Бетон със структура на захарен памук за меко аварийно кацане на самолети разработиха китайски учени

Китайски изследователи са създали революционна система за безопасност на пистите, базирана на ултралек пенест бетон с порьозна структура, наподобяваща захарен памук. Материалът позволява плавно и контролирано спиране на тежки самолети при аварийно кацане, съобщава Синхуа.
Разработката е съвместен проект на China Building Materials Academy (CBMA), Китайската академия за гражданска авиация, наука и технологии и технологична компания от Пекин. Системата вече е отличена с втора награда за иновации от Китайската федерация за строителни материали, съобщава Science and Technology Daily.
Новият материал визуално прилича на обикновен бетон, но има порьозност над 80% и плътност едва 200 кг/м³ – десетократно по-ниска от стандартния бетон. При удар той се разпада по контролиран начин и абсорбира кинетичната енергия, като намалява скоростта на самолета.
„На пръв поглед изглежда твърд, но при сблъсък се раздробява и така плавно забавя машината“, обяснява Фан Цзюн, инженер от CBMA.
Излитанията и кацанията са критичните фази на полета, в които възникват най-много инциденти. Международната организация за гражданска авиация (ICAO) изисква изграждането на зони за безопасност от минимум 90 метра зад пистите. В миналото тези зони са били запълвани с вода, пясък или почва, но такива решения често са нестабилни и зависими от климатичните условия. „Водните басейни например замръзват през зимата и привличат птици, а почвените настилки са силно чувствителни към влагата и температурата“, отбелязва Фан.
За да постигнат способността за енергопоглъщане чрез раздробяване, изследователите внимателно контролират механичните свойства на пяната. Фан посочва, че за спиране на самолет от клас Boeing 747 бетонът трябва да поддържа якост в много тесен диапазон – между 0,30 и 0,35 мегапаскала.
„Докато при обикновения бетон по-високата якост е преимущество, тук материалът работи при точно обратното изискване – ниска якост с минимални отклонения“, пояснява той.
Международните технологии обикновено използват калциев сулфоалуминатен цимент, който се втвърдява бързо и улеснява формоването. Недостатък обаче са високите разходи, което затруднява малките летища, както и рискът материалът да стане прахообразен при дълготрайна експлоатация. Затова китайският екип се стреми да разработи по-достъпна и устойчива формула на основата на обикновен цимент.
Ключов момент е производството на пяната, която се постига чрез „вдухване на мехурчета“ в бетонната смес. За да ги стабилизират, изследователите въвеждат двуверижен въздухоулавящ агент на основата на малеирана колофонна смола. Агентът позволява на молекулите да се подредят плътно по повърхността на мехурчетата и да образуват здрава защитна обвивка.
За да гарантират дългосрочната експлоатация на открито, е разработена двустепенна технология за регулиране на якостта. Чрез механизъм за поетапно освобождаване якостта се стабилизира и компенсира постепенното ѝ намаляване под въздействие на околната среда.
Системата вече е внедрена на 14 летища в Китай. Данните от едногодишно наблюдение на летището в Нинчъ, автономна област Сицзан, показват, че колебанията в свойствата са едва 3% – значително под допустимата граница от 10%, подчертава Фан.