Суперпрочный и жаростойкий «доспех»: в Самаре ученые создали плазменную защиту для авиационных и ракетных двигателей

Ученые Самарского университета имени академика С. П. Королева представили свою новую разработку. Они изготовили образец плазменной «кольчуги», которая предназначена для защиты «нутра» ракетных и авиационных двигателей от экстремально высоких рабочих температур. Инновационное жаропрочное покрытие позволит в два-три раза увеличить срок службы важнейших деталей.

Плазменная защита для двигателей

Разработка велась в течение двух лет. За это время ученые придумали технологию нанесения покрытия и изготовили первый экспериментальный образец «кольчуги». Они нанесли наноструктурированное термобарьерное покрытие на небольшую пластину из жаростойкого материала. Из него обычно изготавливают лопатки первой ступени турбины газотурбинного двигателя.

— Покрытие наносится путем плазменного напыления. В струю из плазмы подают частицы тугоплавкого вещества (например, диоксида циркония с различными добавками) в виде порошка. Ускоряясь и нагреваясь в плазме, частицы попадают на обрабатываемую поверхность и образуют покрытие, — рассказали в вузе.

Как средневековый доспех, но лучше

Созданное самарскими учеными покрытие имеет уникальную структуру. Его можно сравнить со средневековым доспехом — кольчугой, состоящей из нескольких слоев плоских дискообразных частиц-чешуек. Толщина одной «чешуйки» составляет 10−20 мкм, а всей «кольчуги» — менее 0,5 мм.

Состоят «чешуйки» из двух слоев: верхнего, который повышает прочность сцепления отдельных чешуек между собой и жаростойкость «доспеха», и внутренний, способствующий снижению теплопроводимости материала и компенсирует температурные и механические напряжения.

Сможет защитить двигатели беспилотников

Сейчас экспериментальный образец проходит испытания. Ученые уже провели проверку на прочность сцепления покрытия с материалом пластины. По словам ученых, это покрытие сможет защитить от разрушения внутренние поверхности сопел и камер сгорания, лопатки турбин ракетных и авиационных двигателей, а также двигатели энергоустановок и беспилотников.

— В настоящее время идут основные испытания. Они должны определить термоусталостную долговечность покрытия. Образец периодически нагревают до рабочих температур горячего тракта современных газотурбинных двигателей, затем охлаждают до комнатной температуры. Испытания завершатся примерно через полгода, — рассказал автор проекта, научный руководитель направления по нанесению специальных покрытий научно-исследовательской части Самарского университета Михаил Гиорбелидзе.

Отметим, инновационное покрытие позволит не только продлить срок службы важнейших деталей силовых установок, но и в перспективе создавать более мощные двигатели, которые будут рассчитаны на более высокие рабочие температуры.