Silnik, będący „sercem” statku kosmicznego, odgrywa kluczową rolę w rozwoju technologii lotniczej. Silnik jest złożonym i wyrafinowanym, wysokiej klasy sprzętem strategicznym, ale system materiałowy, który może spełnić wymagania dotyczące odporności na wysoką temperaturę, stabilnej wydajności i jednocześnie długiej żywotności, jest bardzo ograniczony.
Na tym etapie w materiałach konstrukcji wysokotemperaturowych, takich jak komory spalania i turbiny silników lotniczych, nadal dominują nadstopy. Po ponad 40 latach rozwoju odporność temperaturowa materiałów metalowych reprezentowanych przez stopy monokrystaliczne została znacznie poprawiona, ale nadal jest daleka od temperatury spalania silnika, a w silnikach nowej generacji różnica stopniowo się zwiększa .
Jako lekki i wysokowydajny konstrukcyjny materiał kompozytowy, materiał ceramiczny jest szeroko stosowany w polu wysokich temperatur. Jego doskonałe właściwości użytkowe w wysokich temperaturach czynią go jednym z kandydatów do zastąpienia materiałów nadstopowych w silnikach lotniczych, zwłaszcza w silnikach z rdzeniem silnika.
Jak wynika z doniesienia zamieszczonego na stronie internetowej rosyjskiej „Izwiestii”, 18 grudnia rosyjscy inżynierowie po raz pierwszy na świecie opracowali technologię wytwarzania silników rakietowych z ceramiki. Silniki takie są bardziej odporne na wysokie temperatury niż silniki metalowe i dlatego są bardziej wydajne.
Ponieważ materiały ceramiczne mają mniejszą gęstość, umożliwiłoby to rakiecie wyniesienie na orbitę większej ilości ładunku przy mniejszym zużyciu paliwa. Twórcy uważają, że ceramikę można obecnie wykorzystać do produkcji turbin do różnych maszyn cieplnych w energetyce.
„Stworzyliśmy próbny silnik wielkości dłoni” – powiedział kierownik projektu w firmie Ekipo ds. opracowania technologii spajania ceramiki. „Nie ma w tym nic niezwykłego, ale nikt na świecie nigdy nie zbudował czegoś takiego”. Silniki. Nauczyliśmy się łączyć ceramikę tak, aby szwy nie były widoczne, a jej wytrzymałość nie ustępowała materiałowi jednoczęściowemu.”
Zdaniem naukowców, jeśli silnik turbinowy będzie wykonany z ceramiki, jego sprawność będzie o ponad 15% wyższa niż silnika stopowego.
Testy wykazały, że wyroby ceramiczne wykonane w nowej technologii skutecznie przeciwstawiają się tzw. szokowi termicznemu występującemu w silnikach rakietowych na paliwo ciekłe, czyli różnicy temperatur od temperatury pokojowej do blisko 2000 stopni Celsjusza w ciągu półtorej sekundy. Raporty z testów wykazały, że próbki silnika przetrwały ponad 120 takich szoków termicznych. Eksperci podkreślają, że silniki ceramiczne to nie tylko przestrzeń kosmiczna. Może się również przydać w budowie maszyn, takich jak ceramiczne pierścienie tłokowe do zastosowań morskich.
