• Биокомпозиты из марихуаны – необычные перспективы в самолетостроении


    Постоянно совершенствующиеся технологии дают возможность решать целый ряд проблем в различных сферах жизнедеятельности человечества. Не является исключением самолётостроение, а также аэрокосмическая промышленность, где насущными задачами всегда были и остаются совершенствование характеристик самих летательных аппаратов в параллели с удешевлением их производства. Вышедшие на рынок инновационные биокомпозитные ресурсы позволяют добиться поставленных целей, и сегодня мы рассмотрим преимущества использования компонентов, полученных из каннабиса, в этих отраслях.

     

    Биокомпозиты из конопли: что это

    Сами по себе композиты представляют собой комбинацию из нескольких веществ, крепко соединённых между собой в единую структуру. Соответственно, биокомпозиты – это композиции, включающие вещества, созданные непосредственно природой. Примером таких естественных композитов может быть, например, ствол дерева – по сути, целлюлозные волокна, пропитанные смолами.

    Установлено, что стебли каннабиса состоят на 85% из целлюлозы, и это значительно превышает показатели древесины. Именно поэтому это растение сейчас лидирует среди других биокомпозитных источников: сложенные и спрессованные стебли марихуаны заливаются биополимером (полимером естественного происхождения). Путем многочисленных экспериментов были выведены наиболее подходящие сорта, формализованы методики выращивания, сбора. Фермерам понятно, как сделать удобрение для конопли и создать условия для выращивания качественной продукции.

    Полученный конопляный биопластик обеспечивает непревзойдённую прочность и жёсткость, а наряду с ними – лёгкость и необходимую эластичность материала. Помимо этого он обладает ещё одним преимуществом в сопоставлении с обычным пластиком, выполненным на основе нефтепродуктов – экологичностью. Как в процессе его производства, так и после неизбежной утилизации он не выделяет токсинов и быстро разлагается.

     

    Авиация и марихуана: что их связывает

    Учёные и авиаконструкторы неустанно работают над усовершенствованием параметров летательных машин, таких как надёжность, противостояние перепадам давления и температур, снижение веса и т.п. Немаловажным фактором в условиях современной экономики является так же и потенциал удешевления именно процесса изготовления комплектующих для «стальных птиц». Решение было найдено: созданный биопластик на конопле позволяет рационализировать и модернизировать целую цепочку производственных процедур.

     

    Ранние исследования и эксперименты

    С восьмидесятых годов XX века композитные материалы разных форм применялись в структурных элементах коммерческих пассажирских и военных авиаконструкций: хвост, крылья, корпус (и не только). Это дало возможность облегчить конструкцию, не нарушая её прочности, и снизить тем самым не только стоимость самих воздушных суден, но и затраты на горючее.

     

    Лайнер мечты

    Первой «стальной птицей», каркас которой содержал в себе около 80% композиционного биопластика, стал 787-мой Boeing Dreamliner, впервые отправившийся в рейс 26 октября 2011г. При проектировании новейшей модели была полностью пересмотрена ранее применяемая концепция пассажирского авиастроения:

    • части двигателя – корпус, лопатки турбины и форсунки, традиционно ранее создаваемые из металлов, теперь исполнены из легких био-композитов;
    • фюзеляж на 50% стал легче в аналогии со своими предшественниками за счёт частичной его замены биокомпозитными углеродными компонентами;
    • упругость композитного корпуса обеспечивает более комфортное давление в салоне и необходимый уровень влажности.

     

    Airbus A350 XWB

    Одновременно с работой над 787-мым Боингом в Европе шла разработка новой модификации Airbus A350 XWB, конструкторы которой делали упор на биокомпозитный углепластик. Изначально эта модель планировалась как вариация предыдущей серии А330, но выход максимально-модифицированного конкурента изменил планы авиаконструкторов. Приоритетом стал вопрос облегчения лайнера с целью повышения аэродинамических характеристик, а также достижении экономии топливных издержек не менее чем на 25% процентов.

    Уже 15 января 2015 года пробный экземпляр совершил свой первый пассажирский перелёт. При этом доля композита представлена даже в несколько большем объёме, чем у вышедшего ранее «Боинга мечты»: 53% против 50%. Остальная часть аэробуса изготовлена из титана и алюминиево-литиевого сплава. Стоит отметить, что комплексное использование всех упомянутых выше ресурсов в конструктивных элементах только упрочило и обезопасило авиалайнер. Топливный же ресурс в итоге увеличился ещё на 17% в сравнении с плановым показателем (25%) и экономия составила теперь уже порядка 42%.

