Als „Herz“ des Raumfahrzeugs spielt das Triebwerk eine Schlüsselrolle bei der Entwicklung der Luft- und Raumfahrttechnik. Der Motor ist eine komplexe und hochentwickelte strategische High-End-Ausrüstung, aber das Materialsystem, das gleichzeitig die Anforderungen an hohe Temperaturbeständigkeit, stabile Leistung und lange Lebensdauer erfüllen kann, ist sehr begrenzt.
Zu diesem Zeitpunkt werden die Materialien von Hochtemperaturstrukturen wie Brennkammern und Turbinen von Luft- und Raumfahrttriebwerken noch immer von Superlegierungen dominiert. Nach mehr als 40 Jahren Entwicklungszeit wurde die Temperaturbeständigkeit von Metallmaterialien, die durch Einkristalllegierungen dargestellt werden, erheblich verbessert, liegt jedoch immer noch weit von der Verbrennungstemperatur des Motors entfernt, und bei der neuen Motorengeneration wird der Abstand allmählich größer .
Als leichter und leistungsstarker Strukturverbundwerkstoff wird Keramikmaterial häufig im Hochtemperaturbereich eingesetzt. Seine hervorragende Hochtemperaturleistung macht es zu einem der Kandidatenmaterialien für den Ersatz von Superlegierungsmaterialien in Luft- und Raumfahrttriebwerken, insbesondere in Triebwerkskerntriebwerken.
Laut einem Bericht auf der Website der russischen „Iswestija“ vom 18. haben russische Ingenieure zum ersten Mal weltweit die Technologie zur Herstellung von Raketentriebwerken aus Keramik entwickelt. Solche Motoren sind hitzebeständiger als Metallmotoren und daher effizienter.
Da keramische Materialien weniger dicht sind, könnte die Rakete mehr Fracht in die Umlaufbahn befördern und dabei weniger Treibstoff verbrauchen. Die Entwickler gehen davon aus, dass Keramik nun zur Herstellung von Turbinen für verschiedene thermische Maschinen in der Energiewirtschaft genutzt werden kann.
„Wir haben eine handtellergroße Mustermaschine hergestellt“, sagte Ekipos Projektmanager für die Entwicklung der Keramikverbindungstechnologie. „An diesem Ding ist nichts Ungewöhnliches, aber niemand auf der Welt hat jemals so etwas gebaut.“ Motoren. Wir haben gelernt, wie man Keramik so verbindet, dass die Nähte nicht sichtbar sind und die Festigkeit dem einteiligen Material in nichts nachsteht.“
Den Forschern zufolge ist der Wirkungsgrad des Turbinentriebwerks, wenn es aus Keramik besteht, um mehr als 15 % höher als der des Legierungstriebwerks.
Tests haben gezeigt, dass mit der neuen Technologie hergestellte Keramikprodukte dem sogenannten Thermoschock, der in Flüssigkeitsraketentriebwerken auftritt, also dem Temperaturunterschied von Raumtemperatur auf fast 2.000 Grad Celsius in eineinhalb Sekunden, wirksam widerstehen können. Testberichte zeigten, dass die Motorproben mehr als 120 solcher Thermoschocks überlebten. Experten weisen darauf hin, dass Keramikmotoren nicht nur für den Weltraum gedacht sind. Es kann auch im Maschinenbau nützlich sein, beispielsweise bei Schiffskeramikkolbenringen.
