Изменит ли Россию альтернативная наука

От использования природных композитов человеческая цивилизация перешла к разработке и использованию искусственных композиционных материалов и, наконец, к созданию элементов изделий с заранее заданными (оптимальными) свойствами, обеспечивающими максимально допустимые условия эксплуатации изделий. В исходном состоянии это по-прежнему, в основном, двухкомпонентная композиция. Однако новые композиты обладают уникальными свойствами и возможностями и имеют специфические особенности. По уровню прикладных исследований, по неограниченности сырьевой базы, по масштабу применения композитная продукция должна относиться к государственным приоритетам развития экономики.

Именно композиты нового поколения, прежде всего углеродные и керамические, дали возможность создать уникальные конструкции высокопрочных и термостойких камер и сопловых блоков мощных двигателей ракет-носителей, обшивки корпусов космических аппаратов, тепловой защиты многоразового корабля «Буран», элементов конструкции планера и тормозных устройств скоростных аэродинамических летательных аппаратов.

Тепловая защита боеголовок межконтинентальных баллистических ракет из этого вида композитов позволила осуществить их вход в атмосферу под углом более -80^с и нейтрализовать системы ПРО и ПВО. Конструкции резонаторов из керамических композитов обеспечили высокую эффективность лазерного оружия. Конструкции из композитов, поглощающих электромагнитное излучение, обозначили весьма серьезную проблему использования действующих РЛС обнаружения, слежения и наведения средств поражения на цели. Успешно развивается новое научно-техническое направление – создание и применение видов техники, «невидимых» для современных РЛС. Композиты на основе полимерной и металлической матриц позволили создать эффективную защиту техники и людей от поражающего воздействия фугас-но-осколочных и кассетных боеприпасов и стрелкового оружия. Подобные примеры достаточно многочисленны.

Разработка и использование композитной продукции является в настоящее время генеральным направлением в развитии боевой техники и техники невоенного назначения. Вместе с тем, проблема создания композитной продукции до конца не решена и остается весьма актуальной.

Это комплексная проблема, и она не допускает однозначного решения. Рассмотрим основные факторы этой проблемы.

1. Потребный для обеспечения работоспособности элемента изделия комплекс свойств формируется главным образом за счет технологии изготовления элемента с одновременным направленным формированием структуры и свойств материала. Композитный элемент изделия обладает при этом тем комплексом предельных величин свойств, которые необходимы для обеспечения работоспособности элемента изделия в заданных условиях эксплуатации. Одновременное создание элемента изделия и формирование структуры материала делает неправомерным рассмотрение такой композиции как материала. Это – изделие из материала с заранее заданными свойствами – композитная продукция.

2. Технология создания композитной продукции связана не только с выбором наполнителя, матрицы и других ингредиентов, но и с поэтапным выбором режимов их совместной обработки, в результате которой формируются свойства элемента в выбранном направлении. Таким образом, каждый из элементов изделия получают по индивидуальной технологии.

3. Для обоснования требуемых свойств элемента изделия необходимо проводить исследование его работоспособности в составе сложного изделия. Такие исследования требуют использования системных методов решения сложных многоуровневых задач оптимизации.

4. Технология создания композитной продукции связана с использованием уникального оборудования, требует больших капиталовложений в производство. Поэтому необходимо применять математические методы моделирования технологии изготовления композитных элементов изделий. Необходимо решать задачи моделирования технологии изготовления элементов с заранее заданными, оптимальными свойствами, полученными при решении задач исследования работоспособности изделий.