Многослойный композиционный материал
MULTILAYER COMPOSITE MATERIAL

Изобретение относится к авиационной технике, а именно к конструкции вертолета, предназначенного для круглосуточного решения боевых задач, преимущественно к многослойным материалам для облицовочных панелей кабины экипажа боевого вертолета.
В связи с усложнением авиационной техники и повышением требований к уровню безопасности полетов существенно возросла важность эргономических требований к летательным аппаратам.
Эргономические требования включают гигиенические, антропометрические, физиологические и психофизиологические требования. Задача состоит в том, чтобы защитить экипаж вертолета от шума, газов двигателя, вибраций выше допустимого уровня, температуры и т.д. Психофизиологические требования характеризуют приспособленность летательного аппарата, приборного оборудования к особенностям органов чувств человека. Внутренние поверхности кабины должны строго соответствовать светотехническим требованиям, предъявляемым нормативными документами, по коэффициенту отражения покрытий и коэффициенту цветности.
Известен многослойный материал, описанный в патенте на полезную модель «Многослойный материал» (патент RU №118253, МПК: В32В 5/00, оп. 20.07.2012), который содержит слой из эластичного пенополиуретана, слой из текстильного материала и адгезионный слой для скрепления указанных слоев. В качестве текстильного материала используется нетканый материал, полученный по технологии Спанбонд, а в качестве адгезионного слоя - водосодержащая клеевая система, представляющая собой дисперсию полимеров в воде. Материал предназначен для использования в легкой промышленности для изготовления элементов одежды, обуви, а также чехлов для мебели и автомобильных кресел.
Этот материал не пригоден для применения в качестве материала для облицовочных панелей кабины экипажа вертолета, и не соответствует эргономическим требованиям к летательным аппаратам по антибликовости и декоративности.
Известна структура шумоизоляционной обивки кузова автомобиля, содержащая монтажную часть из слоя пенополиуретана, лицевую часть из слоя полимерного материала на основе соединения этиленпропиленового каучука с полиэтиленом или сополимера этилена с винилацетатом, и декоративный слой в виде коврового покрытия (патент RU №51943, МПК: B60R13/00, оп. 10.03.2006).
Этот материал также не может быть применен в качестве материала для облицовочных панелей кабины экипажа вертолета, Он имеет относительно высокий удельный вес при недостаточно высокой звукоизоляционной эффективности, а также не соответствует требованиям, предъявляемым к облицовочным панелям по антибликовости и декоративности.
Известна «Панель для отделки интерьера воздушного судна и воздушное судно, отделанное такими панелями» (патент RU №2607210, МПК: В32В 3/00, оп. 10.01.2017 - прототип).
Отделочная панель имеет многослойную структуру и содержит наружный слой, изготовленный из материала, непроницаемого для воздуха, который при использовании обращен к фюзеляжу воздушного судна, внутренний слой, изготовленный из отделочного материала, который при использовании определяет интерьер. Между внутренним и наружным слоями проложен конструкционный слой. Кроме того, между внутренним и наружным слоями проложен материал, рассеивающий звуковую энергию с помощью внутреннего слоя, изготовленного из пористого материала. Изобретение обеспечивает снижение шума внутри салона воздушного судна.
Однако, данный материал не соответствует светотехническим требованиям, предъявляемым нормативными документами по коэффициенту отражения покрытий и коэффициенту цветности к внутренней поверхности кабины экипажа вертолета.
Решаемая задача заключается в создании многофункционального материала для облицовочных панелей кабины экипажа вертолета, отвечающего повышенным эргономическим и эстетическим требованиям, обладающего антибликовой поверхностью и высокой декоративностью, а также стойкостью к воздействию внешней среды и грибостойкостью.
Для решения поставленной задачи предложен многослойный композиционный материал для облицовочной панели кабины экипажа вертолета, содержащий наружный слой, обращенный внутрь кабины, выполненный из натуральной кожи, внутренний слой, обращенный при использовании к фюзеляжу, выполненный из ткани, и конструкционный слой, расположенный между ними, выполненный из пенополиуретана. Конструкционный слой соединен с наружным слоем с одной стороны и внутренним слоем с другой стороны с помощью адгезионных слоев, преимущественно из полиуретанового клея. Материал, полученный путем склеивания слоев, дополнительно прошит сквозным швом по заданной схеме.
При этом натуральная кожа имеет текстуру, которую получают путем дополнительной прокатки валами - каландером, что обеспечивает снижение коэффициента отражения облицовочного слоя до р=4,7%.
С целью достижения большего светопоглощения на поверхность кожи при ее изготовлении может быть нанесен дополнительный слой черной матовой краски.
В качестве альтернативного решения может быть использована авиационная искусственная кожа.
Слой из натуральной кожи отличается высокой износоустойчивостью и прочностью. Кожа хорошо пропускает воздух и является практически неуязвимой по отношению к химическим средствам, отличается особой практичностью и длительным сроком эксплуатации.
Внутренний слой из натуральной кожи, при использовании обращенный внутрь кабины вертолета, является определяющим в плане дизайна интерьера кабины экипажа.
