Nedylantis reaktyvinis variklis: stiklas ne tik ardo, bet ir saugo (1)
Smėlis, patenkantis į reaktyvinius variklius gana sparčiai ardo turbinų menteles, dėl ko variklis spėriai dyla. Jeigu nedideliems lėktuvams tai menka problema, tai didžiuliai kariniai lėktuvai sugeba susiurbti pakankamai įspūdingus smėlio kiekius, todėl jų varikliams toks „malonumas“ greitai baigiasi gedimais. Pagaliau pasiūlyta koncepcinė idėja, kaip galima aviacijoje žalingą smėlį paversti labai naudinga medžiaga.
Prisijunk prie technologijos.lt komandos!
Laisvas grafikas, uždarbis, daug įdomių veiklų. Patirtis nebūtina, reikia tik entuziazmo.
Sudomino? Užpildyk šią anketą!
Lėktuvų turbinos, veikiančios prie kelių šimtų laipsnių Celsijaus temperatūros, turi apsauginę keraminę dangą, su kuria padengtos visos turbinos mentelės. Toks keraminis izoliatorius nuo perkaitimo saugo gilesnius turbinos metalo sluoksnius. Kuomet lėktuvai kyla ir leidžiasi arba patenka į smėlio audras, į reaktyvinius variklius dideliu greičiu įsiveržia smėlio dalelės, kurios atsitrenkia į įkaitusį izoliatorių. Rezultate formuojasi skystas stiklas – labai agresyvi medžiaga, pasak mokslininkų, galinti ištirpinti praktiškai viską. Taigi, toks skystas stiklas susilydo su keraminio izoliatoriaus paviršiumi. Bet tuo bėdos tik prasideda.
Kuomet variklis atvėsta, stiklas virsta kieta medžiaga, dengiančia izoliatoriaus paviršių. Tereikia variklį paleisti iš naujo ir kylant temperatūrai turbinos mentelės metalinė dalis ima plėstis. Gi termoizoliacinė keramika negali plėstis kartu su metaliniu pagrindu – ją varžo stiklinis paviršius. Taip pamažu keramika ardoma, o pranykus izoliaciniam sluoksniui mentelės metalas greitai dyla.
Taigi, problema gana rimta, tačiau profesoriui Nitin Padture kartu su kolegomis į galvą šovė unikali mintis, kaip tokį ardantį smėlio poveikį ne tik neutralizuoti, bet ir padaryti naudingu.
Visa esmė – naujo tipo mentelių termoizoliacinė medžiaga. Ją sudaro keramika kartu su cirkonio dioksido sluoksniu bei itrio, aliuminio bei titano oksidų intarpais. Patekę ant izoliuojančio sluoksnio ištirpusio skysto stiklo dalelės tirpdo įterptų metalų oksidus ir formuoja stabilias kristalines struktūras, nekenkiančias keramikai. Iš principo, ant keramikos termoizoliacinio sluoksnio formuojasi naujas, papildomas izoliacinis sluoksnis. Kuomet į variklį patenka nauja smėlio banga, procesas kartojasi iš naujo. Vadinasi, laikui bėgant turbinų mentelės tik tvirtėja.
Pritaikyta technologija panaudojant cirkonio dioksidą yra senai žinoma ir labai plačiai naudojama „dirbtinių deimantų“ sintezei. Tačiau dabar ji pirmą kartą išbandyta kovai su aukštatemperatūrine korozija. Tiesa, kol kas tai tėra prototipas – galimos realios apsaugos koncepcija. Mokslininkai vis dar tęsia medžiagos bandymus su sudėtingų formų paviršiais. Be to, naujo izoliatoriaus padengimas yra labai brangus procesas, tad šia kryptimi irgi nusimato nemažai darbų.