«Протон-ПМ» совместно с Пермским Политехом разработал технологию модифицирования сплава, повышающую прочность деталей ракетных двигателей
«Сердце» ракетных и авиационных двигателей составляет турбонасосный агрегат. Он работает при высоких давлениях, оборотах и температурах, поэтому к материалам и технологиям для его производства предъявляют повышенные требования. Ключевые детали турбонасосного агрегата изготавливают методом литья из жаропрочных никелевых сплавов. В их структуре присутствуют карбиды — соединения металлов с углеродом. Они обеспечивают прочность деталей при высоких температурах. Таким образом в сплаве себя ведёт, например, карбид титана. АО «Протон-ПМ» совместно с Пермским Политехом разработал технологию модифицирования сплава с помощью модификатора из порошковых металлических материалов. Это улучшает свойства отливок деталей турбин и повышает их прочность на 10%.
Исследование опубликовано в журнале «Литейное производство» № 2 за 2024 год.
С помощью отливок из жаропрочных никелевых сплавов изготавливают детали турбонасосных агрегатов. Разрушение одной может привести к выходу из строя всего механизма. Обычно это происходит в самых нагруженных местах детали, где механические свойства сплава снижены из-за несовершенства его кристаллического строения.
Когда расплав начинает «затвердевать», в микроструктуре образуются кристаллы разного вида. Те, что принимают округлые очертания, называют зернами, а те, что ветвистой формы — дендритами. Слабые места сплава, как правило, располагаются между осями дендритов и по границам зерен. Именно там, в процессе охлаждения жаропрочного никелевого сплава, углерод связывается с титаном и образует карбиды, которые влияют на прочностные свойства отливок.
Специалисты АО «Протон-ПМ» (входит в интегрированную структуру ракетного двигателестроения АО «НПО Энергомаш» Госкорпорации «Роскосмос») совместно с коллективом Пермского Политеха предлагают вводить в никелевые сплавы модификатор на основе карбонитридов, чтобы повысить прочность деталей, увеличить их качество и «выносливость». При этом важно, чтобы химический состав сплава остался прежним — от него зависят свойства отливок.
— Существующие варианты позволяют сделать деталь прочнее либо с помощью технологических приемов, либо изменяя химическую формулу, что влияет на их характеристики. Наше решение помогло стабилизировать механические свойства жаропрочного никелевого сплава за счет ввода модифицирующего состава. Он повышает показатели прочности на 10–20% по сравнению с уровнем, заявленным конструкторами. Вместе с тем химическая формула сплава остается неизменной, — рассказывает заместитель главного металлурга АО «Протон-ПМ», магистр ПНИПУ Максим Рожков.
Модифицированный состав, который предлагают специалисты «Протон-ПМ» и студенты Пермского Политеха, состоит из 0,25% алюминиевой стружки, 0,25% титановой губки и 0,5% мелкодисперсного порошка карбонитрида титана. Все компоненты перемешивают и спрессовывают в таблетку, а после вводят в расплав при 1520°C с последующим повышением до 1650°C и выдержкой в течение 2 минут. Затем температуру снижают до первоначальной и заливают расплав в керамическую форму.
Полученный сплав специалисты испытали на растяжение при разных температурах, исследовали его ударную вязкость (способность поглощать механическую энергию в процессе деформации).
— Мы установили, что комплексное модифицирование сплава повысило предел прочности на 10% и ударную вязкость на 30% по сравнению с серийным сплавом. Свойства улучшились за счёт равномерного распределения карбидных фаз по всему объему сплава. Такое упрочнение приводит к измельчению кристаллической структуры металла и снижению микропористости, что положительно сказывается на эксплуатационных характеристиках деталей и готовых изделий, — объясняет главный металлург АО «Протон-ПМ» Алексей Шумков.
Преобразование сплавов при помощи карбонитрида титана не изменяет химическую формулу, а содержание компонентов соответствует нормативным значениям. Готовый модификатор уменьшает размер зерна сплава, что увеличивает его пластичность, вязкость и устойчивость к деформациям. Применение технологии на производствах повысит прочностные характеристики деталей ракетных и авиационных двигателей. Предложенное решение уже апробировано в АО «Протон-ПМ».
Поиграем в бизнесменов?
Одна вакансия, два кандидата. Сможете выбрать лучшего? И так пять раз.
