Aplikace keramických materiálů v motorech

2022-09-01

Jako „srdce“ kosmické lodi hraje motor klíčovou roli ve vývoji letecké techniky. Motor je složité a sofistikované špičkové strategické zařízení, ale materiálový systém, který dokáže splnit požadavky vysoké teplotní odolnosti, stabilního výkonu a zároveň dlouhé životnosti, je velmi omezený.
V této fázi materiálům vysokoteplotních konstrukcí, jako jsou spalovací komory a turbíny leteckých motorů, stále dominují superslitiny. Po více než 40 letech vývoje se teplotní odolnost kovových materiálů reprezentovaných monokrystalickými slitinami výrazně zlepšila, ale stále má daleko k teplotě spalování motoru a u nové generace motorů se mezera postupně zvětšuje .
Jako lehký a vysoce výkonný strukturální kompozitní materiál je keramický materiál široce používán v oblasti vysokých teplot. Jeho vynikající výkon při vysokých teplotách z něj činí jeden z kandidátů na materiály pro nahrazení superslitinových materiálů v leteckých motorech, zejména v motorech s jádrem motoru.
Podle zprávy na webu ruské "Izvestije" z 18. ruští inženýři poprvé na světě vyvinuli technologii výroby raketových motorů s keramikou. Takové motory jsou odolnější vůči vysokým teplotám než kovové motory, a proto jsou účinnější.
Protože keramické materiály jsou méně husté, umožnilo by to raketě vynést na oběžnou dráhu více nákladu a zároveň spotřebovat méně paliva. Vývojáři věří, že keramiku lze nyní použít k výrobě turbín pro různé tepelné stroje v energetice.
"Vyrobili jsme vzorový motor velikosti dlaně," řekl projektový manažer společnosti Ekipo pro vývoj technologie spojování keramiky. "Na této věci není nic neobvyklého, ale nikdo na světě něco takového nikdy nepostavil." Motory. Naučili jsme se, jak spojovat keramiku tak, aby švy nebyly zřejmé a její pevnost nebyla nižší než u jednodílného materiálu.“
Podle výzkumníků, pokud je turbínový motor vyroben z keramiky, jeho účinnost bude o více než 15 % vyšší než u slitinového motoru.
Testy ukázaly, že keramické výrobky vyrobené novou technologií dokážou účinně odolat takzvanému tepelnému šoku, ke kterému dochází v kapalných raketových motorech, tedy teplotnímu rozdílu z pokojové teploty na téměř 2000 stupňů Celsia za jeden a půl sekundy. Zprávy ze zkoušek ukázaly, že vzorky motoru přežily více než 120 takových tepelných šoků. Odborníci upozorňují, že keramické motory nejsou jen pro vesmír. Může se také hodit při výrobě strojů, jako jsou námořní keramické pístní kroužky.