Что такое 3D-ткань и как она работает

В России при поддержке фонда НТИ (Национальной технологической инициативы) планируют запустить первое в стране серийное производство листового полимерно-композиционного материала на основе 3D-ткани. Этот материал предназначен для корпусов беспилотников и другой авиационной техники. Его производят по специальной технологии пултрузии — непрерывного технологического процесса, позволяющего изготавливать композитные изделия быстро и в больших объемах.

Главное отличие новинки — использование трехмерной ткани из углеродного волокна. Такая структура значительно прочнее привычных слоистых материалов: она делает материал более устойчивым к ударам и предотвращает его расслоение при нагрузках и обработке, что ранее было серьезной проблемой. Разработка использует трехмерную преформу российского производства — однослойную армированную ткань. Ранее подобные композиты изготавливались по технологии послойной выкладки, также известной как «контактное формование».

Как отметили в пресс-службе компании-разработчика «Карбонтекс», их цель — не только создать материал с улучшенными прочностными характеристиками, но и организовать его скоростное и экономически эффективное производство.

— Отказ от трудоемкой ручной послойной выкладки позволит значительно снизить себестоимость и вывести на рынок доступный высококачественный углепластик отечественного производства, — добавили в пресс-службе.

Разработчики отмечают, что переход к автоматизированному процессу позволит существенно удешевить и ускорить производство. В перспективе на рынке появится отечественный углепластик промышленного уровня, отличающийся доступной ценой и высоким качеством. Материал будет выпускаться в листах шириной до 1 м и толщиной от 2 до 6 мм. Он демонстрирует стабильные характеристики при фрезеровке, не подвержен расслаиванию и устойчив к значительным ударным нагрузкам.

В компании отметили, что уже среди заказчиков — крупные российские компании: «Алмаз-Антей», «Росатом», «Ростех». Первый опытный образец планируют выпустить в 2025 году, а массовое производство — в 2026-м. К 2027 году компания рассчитывает занять до 10% российского рынка углепластиков.

Где будет полезна новая технология

При производстве карбонового полотна его прочность, упругость и стойкость к излому определяются типом плетения углеродных волокон, рассказал «Известиям» научный сотрудник МГУТУ им. К.Г. Разумовского Сергей Курапов.

— Трехмерный тип плетения дает максимально прочное полотно, способное выдерживать экстремальные нагрузки. Такой материал можно использовать при производстве БПЛА, решающих важные задачи, с установленным дорогим высокоточным оборудованием в авиационной промышленности и других сферах, где требуются прочные и легкие композитные материалы. Наличие такого производства у нас в стране позволит наращивать объемы выпуска военных и гражданских БПЛА вне зависимости от внешнеполитических факторов и санкций, — объяснил он.

Этот материал планируют использовать не только для внешней обшивки дронов, но и для защиты других важных деталей авиационной техники. Директор Центра спортивного программирования, алгоритмической робототехники, кибербезопасности и киберспорта Уфимского университета науки и технологий Святослав Пегов считает: поскольку материал легкий, прочный и надежнее многих аналогов, его внедрение «может стать шагом вперед в создании более крепких и выносливых беспилотников и самолетов», которые будут лучше защищены и прослужат дольше.

— Данная разработка найдет применение в областях, где критически важны сочетание малого веса, высокой прочности и стойкости к нагрузкам. Это беспилотная авиация, пилотируемое авиастроение и иные высокотехнологические отрасли. Современные технологии защиты БПЛА предполагают конструкционное обеспечение живучести, применение активных и пассивных средств защиты, — отметил представитель компании T.Hunter Игорь Бедеров.

Любые разработки должны отталкиваться от требований эксплуатантов дронов, считает главный конструктор Центра комплексных беспилотных решений Дмитрий Кузякин.

— Я не слышал, чтобы фронт или другие заказчики испытывали нужду в новых тканях для дронов. С другой стороны, заранее не известно, что окажется действительно нужным и прорывным решением, а что сгинет в истории. В качестве «утонувших» решений могу вспомнить доставку дронами или дрон-такси. Сколько было на это потрачено средств, причем не только в России, но и по всему миру, — отметил он в разговоре с «Известиями».

По мнению эксперта, для защиты БПЛА сейчас куда более актуальными остаются вопросы организации устойчивой к РЭБ (радиоэлектронная борьба) связи, увеличения радиуса работы дронов и расширения номенклатуры сценариев применения.