Бесконтактные газовые подшипники и безмасляные мехатронные узлы и трансмиссии

Задача: разработка гибридных газовых подшипников и мехатронных узлов, совмещающих достоинства газодинамических и газостатических подшипников. Такие узлы работают полностью в бесконтактном режиме, т.к. вал двигателя сначала вывешивается, а уже потом раскручивается. Подобные системы отличаются абсолютной пожаробезопасностью, теоретически бесконечным ресурсом работы.
 
Актуальность: разработка безмасляных трансмиссий - основной путь повышения удельных и эксплуатационных характеристик газотурбинной техники (маршевых двигателей, вспомогательных силовых установок, наземных и бортовых энергетических установок). Работа координируется с ОДК, ОПК, ОАО Туполев, ОАО "Двигатели НК". Ожидается создание систем для газотурбинных установок в размерности от 100 до 2000 кВт.

                  

 

Эффекты от внедрения результатов проекта:
  • снижение удельного расхода топлива на 5-­10%,
  • исключение эксплуатационных расходов, связанных с заменой масла и обслуживанием масляной системы,
  • удешевление конструкции на 20­-25%.

 

Упрочнение металлов, аддитивные технологии композитов

 
Задача: разработка технологии ударно-­волнового и детонационного упрочнения поверхности металлических деталей, создания композиционных антифрикционных и теплоизоляционных покрытий из волокон оксидов кремния, гафния, бора (опционально покрытых графеном) на металлической матрице.
 

Актуальность: в настоящее время хорошо развиты различные технологии термической обработки металлов, нанесения покрытий различными способами: плазменным, газоструйным, ионным напылением, лазерным наплавлением и т.п. Тем не менее, остается большой объем нерешенных задач. Среди них упрочнение отдельных элементов конструкций и деталей сложной формы или больших размеров. Упрочнение поверхностей с микроскопическими полостями и отверстиями или с особо жесткими требованиями к точности геометрии. Традиционное напыление или наплавление упрочняющего материала приводит к "забиванию" емкостей и отверстий, а также к искажению формы упрочняемой поверхности. Одно из направлений решения проблемы - упрочнение самого материала периодическим ударно-волновым полем, т.е. упрочнение происходит в поверхностном слое самого материала, а не добавлением к нему покрытия.

Установка для поверхностного упрочнения ударно-волновым методом

Создание пористых теплоизоляционных покрытий с высокой (от 1800 до 2200К) температурой плавления актуально для применения в перспективных камерах сгорания, работающих без охлаждения. Альтернативным применением являются антифрикционные покрытия. Волокна оксидов бора, гафния, кремния сметаллическим связующим могут быть применены для защиты поверхности сегментов газовых подшипников и валов. В этом случае, они могут быть покрыты графеном для снижения коэффициента трения и повышения теплопроводности поверхностногослоя с целью исключения переноса материала в процессе задира при случайном контакте на высоких скоростях. Планируется, что подобное покрытие будет способно защищать металлические детали от разрушения на частотах до 50.000 об/мин.