|
DOI: 10.14489/hb.2020.11.pp.006-012
Злобина И. В., Коротич А. А.
ВОЗДЕЙСТВИЕ ВЫСОКОВОЛЬТНЫХ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ РАЗРЯДОВ НА ОТВЕРЖДЕННЫЕ ПОЛИМЕРНЫЕ КОМПОЗИЦИОННЫЕ МАТЕРИАЛЫ, МОДИФИЦИРОВАННЫЕ В СВЧ ЭЛЕКТРОМАГНИТНОМ ПОЛЕ
(c. 6-12)
Аннотация. В связи с широким применением в конструкционных элементах летательных аппаратов армированных углеродными волокнами полимерных композиционных материалов (ПКМ) с распределенным в поверхностном слое молниезащитным покрытием (МЗП) в виде металлических сеток для снижения опасности поражения разрядами молнии и возможностью повышения их прочностных характеристик обработкой в СВЧ электромагнитном поле обоснована необходимость исследования влияния данного метода обработки на устойчивость ПКМ к воздействию высоковольтных электрических разрядов. Выполнены исследования воздействия разрядов напряжением 180… 200 кВ на образцы ПКМ с МЗП и без МЗП. Установлено, что предварительная обработка образцов из отвержденных ПКМ с МЗП в СВЧ электромагнитном поле с плотностью потока энергии (17…18) 104 мкВт/см2 не ухудшает их молниезащитных характеристик и способствует уменьшению размеров поврежденной области до 1,5 раз. Обработанные в СВЧ электромагнитном поле образцы без МЗП не имеют расслоений и прожигов, в отличие от контрольных. Полученные результаты свидетельствуют о возможности применения упрочняющей обработки в СВЧ электромагнитном поле конструкционных элементов из углепластика с распределенным в поверхностном слое МЗП в виде металлической сетки.
Ключевые слова: полимерные композиционные материалы; углепластики; молниезащитное покрытие; металлическая сетка; высоковольтный разряд; зона повреждения; деструктурирование; расслоение; СВЧ электромагнитное поле; устойчивость к воздействию электрического разряда.
Zlobina I. V., Korotich A. A.
IMPACT OF HIGH VOLTAGE ELECTRIC DISCHARGES ON THE CURED POLYMER COMPOSITE MATERIALS, MODIFIED IN A MICROWAVE ELECTROMAGNETIC FIELD
(pp. 6-12)
Abstract. Due to the widespread use of carbon fiber-reinforced polymer composite materials (PCM) in the structural elements of aircraft with a distributed surface layer of lightning-proof coating (MFP) in the form of metal grids to reduce the risk of lightning strikes and the possibility of increasing their strength characteristics by processing in the microwave electromagnetic field, the need to study the impact of this method of processing on the resistance of PCM to high voltage electrical discharges. The studies of the impact of the discharge voltage 180…200 kV on samples of PCM with the minimum wage and no minimum wage. It is established that pretreatment of samples of the cured polymer composite MW in a microwave electromagnetic field energy flux density (17…18)104 µw/cm2 does not degrade their molniezaschita characteristics and contributes to reducing the size of the damaged area up to 1.5 times. Samples processed in the microwave electromagnetic field without MSP do not have delaminations and burns in contrast to the control ones. The obtained results indicate the possibility of strengthening treatment in the microwave electromagnetic field of structural elements of carbon fiber distributed in the surface layer of the MSP in the form of a metal grid.
Keywords: Polymer composite materials; Carbon plastics; Lightning-proof coating; Metal mesh; High-voltage discharge; Damage zone; Destruction; Stratification; Microwave electromagnetic field; Resistance to electric discharge.
И. В. Злобина, А. А. Коротич (Саратовский государственный технический университет имени Гагарина Ю. А., Саратов, Россия) E-mail:
Данный адрес e-mail защищен от спам-ботов, Вам необходимо включить Javascript для его просмотра.
Данный адрес e-mail защищен от спам-ботов, Вам необходимо включить Javascript для его просмотра.
Ввести Библиографический список
I. V. Zlobina, A. A. Korotich (Yuri Gagarin State Technical University of Saratov, Saratov, Russia) E-mail:
Данный адрес e-mail защищен от спам-ботов, Вам необходимо включить Javascript для его просмотра.
Данный адрес e-mail защищен от спам-ботов, Вам необходимо включить Javascript для его просмотра.
1. Мирный М. Мировой рынок углепластиков достигнет отметки в $23 млрд к 2022 году [Электронный ресурс]. URL: https://mplast.by/novosti/2016-04-29-mirovoy-ryinok-ugleplastikov-dostignet-otmetki-v-23-mlrd-k-2022-godu/ (дата обращения: 03.03.2019).
