Ученые Самарского университета впервые "напечатали" на 3D-принтере камеру сгорания газотурбинного двигателя

Ученые Самарского национального исследовательского университета имени академика С.П. Королева впервые "напечатали" из металлического порошка на установке селективного лазерного сплавления SLM280 одну из самых важных деталей малоразмерного газотурбинного двигателя – камеру сгорания.

Работы проводились в лаборатории аддитивных технологий института двигателей и энергетических установок Самарского университета.
 

Стендовые испытания, проведенные совместно с университетским научно-образовательным центром газодинамических исследований, показали, что изготовленный по новой технологии образец камеры сгорания полностью соответствует необходимым требованиям. Материал и сама камера выдерживали как длительную тепловую нагрузку (до 1,5 часов), так и повторно-кратковременную (запуск-остановку в течение 10 минут).
 

"Образец испытывался на огневом стенде на длительность работы в условиях эксплуатации, близких к реальным. На входе в камеру подавался подогретый воздух до температуры 400 градусов Цельсия – это рабочая температура воздуха на входе в камеру сгорания газотурбинного двигателя. Условия горения были максимально приближены к реальным. Температура рабочего тела в первичной зоне камеры сгорания составляла 1600 ºС, на выходе из КС температура продуктов сгорания составляла 1200 ºС", - пояснил директор НОЦ ГДИ Самарского университета Михаил Анисимов.   
 

Изделие изготовлено полностью из отечественного металлического порошка. Для того, чтобы достичь нужного результата, исследователи "вырастили" из него более ста опытных образцов – металлических заготовок, выплавленных при различных режимах спекания для определения прочностных свойств металла.  
 

Камера сгорания – один из ключевых элементов малоразмерного газотурбинного двигателя (МГТД), который создается в Самарском университете по методу аддитивных технологий. По стандартным (традиционным) технологиям на производство подобного изделия необходимо полгода. Кроме того, при традиционном производстве на доводку подобного изделия — получения максимальных эксплуатационных характеристик — тратится порядка пяти лет.

Применение же аддитивных технологий позволяет производить детали сложной формы в короткие сроки, без использования технологической оснастки. Эти факторы позволяют резко сократить цикл производства изделий в отличие от традиционных способов.
 

В технологии селективного лазерного сплавления (СЛС) используется лазер высокой мощности для расплавления тонкого слоя металлического порошка в соответствии с трёхмерной моделью. Основными материалами, используемыми для изготовления газотурбинных двигателей методом СЛС, являются высокопрочные стали, титановые сплавы и сплавы на никелевой основе. 
 

Успешный опыт изготовления рабочей камеры сгорания с использованием метода аддитивных технологий открывает перед учеными университета возможность в ближайшее время создать газотурбинный двигатель.
 

"Первый опытный образец МГТД, созданный методом аддитивных технологий в Самарском университете, может появиться уже через полгода. В дальнейшем подобная методика будет использована при массовом производстве деталей на 3D-принтерах, что существенно сократит сроки последующих работ при производстве двигателя", - убежден заведующий лабораторией аддитивных технологий Самарского университета Виталий Смелов. 
 

Сейчас ученые Самарского национального исследовательского университета совместно с Санкт-Петербургским политехническим университетом разрабатывают российскую лазерную 3D-установку, которая позволит по разработанной в Самарском университете технологии производить на серийных заводах крупногабаритные детали для "взрослых" авиационных  газотурбинных двигателей.
 

Кроме того, совместно с РКЦ "Прогресс" специалисты Самарского университета приступили к реализации проекта по созданию на основе аддитивных технологий изделий для ракетно-космической отрасли.

Фото: Екатерина Винокурова (фотоклуб "Иллюминатор")