Он сделан с помощью дешевой безусадочной керамикиЗАО "Научно-инженерный центр "Керамические Тепловые Двигатели" им. А.М. Бойко (НИЦ КТД) заканчивает подготовку к испытаниям демонстрационного блока первого в России стационарного керамического газотурбинного двигателя.
Двигатель мощностью 2,5 МВт предназначен для газовой промышленности. Предполагается, что двигатель будет иметь КПД 43-43,5%. До сих пор стационарные газотурбинные двигатели отечественного производства имели КПД не более 33,5%.Как сообщил генеральный директор, генеральный конструктор ЗАО "Научно-инженерный центр "Керамические Тепловые Двигатели" Анатолий Сударев, фирма ведет работу над керамическим двигателем с 1988 г. и планирует к 2006-му испытать головной образец двигателя и запустить его в серийное производство. Заказчиком работ выступает ОАО "Газпром".
Снизили выхлопыВ создание керамического двигателя ОАО "Газпром" вложило за 14 лет $16 млн. На завершение работ требуется еще $4 млн. Керамический двигатель ценен тем, что дает значительно меньше (в 2 раза и более) вредных выхлопов и имеет более высокий КПД. Планируется, что серийным изготовлением будет заниматься ЗАО "Научно-инженерный центр "Керамические Тепловые Двигатели" им. А.М. Бойко".
Без усадкиСозданием керамического двигателя занимаются специалисты во всем мире. Так, в США в 1999 г. создан двигатель "Центавр 50с" мощностью 5 МВт, который установлен на опытно-промышленные испытания. КПД двигателя -- 33,5%. Японцы тоже завершили опытно-промышленные испытания керамического двигателя мощностью 300 кВт с КПД 42,3% и уже в 1999 г. начали создание более мощного керамического двигателя мощностью 8 МВт, первые испытания которого проведены в начале 2003 г.По словам Анатолия Сударева, принципиальное отличие отечественной разработки заключается в использовании нового керамического материала на базе нитрида алюминия, который не дает усадки во время спекания керамики."Мы создали и внедрили новый вид керамики, который не имеет аналогов в мире. После обжига в печи она не дает усадку, как керамика, которая используется в импортных двигателях, -- после обжига она "садится" на 8-18% и требует последующей обработки алмазным инструментом. Мы создали технологию, которая позволяет получить конечное изделие без финишной механической обработки алмазным инструментом. Это позволяет значительно, примерно в 2-3 раза, снизить стоимость конечного изделия", -- отмечает Анатолий Сударев.Стоимость керамического двигателя не превысит стоимости обычного металлического двигателя и будет составлять около $400 за 1 кВт мощности. Таким образом, двигатель мощностью 2,5 МВт будет стоить $1,1 млн.
www.dp.ru
Американская компания GE Aviation приступила к испытаниям первого прототипа нового газотурбинного двигателя, разработка которого ведется в рамках программы FATE. Как сообщает Flightglobal, в настоящее время компания проводит стендовые испытания силовой установки, в которой широко используются матричные керамические композиты. Затем двигатель установят на вертолет.
Разработка двигателя проекта FATE ведется с 2011 года по заказу Армии США. Американским военным необходимы новые относительно дешевые и мощные силовые установки, которые можно будет устанавливать на разные типы вертолетной техники. Согласно требованию военных, новые двигатели должны иметь на 80 процентов больше удельной мощности, чем современные силовые установки.
Кроме того, удельное потребление топлива новыми двигателями должно быть меньше на 35 процентов, а расчетный ресурс — на 20 процентов больше. Наконец, расходы на производство и техническое обслуживание силовых установок проекта FATE должны быть меньше на 45 процентов. В GE Aviation полагают эти требования вполне выполнимыми.
FATE. GE Aviation
Новый двигатель проекта FATE будет иметь лучшие характеристики по сравнению с обычными вертолетными двигателями благодаря использованию керамических матричных композитов. В частности, из керамики выполнены компрессор, камера сгорания и турбина новых газотурбинных двигателей. Такие материалы позволяют изготавливать детали меньших габаритов за счет отказа от части охлаждающих контуров.
Керамические матричные композиты имеют широкий диапазон рабочих температур, причем детали, выполненные из таких материалов, могут нормально эксплуатироваться при гораздо больших температурах, чем обычные элементы из металлических сплавов. В двигателях FATE керамические детали изготавливаются с помощью технологии трехмерной печати.
Новая силовая установка будет выпускаться в нескольких вариантах, отличающихся размерами и мощностью. Двигатели семейства в зависимости от версии смогут развивать мощность от 5 до 10 тысяч лошадиных сил (3,7–7,4 тысячи киловатт). В первую очередь силовые установки проекта FATE рассматриваются в качестве замены двигателей T700 вертолетов AH-64 Apache и UH-60 Black Hawk.
Двигатели T700 в нескольких десятках версий выпускаются с 1973 года. Их масса варьируется от 180 до 244 килограммов. Удельное потребление топлива установками T700 составляет от 196 до 210 граммов на лошадиную силу в час. Двигатели имеют удельную мощность от 6,1 до 7,4 киловатт на килограмм.
Ранее американская компания Honeywell объявила, что намерена использовать керамические матричные композиты при производстве деталей для серийно выпускаемых вертолетных двигателей. Из новых деталей планируется собирать двигатели T55, устанавливаемые на тяжелые транспортные вертолеты CH-47 Chinook, и силовые установки CTS800, при помощи которых летают многоцелевые вертолеты AW159 Wildcat.
