Топ-100
Сделать домашней страницей Добавить в избранное





Главная Обзоры СМИ Статьи


В посудной плавке: в России создали космический двигатель из керамики


18 августа 2022 года Ольга Коленцова, Известия


Российские инженеры впервые в мире разработали технологию, позволяющую сделать ракетный двигатель из керамики. Предполагается, что он будет выдерживать более высокие температуры, чем деталь из металлических сплавов, и за счет этого станет более эффективным. Кроме того, керамика легче металла, то есть с разработкой можно снизить массу устройства и повысить вес полезной нагрузки. Это позволит ракетам поднимать на орбиту больше грузов при использовании меньшего количества топлива. Также из керамики теперь можно сделать турбины для различных тепловых машин, применяемых в энергетике, считают разработчики.

Российские инженеры впервые в мире разработали технологию, позволяющую сделать ракетный двигатель из керамики. Предполагается, что он будет выдерживать более высокие температуры, чем деталь из металлических сплавов, и за счет этого станет более эффективным. Кроме того, керамика легче металла, то есть с разработкой можно снизить массу устройства и повысить вес полезной нагрузки. Это позволит ракетам поднимать на орбиту больше грузов при использовании меньшего количества топлива. Также из керамики теперь можно сделать турбины для различных тепловых машин, применяемых в энергетике, считают разработчики.

Некоторые любят погорячее

Инженеры из российской компании «Экипо» создали двигатель из керамики, который позволит снизить массу космических аппаратов. Тогда можно будет не только сэкономить на топливе, но и поднять на орбиту больше грузов. Нужного эффекта ученые достигли, научившись сращивать детали из керамики воедино.

Одна из главных характеристик двигателя — так называемый коэффициент полезного действия (КПД). Он показывает эффективность системы в плане преобразования энергии, и чем он выше, тем более экономно расходуется топливо.

Сегодня уровень КПД тепловых двигателей, в том числе двигателей внутреннего сгорания, уперся в технологический потолок. Поднять его за счет изменения конструкции устройства уже практически нереально. Однако можно повысить КПД за счет роста температуры рабочего тела. Проблема в том, что современные двигатели сделаны из металлических сплавов, которые выдерживают температуру максимум 1700 ℃, а чаще их возможностей хватает только на 1200–1400 ℃.

Один из выходов — применять керамику, то есть соединение на основе Al2O3 (оксид алюминия), которое выдерживает 2000 ℃. Главная проблема в том, что для создания такой сложной конструкции, как турбинный двигатель, нужно собрать воедино несколько элементов, рассказали в «Экипо». Ранее считалось, что невозможно «склеить» керамические элементы так, чтобы они представляли собой монолитный образец. Точнее, это вероятно, но полученная конструкция будет очень хрупкой и не выдержит никаких нагрузок.

— Мы сделали образец турбины и реального ракетного двигателя, который получился размером всего с ладонь, — рассказал «Известиям» руководитель проекта по созданию метода склейки керамики Вячеслав Темкин. — На вид в нем ничего необычного, однако сейчас никто в мире подобный двигатель сделать пока не смог. Мы научились сращивать керамику так, чтобы швы были малозаметны, а их прочностные характеристики совершенно не уступали параметрам основного монолитного материала. Даже если разбить полученную конструкцию и изучить под электронным микроскопом, структура шва будет слабо выделяться на фоне структуры основного материала.

Для этого инженеры разработали особую технологию сращивания керамических деталей. Швы промазывают нанопастами и соединяют детали при определенных температурных режимах, учитывающих фазовые переходы в процессе нагрева.

Если сделать из керамики турбинный двигатель, такой же по конструкции, как из металлических сплавов, это повысило бы КПД более чем на 15%. Как объяснили разработчики, это осуществимо за счет повышения температуры рабочего тела и отказа от системы охлаждения.

Как показали испытания, керамические изделия, изготовленные по новой технологии, эффективно выдерживают так называемый термоудар, который возникает в жидкостных ракетных двигателях. Это перепад температур в течение полутора секунд от комнатной до почти 2000 ℃, возникающий при начале работы двигателя. Согласно протоколу испытаний и отчету, переданному «Известиям», элементы турбинного двигателя и прототип маршевого ракетного двигателя (используемого для вывода на орбиту) выдержали более 120 таких термоударов.

Легкие времена

Как говорят эксперты, детали из керамики применимы не только для космоса. В энергетическом машиностроении для генерации энергии, в том числе для портативных электростанций, керамические турбины тоже пригодятся. Они тоже подвергаются воздействию жара, и чем более жаростойким будет материал турбины, тем выше можно делать температуру рабочего тела, тем самым поднимая КПД.

