В Самаре разработали покрытие для защиты ракетных и авиационных двигателей

ТАСС, 12 октября. Ученые Самарского университета имени С. П. Королева изготовили экспериментальный образец плазменного покрытия, которое защищает элементы ракетных и авиационных двигателей от высоких температур и увеличивает срок службы деталей в 2-3 раза, сообщили в пресс-службе вуза.

"Ученые Самарского университета имени С. П. Королева (вуза - участника национального проекта "Наука и университеты") разработали и изготовили экспериментальный образец инновационного плазменного покрытия, предназначенного для защиты внутренних элементов конструкции ракетных и авиационных двигателей от экстремально высоких рабочих температур. Благодаря этому жаропрочному покрытию срок службы важнейших деталей горячего тракта двигателей может увеличиться в два-три раза", - говорится в сообщении.

В вузе отметили, что разработка велась в течение двух лет по проекту, который в 2021 году победил в конкурсе программы "Умник" и получил финансирование Фонда содействия инновациям.

"В ходе исследований разработана технология нанесения покрытия и изготовлен первый экспериментальный образец наноструктурированного термобарьерного покрытия для защиты элементов двигателя от воздействия экстремально высоких рабочих температур. Покрытие нанесено на небольшую пластину из жаростойкого материала, из которого обычно изготавливаются лопатки первой ступени турбины газотурбинного двигателя. Согласно нашим расчетам, внедрение данной инновации сможет в два-три раза увеличить ресурс деталей горячего тракта двигателей, что соответственно увеличит срок службы двигателей", - рассказал автор проекта Михаил Гиорбелидзе, научный сотрудник, научный руководитель направления по нанесению специальных покрытий научно-исследовательской части Самарского университета имени С. П. Королёва.

Структура кольчуги

Уникальность созданного покрытия заключается в его структуре. Его можно сравнить со средневековым доспехом - кольчугой, состоящей из слоев плоских дискообразных частиц-чешуек, которые располагаются и скрепляются друг с другом в особом упорядоченном порядке. Толщина всей "кольчуги" менее полумиллиметра. За счет разработанной технологии ученым удалось сформировать внутри отдельных "чешуек" два типа структуры: внешний особый наноструктурный слой, повышающий прочность сцепления отдельных чешуек между собой и жаростойкость "доспеха". Этот слой в случае возникновения усталостной трещины локализует ее в пределах одного кристаллита и не дает ей прорасти до материала детали двигателя. Внутренний субмикронный слой внутри отдельных "чешуек" способствует снижению теплопроводности материала и компенсирует температурные и механические напряжения в процессе эксплуатации изделия при высоких температурах.

Экспериментальный образец сейчас проходит цикл испытаний. Уже завершены испытания на прочность сцепления покрытия с материалом пластины, они показали, что значения прочности полностью соответствуют предъявляемым требованиям. По словам ученого, покрытие сможет защитить от разрушения внутренние поверхности сопел и камер сгорания, лопатки турбин и другие элементы ракетных и авиационных двигателей, газоперекачивающих и энергогенерирующих установок, а также малоразмерных газотурбинных двигателей, применяемых, в том числе, на беспилотных летательных аппаратах.