Насколько важна керамика в аэрокосмическом дизайне?




Насколько важна керамика в аэрокосмическом дизайне?

Современные керамические материалы нашли широкое применение в различных сферах применения в аэрокосмическом проектировании и производстве. Их ценность будет продолжать расти.

Хотя некоторые потребители могут этого не осознавать, современные и передовые керамические материалы нашли свое применение во множестве жизнеспособных приложений в аэрокосмической и авиационной разработке и производстве. Фактически, с начала 1980-х разработчики получили более 8000 патентов на керамику аэрокосмического качества . Благодаря огромным ресурсам, вкладываемым в исследования, разработку и внедрение керамических материалов и изделий, это гораздо больше, чем просто отраслевое увлечение.

Основные игроки. Имея тысячи действующих патентов на керамику аэрокосмического качества, конкуренция за следующую крупную инновацию очень высока. General Electric в настоящее время возглавляет список с почти 1400 индивидуальными патентами; ее ближайшие конкуренты, включая United Technologies, Safran, Siemens и Lanxide Technology, в настоящее время имеют менее 800 патентов каждый. Rolls Royce и Boeing владеют примерно по 200 патентов каждый, а Northrup Grumman и Epistar — еще меньше.

Основное использование. Керамика — это не просто предмет будущего развития; они жизненно важны для современной аэрокосмической промышленности. Хотя их можно использовать по-разному и для достижения нескольких целей в области дизайна и производительности, сегодня существует три основных применения керамики аэрокосмического качества:

  1. Термостойкость. Керамика используется для достижения термостойкости. Теплоизоляционные свойства керамики известны на протяжении веков, и материалы используются для терморегулирования во всем: от батарей, магнитов и полупроводников до изоляционных плиток в самолетах. Керамика была использована для множества применений в конструкции космических аппаратов , включая тепловую защиту от внешнего выхлопа и внутреннюю защиту в виде изоляции.
  2. Некоррозионные свойства. Керамика также не вызывает коррозии. Поскольку при проектировании и производстве как в аэрокосмической, так и в авиационной промышленности используются многочисленные коррозионные и потенциально опасные материалы, в том числе реактивное топливо, этот тип защиты абсолютно необходим. Несмотря на эффективность современных керамических материалов, коррозия металлов по-прежнему остается фактором в современных самолетах.
  3. Легкий вес. Керамика используется в аэрокосмическом и авиационном дизайне и производстве просто потому, что она является более легкой альтернативой металлам. Гладкий и, как правило, без каких-либо дефектов поверхности , он позволяет увеличивать полезную нагрузку на самолет, повышать скорость для реактивных самолетов военного класса и увеличивать сроки для исследования космоса.

Грядет еще больший прогресс. Нельзя отрицать влияние керамики на развитие авиакосмической отрасли, включая исследования космоса, оборону и коммерцию. Однако использование керамики фактически открыло путь для использования более совершенных материалов. Трехмерная печать , все еще относительно новая технология, может позволить представить совершенно новые аэрокосмические материалы, продукты и системы.

Другое направление разработки — литейные бета-сплавы, такие как титан 5553 или, как его иногда называют, Ti-5553 , также набирает популярность в аэрокосмической промышленности. Ti 5553 может похвастаться качествами, аналогичными современной современной керамике, включая легкий вес, высокую прочность и коррозионную стойкость, но, как известно, его сложно обрабатывать или производить. Хотя Ti-5553 можно отливать, эти трудности могут ограничивать другие применения.

Композиционные материалы также вызывают большой интерес у авиакосмических и авиационных конструкторов и производителей. Композитные материалы, которые раньше использовались только в салоне самолета, теперь применяются в крыльях, шасси, двигателях и фюзеляжах самолетов.

Трудно сказать, где бы аэрокосмическая, оборонная или коммерческая авиация была бы без современной керамики, которая минимизирует теплопередачу, защищает от повреждений и придерживается установленных ограничений по весу. Поскольку керамические материалы оказали такое влияние на эти отрасли, трудно представить себе самолет или космический корабль, в котором не использовались бы керамические детали.