Ученые Томского госуниверситета систем управления и радиоэлектроники создали в рамках программы развития «Приоритет 2030» пилотную технологическую установку для электронно-лучевого нанесения термобарьерных керамических покрытий на лопатки газотурбинных двигателей.

Такие устройства применяются в авиастроении, а также в компрессорных газоперекачивающих установках. В 2024 году планируется пройти сертификацию, которая позволит выполнять заказы предприятий.

«Лопатка турбины работает при очень больших температурах — 1200−1400 °С, — рассказал заведующий молодежной лабораторией пучково-плазменной модификации диэлектриков, доктор технических наук Юрий Юшков. — Ее ресурс ограничен, поскольку лопатка сделана из никелевого сплава, ей необходимо защитное покрытие. Мы наносим керамическое покрытие — 150−200 микрометров — на эту лопатку, и таким образом спасаем ее от перегрева».

По словам Юрия Юшкова, ученые кафедры физики в настоящее время завершают создание пилотной технологической установки. Совместно с коллегами из Уфимского университета науки и технологий они работают над оптимизацией технологических режимов процесса нанесения покрытий.

«Принципиальной отличительной особенностью предлагаемого подхода является использование уникального электронно-лучевого оборудования — так называемых форвакуумных плазменных источников электронов, — пояснил ученый. —  Такие устройства обеспечивают непосредственное воздействий электронным пучком на электрически непроводящую керамику с высокой энергетической эффективностью. В технологическом процессе используются два источника электронов. Один подогревает лопатку до нужной температуры, а второй испаряет керамику под ней, и наносится покрытие».

В настоящий момент установка работает на 70% мощности. В камеру планируют установить дополнительные насосы и блоки питания. В ноябре — установка выйдет на полную мощность. До конца 2024 года планируется передать образцы покрытий на сертификацию в Центральный институт авиационного моторостроения имени П. И. Баранова (ЦИАМ), после прохождения которой — выйти с предложением об использовании созданного оборудования и технологии на отечественных предприятиях реального сектора экономики.

«Проблема проста: зарубежные компании ушли с Российского рынка и сейчас практически отсутствует отечественная база, чтобы делать покрытия такого типа на лопатки, — рассказал Юрий Юшков. — Покрытия можно делать несколькими способами, но именно электронно-лучевым добиваются специальной структуры, которая в наибольшей степени обеспечивают тепловую защиту лопатки турбины Установкой ТУСУРа уже заинтересовались крупные предприятия Объединенной двигателестроительной корпорации, с АО «ОДК-Пермские моторы» — одним из крупнейших производителей двигателей для авиации и промышленности, — заключено соглашение на нанесение покрытий на пробные партии. Также планируется заключение договора с Научно-производственной ассоциацией «Технопарк Авиационных Технологий».

По словам Юрия Юшкова, существующие зарубежные аналоги слишком дорогостоящие и громоздкие:

«Наша установка более компактна. Для ее размещения требуется помещение площадью приблизительно 20 квадратных метров. Благодаря манипулятору мы планируем делать от 4 до 8 лопаток за времена, сравнимые с заводскими. Плюс значительно снижается электропотребление и себестоимость».

Проект «Создание перспективных термобарьерных покрытий для аэрокосмической области» реализуется ТУСУРом в рамках программы «Приоритет 2030».