Из нового материала предполагается изготавливать конусы сопел выпускной системы двигателей. Кроме того, керамическим может быть сделан обтекатель турбины и некоторые другие неподвижные элементы конструкции. За счет использования керамики разработчики планируют улучшить некоторые характеристики силовых установок.
Автор: Василий Сычёв
www.nanonewsnet.ru
Керамические сопла для ракетного движка РДК-3 поначалу делались по простой технологии отработанной для двигателя предыдущего проекта. Такая технология допускает некоторый разброс размеров по длине сопла и по длине критического участка. Это несильно сказывается на работе двигателей и вполне допустимо для простых полетов. Однако, когда возникает желание исследовать характеристики сопел и двигателей становится понятным, что необходимо добиться довольно точной воспроизводимости заданных размеров, формы и однородности материала при изготовлении сопел, чтобы такие исследования имели смысл. С этой целью и была проведена модернизация технологии. Немного изменилась и форма сопла, см.Рис.1. /07.01.2009 Козлов И./ 
Собственно, выбор материала и стал основным побудительным мотивом проведенной модернизации технологиии. Материал, естественно керамика, но какая? Исследование рынка показало, что для любителя доступен достаточно большой выбор. Одних только глин мне удалось приобрести несколько сортов. Возник вопрос, какая из доступных глин наиболее пригодна для наших ракетных целей. Результаты некоторых простых исследований, отчасти дающие ответ на этот вопрос, приведены в статье "Исследование керамических составов для ракетных сопел" . 
Общий принцип в плане оснастки не изменился. Однако все детали были тщательно выточены из сплавов алюминия, что позволило добится очень приличного качества поверхности готовой детали. В качестве матрицы используется конус, формирующий диффузорную (выходную) часть сопла и критическое сечение. В качестве пуансона - конфузорную часть. Сопло формируется в трубке, отрезанной от велосипедного насоса, длиной 100 мм и диаметром 22 мм. Матрица и пуансон должны легко перемещаться в трубке, но зазор не должен превышать 0,2 мм. В качестве пресса используется струбцина. Вот и вся оснастка. Длина стержня матрицы, формирующего критику и глубина ответного отверстия в пуансоне подобраны так, чтобы при стыковке этих деталей формировалась постоянная длина критического участка сопла. 
Для начала необходимо замесить состав, глину, определенной консистенции. Для этого
насыпаем порошок в миску, понемногу добавляем воды и тщательно замешиваем. Воду следует добавлять
очень аккуратно, лучше с помощью, какой-нибудь спринцовки, типа клизмы, до тех пор, пока
замес не перестанет рассыпаться на куски и примет вид плотного пластилина.
На 4-е сопла требуется приблизительно 60-80 г сухой глины.
Теперь формирование. Детали формы слегка сбрызгиваем жидкостью WD-40. Берем комок замешанной
глины с небольшим избытком и формируем из него подобие цилиндра с близким к требуемому диаметром.
Накалываем этот цилиндр на стержень матрицы. Плотно обжимаем рукой и задвигаем до упора. Еще раз плотно
обжав глину около диффузоробразующнго конуса, вставляем в трубку до совмещения нижнего края матрицы и края трубки.
Это важно для дальнейшего контроля длины сопла. С противоположной стороны вставляем в трубку пуансон и
одеваем его на стержень матрицы. Проталкиваем пуансон до упора и зажимаем конструкцию в струбцине.
Тут необходимо сделать небольшое отступление. Перед тем как формировать сопло, надо проделать
эту процедуру сборки формы без глины. В месте края трубки со стороны пуансона надо сделать засечку
на пуансоне, отметив таким образом его положение для заданной длины сопла.
Поскольку мы взяли глины с запасом, положение засечки не совпадет с краем трубки.
Замерив положение засечки относительно края трубки получаем длину лишней части. Зная эту длину, вытаскиваем
пуансон и выталкиваем формируемое сопло из трубки, так чтобы оно выступило за край именно на эту величину.
И отрезаем ножом излишек глины. Теперь повторяем прессовку, следя за положением засечки.
Обычно после удаления излишков положение засечки
совпадает с краем трубки. Такая метода позволяет с очень приличной точностью, в районе 0,3 мм, выдерживать длину сопла
и длину критического участка.
Сопло сформировано. Аккуратно, чтобы не повредить критику и диффузор, вытаскиваем матрицу. Проверяем сопло
на наличие дефектов. Если все нормально, также осторожно выдавливаем пуансоном готовое сопло.
Наштамповав необходимое количество сопел, убираем их в тенек на 2-3 дня для просушки.
Наконец сопла просохли. Необходимо провести обжиг. В данном случае к этому моменту тоже пришлось отнестись более
серьезно. Для качественного обжига была специально разработана и собрана
муфельная печь МПК-2.
Она позволяет равномерно
прогреть сопла по всему объему. Обжиг производился при температуре 950-1050°C в течение 15-20 минут, с предварительной
сушкой при 200°C в течении 2-х часов.
После остывания печки вытаскиваем готовые сопла. Процесс изготовления на этом завершается. /07.01.2009 kia-soft/ /07.01.2009 Козлов И./
P.S. Мне, как неспециалисту, трудно судить насколько вышеприведенная технология совершенна. Но по этой методе было сделано несколько десятков сопел, по 6-10 штук из каждого материала. Результаты по выдержке геометрии и некоторых характеристик исходных материалов оказались вполне приемлемыми для проведения сравнительного анализа.
***kia-soft.narod.ru