Воздухонавт
Я ещё допускаю то что он произвел расчет прочности пластиковых труб, но то что бензин не может затечь в моторы снизу вверх...
Ответ на пост «Зачем Ту-95 двойные пропеллеры на двигателях?»
В конце только ядерный гриб поставить, и будет топ.
Зачем Ту-95 двойные пропеллеры на двигателях?
Советский турбовинтовой бомбардировщик и ракетоносец Ту-95 состоит на службе Отечества с 1952 года. Несмотря на почтенный возраст, самолет едва ли можно считать устаревшим оружием из-за специфики его применения.
Придерживаются такого мнения не только в России, но и в других странах, включая США. К слову, последние точно также до сих пор эксплуатируют Б-52, что моложе «Медведя» всего на 3 года.
Обратим наше внимание на необычные пропеллеры советского Ту-95.
Советский Ту-95, разработанный в свое время специалистами ОКБ-156 Туполева, привлекает внимание не только своими солидными размерами. При детальном изучении внешнего вида машины в глаза сразу же бросаются ее турбовинтовые двигатели НК-12.
В свое время эти силовые установки были спроектированы специалистами завода №2 непосредственно для перспективного стратегического бомбардировщика. Что интересно, НК-12 до сих пор остается самым мощным серийным турбовинтовым двигателем в истории авиации.
Уже оригинальная модель, появившаяся в начале 1950-х, имела отдачу в 14 800 «лошадей». К слову, летают на «двенадцатых» не только «Медведи», но Ан-22 «Антей» - самый большой турбовинтовой самолет в мире.
Так вот двигатели НК-12 привлекают к себе внимание даже не искушенного в технических тонкостях человека уже одним только внешним видом. А все потому, что на каждом НК-12 красуется не один, а сразу два пропеллера! Такие самолетные винты называются «соосными».
И как не сложно убедиться, летательных аппаратов с подобной конструкцией двигателей в мире откровенно не много. Почему? Да все потому, что установки с соосными винтами имеют два серьезных недостатка.
Во-первых, они страшно сложны и дороги в производстве из-за необходимости установки и калибровки специальных редукторов, отвечающих за то, чтобы пропеллеры во время работы двигателя вращались в разные стороны.
Во-вторых, немалая часть мощности силовой установки бесполезно теряется в тех самых редукторах. При этом редукторы и дополнительные пропеллеры увеличивают массу летательного аппарата.
Но почему при таких серьезных недостатках двигатели НК-12 все-таки увидели свет? Дело в том, что в случае с некоторыми самолетами, например такими как уже упомянутые Ту-95 и Ан-22, применение агрегатов такой «спорной» конструкции более, чем оправдано.
Виной всему является так называемый «эффект запирания». Дело в том, что воздух проходит через лопасти турбовинтового самолета с огромной скоростью. В некоторых случаях, как например с Ту-95 способным разгоняться до удивительных для машины своего класса 920 км/ч, скорость воздуха в пропеллерах и вовсе может достигать сверхзвуковых значений!
При этом чем быстрее летит турбовинтовой самолет, тем больше становится шум от его двигателей и тем сильнее сокращается тяга… В какой-то момент тяга машины и вовсе перестает расти из-за того, что кончики лопастей пропеллера движутся заметно быстрее корневой части.
Собственно, это и есть тот самый «эффект запирания».
Возникает запирание неизбежно. Более того, чем крупнее лопасти пропеллера, тем быстрее оно наступает. И это серьезная проблема, если речь идет о попытках создания турбовинтового двигателя для какой-нибудь тяжелой машины. Однако, есть способ решить проблему – сделать пропеллеры соосными. Такое решение позволяет заметно укоротить винты и тем самым сократить негативное воздействие от эффекта запирания.
Да, самолет с соосными винтами будет тяжелее, а часть мощности будет, по сути, уходить в никуда. Однако, без соосных винтов ситуация с летными характеристиками была бы еще хуже. Так, длина пропеллеров НК-12 у Ту-95 составляет 5.6 метров. Такой пропеллер уже считается огромным. Однако, если бы не соосная конструкция винтов, диаметр пропеллеров составил бы более 7 метров!
А с такими винтами грозный «Медведь» не только бы не достиг рекордных 920 км/ч, но и скорее всего и вовсе никуда бы не полетел.
