Полимер, армированный стекловолокном (GFRP)Это высокоэффективный материал, изготовленный с использованием специальных технологий из стекловолокна в качестве армирующего компонента и полимерной смолы в качестве матрицы. Его сердцевина состоит из стекловолокна (например,E-стекло, S-стекло или высокопрочное AR-стекло) с диаметром 5–25 мкм и термореактивными матрицами, такими как эпоксидная смола, полиэфирная смола или винилэфирная смола, с объёмной долей волокон, обычно достигающей 30–70 % [1–3]. Стеклопластик демонстрирует превосходные свойства, такие как удельная прочность, превышающая 500 МПа/(г/см3), и удельный модуль, превышающий 25 ГПа/(г/см3), а также обладает такими характеристиками, как коррозионная стойкость, усталостная прочность, низкий коэффициент теплового расширения [(7–12)×10−6 °C−1] и электромагнитная прозрачность.
В аэрокосмической отрасли применение стеклопластика началось в 1950-х годах и теперь стало ключевым материалом для снижения массы конструкции и повышения топливной эффективности. Если взять в качестве примера Boeing 787, то стеклопластик составляет 15% его неосновных несущих конструкций, используемых в таких компонентах, как обтекатели и законцовки крыла, что обеспечивает снижение веса на 20–30% по сравнению с традиционными алюминиевыми сплавами. После замены балок пола салона Airbus A320 на стеклопластик, масса одного компонента снизилась на 40%, а его характеристики во влажной среде значительно улучшились. В вертолетном секторе внутренние панели салона Sikorsky S-92 используют сотовую сэндвич-структуру из стеклопластика, что позволяет достичь баланса между ударопрочностью и огнестойкостью (в соответствии со стандартом FAR 25.853). По сравнению с углеродным армированным полимером (CFRP), стоимость сырья для GFRP снижена на 50–70%, что обеспечивает значительное экономическое преимущество при производстве неосновных несущих компонентов. В настоящее время GFRP образует систему градиентного нанесения материала с углеродным волокном, способствуя итеративному развитию аэрокосмического оборудования в сторону снижения веса, увеличения срока службы и снижения стоимости.
С точки зрения физических свойств,Стеклопластиктакже обладает выдающимися преимуществами с точки зрения легкости, термических свойств, коррозионной стойкости и функционализации. Что касается легкости, плотность стекловолокна составляет от 1,8 до 2,1 г/см3, что составляет всего 1/4 от плотности стали и 2/3 от плотности алюминиевого сплава. В экспериментах по высокотемпературному старению степень сохранения прочности превысила 85% после 1000 часов при 180 °C. Кроме того, GFRP, погруженный в 3,5% раствор NaCl в течение одного года, показал потерю прочности менее 5%, в то время как сталь Q235 имела потерю веса из-за коррозии 12%. Его кислотостойкость выражена со скоростью изменения массы менее 0,3% и скоростью объемного расширения менее 0,15% после 30 дней в 10% растворе HCl. Образцы GFRP, обработанные силаном, сохраняли степень сохранения прочности на изгиб более 90% после 3000 часов.
Подводя итог, можно сказать, что благодаря уникальному сочетанию свойств стеклопластик широко применяется в качестве высокопроизводительного основного материала в аэрокосмической промышленности при проектировании и производстве самолетов, имея важное стратегическое значение в современной аэрокосмической промышленности и технологическом развитии.
Время публикации: 15 октября 2025 г.
