Зачем российские двигатели для космоса хотят делать из керамики

Зачем российские двигатели для космоса хотят делать из керамики

Зачем российские двигатели для космоса хотят делать из керамики

Модель керамической турбины из керамики сложной формы.

Учёные из России создали и, что важно, опробовали технологию, которая позволит создавать космические двигатели из керамики.

В представлении обычного человека керамика — это глиняные сосуды из тонкого и хрупкого материала. Однако совсем иное подразумевает под словом "керамика" любой химик. Например, керамическими являются некоторые высокотемпературные сверхпроводники.

В отличие от металлов керамика способна выдерживать более высокие температуры: если деталь из металлического сплава теряет свойства уже при 1700 градусах Цельсия (чаще рубеж приходится на отметку 1200-1400 °C), то керамическая на основе оксида алюминия выдержит и 2000 °C. Кроме того, она будет значительно легче.

Получается, на вывод на орбиту ракеты из керамики будет затрачено меньше топлива или же она сможет взять с собой больше полезной нагрузки. Кроме того, более высокие температуры рабочего тела в тепловых двигателях позволяют повышать их КПД.

Словом, керамика — очень перспективный материал, а точнее целый огромный класс материалов, который физики и химики изучают уже очень давно.

Зачем российские двигатели для космоса хотят делать из керамики

​Сверхпрочную керамику и прозрачную броню создают по образу и подобию раковин моллюсковчитайте также

Однако загвоздка в том, что созданные керамические детали необходимо как-то соединять. И вот тут появляется самое тонкое место, которое сводит на нет все остальные выдающиеся свойства керамики.

Шов — место, где соединяются детали — не обладает теми же прочностными характеристиками, а потому он может разрушаться под нагревом и нагрузками.

Своё решение этой проблемы недавно представили специалисты компании "Экипо". Они создали технологию сращивания деталей из керамики с помощью нанопаст. После нагрева такой "шов" по своему строению практически не отличается от основного материала, из которого выполнена деталь.

Российские изобретатели создали образец реального маршевого ракетного двигателя и турбины в меньшем масштабе (примерно с ладонь).

"На вид в нём 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", — сообщил руководитель проекта Вячеслав Тёмкин.

Зачем российские двигатели для космоса хотят делать из керамики

​Новая прочная керамика распрямляется после сжатиячитайте также

Испытания показали, что образцы выдерживают неизбежный при работе ракетных двигателей термоудар до почти двух тысяч градусов. Более того, в ходе испытаний все образцы выдержали более 120 таких термоударов.

Если создать такой же двигатель из металлических сплавов, то он будет уступать керамическому в КПД на 15%. Ведь он будет работать при более низких температурах и ему нужна будет система охлаждения.

Также, согласно расчётам, которые провели разработчики, полноценный двигатель из керамики будет работать дольше и будет на 20% легче своих металлических собратьев.

Ещё одно более земное применение новинки: внутри турбин, которые используются в энергетике. В том числе для портативных электростанций.

Сейчас материалы испытаний переданы в "Роскосмос" и КБ "Химмаш", где новинку изучают специалисты.

Больше важных и интересных новостей из мира науки вы найдёте в разделе "Наука" на медиаплатформе "Смотрим".

"Смотрим" ‐ ВКонтакте, Одноклассники, Яндекс.Дзен и Telegram
Вести.Ru ‐ ВКонтакте, Одноклассники, Яндекс.Дзен и Telegram.

Источник

Оцените статью
Новости Екатеринбурга
Добавить комментарий