Поддержка по электронной почте
247886802@qq.comПозвоните в службу поддержки
+86-13258111863
Когда говорят про авиационные двигатели вторая, многие сразу представляют себе титановые лопатки и монокристаллические сплавы, но редко кто вспоминает, что без композитов современный двигатель просто не взлетит. Вот уже лет десять наблюдаю, как инженеры пытаются запихнуть полимерные композиты в зоны, где температура за 500°C, и каждый раз упёртость металлургов побеждает. Хотя если взять тот же ПД-14 — там вентилятор целиком из композитов, и ничего, работает. Но это холодная часть, а вот с горячей... Тут уже начинаются настоящие танцы с термостойкостью.
Помню, в 2018 году мы с коллегами из ЦИАМ пробовали ставить углепластиковые сопловые лопатки на испытательный стенд. Материал брали от китайских партнёров — ООО Сычуань Тайхэн Композитные Материалы, у них как раз были образцы с керамическим покрытием. На бумаге всё сходилось: коэффициент теплового расширения подходящий, удельная прочность в два раза выше, чем у жаропрочного никелевого сплава. Но на третьем цикле 'газ-стенд-газ' покрытие начало отслаиваться мелкими чешуйками. Пришлось срочно останавливать испытания — рисковать турбиной ценой в полмиллиарда рублей никто не хотел.
Интересно, что сами китайские инженеры не особо удивились. Как потом объяснял их техдир, для таких температурных перепадов нужен не просто композит, а гибридная структура с металлической армировкой. Они как раз на своём сайте https://www.th-composite.ru писали про разработки в области металл-полимерных композитов, но тогда, в 2018-м, это были ещё лабораторные образцы. Сейчас глянул — уже пишут про промышленное внедрение, но деталей, естественно, не раскрывают.
Вообще, если анализировать их производственные мощности — те же 100 му площадей и 40 инженеров в КНР — это серьёзная заявка на рынок. Но наши конструкторы до сих пор относятся к китайским композитам с подозрением. Хотя тот же CFM International уже вовсю использует композиты от Asian suppliers в гражданских двигателях.
В прошлом году на одном из самарских предприятий пытались внедрить композитные корпусы подшипников для вспомогательных систем. Брали именно у Сычуань Тайхэн, потому что по цене выходило на 30% дешевле отечественных аналогов. Изначально всё шло хорошо: детали пришли с идеальной геометрией, посадочные места без перекосов. Но при монтаже выяснилось, что коэффициент трения у их материала отличается от расчётного — пришлось переделывать весь узел крепления.
Такие мелочи обычно в спецификациях не пишут, а узнаёшь только на сборке. Китайцы, кстати, отреагировали быстро — прислали модифицированную партию с добавлением тефлона в матрицу. Но сроки проекта уже были сорваны. Отсюда вывод: любые авиационные двигатели вторая эшелона требуют не столько идеальных характеристик, сколько предсказуемого поведения материалов.
Ещё запомнился случай с термостойкими прокладками для системы топливоподачи. По техзаданию нужен был материал, выдерживающий 300°C и агрессивную среду. У ООО Сычуань Тайхэн Композитные Материалы как раз была линейка фенольных композитов — в лабораторных условиях показывали отличные результаты. Но при реальных вибрационных нагрузках материал начал крошиться в местах контакта с металлическими фланцами. Пришлось добавлять локальные металлические вставки — получилась гибридная конструкция, которая в итоге и пошла в серию.
Сейчас все смотрят в сторону керамоматричных композитов — это следующая ступень для авиационные двигатели вторая поколения. Но здесь есть фундаментальная проблема: при температурах выше 1200°C даже керамика начинает вести себя непредсказуемо. Видел испытания образцов от той же китайской компании — они используют карбидкремниевые волокна в оксидной матрице. На статических нагрузках держат прекрасно, но при термоциклировании появляются микротрещины.
Любопытно, что их исследовательская команда (те самые 40 человек техсостава) предлагала нестандартное решение — делать не монолитные детали, а сборные конструкции с компенсаторами теплового расширения. В теории это должно снизить напряжения, но на практике получается слишком сложная сборка для серийного производства. Хотя для ремонтных комплектов вариант вполне жизнеспособный.
Если говорить о рыночных перспективах, то их производственная база в промышленном парке Тяньфу явно рассчитана на крупные контракты. 200 сотрудников — это уже не экспериментальное производство, а полноценный завод. Думаю, через пару лет мы увидим их материалы в составе западных двигателей, пусть и во второстепенных узлах сначала.
За годы работы выработал несколько правил. Первое — никогда не trust-ить паспортным характеристикам композитных материалов на 100%. Всегда закладывай 15% запас по прочности и 20% по температурному режиму. Второе — требовать от поставщиков не только сертификаты, но и реальные отчёты по испытаниям в условиях, максимально приближенных к эксплуатационным.
С ООО Сычуань Тайхэн Композитные Материалы сейчас проще в этом плане — они выкладывают на сайте https://www.th-composite.ru достаточно подробные отчёты, включая данные по усталостной прочности. Но всё равно при первом заказе лучше запросить тестовые образцы для самостоятельных проверок. Мы, например, всегда гоняем их на вибростенде с имитацией полётных нагрузок.
И главное — не пытаться сразу заменять металл на композит в критичных узлах. Начинать лучше с некритичных деталей вроде кожухов или элементов интерьера. Потом переходить на вспомогательные системы, и только набравшись статистики — в силовые элементы. Такой поэтапный подход спасает от многих неприятностей.
Если подводить итог, то авиационные двигатели вторая волна композитных материалов идёт полным ходом, но идёт неравномерно. Где-то мы уже летаем на углепластиковых лопатках вентилятора, а где-то до сих пор не можем решить проблему с термостойкостью прокладок. Компании вроде Сычуань Тайхэн двигают технологию вперёд, но разрыв между лабораторными образцами и серийными изделиями всё ещё велик.
Лично я считаю, что будущее за гибридными решениями — когда в одной детали сочетаются металл, полимерный композит и керамика. Это сложнее в производстве, но даёт именно ту предсказуемость, которая нужна в авиации. И китайские производители это поняли — их последние разработки как раз по этому пути идут.
Что касается конкретно этой компании, то их сильная сторона — это именно исследовательская команда с десятилетним опытом. Видно, что люди понимают специфику авиационных применений, а не просто штампують композиты общего назначения. Думаю, если они решат проблему с адгезией покрытий, то лет через пять станут серьёзным игроком на рынке материалов для авиадвигателестроения.
