Ученые ПНИПУ предложили способ улучшить навигационные системы самолетов

Сплав, применение которого увеличит эффективность работы навигационных систем летательных аппаратов и повысит безопасность пассажиров во время полета, определили в своем исследовании специалисты Пермского национального исследовательского политехнического университета (ПНИПУ), 17 января сообщает пресс-служба вуза.

Навигационная система самолета предназначена для точного определения пилотами местоположения воздушного судна, его координат в пространстве, направления и высоты над землей. По этим данным производится регулирование движения самолета, что обеспечивает безопасность полета.

Чувствительным элементом навигационных систем является металлический резонатор, точность работы которого зависит от характеристик материала изготовления. Материаловеды ПНИПУ в ходе исследования подобрали новый сплав, обеспечивающий большую точность работы системы.

В резонаторе навигационной системы специально задаются колебания, образующие упругие волны. При изменении положения летательного аппарата эти волны смещаются, что позволяет определить угол поворота всего самолета. При этом резонатор должен сохранять свойства независимо от температуры окружающей среды.

В настоящее время при изготовлении резонаторов используют сплав 21НКМТ, применяемый в конструкции многих упругих элементов, таких как пружины и мембраны для автомобильной, аэрокосмической и медицинской промышленности.

Этот сплав состоит из двух фаз, физические свойства которых различны, что обеспечивает требуемые показатели в условиях сильного изменения температуры. Фазой называют однородную часть структуры материала, имеющую четко выраженную границу раздела.

При переходе через границу к другой фазе происходит скачкообразное изменение строения и свойств материала, зависящее от взаимодействия компонентов сплава. Граница между фазами вызывает в резонаторе рассеивание упругих волн, что ухудшает точность работы всей навигационной системы.

Аспирант кафедры «Металловедение, термическая и лазерная обработка металлов» ПНИПУ Игорь Русских рассказал о проведенной работе:

«Для повышения точности навигационной системы надо снизить число границ и фаз в материале резонатора. Мы используем для этого сталь 08Х2Г2НМФБ. Для нового состава провели специфическую циклическую и магнитную термообработку. В результате получили требуемые упругие и тепловые свойства. Уменьшение границ раздела между фазами позволило сократить рассеяние волн».

Было проведено сравнительное исследование характеристик исходного и предложенного сплавов для определения, какой из них обеспечивает большую точность работы приборов навигационных систем.

«Исследования показали, — сообщил профессор кафедры «Металловедение, термическая и лазерная обработка металлов» ПНИПУ, доктор технических наук Александр Шацов, — что материал 08Х2Г2НМФБ имеет лучшие показатели упругих свойств и пластичности — 16%. Применение этой стали повысит на 30% точность навигационных систем летательных аппаратов, а также позволит снизить стоимость изготовления этого элемента прибора в 1,5 раза».

Таким образом, полученные характеристики сплава 08Х2Г2НМФБ позволяют ученым Пермского Политеха рекомендовать его для изготовления чувствительных элементов колебательных систем в приборостроении, что позволит увеличить эффективность работы использующих их механизмов, а также безопасность пассажиров во время полета, особенно в режиме автопилота.

Результаты проведенного исследования были представлены в статье «Особенности влияния фазового состава на упругость чувствительных элементов колебательных систем из сплавов на основе железа», опубликованной в журнале «Черные металлы» за 2024 год.