Jak powłoki termiczne mogą zwiększyć żywotność silnika

Jak powłoki termiczne mogą zwiększyć żywotność silnika

Bezpieczeństwo jest podstawowym problemem w produkcji samolotów. Usterka w powietrzu może oznaczać tragedię, więc inżynierowie z dziedziny lotnictwa muszą tak projektować, aby uniknąć czarnych scenariuszy. Jednak utrzymanie wysokich standardów oznacza też duże koszty. Być może istnieje jednak sposób na lepszą identyfikację wad projektowych i zmniejszenie marnotrawstwa?

Łopatki turbin silników odrzutowych są chronione przed wysoką temperaturą i zużyciem przez ceramiczne bariery termiczne. Obecnie, nawet jeśli powłoki są nakładane w dokładnie takich samych warunkach, w jakich mogą ulec uszkodzeniu, nie da się przewidzieć, jak długo przetrwają. Czas ten waha się od 1000 do 10 000 godzin przy maksymalnym ucisku.

Ze względu na wymogi bezpieczeństwa turbiny muszą być wymienione po upływie minimalnego przewidywanego czasu życia, nawet jeśli są w dobrym stanie. Nowy test mógłby dokładniej go oszacować Oznaczałoby to mniej konserwacji silnika przy zachowaniu tego samego standardu.
Współpraca pomiędzy firmą Rolls-Royce i badaczami na Uniwersytecie Heriot-Watt polega na prowadzeniu badań, podczas których umieszcza się testowany materiał pod kontrolowanym naprężeniem rozciągającym i obserwuje zmiany współczynnika załamania materiału. Zespół ma na celu opracowanie techniki, która będzie mogła analizować całą część, dostarczając danych do dokładniejszego przewidywania, kiedy się ona zepsuje. Wskaźnik załamania jest miarą tego, jak światło przemieszcza się przez przezroczysty materiał.

Pojawia się pytanie w jaki sposób badacze mogą prześwietlić nieprzezroczystą ceramikę? Odpowiedzią jest oświetlenie jej z częstotliwością gigaherców. Te długości fali mogą przeniknąć niektóre materiały, których światło widzialne przejść nie może. W tym teście wiązka przechodzi przez powłokę ceramiczną i odbija metal bazowy w polaryskopie. Zespół wierzy, że może poprawić rozdzielczość testu, zwiększając częstotliwość oświetlenia aż do poziomu terahercowego.
Obecnie aparat jest w stanie analizować pojedyncze punkty na materiale, ale konfiguracja obrazu może analizować całą łopatkę. Kiedy elementy zbadane tym systemem ulegną zniszczeniu, rzeczywiste zużycie można porównać z danymi obrazowymi.

Metoda może również pomóc w projektowaniu nowych powłok ceramicznych w innych gałęziach przemysłu, takich jak energia jądrowa i motoryzacja.

Dokładniejsza ich analiza, w zastosowaniach lotniczych i kosmicznych lub w innych, nie tylko pozwoli zaoszczędzić koszty produkcji i serwisu, ale może także prowadzić do stworzenia nowych powłok, które poprawią wydajność, co w konsekwencji doprowadzi do oszczędności paliwa i zmniejszenia zanieczyszczeń.

(KB)