— Безусловно, появившаяся возможность создавать из керамики самые различные по форме и составу конструкции, в том числе и чрезвычайно сложные, существенно расширяет сферы ее применения в самых разных областях, — сказал директор Института нефтехимического синтеза им. А.В. Топчиева РАН Антон Максимов. — Керамические материалы по ряду своих свойств (в частности, по твердости и износостойкости, рабочим температурам, коррозионной стойкости) зачастую существенно превосходят металлы. Это позволяет создавать, например, изделия, выдерживающие не просто большие температуры, но и их колебания. Таким образом, керамические материалы оказываются незаменимы при создании ракетных двигателей, объектов химического и энергетического машиностроения.

Участок изготовления керамической подложки Фото: РИА Новости/Александр Кряжев
В качестве эксперимента разработчики сделали такую турбину из керамики размером с ладонь, работающую на кислородно-керосиновой смеси. Ее мощность — 15 кВт, что, по их словам, позволяет обеспечить электроэнергией четыре квартиры.

Применение керамики позволяет отказаться от систем охлаждения в двигателях, которые утяжеляют и усложняют конструкцию, снижают ресурс. Кроме того, керамика сама по себе легче металла, что также положительно скажется на массо-габаритных характеристиках. По расчетам разработчиков, их двигатель будет на пятую часть легче аналога из металлов.

— Такую технологию начали разрабатывать еще во времена СССР, — сказала «Известиям» ведущий инженер-исследователь корпорации «Российские космические системы» Мария Баркова. — Однако тогда ее не смогли довести до ума, вероятно, не было технических возможностей. Сейчас у российских ученых всё получилось, и можно только порадоваться за них. Сам проект я нахожу очень перспективным, широкая область его применения, от космоса до энергетики, позволяет надеяться на прикладную пользу, как техническую, так и экономическую.

Впрочем, керамика — не только жаропрочный материал, но и довольно хрупкий, заметил руководитель направления «Частная космонавтика» центра «Аэронет» НТИ Роман Жиц.

— В ракетостроении существует много этапов, связанных с вибрациями, и керамика будет очень неустойчивой, попросту рассыпется, — пояснил он.

Сейчас разработчики передали материалы для оценки в «Роскосмос» и КБ «Химмаш», однако согласие на их применение пока не получено.




комментарии (0):













Материалы рубрики

Дмитрий Литвинов
Парламентская газета
В Росавиации оценили идею доставлять товары из Китая беспилотниками
Кирилл Фенин, Алена Нефедова, Владимир Гаврилов
Известия
Подставили на крыло: в США удерживают закупленные РФ авиазапчасти на $500 млн
Ксения Власова
ИрСити
«Вполне реально завершить эту программу». Авиаэксперт оценил, сколько МС-21 получат авиакомпании в 2026 году
Дарья Молоткова, Елена Сухорукова, при участии Анна Захарова
РБК
Немецкий оператор duty free вышел из бизнеса в Шереметьево и Домодедово
Юлия Леонова
Известия
Беспилотный урок: в России начали обучать сборке БПЛА школьников и студентов
Мария Недюк, Юлия Леонова
Известия
Полетный проект: названы самые перспективные разработки беспилотных авиасистем
Дмитрий Плотников
Pravda.Ru
Проект Як-242: несостоявшийся конкурент самолётов Ту-204 и МС-21
Андрей Коршунов
Известия
Сдвиг по базе: в России создали универсальный двигатель для беспилотников



Александра Веснина
Национальная Служба Новостей (НСН)
«Взвинтит цены»: К чему приведет исправление данных в невозвратных авиабилетах
Айгуль Абдуллина
Коммерсантъ
Тяните билет. Потенциальным пассажирам предложено дать время передумать при покупке
Ксения Власова
«Ирсити.ру»
«Самолетов уже сейчас не хватает». Авиаэксперты оценили, когда перевозчики начнут летать на отечественных МС-21
Михаил Грачев
MASHNEWS
Полетят, но позже. Почему российская авиация хронически отстает от обещаний
Наталия Ячменникова
Российская газета
Водоросли или "родственник" капусты: на каком топливе будут летать самолеты в будущем?
Андрей Коршунов
Известия
Союз композитов: тесты мини-образцов материалов ускорят создание самолетов
Владимир Гаврилов, Станислав Федоров
Известия
Летают в облаках: Минтранс хочет увеличить нормы налета для авиаэкипажей
Альберт Калашян
Известия
Расчет на орбиту: Россия поможет Тунису в освоении космоса
Герман Костринский
РБК
Росавиация опровергла информацию о запрете эксплуатации вертолетов Ми-8Т
Ольга Самофалова
Взгляд
Россия поднялась на новую технологическую ступень в авиации
Арсений Замостьянов
Известия
Шаг во Вселенную: как человек вышел в открытый космос
Мария Медведева, Анастасия Сирина, Дарья Широкова
РБК
60 лет назад человек впервые вышел в открытый космос. Как это было
Елизавета Гриценко
Известия
Небо в джеточку: самолет с двигателем ПД-8 совершил первый полет
Юлия Леонова, Андрей Федоров
Известия
Страж полета: для аэропортов России разработана система защиты от БПЛА