    Специалисты говорят, что со сменой используемой сырьевой базы меняются и производственные алгоритмы: выпускаемые ныне детали практически лишены каких-либо погрешностей и максимально точно подходят к моделям воздушных суден. Но в свете этого зарождается и новые приоритеты, а именно – проектировка принципиально прогрессивного инструмента и отлаживание системы профилактических ремонтов. А раз появляются эти инновационные сверхзадачи, значит, и эпоха биокомпозитов в истории авиации только началась.

     

    100%-ный биокомпозитный самолёт

    Вдохновлённый применением передовых технологий в ряде отраслей Дерек Кесек в 2012г. решил забросить свой ресторанный бизнес в Соединённых Штатах Америки и основал фирму «Hempearth Group», ориентировав её на применении конопляного сырьевого компонента в промышленном производстве всевозможных товаров. А в 2014 он задался целью сконструировать первую «авиаптицу», которая бы всецело состояла из биопластика на фундаменте канна (за исключением, конечно же, мотора). И воплотил свою идею в жизнь!

    Созданный им самолёт с размахом крыльев около 11 метров оформлен в натуральных природных цветах волокна «травы». Всё в нём изготовлено из биокомпозитных материалов: фюзеляж, внутренняя обшивка, сиденья и др. С самого начала экспериментальные полёты подтвердили надёжность конструкции. Однако Д. Кесек был настроен на проведение экспериментов в экстремальных условиях, чтобы подтвердить целесообразность внедрения данной технологии в индустрию авиастроения.

    Согласно проведённым исследованиям компании «Hempearth Group», биокомпозит на основе каннабиса в несколько раз крепче пластика, усиленного стекловолокном. Не уступает он в долговечности и алюминию, используемому для фюзеляжа, но в то же время существенно легче его, что улучшает аэродинамические характеристики летательного аппарата без ущерба его надёжности. Руководитель предприятия заявляет, что не планирует останавливаться на достигнутом и, помимо разработок в сфере самолётостроения. Он готов воплощать идеи эксплуатации сырья в иных отраслях: от конструкции домашнего комфорта до космических полётов.

     

    Биотопливо

    Тот же Дерек Кесек, которому изначально приходилось даже делать удобрение для конопли своими руками, разработал и два вида биотоплива на базе конопляного масла - биодизель и метанол/этанол, как альтернативу нефтепродуктам. К сожалению, пока оно не может использоваться в современной авиационной промышленности, так как ещё находится на этапе испытаний и согласования компетентными структурами.

    Однако уже сейчас ясно, что такое горючее эффективно и финансово является более доступным, чем нефти, а кроме того, в плане экологичности и возобновляемости оно серьезно превосходит нефтяные альтернативы. Эксперты нисколько не сомневаются, что будущее топлива на основе каннабиса «не за горами».

     

    Заключение. Настоящее и будущее биокомпозитов из марихуаны

    Несмотря на кажущуюся отдалённость перспектив технической конопли, он уже давно и прочно вошёл в нашу жизнь. Изготовление верёвок, канатов, шпагата, судовых снастей и парусов, тканей, одежды и обуви, бумаги издревле базировалось на этом сырье. На сегодняшний день из него строятся дома и автомобили, производится мебель и пластик. Специальные сорта (кстати, не обладающие одурманивающим действием) широко используются в питании, косметике, кормах для животных и т.д.

    Впоследствии сфера применения данного сырья будет только расширяться за счёт его полезных свойств и качественных характеристик, таких как прочность, долговечность, лёгкость, экологичность и экономичность.

    А пока преградой на этом пути стоит предубеждение, сформировавшееся из-за продолжительного отождествления полезного растения с наркотиком. Но многими передовыми странами и промышленными концернами уже переосмыслена проблема и сельскохозяйственные посевы технического сорта марихуаны начинают увеличиваться практически по всему миру. В числе прочего, учёными доказано, что само по себе это растение способно предотвратить глобальную природную катастрофу, связанную с увеличением количества так называемых озоновых дыр. Связано это с её уникальной особенности поглощать озон. Так что чем больше на планете будет произрастать «травки» (заметим, технической), тем дальше будет отодвигаться угроза планетарного масштаба.

     

    Статья подготовлена при поддержке интернет магазина семян конопли Биосидс



      Жалоба