Полученный на Урале новый сплав способен увеличить срок службы авиадвигателя

Фото: Родион Нарудинв, Пресс-служба УРФУ

Ученые Уральского федерального университета получили новый сплав для создания двигателей самолета. Часть исследовательских работ выполнена при поддержке Минобрнауки России по программе «Приоритет-2030». Описание свойств сплава исследователи опубликовали в журнале Metal Science and Heat Treatment.

Как сообщили в пресс-службе УрФУ, новый сплав выдерживает высокие рабочие температуры и может увеличить срок службы авиадвигателя. Нарастить рабочую температуру удалось за счет повышенного (относительно стандартного) содержания алюминия, хрупкость которого нивелировали специальными режимами обработки металла.

«Мы подобрали новые составы и режимы обработки сплавов, которые позволяют использовать эти сплавы для элементов статора двигателя с рабочей температурой 650 градусов Цельсия и при более длительных эксплуатациях, чем сегодня, — цитирует университетская пресс-служба руководителя научной группы, заведующего кафедрой термообработки и физики металлов УрФУ Артемия Попова. — Движущиеся части двигателя (лопатки и другие) работают при температуре до 600 градусов Цельсия до 200 часов — период, за который можем гарантировать, что так называемая деформация при ползучести (показатель работоспособности) будет в пределах допустимых значений».

В мировых лабораториях сегодня ведутся исследования, цель которых — повысить рабочую температуру устройств, что позволит создавать более мощные двигатели, с бо?льшим запасом прочности и ресурсом работы, объясняют ученые.

«Обычно после каждых 100 часов налета при экстремальных режимах двигатель нужно снимать, осматривать и ремонтировать. Для понимания — это не каждые 100 часов общего налета: когда самолет летит горизонтально, двигатели работают достаточно легко. 100 часов интенсивной работы — на взлете и на посадке, когда двигатели работают напряженно. Если удастся увеличить время взлета и посадки, продлить срок службы этих двигателей, то получится и увеличить экономические показатели использования двигателя. В конечном счете потребуется меньше ремонтов», — пояснил практическую значимость разработки Артемий Попов.

Авиационные двигатели состоят из нескольких ступеней: турбины высокого и низкого давления и другие детали, где рабочие температуры достигают 1000 градусов Цельсия и выше. Но компрессор, вентилятор авиадвигателя работают при более низких температурах — их и создают из титановых сплавов.

«Сплавы того класса, которые мы сегодня пытаемся применять, никогда не использовались в авиа­строении, потому что они обладают повышенной хрупкостью, которая не позволяет их использовать, — отметил Артемий Попов. — Мы же применили специальные режимы термомеханической обработки, которые позволили решить эту проблему, и теперь сплав может использоваться дольше».

Во взаимодействии с корпорацией «ВСМПО-Ависма» (крупнейший производитель титана и изделий из него) ученые уже пробуют на производстве новые сплавы: работают с опытными образцами, выплавляют слитки весом до 30–40 кг. В ближайших планах — доработать материалы до использования в полупромышленных масштабах, чтобы оценить экономические показатели. Промышленное внедрение будет возможно только после получения соответствующего разрешения контролирующих органов.