В.Ю., Диков И.А., Генералов А.С., Славин А.В. Влияние морфологии пор на ультразвуковой контроль пористости в углепластике эхо-импульсным методом // Контроль. Диагностика. 2018. №8. С. 22-29. DOI: 10.14489/td.2018.08.pp.022-029.

112. Диков И.А., Бойчук А.С., Далин М.А., Чертищев В.Ю., Генералов А.С. Связь прочностных характеристик, пористости и данных ультразвукового контроля для образцов ПКМ полученных по автоклавной и инфузионной

технологии // Контроль. Диагностика. 2018. №11. С. 40-51. DOI: 10.14489/ td.2018.11.pp.040-051.

113. Русаков Д.Ю., Чернушин В.А. Имитация дефектов методом занижения сотового заполнителя в многослойных сотовых конструкциях из полимерных композиционных материалов // Труды МАИ. 2018. №99. C. 1-17. URL: http:// trudymai.ru/upload/iblock/a6b/Rusakov_CHernushin_rus.pdf?lang=ru&issue=99 (дата обращения 03.09.2019).

114. Чертищев В.Ю., Генералов А.С. Повышение производительности ультразвукового контроля изделий с плоскопараллельными границами цифровой фокусировкой антенных решеток методом C-SAFT // Труды ВИАМ: электрон. науч.-технич. журн. 2016. №10. Ст. 10. URL: http://www.viam-works.ru. DOI: 10.18577/2307-6046-2016-0-10-10-10. (дата обращения: 18.07.2019).

115. Чертищев В.Ю. Оценка вероятности обнаружения дефектов акустическими методами в зависимости от их размера в конструкциях из ПКМ для выходных данных контроля в виде бинарных величин // Авиационные материалы и технологии. 2018. №3 (52). С. 65-79. DOI: 10.18577/2307-6046-20180-3-65-79.

116. Генералов А.С., Бойчук А.С., Чертищев В.Ю., Яковлева С.И., Диков И.А. Выявление расслоений и непроклеев в 5- и 7-слойных сотовых деталях и элементах конструкций из ПКМ акустическим методом // Клеи. Герметики. Технологии. 2017. №3. С. 23-26.

П. 1.

ПРИЛОЖЕНИЕ

УТВЕРЖДАЮ

П «ВИАМ»

.В. Славин 2019 г-

ЧЯЯЗ*«^

Федеральное государственное унитарное предприятие «Всероссийский научно-исследовательский институт авиационных материалов»

СВИДЕТЕЛЬСТВО на средство акустического импедансного контроля КОНТРОЛЬНЫЙ ОБРАЗЕЦ ДЛЯ ОЦЕНКИ МЕХАНИЧЕСКОГО ИМПЕДАНСА В УГЛЕПЛАСТИКАХ РСО-НК ИВ-01

1. Назначение: Образец предназначен для настройки акустических импедансных дефектоскопов при импедансном контроле изделий из углепластиков.

2. Основные технические характеристики и конструкция: Контрольный образец представляет собой монолитную углепластиковую пластину толщиной 12 мм, изготовленную из препрега марки ВКУ-39 методом автоклавного формования (рис. 1). В пластине изготовлено 12 искусственных дефектов в виде плоскодонных отверстий различных диаметров и глубин в соответствии с эскизом (рис.2).

3. Порядок применения: Для оценки чувствительности применяемого импедансного дефектоскопического оборудования, на средней части образца без искусственных дефектов производится настройка, соответствующая годной конструкции. Затем при включенной отрицательной автоматической сигнализации дефектов, производится сканирование образца над искусственными дефектами с фиксацией выявления либо пропуска каждого дефекта. Для оценки (валидации) точности измерения величины механического импеданса (МИ) импедансометрическим дефектоскопическим оборудованием, производится измерение величины МИ над геометрическими центрами каждого

Утверждаю Ответственный исполни гель НИР шифр «Икар», Зал игрального директора

Д.И. Коган

20

Акт№1-5МД

ОБ ИЗГОТОВЛЕНИИ КОНСТРУКТИВНО-ИОДОЬНЫХ ОБРАЗЦОВ IIКМ ДЛЯ ПРОВЕДЕНИЯ HEPA3-

РУШЛЮЩЕГО КОНТРОЛЯ

Настоящий акт составлен в том, что при выполнении 4 этапа НИР «Разработка технологий изготовления полимерных композиционных материалов и определение расчетных значений характеристик прочности для ресурсного проектирования и изготовления деталей авиационного двигателя», шифр «Икар», государственный контракт № 13411.1003899.18.048 от 06.06.2013 г., в рамках темы 5МД «Разработка методик рентгеновского и акустического неразрушающего контроля деталей мотогондолы» изготовлены конструктивно-подобные образцы ПКМ с искусственными дефектами для проведения неразрушающего контроля.

