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엔진에 세라믹 재료의 응용

2022-09-01

엔진은 우주선의 '심장'으로서 항공우주 기술 발전에 핵심적인 역할을 합니다. 엔진은 복잡하고 정교한 고급 전략 장비이지만, 높은 내열성, 안정적인 성능, 긴 사용 수명이라는 요구 사항을 동시에 충족할 수 있는 재료 시스템은 매우 제한적입니다.
이 단계에서 항공우주 엔진의 연소실, 터빈과 같은 고온 구조물의 재료는 여전히 초합금이 지배적입니다. 40여년의 개발 끝에 단결정 합금으로 대표되는 금속재료의 내열성은 크게 향상되었으나 여전히 엔진의 연소온도와는 거리가 멀고 차세대 엔진에서는 그 격차가 점차 커지고 있다. .
세라믹 소재는 경량, 고성능 구조용 복합재료로서 고온 분야에서 널리 사용되고 있습니다. 뛰어난 고온 성능으로 인해 항공우주 엔진, 특히 엔진 코어 엔진에서 초합금 재료를 대체할 수 있는 후보 재료 중 하나입니다.
18일 러시아 '이즈베스티아(Izvestia)' 홈페이지에 보도된 바에 따르면, 러시아 엔지니어들이 세계 최초로 세라믹으로 로켓 엔진을 만드는 기술을 개발했다고 한다. 이러한 엔진은 금속 엔진보다 고온에 더 강하므로 더 효율적입니다.
세라믹 재료는 밀도가 낮기 때문에 로켓은 더 적은 연료를 사용하면서 더 많은 화물을 궤도에 올릴 수 있습니다. 개발자들은 이제 에너지 산업의 다양한 열 기계용 터빈을 만드는 데 세라믹을 사용할 수 있다고 믿습니다.
Ekipo의 세라믹 접합 기술 개발 프로젝트 매니저는 "우리는 손바닥 크기의 샘플 엔진을 만들었습니다"라고 말했습니다. "이것에는 특이한 점은 없습니다. 하지만 세계 어느 누구도 이와 같은 것을 만든 적이 없습니다." 엔진. 이음새가 눈에 띄지 않고 일체형 소재보다 강도가 떨어지지 않도록 세라믹을 접합하는 방법을 배웠습니다.”
연구진에 따르면 터빈 엔진을 세라믹으로 제작하면 합금 엔진에 비해 효율이 15% 이상 높아진다.
테스트 결과, 신기술로 만든 세라믹 제품은 액체 로켓 엔진에서 발생하는 소위 열충격, 즉 1.5초 만에 실온과 거의 섭씨 2,000도에 달하는 온도 차이를 효과적으로 견딜 수 있는 것으로 나타났습니다. 테스트 보고서에 따르면 엔진 샘플은 이러한 열충격을 120회 이상 견뎌냈습니다. 전문가들은 세라믹 엔진이 단지 우주만을 위한 것이 아니라고 지적한다. 해양 세라믹 피스톤 링과 같은 기계 제작에도 유용할 수 있습니다.