Конструкции на основе КУС для гражданской авиации США исследовались Национальным управлением США по аэронавтике и исследованию космического пространства (НАСА) в течение нескольких последних лет. Первоначальные исследования про­водили лишь на ненесущих конструкциях, таких как зализ стыка крыла с фюзеляжем, рулевые поверхности, а также для повыше­ния устойчивости металлических деталей к усталостным воздей­ствиям. Длительные испытания по определению срока службы показали, что детали и узлы, не имеющие сотовых заполнителей, эффективны по своему конструктивному решению, долговечны, хорошо обслуживаются и ремонтопригодны. Коррозия, проник­новение влаги и нарушение адгезивной связи (расклеивание) между деталями являлись основными ограничениями для санд­вичевых конструкций с алюминиевым сотовым заполнителем. Эти первоначальные исследования во всех случаях показали, что использование композитов дает существенные преимущества. На основе этих данных в настоящее время композиты используются в несущих конструкциях. Результаты типичного исследования взаимосвязи процентной доли использования композита и массы стоимости, прибыли на капиталовложения и полезной нагрузки показаны на рис. 28.11 [61.

W, /77

С, цент /пас км /?,%

Рис. 28.11. Влияние использования композитов на экономические параметры большого транспортного самолета:

І і і^Н І і і і 10

О го <t0 60 AW,% 0 20 ЬО 60 AW,%

С — прямые операционные расходы (в центах на одвв лассажиро-километр); r — при­быль на вложенный капиталл; W — масса; W„ „ — полная взлетная масса; W„ „ —•

И. S п. с

Масса пустого самолета; ДН? — доля композитов в массе самолета

Управление НАСА финансировало фирмы «Боинг», «Мак - доннел» и «Локхид» при разработке, испытаниях и создании кон­струкции хвостового оперения гражданских летательных аппара­тов. Основной движущей силой для разработки таких программ послужили экономия энергии и снижение массы благодаря ис­пользованию композитов.

Были сделаны значительные шаги в этом направлении. Со­ответствующие исследования по обеспечению создания удачных конструкций на основе композитов для крыльев и фюзеляжа уже проводятся и, возможно, гражданский летательный аппарат 2000-х годов будет построен в основном из композитов. Следу­ющие конструкции из композитов были успешно испытаны в по­лете фирмами:

«Боинг» — интерцептор (спойлер) самолета В-737;

«Макдонелл — Дуглас» — верхний руль направления и об­шивка заднего пилона самолета DC-10;

«Локхид» — зализы стыка крыла с фюзеляжем и обтекатель центрального двигателя самолета £-1011.

Выпускаемые новые серии В-767 и 5-757 самолетов фирмы «Боинг» имеют эпоксиуглепластиковые композиты для рулей направления, высоты, элеронов и воздушных щитков. Кроме того, для задних кромок и обтекателей успешно использован эпоксиарамидный гибридный углепластик. Для формования та­ких деталей применен процесс формования без выдавливания излишка смолы, что позволило сократить процесс выкладки слоев И снизить стоимость материалов.

Другими деталями, для которых оценивалась возможность использования композитов, были балки крепления пола, пол, гондолы и детали двигателя. На основе принятой недавно про­граммы разработки бесшумного двигателя была выявлена важ­ность использования деталей из КМ. Можно сказать с достаточной степенью уверенности, что в двигателях будущего, особенно для неподвижных деталей, будут широко использоваться композиты. В качестве уже разработанных и испытанных деталей двигателя можно назвать лопатки компрессоров и турбин, раздели­тельные перегородки и перфорированные оболочки воздухо­водов .

В настоящее время изучаются возможности создания из ком­позитов элементов каркаса, воздуховодов форсажной камеры и Створок сопла. Предыдущие исследования композитов с целью их использования для изготовления лопаток двигателя показали ограниченность таких возможностей из-за повреждаемости по­сторонними телами. В промышленности все же продолжается развитие производства композитов для такого рода применения с использованием гибридного наполнения, в частности для обеспе­чения сопротивления ударам, возникающим при засасывании птиц в двигатель. Фирмой «Мартин-Мариетта» успешно разработан и испытан реверсор тяги со струеотражательными заслонками на 556 основе гибридной композиции из углеволокна, «Кевлара» и стекло­волокна. Для его изготовления использована сложная много­слойная конструкция.