Приложение на керамични материали в двигатели

2022-09-01

Като „сърцето“ на космическия кораб, двигателят играе ключова роля в развитието на космическата технология. Двигателят е сложно и усъвършенствано стратегическо оборудване от висок клас, но материалната система, която може да отговори на изискванията за устойчивост на висока температура, стабилна производителност и дълъг експлоатационен живот в същото време, е много ограничена.
На този етап материалите за високотемпературни конструкции като горивни камери и турбини на аерокосмически двигатели все още са доминирани от суперсплави. След повече от 40 години развитие температурната устойчивост на металните материали, представени от монокристални сплави, е значително подобрена, но все още е далеч от температурата на горене на двигателя, а в новото поколение двигатели разликата постепенно се увеличава .
Като лек и високоефективен структурен композитен материал, керамичният материал се използва широко в областта на високи температури. Неговата отлична производителност при високи температури го прави един от кандидат-материалите за замяна на суперсплавните материали в аерокосмическите двигатели, особено в двигателите със сърцевина на двигателя.
Според съобщение на сайта на руския "Известия" от 18-ти руски инженери са разработили технологията за производство на ракетни двигатели с керамика за първи път в света. Такива двигатели са по-устойчиви на високи температури от металните и следователно са по-ефективни.
Тъй като керамичните материали са по-малко плътни, това ще позволи на ракетата да изведе повече товар в орбита, като същевременно използва по-малко гориво. Разработчиците смятат, че керамиката вече може да се използва за направата на турбини за различни топлинни машини в енергийната индустрия.
„Направихме примерен двигател с размер на длан“, каза ръководителят на проекта на Ekipo за разработване на технология за керамично свързване. „Няма нищо необичайно в това нещо, но никой в ​​света не е строил нещо подобно.“ Двигатели. Научихме се как да снаждаме керамика, така че шевовете да не са очевидни и здравината й да не е по-ниска от монолитния материал.“
Според изследователите, ако турбинният двигател е направен от керамика, неговата ефективност ще бъде с повече от 15% по-висока от тази на двигателя от сплав.
Тестовете показват, че керамичните продукти, произведени с новата технология, могат ефективно да устоят на т. нар. термичен шок, който се случва в ракетните двигатели с течно гориво, тоест температурната разлика от стайна температура до близо 2000 градуса по Целзий за секунда и половина. Докладите от тестовете показаха, че образците на двигателя са издържали повече от 120 такива термични удара. Експертите посочват, че керамичните двигатели не са само за космоса. Може да бъде полезен и в машиностроенето, като морски керамични бутални пръстени.