В соответствии с разработанными чертежами в производственных условиях УНТЦ ВИАМ изготовлено три образца: два фрагмента корпуса воздухозаборника размерами 580x200 мм, представляющие собой пятислойные конструкции с сотовым заполни гелем CCII-1-8T высотой 23 и 7 мм (2 ряда сот), и обшивками из углепластика ВКУ-27тр; один фрагмент корпуса переднего размерами 800x400 мм, представляющий собой семислойную конструкцию с сотовым заполнителем ССП-1-8Т высотой 10 мм (3 ряда сот) и обшивками из углепластика ВКУ-39.

Начальник УНТЦ ВИАУ1

И.о. начальника сектора лаборатории 1 УНТЦ ВИАМ

И.о. начальника лаборатории 22

Научный руководитель раздела темы

у У Е.А. Вешкин / A.C. Лаптев

A.C. Генералов

В.И. Постнов

УТВЕРЖДАЮ 11ервый заместитель управляющего

лектора - генерального

конструктора - начальник ОКБ

I ||

АО«ОДК-Авиадвигатель»

¿г

С.А. Харин 20 г.

« »

АКТ

о внедрении результатов

ФГУП «ВИАМ» в рамках темы 5МД государственного контракта шифр «Икар» на НИР «Разработка технологий изготовления полимерных композиционных материалов и определение расчетных значений характеристик прочности для ресурсною проектирования и изготовления деталей авиационного двигателя» был разработан и передан АО «ОДК-Авиадвигатель» методический материал ММ 1.2.165-2015 «Акустический контроль деталей из ПКМ мотогондолы двигателя». Данный методический материал является распространяется на неразрушающий контроль качества конструкций, деталей и узлов мотогондолы из полимерных композиционных материалов (ПКМ) акустическими (ультразвуковыми) эхо-импульсным, теневым и импедансным (с оценкой глубины дефектов) методами.

В части импедансного контроля ММ 1.2.165-2015 был применен в АО «ОДК-Авиадвигатель» при разработке инструкций И08.394 «Контроль изделий из ПКМ акустическим импедансным методом в условиях изготовления и ремонта» и И08.396 «Контроль изделий из ПКМ акустическим импедансным методом в условиях эксплуатации».

ВрИО нач. отд.900

П.М. Конев

В.В. Вахов

ЖДАЮ

«ВИАМ» .В. Славин 2019 г.

АКТ

о внедрении результатов диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук Чертишева Василия Юрьевича

В диссертации ведущего инженера ФГУП «ВИАМ» Чертищева В.Ю. проведены комплексные теоретические и экспериментальные исследования посвященные определению глубин залегания дефектов в многослойных сотовых конструкциях из полимерных композиционных материалов (ПКМ) по их влиянию на величину механического импеданса, который измеряется с использованием моделирования совмещенных импедансных датчиков.

Разработаны и опробованы технологии, методики и средства акустического импедансного неразрушающего контроля, обеспечивающие обнаружение разного рода дефектов в изделиях авиационной и других отраслей промышленности, изготовленных из ПКМ и других материалов, с получением количественной информации о глубине залегания дефектов.

Разработанная методика включена в методический материал ММ 1.2.165-2015 «Акустический контроль деталей из ПКМ мотогондолы двигателя» и внедрена АО «ОДК-Авиадвигатель» в производство мотогондол из ПКМ авиационных двигателей семейств ПД-14 и ПД-35.

Результаты диссертационной работы Чертищева внедрены ФГУП «ВИАМ» при выполнении исследовательских работ по контролю многослойных сотовых конструкций из ПКМ и используются при планировании будущих работ по неразрушающему контролю перспективных изделий авиационной техники.

Начальник лаборатории №22 неразрушающих методов контроля

А.С. Генералов

Начальник сектора лаборатории №22 неразрушающих методов контроля

_М.А. Далин