Aplikácia keramických materiálov v motoroch

2022-09-01

Ako „srdce“ kozmickej lode hrá motor kľúčovú úlohu vo vývoji leteckej techniky. Motor je komplexné a sofistikované špičkové strategické zariadenie, ale materiálový systém, ktorý dokáže splniť požiadavky vysokej teplotnej odolnosti, stabilného výkonu a zároveň dlhej životnosti, je veľmi obmedzený.
V tomto štádiu materiálom vysokoteplotných štruktúr, ako sú spaľovacie komory a turbíny leteckých motorov, stále dominujú superzliatiny. Po viac ako 40 rokoch vývoja sa teplotná odolnosť kovových materiálov reprezentovaných monokryštálovými zliatinami výrazne zlepšila, ale stále je ďaleko od teploty spaľovania motora a v novej generácii motorov sa medzera postupne zväčšuje .
Ako ľahký a vysoko výkonný konštrukčný kompozitný materiál je keramický materiál široko používaný v oblasti vysokých teplôt. Jeho vynikajúci výkon pri vysokých teplotách z neho robí jeden z kandidátskych materiálov na nahradenie superzliatinových materiálov v leteckých motoroch, najmä v motoroch s jadrom motora.
Podľa správy na webovej stránke ruských „Izvestija“ z 18. rokov ruskí inžinieri po prvý raz na svete vyvinuli technológiu výroby raketových motorov s keramikou. Takéto motory sú odolnejšie voči vysokým teplotám ako kovové motory, a preto sú efektívnejšie.
Pretože keramické materiály sú menej husté, umožnilo by to rakete vyniesť na obežnú dráhu viac nákladu a zároveň spotrebovať menej paliva. Vývojári sa domnievajú, že keramiku je dnes možné použiť na výrobu turbín pre rôzne tepelné stroje v energetickom priemysle.
"Vyrobili sme vzorový motor veľkosti dlane," povedal projektový manažér spoločnosti Ekipo pre vývoj technológie spájania keramiky. "Na tejto veci nie je nič nezvyčajné, ale nikto na svete nikdy nič také nepostavil." motory. Naučili sme sa spájať keramiku tak, aby švy neboli viditeľné a jej pevnosť nebola nižšia ako u jednodielneho materiálu.“
Podľa výskumníkov, ak je turbínový motor vyrobený z keramiky, jeho účinnosť bude o viac ako 15% vyššia ako u zliatinového motora.
Testy ukázali, že keramické výrobky vyrobené novou technológiou dokážu účinne odolávať takzvanému tepelnému šoku, ktorý nastáva v motoroch rakiet na kvapalné palivo, teda teplotnému rozdielu z izbovej teploty na takmer 2000 stupňov Celzia za jeden a pol sekundy. Testovacie správy ukázali, že vzorky motora prežili viac ako 120 takýchto tepelných šokov. Odborníci upozorňujú, že keramické motory nie sú len pre vesmír. Môže sa tiež hodiť pri výrobe strojov, ako sú napríklad námorné keramické piestne krúžky.