Уникальный советский винтокрыл бивший мировые рекорды
Уникальность этой техники в том, что это был достаточно рискованный проект для 50-х годов.
Ка-22 — советский винтокрыл поперечной схемы. В 1954 году было согласовано предложение о производстве Ка-22. Винтокрыл был разработан опытно-конструкторским бюро Камова.
Экспериментальный транспортный винтокрыл, объединил возможности вертолета - для вертикального взлета и посадки, с возможностями самолета для крейсерских полетов.
Ка-22 совершил свой первый полёт 15 августа 1959 года. Возникли серьезные трудности с управлением, в результате чего, заказы были отложены до решения проблем. Но после доработки, в июле 1960 года был получен заказ на изготовление еще трёх экземпляров.
Ка-22 был, по сути, самолетом с неподвижным крылом, несущие винты которого были установлены над законцовками крыла. На каждой оконечности крыла был установлен двигатель, приводимый как к четырехлопастному тяговому винту, так и к четырехлопастному несущему винту.
За свою короткую историю Ка-22, установил в общей сложности восемь мировых рекордов.
7 октября 1961 года, с накладками на колеса и обтекателем за кабиной, был установлен рекорд скорости в классе - 356,3 км / ч.
А 24 ноября 1961 года был побит мировой рекорд грузоподъёмности для винтокрылов: груз в 16 485 кг был поднят на высоту 2 557 м.
Не обошлось и без происшествий. 28 августа 1962 года, заходя на посадку во время рейса, Ка-22 перевернулся влево и разбился, в результате чего погиб весь экипаж. Было установлено, что причиной был рычаг управления общим шагом несущего винта по правому борту. Впоследствии, был установлен сложный дифференциальный автопилот, который определял положение и угловые ускорения, передавая данные в систему управления.
12 августа 1964 года, участвуя в испытаниях в Подмосковье, Ка-22 был уничтожен. Винтокрыл вошел в неконтролируемый разворот, и при попытке исправить положение, Ка-22 перешел в крутое пикирование.
Ка-22 оказался крайне сложным в управлении, не похожим ни на вертолёт, ни на самолёт. Было принято решение не пускать Ка-22 в серийное производство. Проект был закрыт и все 4 винтокрыла было решено утилизировать. К сожалению, из 4 машин до сегодняшнего дня не уцелела ни одна.
Технические характеристики:
Экипаж: 4 человека.
Грузоподъемность: 5 000 - 8 000 кг.
Максимальная взлетная масса: 42 500 кг.
Длина: 26,75 м.
Высота: 10,37 м.
Максимальная скорость: 370 км/ч.
Практическая дальность: 720 км.
Практический потолок: 4300 м.
На этом всё. Завтра будет статья про необычный самолёт, поэтому подписывайтесь и хорошего вам настроения.
Готовы к Евро-2024? А ну-ка, проверим!
Для всех поклонников футбола Hisense подготовил крутой конкурс в соцсетях. Попытайте удачу, чтобы получить классный мерч и технику от глобального партнера чемпионата.
А если не любите полагаться на случай и сразу отправляетесь за техникой Hisense, не прячьте далеко чек. Загрузите на сайт и получите подписку на Wink на 3 месяца в подарок.
Реклама ООО «Горенье БТ», ИНН: 7704722037
Что произойдет, если откажут двигатели самолета
Посадка А320 на реку Гудзон в Нью-Йорке в 2009 году. Взято из Яндекс-картинок
Приветствую читателей канала!
Транспорт стал неотъемлемой частью современного общества. Без него невозможно представить нашу жизнь. Веками, огромные расстояния на суше - были непреодолимым препятствием для человека. Исключением можно считать океанские просторы, которые и то, было сложно пересечь. Необходимы были новейшие сложнейшие и прочные корабли, которые со временем только улучшались. И вот, затем, появился железнодорожный транспорт. И лишь, в 20 веке - был создан авиационный транспорт.
Человек окончательно покорил небесные просторы нашей планеты под названием Земля. Сейчас немыслимо жить без авиационного транспорта. Благодаря ему, люди в считанные часы могут пересекать многотысячные расстояния между городами, странами и континентами. Если авиация пропадет хоть на миг, то многие части Земли, вновь станут для человека недосягаемыми. Одними железными дорогами очень дорого, затратно, а порой и невозможно связать разные концы мира.
