Такое термостойкое покрытие защитит от разрушения внутренние поверхности сопел и камер сгорания, лопатки турбин и другие элементы двигателей и энергоустановок при температуре 1500 градусов по Цельсию и даже выше.
"Это позволит значительно увеличить ресурс и надежность работы ракетных и авиационных двигателей, газоперекачивающих и энергогенерирующих установок, а также микрогазотурбинных двигателей, применяемых на беспилотных летательных аппаратах, - рассказал автор проекта, молодой ученый Самарского университета Михаил Гиорбелидзе. - По нашим расчетам, внедрение разрабатываемой технологии должно как минимум в два-три раза продлить ресурс важнейших конструктивных элементов горячего тракта двигателей, снизив необходимость в ремонте и замене дорогостоящих деталей".
И вот как это происходит: после того, как авиационный двигатель отработает 25 тысяч часов (ресурс эксплуатации между ремонтными работами), специалисты открывают и смотрят, в каком состоянии покрытие и элемент двигателя. Покрытие можно снять и нанести заново, отправив его в работу вновь на 25 тысяч часов. И таких циклов может быть два-три. Экономия с учетом стоимости деталей двигателя может составлять десятки миллионов.
Автор проекта рассказал, что покрытие наносят с помощью плазменного напыления: в струю из плазмы, направленную на обрабатываемую поверхность, подают частицы тугоплавкого вещества, например оксида циркония, в виде порошка. Ускоряясь и нагреваясь в плазме, такие частицы попадают на элемент двигателя и образуют защитный слой.
Ученые говорят, что структура покрытия уникальна: его можно сравнить с кольчугой, состоящей из слоев плоских чешуек, которые располагаются и скрепляются друг с другом в особом порядке. Толщина одной такой "чешуйки" - 10-20 мкм, а толщина всей "кольчуги" в целом - менее полумиллиметра. За счет новой технологии внутри отдельных "чешуек" удается сформировать особый защитный слой материала, который полностью закрывает вход к деталям двигателя для агрессивных компонентов из окружающей среды.
Благодаря "кольчуге" конструкторы также при разработке двигателей могут повышать рабочую температуру газа перед турбиной и таким образом увеличивать мощность силовой установки.
Проект самарских ученых стал победителем конкурса программы "УМНИК" и получил финансовую поддержку Фонда содействия инновациям. После доработки технологии ученые сделают опытные образцы покрытия для проведения испытаний.
Напомним, Самарский университет имени академика С.П. Королёва создает инжиниринговый центр, в котором будут идти разработки в области перспективного газотурбинного двигателестроения, развития цифровых интеллектуальных технологий и инноваций в сфере машиностроения и энергетики. На создание и развитие центра из федерального бюджета выделено более 222 миллионов рублей. Инжиниринговый центр вуза будет развиваться в тесном взаимодействии со стратегическим двигателестроительным предприятием "ОДК-Кузнецов".