Группа ученых из Национального технологического университета «МИСиС» и Уфимского государственного авиационного технического университета (УГАТУ) создала лопатки нового поколения для газотурбинных двигателей самолетов. Благодаря инновационной разработке самолеты смогут улучшить рабочие характеристики двигателей, уменьшить вес самолетов и снизить расход топлива. Область применения — гражданская авиация.
Лопатки нового поколения отлиты из сплава алюминида титана, что делает их в 2 раза легче, чем используемые сегодня в авиации аналоги на основе никеля. Уникальность созданной технологии в том, что получить изделия из интерметаллида титана технически сложно из—за нулевой пластичности на стадии перехода вещества из жидкого в твердое состояние. Специалисты подобрали необходимое соотношение компонентов сплава, определили оптимальные температуры литья, сконструировали литниковую систему, рассчитали её параметры, а также устранили возможность сопротивления усадке со стороны формы во время затвердевания. Плавка была произведена в дуговой вакуумной печи российского производства —
«Сегодня изготовление изделий из алюминида титана очень востребовано в гражданской авиации. Наша разработка не уступает мировым аналогам из Европы и США. Очень важно, что это полностью отечественная разработка: лопатки могут производиться на отечественном оборудовании и из отечественных материалов», — рассказал руководитель исследовательской группы, директор Инжинирингового центра «Литейные технологии и материалы» профессор Владимир Белов.
Снижение массы самолета и увеличение удельной прочности материалов, из которых собран самолет, — важнейшие задачи, стоящие сегодня перед авиаконструкторами и материаловедами. Так как в турбине очень большое количество лопаток, то переход на новую технологию позволит заметно снизить массу двигателя. За счёт снижения общей массы самолета, появится возможность перевозить больше пассажиров или грузов на длительные расстояния. Кроме того, новая технология изготовления лопаток значительно уменьшит действующее центробежное напряжение в компрессоре и турбинах авиадвигателей, а также снизит инерцию турбин и компрессоров. Это позволит повысить рабочие характеристики авиадвигателя, уменьшить удельный расход топлива, а значит и выбросы в атмосферу парниковых газов.
Как отметила ректор НИТУ «МИСиС» Алевтина Черникова, «уникальность разработанной учеными НИТУ „МИСиС“ технологии в том, что она полностью импортозамещающая: позволяет производить лопатки для авиадвигателей нового поколения из отечественного сырья и на российском оборудовании. Профессор Владимир Белов и возглавляемый им научный коллектив ведут несколько разработок для авиакосмического комплекса, в том числе для двигателя ПД-14 самолета МС-21. За одну из них — изготовление литых деталей из титановых сплавов методом литья в графитовые формы — молодой ученый НИТУ „МИСиС“ Вячеслав Баженов в феврале 2016 был удостоен премии Правительства Москвы».
Разработка лопаток для авиационных двигателей велась по заказу Уфимского моторостроительного производственного объединения (ПАО «УМПО») двумя вузами: Национальным технологическим университетом «МИСиС» и Уфимским государственным авиационным техническим университетом (УГАТУ), специалисты которого изготовили материал для формы отливки лопаток.
Работа над созданием новой технологии длилась три года, она уже запущена в производство на Уфимском моторостроительном производственном объединении (ПАО «УМПО»). Ожидается, что лопатки из интерметаллида титана будут использоваться в новом российском двигателе ПД-14 для российского ближне-среднемагистрального пассажирского самолета МС-21. В настоящее время ученые продолжают работать над совершенствованием технологии.