2. Кошкин Р. П. Основные направления развития и совершенствования беспилотных авиационных систем: http:// spmagazine.ru/420 (дата обращения: 03.03.2019).
3. Сайт URL: http://compositeonline.ru/ technology/3989/ (дата обращения: 03.03.2019).
4. Каблов Е. Н. Инновационные разработки ФГУП «ВИАМ» ГНЦ РФ по реализации «Стратегических направлений развития материалов и технологий их переработки на период до 2030 года» // Авиационные материалы и технологии. 2015. № 1(34). С. 3 – 33.
5. Композитные самолеты и проблемы молниезащиты [Электронный ресурс]. URL: https://aviator.guru/ blog/43849253450/Kompozitnyie-samoletyi-i-problemyi-molniezaschityi#42761336632 (дата обращения: 02.04.2019).
6. Острик А. В., Филипенко А. А. Молниезащита углепластиковых элементов конструкции самолета при тепловом и механическом действиях прямого удара молнии // Конструкции из композиционных материалов. 2010. № 1. С. 34 – 44.
7. Вязано-паяные проволочные сетки для молниезащиты лопастей ветрогенераторов / Л. Р. Вишняков, О. В. Зубков, В. А. Коханый, И. Н. Коханая // Технологические системы. 2014. № 1. С. 58 – 63.
8. Молниезащитные покрытия для конструкционных углепластиков, содержащие наночастицы / Г. М. Гуняев, Л. В. Чурсова, А. Е. Раскутин и др. // Все материалы. Энциклопедический справочник. 2012. № 3. С. 24 – 35.
9. Архангельский Ю. С. Справочная книга по СВЧ-электротермии: справочник. Саратов: Научная книга, 2011. 560 с.
10. Экспериментальные исследования уровня неравномерности нагрева диэлектрических материалов и поглощенной мощности в СВЧ устройствах резонаторного типа / В. А. Коломейцев, Ю. А. Кузьмин, Д. Н. Никуйко, А. Э. Семенов // Электромагнитные волны и электронные системы. 2013. Т. 18, № 12. С. 25 – 31.
11. Научные основы модификации полимерных материалов в СВЧ электромагнитном поле / С. Г. Калганова, Ю. С. Архангельский, В. А. Лаврентьев и др. // Вопросы электротехнологии. 2017. № 1(14). С. 26 – 35.
12. Inderdeep Singh Feasibility Study on Microwave Joining of ‘Green’ Composites / Inderdeep Singh, Pramendra Kumar Bajpaia, Deepak Malika, Apurbba Kumar Sharmaa, Pradeep Kumara // Akademeia. 2011. V. 1, Is. 1. Р. 1 – 6.
13. Злобина И. В., Бекренев Н. В. Новые конструкторско-технологические методы повышения прочности конструкционных элементов из неметаллических композиционных материалов: монография. Саратов: Сарат. гос. техн. ун-т, 2017. 164 с.
14. Zlobina I. V., Bekrenev N. V. The Influence of Microwave Electromagnetic Field on Mechanical Properties of Composite Materials // Наукоемкие технологии. 2016. Т. 17, № 2. С. 25 – 30.
15. Злобина И. В., Бекренев Н. В. Исследование микроструктуры конструкционных слоистых углепластиков, модифицированных путем электрофизических воздействий // Вестник РГАТУ. 2017. № 1(40). С. 236 – 242.
16. Теоретико-экспериментальное исследование влияния параметров межфазной зоны отвержденного полимерного композиционного материала под действием микроволнового излучения на его прочностные характеристики / И. В. Злобина, К. С. Бодягина, С. П. Павлов и др. // Вестник ЧГПУ им. И. Я. Яковлева. Сер.: Механика предельного состояния. 2018. № 4(38). С. 34 – 48.