Конструкционный средний слой выполнен из эластичного трудносгораемого пенополиуретана, обладает превосходными демпфирующими характеристиками. Функциональное назначение слоя из пенополиуретана заключается в теплозвукоизоляции, защите от вибраций, обеспечении формоустойчивости элементов облицовки кабины экипажа.
Наружный слой, обращенный к фюзеляжу, выполнен из ткани на основе капроновой технической материи с антипиреновым покрытием. Функционально он обеспечивает защиту пенополиуретана от возможных внешних воздействий и рисков повреждения от кронштейнов, аппаратуры и крепежа, установленных на фюзеляже кабины вертолета.
Дополнительное соединение всех слоев материала путем выполнения сквозных швов по заданной схеме обеспечивает дополнительное стягивание слоев между собой, повышая прочность и жесткость конструкции, и несет декоративную функцию.
Полученный многослойный композиционный материал обладает антибликовым свойством, поглощающим прямые солнечные лучи, ликвидирующим отблеск от внутрикабинного освещения и огней внешнего светотехнического оборудования, обеспечивая маскировку бликовых поверхностей аппаратуры и оборудования, расположенных в кабине экипажа, улучшая тем самым качество восприятия изображения на приборных досках человеческим глазом, отсекая высокий спектр света.
Материал обеспечивает устойчивость формы облицовочных панелей в случае возникновения внештатной ситуации, связанной с пулевым или осколочным поражением воздушного средства, обеспечивает улавливание частей поражающего элемента, благодаря этому экипаж имеет возможность видеть показания приборов даже при нарушении целостности облицовки.
При этом многослойный композиционный материал обладает стойкостью к воздействию внешней среды, естественной составляющей которой являются микроорганизмы (микроскопические грибы, бактерии, дрожжи и др.) и грибостойкостью, так как благодаря уменьшению влагопоглощения и гидрофильности материала, созданы неблагоприятные для роста микроорганизмов условия.
Изобретение поясняется чертежами.
На фиг. 1 представлен многослойный композиционный материал для облицовочной панели кабины экипажа вертолета, общий вид в разрезе;
- на фиг. 2 - вид сверху фиг. 1.
Многослойный композиционный материал включает наружный слой 1 из натуральной кожи, средний слой 2 - конструкционный из пенополиуретана и внутренний слой 3 из ткани. Слой из пенополиуретана соединен со слоем кожи с одной стороны и слоем из ткани с другой стороны адгезионными слоями 4. Все слои прошиты сквозными швами 5 армированными нитками по заданной схеме в виде геометрических фигур в форме ромбов
Был изготовлен многослойный композиционный материал с использованием следующих компонентов:
- натуральная кожа, разработанная для Авиапрома, имеет высокие физико-химические свойства и соответствует всем мировым стандартам (ТУ 8630-003-12673968-2012);
- пенополиуретан ППУ-ТС-35, трудносгораемый, толщиной 5 мм (ТУ 6-55-49-91), отвечает требованиям санитарных, гигиенических и противопожарных норм, обладает повышенной огнестойкостью и долговечностью;
- ткань на основе капроновой технической материи с антипиреновым покрытием марки АЗТ-С зеленая (ТУ 1-595-29-965-2006). АЗТ-С выдерживает необходимые разрывные нагрузки; имеет длительный срок службы; обладает износостойкостью, водонепроницаемостью, огнеупорностью, высокой теплоизоляцией;
- клей ВК-11, представляющий собой трехкомпонентный полиуретановый клей (ПИ 1.2.407-88). Клей ВК-11 обладает хорошей стойкостью к воздействию воды, растворов минеральных кислот и щелочей средних концентраций, а также растворам солей, образует вакуумнопрочный шов;
- армированные нитки 65 лх черные матовые (ГОСТ 30226-93). Сквозные швы выполнялись по схеме, изображающей геометрические фигуры в форме ромбов размером 50×50 мм.
Толщина слоев изготавливаемого материала составила: наружный слой из кожи - 1,2 мм, средний слой из пенополиуретана - 5 мм, внутренний слой из ткани АЗТ-С - 0,3 мм.
Проведенные испытания кабин экипажа вертолетов типа Ка-52, облицованных панелями, выполненными из заявляемого многослойного композиционного материала, показали, что материал удовлетворяет установленным светотехническим требованиям к внутренним поверхностям по ОСТ 1 02770-97, который распространяется на вертолеты, оборудованные приборами ночного видения, и устанавливает нормы цветности, яркости, освещенности в кабинах экипажа, цветовые характеристики и яркость световых сигналов в системе внутрикабинной световой сигнализации (цвет, координаты цветности, коэффициент отражения), и не создает бликов.
Многослойный композиционный материал позволяет удовлетворить эргономические и эстетические потребности экипажа вертолета. Благодаря многофункциональности материала, обеспечивающего шумопоглощение, снижение вибрации, маскировку бликовых поверхностей аппаратуры и оборудования, расположенных в кабине экипажа, а также декоративность интерьера, создаются комфортные условия для летного состава при выполнении полетов.
Материал обладает стабильностью структурных и функциональных характеристик, формоустойчивостью, стойкостью к воздействию внешней среды, грибостойкостью за счет уменьшения влагопоглощения и гидрофильности материала, создания неблагоприятных условий для роста микроорганизмов.