И что скрывать, авиационный транспорт, признан самым безопасным видом транспорта. Все это строится из среднестатического показателя. Конечно, и в нем есть определенные риски, но те применяемые в авиации отработанные годами технологии - делают его наименее опасным видом транспорта для передвижения большого числа людей. Под технологиями, я имею ввиду то, что пилотов в авиации готовят не один год и их обучение идет постоянно, к тому же и с симуляторами. Они отрабатывают на них всевозможные нештатные ситуации, поэтому, когда они садятся за реальный штурвал воздушного судна, то уже на "автомате" знают, что делать и как поступить в той или иной ситуации.
К слову, при производстве самолетов используются наиболее передовые технологии. Если в автомобилестроении, двигатель внутреннего сгорания не претерпел за последний век больших кардинальных изменений, то реактивный двигатель - изменился очень сильно. Те двигатели, которые применялись на первых самолетах с реактивными двигателями - существенно отличаются от современных. Тем не менее, есть большое количество людей, которые боятся летать на самолетах. Но, если им объяснить принцип полета самолета, то возможно, они изменят свое мнение о безопасности перелета на этом виде транспорта.
Посадка А321 на кукурузном поле в 2019 году под Москвой. Взято из Яндекс-картинок
Нужно понимать, что самолет не просто так летает по воздуху. Если автомобиль при поломке какой-то нужной детали или прорыве тех же колес - рискует попасть в неприятную ситуацию. То с самолетом не все так просто. Конечно, поломка двигателя автомобиля при непосредственной езде - не говорит о том, что неприятная ситуация неминуема, нет. Но и у самолета то же самое. При поломке одного из двигателей - самолет, вообще, может продолжать полет дальше. Самое главное для него - это сохранение целостности его крыльев и киля, которые создают подъемную силу и дают возможность маневрирования. Кстати, эти несущие части самолета не сможет разрушить даже взрыв двигателя или его полное сгорание, ведь двигатели и сам корпус самолета долгое время тестируют и испытывают, прежде, чем пустить в серийное производство.
К слову, если все-таки, отказали оба двигателя, то и тут ничего не потеряно в принципе. Конечно, к работе двигателя привязаны системы электропитания и всевозможных приводов. Но и тут, создатели крылатых машин - предусмотрели все, что необходимо в такой ситуации. В самолете существуют дублирующие системы приводов и электропитания. На крайний случай, есть совершенно ручные системы, даже те, которые приводят те же шасси в посадочное положение. Так, что не нужно бояться, если в самолете погас свет или вывалились кислородные маски. Все в порядке. Самое главное, как я уже говорил - это сохранение целостности крыльев, киля и фюзеляжа.
Но все, вдруг отказали оба двигателя. То тут не стоит переживать в принципе, тем более, если самолет находится на эшелоне, то есть на большой высоте. Самолеты летают на высоте до 10-11 км. Поэтому, находясь на высоте, даже 3-5 км у экипажа будет достаточно времени, чтобы связаться с диспетчерами ближайших аэропортов, аэродромов, чтобы сообщить о проблеме и запросить разрешение на экстренную посадку. Можно, вообще, посадить самолет в чистое поле, если экипаж точно уверен в том, что не произойдет нештатная ситуация и разрушение несущих частей и фюзеляжа с последующим возгоранием.
Нужно понимать, что самолет, даже при отказе обоих двигателей - продолжает лететь вперед, просто теряет в высоте около полутора километров в высоте на каждые 16 км пути. Проще говоря, самолет планирует, как тот самый бумажный самолетик, который каждый из нас запускал в нашем детстве. Если двигатели откажут на высоте в 6 км, то самолет протянет около 60-70 км пути. Это времени предостаточно для принятия любого решения. Если не работают средства связи, то есть дублирующие системы связи и аварийные маяки. В общем, не стоит переживать, садясь на борт самолета. Есть свидетельства того, что самолеты садили даже на воду, как это было в Нью-Йорке в 2009 году.
Если Вам понравилась статья - поставьте лайк. Много наших материалов вы найдете на нашем сайте. Будем рады, если вы его посетите. Ваша подписка очень важна нам: Пикабу, канал в Телеграмм, сообщество в ВК, YouTube, а также сообщество в Пикабу "Все о космосе". Всё это помогает развитию нашего проекта "Журнал Фактов".