Технология отработана во Всероссийском институте авиационных материалов
Всероссийский институт авиационных материалов (ВИАМ) и Фонд перспективных исследований (ФПИ) начинают научно-исследовательские работы по созданию первого в стране беспилотного летательного аппарата, оснащенного малоразмерным газотурбинным двигателем, полностью напечатанном на 3D-принтере. Как выяснили "Известия", с 2018 года Минобороны планирует оснастить им сразу два летательных аппарата: беспилотный самолет-мишень "Дань-М" и беспилотный разведчик "Зеница".
- Двигатель полностью изготовлен на базе аддитивного производства ВИАМ по новой технологии послойного лазерного сплавления с использованием металлопорошковых композиций жаропрочного и алюминиевого сплавов, которые также созданы специалистами института, - сообщил "Известиям" гендиректор ВИАМ академик РАН Евгений Каблов. - Благодаря применению аддитивных технологий удалось напечатать детали двигателя с уникальными параметрами, невозможными при обычном литье. Например, толщина стенки камеры сгорания двигателя составляет 0,3 мм. Таких параметров можно достичь, только используя 3D-печать.
Каблов отмечает, что первый успешный опыт внедрения аддитивных технологий (технологий послойного синтеза) в ВИАМ был осуществлен в 2015 году. Тогда впервые в стране специалисты института изготовили завихритель фронтового устройства камеры сгорания перспективного двигателя ПД-14, предназначенного для среднемагистрального пассажирского авиалайнера - "российского самолета XXI века" MC-21. Презентация машины состоялась 8 июня этого года. Самолет призван заменить на российских авиатрассах европейские A320 и американские B737, на которые приходится 40% авиаперевозок. В настоящее время напечатано более 200 завихрителей.
- Работа по созданию совместно с ФПИ малоразмерного газотурбинного двигателя - это прежде всего демонстрация наших технологических возможностей, - рассказал Евгений Каблов. - Технология позволяет получить деталь в 30 раз быстрее, чем традиционными способами. Для их производства были использованы полностью отечественные материалы, созданные в институте: порошковые жаропрочные сплавы на основе никеля и алюминия. На их основе были напечатаны элементы конструкции: турбина, компрессор, диффузор, вал, камера сгорания и корпус изделия. Понятно, что без ручной сборки этих элементов не обойтись, но важно, что "печать" позволила сделать эти детали с недостижимой для обычного литья точностью, исключив дальнейшую ручную обработку компонентов двигателя. Мы смогли создать свои порошковые композиции 28 марок.
В институте отмечают, что весь процесс от создания компьютерной модели, ее печати и начала производства занял четыре месяца. Уникальность двигателя и в том, что, как и у "больших" собратьев, на нем установлена цифровая автоматическая система управления. Она самостоятельно выходит на автоматический режим управления, регулируя подачу топлива для поддержания рабочего количества оборотов. В настоящий момент прототип весом 900 г выдает тягу в 75 кг, в перспективе без существенного увеличения массы должен обеспечить не менее 150 кг, что позволяет использовать его в конструкциях тактических и оперативно-тактических беспилотных летательных аппаратов.
- Аддитивные технологии - это основа новой промышленной революции, - сообщил "Известиям" замгенерального директора ФПИ Александр Панфилов. - По итогам эксперимента мы начнем совместную работу по развитию в нашей стране аддитивных технологий в направлении расширения номенклатуры сопутствующих материалов, а также создания собственных, не имеющих мировых аналогов установок 3D-печати. Они позволяют повысить производительность труда, довести коэффициент использования материала до единицы, в разы снизить энергозатраты.
Изготовленные по технологии 3D-печати реактивные двигатели с малым весом будут востребованы при производстве ракет класса "воздух-воздух", что позволит увеличить их возможности.
По мнению Алексея Леонкова, бывшего сотрудника 30-го ЦНИИ Минобороны, изучавшего возможности применения беспилотных и космических систем, эта технология применима при изготовлении двигателей для ракет комплексов ПВО, РСЗО и ПТУР.
- Не исключено появление в ракетно-космической технике узлов и агрегатов топливных систем, маневровых двигателей, изготовленных по новому способу, - считает Алексей Леонков. - В авиации это может послужить базисом при создании гиперзвуковых аппаратов, способных выдерживать высокие скорости и нагрев поверхности. При серийном производстве военной и гражданской техники с широким использованием роботизации это даст ощутимое снижение экономических затрат и отсутствие выбраковки готовых изделий. Порошковая металлургия и лазер обеспечат высокоточное изготовление всех узлов и агрегатов, планера и двигателя. За этой технологией неоспоримое будущее, она уже сейчас подняла российскую металлообработку и материаловедение на новую ступень технологического развития.
Дмитрий Литовкин
