Aerospace Testing
Авиация и космонавтика являются ключевой технологией, имеющей большое экономическое и стратегическое значение. В настоящее время полным ходом идут разработки в области автономных и беспилотных полетов - Advanced Air Mobility (AAM) и Unmanned Air Systems (UAS) – наряду с крупными достижениями в сфере управления полетами и контролирующих систем. В сегодняшнюю „новую космическую эру“ частные компании сотрудничают с известными космическими организациями и активно продвигают разработку собственных ракет-носителей по всему миру, чтобы удовлетворить растущий спрос на услуги по запуску в открытый космос. На фоне стремления авиационной промышленности к экологичному будущему в среднесрочной перспективе форсируется разработка приводных систем на основе экологически чистого авиационного топлива (SAF) и, в долгосрочной перспективе, на водороде. Существующие парки модернизируются, и потребность в техническом обслуживании авиатехники – Maintenance, Repair and Overhaul (MRO) – постоянно растет.
С помощью систем для испытаний материалов при криогенных температурах от -253°C (20K) и высокотемпературных испытательных систем до 2000°C мы даем нашим заказчикам возможность разрабатывать все более эффективные легкие материалы и конструкции. Откройте для себя нашу компетентность, многолетний опыт и глубокое понимание в области механических испытаний металлических материалов, усиленных стекловолокном пластмасс и сэндвич-композитов, керамических материалов и соединительных элементов для аэрокосмической промышленности. Статические и динамические испытательные машины фирмы ZwickRoell применяются нашими клиентами из аэрокосмической отрасли по всему миру на всех уровнях TRL и позволяют использовать испытательные решения, аккредитованный по NADCAP.
Металлы Композиты Высокая температура Криогенные температуры Соединительные элементы Определение твердости Проекты заказчиков
Алюминиевые сплавы широко используются в аэрокосмических конструкциях благодаря своим хорошим весовым характеристикам, устоявшимся производственным процессам и методам расчета. Титановые сплавы, еще один класс легких металлов, также обладают очень хорошими весовыми характеристиками, гораздо лучшей коррозионной стойкостью по сравнению с алюминием и очень хорошими высокотемпературными свойствами. Поэтому они используются, в частности, для изготовления изделий, подверженных механическим нагрузкам, а также компонентов двигателей. В меньшей степени в конструкционных элементах, подвергаемым высоким нагрузкам, также используются высокопрочные стальные сплавы.
Значительные достижения в технологиях аддитивного производства металлов позволяют сегодня проектировать очень сложные легкие конструкции, которые ранее не могли быть реализованы с помощью традиционных производственных процессов. Металлические материалы, особенно легкие металлы и их сплавы, играют ключевую роль при проектировании и изготовлении аэрокосмических систем.
Подробнее об испытаниях металлов
Важные стандарты испытаний металлов
Наряду со статическими методами испытаний, усталостные испытания металлических материалов играют важную роль в определении поведения металлических материалов, используемых в аэрокосмических конструкциях, в условиях реальных нагрузок. Испытательные системы фирмы ZwickRoell охватывают все общепринятые стандарты для испытаний металлов. Помимо стандартных решений мы предлагаем различные уровни индивидуальных адаптаций и автоматизированные системы для испытаний металлов.
Усиленные стекловолокном пластмассы и сэндвич-композиты
Благодаря своим выдающимся весовым механическим характеристикам усиленные стекловолокном пластмассы и сэндвич-композиты для легких конструкций прочно вошли в аэрокосмическую промышленность. В частности, ламинаты из углепластика (CFK) позволяют упростить проектирование и изготовление аэрокосмических конструкций благодаря их преимущественных усталостным свойствам. Более высокая коррозионная стойкость по сравнению с традиционными металлическими материалами является еще одной причиной использования усиленных стекловолокном пластмасс в этой отрасли. Аэрокосмическая отрасль была и остается пионером в непрерывном развитии систем композитных материалов, производственных процессов и, что не менее важно, методов механических испытаний для определения характеристик композитных ламинатов и сэндвич-композитов.
Наряду с широким спектром статических и динамических испытаний при комнатной температуре, испытания композитов в авиационных конструкциях часто проводят в установленном температурном диапазоне от -55°C (-67°F) до 121°C (250°F). В настоящее время все большее внимание уделяется статическим и усталостным испытаниям при низких температурах в -253°C (20K) в связи с интенсивной разработкой альтернативных и устойчивых концепций двигателей, а также хранению жидкого водорода при криогенных температурах, наиболее удобных для больших самолетов.
