Применение керамических материалов в двигателях

2022-09-01

Являясь «сердцем» космического корабля, двигатель играет ключевую роль в развитии аэрокосмической техники. Двигатель представляет собой сложное и сложное стратегическое оборудование высокого класса, но система материалов, которая может одновременно соответствовать требованиям устойчивости к высоким температурам, стабильной производительности и длительному сроку службы, очень ограничена.
На данном этапе в материалах высокотемпературных конструкций, таких как камеры сгорания и турбины авиационно-космических двигателей, по-прежнему преобладают суперсплавы. После более чем 40 лет разработок термостойкость металлических материалов, представленных монокристаллическими сплавами, была значительно улучшена, но она еще далека от температуры сгорания двигателя, и в двигателях нового поколения разрыв постепенно увеличивается. .
Как легкий и высокопроизводительный конструкционный композиционный материал, керамический материал широко используется в области высоких температур. Его превосходные характеристики при высоких температурах делают его одним из кандидатов на замену материалов из суперсплавов в аэрокосмических двигателях, особенно в двигателях с сердцевиной двигателя.
Как сообщается на сайте российских "Известий" от 18 числа, российские инженеры впервые в мире разработали технологию изготовления ракетных двигателей с керамикой. Такие двигатели более устойчивы к высоким температурам, чем металлические, и поэтому более эффективны.
Поскольку керамические материалы менее плотные, это позволит ракете вывести на орбиту больше груза, используя при этом меньше топлива. Разработчики полагают, что теперь керамику можно будет использовать для изготовления турбин различных тепловых машин в энергетике.
«Мы создали двигатель размером с ладонь», — сказал руководитель проекта Ekipo по разработке технологии керамического соединения. «В этой штуке нет ничего необычного, но никто в мире никогда не строил ничего подобного». Двигатели. Мы научились сращивать керамику так, чтобы швы не были очевидны, а ее прочность не уступала цельному материалу».
По мнению исследователей, если газотурбинный двигатель будет изготовлен из керамики, его КПД будет более чем на 15% выше, чем у двигателя из сплава.
Испытания показали, что керамические изделия, изготовленные по новой технологии, способны эффективно противостоять так называемому тепловому удару, возникающему в жидкостных ракетных двигателях, то есть разнице температур от комнатной до почти 2000 градусов Цельсия за полторы секунды. Протоколы испытаний показали, что образцы двигателей выдержали более 120 таких термоударов. Эксперты отмечают, что керамические двигатели предназначены не только для космоса. Он также может пригодиться в машиностроении, например, при изготовлении судовых керамических поршневых колец.