Деловой Петербург
Доставки на высоте: как и почему меняется сегмент воздушных перевозок
Евгений Берсенёв
Октагон
Даст ли Россия «Боингу» добро на посадку
Иван Ткачёв, Петр Канаев, Ирина Парфентьева, Герман Костринский
РБК
Торговая палата США в России предложила снять санкции с авиации
Кирилл Фенин, Алена Нефедова, Анастасия Костина
Известия
Восточное крыло: прямые рейсы из Москвы в Мьянму запустят в 2025-м
Антон Белый
Известия
Вымести из орбит: в РФ создают первый многоразовый космический мусоросборщик
Герман Костринский, при участии Анна Балашова
РБК
Власти ускорят выдачу разрешений на полеты дронов до одних суток
Дилимбетов Олег
MASHNEWS
Чиновники знали, что эксперименты с беспилотниками в пяти регионах заведомо провальные
Елизавета Борисенко
Известия
Рейсы-рельсы: санкции мешают полетам между Москвой и Улан-Батором
Татьяна Серебрякова
TourDom.ru
Эксперты назвали условия возобновления прямых рейсов между Россией и США
Гаврилов Владимир
Известия
Вокзал для своих: охране в аэропортах выдадут пистолеты, каски и ружья
Марина Туркушева (Сахалинская область)
Российская газета
Авиабилеты для туристов на Сахалине будут в два раза дороже, чем для местных
Наталья Башлыкова
Известия
Штурвал проблем: штрафы за несанкционированные полеты вырастут до 1 млн
Михаил Задорожный
Вгудок
Железка теряет кейс и прайс. Деловой пассажир бежит со стальных магистралей на самолёт
Екатерина Шокурова
РБК
Совфед анонсировал эксперимент по доставке грузов в Китай дронами
Евгений Белицкий
MASHNEWS
Мотор без планера: конкретного плана по использованию авиадвигателя ПД-35 пока нет

Интерфакс
Биотопливо просит поддержки
Денис Гриценко
Известия
Дистанция обслуживания: связь для наноспутников поможет проследить за экологией Земли
Наталия Ячменникова
Российская газета
35 лет назад СССР открыл свое небо для полетов по кроссполярным маршрутам через Ледовитый океан
Екатерина Тропова
АТОР
Самые опасные аэропорты России
Дарья Дмитриева
Деловой Петербург
Выпуск альтернативных запасных частей решит проблемы российской авиации
Михаил Захаров
Регнум
«Мой первый заход»: что стало понятно из переговоров экипажа самолёта AZAL
Татьяна Тюменева (Санкт-Петербург )
Российская газета
В Северной столице появятся инклюзивные авиарейсы для людей с аутизмом
Елизавета Борисенко, Кирилл Фенин
Известия
Кавказский привет: прямое авиасообщение простимулирует рост поездок в Абхазию
Владимир Гаврилов, Богдан Степовой
Известия
Концептная программа: на NAIS-2025 представили технологии борьбы с вражескими БПЛА
Андрей Коршунов
Известия
В дело с «Гонцом»: как приход нового руководства «Роскосмоса» изменит отрасль
Иван Афанасьев
«Вгудок»
Новосибирск между рельсами и небом
Владимир Гаврилов, Юлия Леонова
Известия
Следующая авиастанция: на NAIS показали новый двигатель для SSJ-100 и перспективные дроны
Владимир Гаврилов, Богдан Степовой, Андрей Коршунов
Известия
Крылья, советы: что увидят зрители международной авиавыставки NAIS

 

 

 

 

Реклама от YouDo
erid: LatgC9sMF
 
РЕКЛАМА ОБРАТНАЯ СВЯЗЬ АККРЕДИТАЦИЯ ПРЕСС-СЛУЖБ

ЭКСПОРТ НОВОСТЕЙ/RSS


© Aviation Explorer