Подробнее об испытаниях композитов Подробнее о криогенных методах испытаний
Важные стандарты испытаний композитов в аэрокосмической промышленности
| Метод испытания | Стандарт | Заводские стандарты Airbus / Boeing |
|---|---|---|
| Испытания композитов на растяжение |
|
|
| Испытания композитов на сжатие |
| |
| Испытания на сдвиг «In-Plane» |
|
|
| Испытания композитов на изгиб |
| |
| Междуслойная прочность при сдвиге ILSS |
| |
| Испытание Compression After Impact (CAI) |
|
|
| Стенки отверстий и прочность соединения |
|
|
| Межслойная скорость освобожд.энергии | Режим I, испытание DCB
| Режим II, испытание ENF
|
Для определения высокотемпературных характеристик используемых в авиационных двигателях металлических материалов в основном проводят испытания на растяжение при температуре до 1200 °C на машине для статических испытаний, оснащенной высокотемпературной печью. Кроме того, сочетание испытательной машины со стандартной термокамерой и высокотемпературной печью позволяет охватить очень большой температурный диапазон от низких температур до 1200 °C. Для определения надежности и долговечности подвергаемых высоким нагрузкам изделий в экстремальных условиях высокотемпературные металлы также подвергают испытаниям на ползучесть / усталость и усталостным испытаниям на ползучесть (например, для определения пределов ползучести и прочности ползучести на различных уровнях температуры). Это помогает нашим клиентам понять поведение новых высокотемпературных сплавов, сделать правильный выбор материала для конкретного применения и предоставляет соответствующие данные для проектирования изделий, нагружаемых высокой температурой.
Механическую прочность керамических композитных материалов (CMC) также можно проверять при максимальных температурах до 2.000 °C. При этом пригодность материалов CMC для специфических применений анализируется с помощью испытаний на растяжение, сжатие, сдвиг, изгиб, ползучесть и усталостную ползучесть. Для гарантии испытания материалов CMC в реальных эксплуатационных условиях можно проводить испытания в вакууме и среде инертного газа в температурном диапазоне от 650 °C до 2.000 °C.
Кроме того, высокотемпературные испытательные системы фирмы ZwickRoell позволяют осуществлять бесконтактное измерение деформации вплоть до максимальной температуры. Таким образом, можно исключить преждевременное разрушение чувствительных образцов, вызванное воздействием обычных контактных измерительных систем. Автоматический адаптивный высокотемпературный регулятор обеспечивает высокоточное регулирование температуры и позволяет избегать ошибок в управлении. Часто необходимые для высокотемпературных испытаний потерянные образцы больше не нужны.
Подробнее о высокотемпературных испытаниях Подробнее о высокотемпературных испытательных системах Подробнее о машинах для усталостных испытаний
В космических ракетах-носителях используются различные виды жидкого топлива, которые необходимо охлаждать до криогенных температур. Их выбор зависит от конкретных требований миссии, необходимых характеристик и технологических возможностей, в том числе при производстве жидкого топлива. Многолетний опыт разработки космических ракетных систем-носителей позволяет судить о поведении различных материалов при криогенных температурах. Однако эти знания не находятся в широком доступе, а для новых материальных систем вообще отсутствуют. Также ракеты предыдущих поколений разрабатывались для одноразовых запусков, в то время как некоторые современные системы предназначены для многократных запусков и повторного использования. Для будущих концепций экологически безопасных двигателей в авиации в долгосрочной перспективе предполагается использовать жидкий водород, который должен храниться на борту при температуре -253 °C (20 K).
Благодаря очень длительному сроку службы современных коммерческих самолетов, наряду со статическим поведением материалов при криогенных температурах, особое внимание теперь уделяется усталостным свойствам материалов, используемых для проектирования бортовых систем. Таким образом, полученные в результате космических полетов данные о поведении материалов при криогенных температурах лишь частично применимы к будущим разработкам в области авиации.
Фирма ZwickRoell в области криогенных методов испытаний предлагает статические и динамические решения для определения характеристик металлических материалов, а также неусиленных и усиленных стекловолокном пластмасс. В зависимости от того, какие криогенные температуры должны быть достигнуты при этом, используются погружные криостаты (77 K) или проточные криостаты (комнатная температура - 15 K).
Подробнее об испытаниях материалов при криогенных температурах
Помимо механических свойств материалов, применяемых в аэрокосмических конструкциях, характеристики конструкции в значительной степени определяются характеристиками различных используемых резьбовых и заклепочных соединений. Для этого необходимо проверить статическую и особенно динамическую прочность (с помощью динамических испытаний) используемых механических крепежных элементов, регламентированные, в частности, в методах испытаний стандартов ASTM F606, NASM 1312-8 и NASM 1312-13.
Фирма ZwickRoell предлагает статическое и динамическое оборудование для безопасного и эффективного проведения этих испытаний.
Подробнее об испытаниях соединительных элементов
Металлические изделия и компоненты для аэрокосмической и военной техники предъявляют самые высокие требования к надежности, долговечности и функциональной целостности, в некоторых случаях в экстремальных условиях эксплуатации. Например, принцип безопасной эксплуатации, используемый в аэрокосмической промышленности, исключает выход из строя или неисправность сконструированного таким образом изделия в течение предполагаемого срока службы. Поэтому металлические изделия подвергаются тщательному технологическому контролю и точному контролю качества. При этом существенную роль также играет определение твердости .
Фирма ZwickRoell предлагает машины для определения твердости в соответствии со всеми установленными процедурами и международными стандартами.
Подробнее о методах определения твердости Подробнее о машинах для определения твердости
