Учёные из Петербурга создали нанотехнологию для снижения трения в механизмах

Инженеры Санкт-Петербургского государственного университета промышленных технологий и дизайна разработали принципиально новые элементоорганические полимерные композиции для снижения коэффициента трения деталей и механизмов в различной технике. По эффективности они в три раза превосходят лучшие зарубежные аналоги.

Теракт или бомба

Было 14 марта 1980 года. Спокойное весеннее утро в Варшаве неожиданно прервалось экстренной новостью – при заходе на посадку потерпел крушение самолёт Ил-62 авиакомпании LOT, прилетевший из Нью-Йорка, выживших нет.

Катастрофа стала крупнейшей в истории Польши: погибло 77 пассажиров и 10 членов экипажа. Среди жертв оказались популярная певица Анна Янтар-Кукульская, а также любительская сборная США по боксу, летевшая на матч с местной сборной. По стране сразу поползли слухи о возможном теракте и бомбе на борту.

В короткие сроки была создана специальная государственная комиссия для расследования причин авиакатастрофы рейса LO-007. Служба безопасности втайне начала самостоятельное выяснение причин и уже через месяц обнародовала доклад. По мнению экспертов, причиной падения самолёта стало разрушение одного из двигателей. Его обломки перебили тяги управления рулями на хвостовом оперении и вывели из строя ещё две турбины.

Вину за смерть пассажиров возложили на советских конструкторов и дефекты конструкции советских двигателей. Многотомное расследование под грифом «совершенно секретно» оказалось в бездонных архивах Служба безопасности Польши.

Неожиданная правда

Спустя 30 лет рассекреченные документы стали общедоступны. Поначалу никто не обратил на них внимание, так как все были убеждены в вине Советского Союза. Но страшная правда всплыла: ответственность за трагедию Ил-62 лежит на самой авиакомпании LOT и правительстве Польши.

В течение трёх лет до катастрофы правительство страны принуждало дирекцию польских авиалиний к тотальной экономии. Компания за этот период нарушила все возможные и невозможные нормы безопасности полётов. В рейсы посылались неисправные самолёты, на нарушения просто никто не обращал внимания.

Годами LOT заправляла самолёты местным дешёвым топливом под завязку. Машины, летевшие через океан, садились на резерве горючего. У лётчиков на счету была каждая минута.

Что касается двигателей, то советские производители предоставляли гарантию на пять тысяч часов полёта. После этого турбины должны были вернуться в СССР на капитальный ремонт. Однако LOT игнорировала и эти предупреждения. Это позволяло Польше ежегодно экономить миллионы долларов.

Взрыв двигателя

Из расследования стало известно, что авиакомпания использовала на самолётах три нормальных двигателя и один «лидер» – дряхлый полуживой мотор. Ничего не подозревавший капитан рейса LO-007 на снижении заметил блокаду шасси. Тогда он дал полную тягу, чтобы набрать высоту и исправить неполадку. В этот момент один из двигателей взорвался от перегрузки. Это привело к повреждению соседних турбин и падению воздушного судна.

«Был столб дыма и огня в форме гриба, который сохранялся какие-то доли секунды. Потом я уже видела только обломки самолёта, кружащиеся в воздухе», – описывала катастрофу авиадиспетчер Агата Чахоровская-Грабны.

Всю информацию о злоупотреблениях техникой безопасности власти Польши скрыли. Доказательств хватило бы, чтобы отправить под суд руководство авиакомпании, министерство транспорта и других высоких чинов.

Тончайшая плёнка для всех деталей механизма

С момента катастрофы в Польше прошло более полувека. За это время авиаконструкторы научились делать более долговечные турбины из новых качественных материалов. Современные авиационные двигатели имеют ресурс в двадцать и более тысяч часов работы. Время безотказной работы растёт и у механизмов на земле.

Теперь главная проблема всех механиков и конструкторов – износ деталей из-за трения. Это явление появляется при соприкосновении друг с другом различных частей механизма. Такое взаимодействие снижает общее КПД двигателя и медленно изнашивает материалы.

Чтобы сократить трение, учёные придумали использовать тонкие прослойки из жидкости. В мире разработаны тысячи присадок для топлива и смазки, которые уменьшают эти параметры. Но значительно продлить жизнь двигателю пока не смог никто.

Решение нашли специалисты научной лаборатории «Промтехпроект» Санкт-Петербургского государственного университета промышленных технологий и дизайна (СПбГУПТД). Они разработали нанотехнологию, которая значительно снижает коэффициент трения.

Учёные создали элементоорганические полимерные композиции (КПЭ), которые обволакивают тончайшей плёнкой детали механизма. У двигателя повышается абразивостойкость (устойчивость к истиранию от соприкосновения с абразивами), механическая прочность и стойкость к длительному воздействию окружающей среды.

Важно, что технологию можно использовать практически во всех системах техники. Её будут применять в любых двигателях: карбюраторных, инжекторных, дизельных и роторных. Также КПЭ эффективна везде, где присутствует трение: в трансмиссиях, редукторах, коробках переключения передач, подвеске, тормозных системах, различных шарнирах, подшипниках и прочих элементах.

Новая отечественная нанотехнология стоит в разы дешевле иностранных аналогов.

«Стендовые испытания опытных образцов сцеплений, обработанных нашей разработкой, имели реальный успех. Они выдержали испытания в 5,5 млн циклов без признаков разрушения. Это в три раза превосходит продукцию немецкого производителя, который считается лучшим в своей отрасли. Высокое качество нашей продукции, достигаемое благодаря применению данных нанотехнологий, даёт большие перспективы для достижения импортонезависимости», – рассказал автор разработки, начальник научной лаборатории «Промтехпроект» СПбГУПТД Сергей Лёдов.

Работа без износа

Учёные провели испытания новой разработки непосредственно в двигателе. Полимерные композиции добавили в моторное масло, чтобы донести их до всех контактных мест внутри агрегата. Исследования и тесты показали отличные результаты уже после первичной обкатки: улучшился запуск двигателя, снизился уровень акустического шума, машина двигается более плавно, экономичнее расходуется топливо.

Университет начал совершенствовать с помощью КПЭ компоненты своих основных партнёров ПАО «КАМАЗ» и ООО ВПК «Военный инженерный центр», которые используют модернизированные детали при комплектации своих автомобилей и специальной техники.

Качество нанотехнологичной продукции подтверждено испытаниями на ведущих предприятиях страны: ГКНПЦ им. Н.В. Хруничева, ОАО «Автодизель», НПЦ ПАО «КАМАЗ», получены положительные результаты от заводов МАЗ в Минске и ОАО «Урал АЗ» в Миассе. К разработке проявили интерес предприятия из Ирана, Индии, Америки, Армении, Белоруссии, Узбекистана, Туниса и Германии.

Новая технология имеет широкий спектр применения. Например, специалисты СПбГУПТД провели испытания велосипеда. Все его подвижные части были обработаны смазкой на основе полимерной композиции. Это существенно снизило коэффициент трения, велосипед практически катился сам. Новая разработка учёных из Петербурга произведёт революцию в мировом машиностроении.

Автор: Евгений Рубин

По материалам: https://www.sciencemon.ru/office/org/blog/258074/