1. Mirniy M. Global CFRP market to hit $23 billion by 2022. Available at: https://mplast.by/novosti/2016-04-29-mirovoy-ryinok-ugleplastikov-dostignet-otmetki-v-23-mlrd-k-2022-godu/ (Accessed: 03.03.2019). [in Russian language]
2. Koshkin R. P. The main directions of development and improvement of unmanned aerial systems. Available at: http:// spmagazine.ru/420 (Accessed: 03.03.2019). [in Russian language]
3. http://compositeonline.ru/technology/3989/ (Accessed: 03.03.2019). [in Russian language]
4. Kablov E. N. (2015). Innovative developments of FSUE "VIAM" SSC RF for the implementation of "Strategic directions for the development of materials and technologies for their processing for the period until 2030". Aviatsionnye materialy i tekhnologii, 34(1), pp. 3 – 33. [in Russian language]
5. Composite aircraft and lightning protection problems. Available at: https://aviator.guru/ blog/43849253450/Kompozitnyie-samoletyi-i-problemyi-molniezaschityi#42761336632 (Accessed: 02.04.2019). [in Russian language]
6. Ostrik A. V., Filipenko A. A. (2010). Lightning protection of carbon fiber structural elements of an aircraft during thermal and mechanical action of a direct lightning strike. Konstruktsii iz kompozitsionnyh materialov, (1), pp. 34 – 44. [in Russian language]
7. Vishnyakov L. R., Zubkov O. V., Kohaniy V. A., Kohanaya I. N. (2014). Knitted-brazed wire mesh for lightning protection of wind turbine blades. Tekhnologicheskie sistemy, (1), pp. 58 – 63. [in Russian language]
8. Gunyaev G. M., Chursova L. V., Raskutin A. E. et al. (2012). Lightning protection coatings for structural carbon fiber reinforced plastics containing nanoparticles. Vse materialy. Entsiklopedicheskiy spravochnik, (3), pp. 24 – 35. [in Russian language]
9. Arhangel'skiy Yu. S. (2011). Reference book on microwave electrothermy: handbook. Saratov: Nauchnaya kniga. [in Russian language]
10. Kolomeytsev V. A., Kuz'min Yu. A., Nikuyko D. N., Semenov A. E. (2013). Experimental studies of the level of non-uniformity of heating of dielectric materials and absorbed power in microwave devices of the resonator type. Elektromagnitnye volny i elektronnye sistemy, Vol. 18, (12), pp. 25 – 31. [in Russian language]
11. Kalganova S. G., Arhangel'skiy Yu. S., Lavrent'ev V. A. et al. (2017). Scientific basis for the modification of polymer materials in a microwave electromagnetic field. Voprosy elektrotekhnologii, 14(1), pp. 26 – 35. [in Russian language]
12. Inderdeep Singh, Pramendra Kumar Bajpaia, Deepak Malika, Apurbba Kumar Sharmaa, Pradeep Kumara (2011). Inderdeep Singh Feasibility Study on Microwave Joining of ‘Green’ Composites. Akademeia, Vol. 1, (1), pp. 1 – 6.
13. Zlobina I. V., Bekrenev N. V. (2017). New design and technological methods for increasing the strength of structural elements made of nonmetallic composite materials: monograph. Saratov: Saratovskiy gosudarstvenniy tekhnicheskiy universitet. [in Russian language]
14. Zlobina I. V., Bekrenev N. V. (2016). The Influence of Microwave Electromagnetic Field on Mechanical Properties of Composite Materials. Naukoemkie tekhnologii, Vol. 17, (2), pp. 25 – 30. [in Russian language]
15. Zlobina I. V., Bekrenev N. V. (2017). Investigation of the microstructure of structural carbon fiber reinforced plastics modified by electrophysical effects. Vestnik RGATU, 40(1), pp. 236 – 242. [in Russian language]
16. Zlobina I. V., Bodyagina K. S., Pavlov S. P. et al. (2018). Theoretical and experimental study of the influence of the parameters of the interfacial zone of a cured polymer composite material under the action of microwave radiation on its strength characteristics. Vestnik ChGPU im. I. Ya. Yakovleva. Seriya: Mekhanika predel'nogo sostoyaniya, 38(4), pp. 34 – 48. [in Russian language]
Статью можно приобрести в электронном виде (PDF формат).
Стоимость статьи 350 руб. (в том числе НДС 18%). После оформления заказа, в течение нескольких дней, на указанный вами e-mail придут счет и квитанция для оплаты в банке.
После поступления денег на счет издательства, вам будет выслан электронный вариант статьи.
Для заказа скопируйте doi статьи:
10.14489/hb.2020.11.pp.006-012
и заполните форму
Отправляя форму вы даете согласие на обработку персональных данных.
.
This article is available in electronic format (PDF).
The cost of a single article is 350 rubles. (including VAT 18%). After you place an order within a few days, you will receive following documents to your specified e-mail: account on payment and receipt to pay in the bank.
After depositing your payment on our bank account we send you file of the article by e-mail.
To order articles please copy the article doi:
10.14489/hb.2020.11.pp.006-012
and fill out the form
.
|
Архив номеров
Разработка концепции и создание сайта - ООО «Издательский дом «СПЕКТР»