Ракетные сопла станут дешевле? Новый метод сокращает производство углерод-углеродных композитов с месяцев до дней
Это тот же композит, что защищает зонд Parker Solar Probe от жара Солнца
Инженеры Лаборатории прикладной физики Университета Джонса Хопкинса разработали технологию FAST CAR2, которая радикально ускоряет производство углерод-углеродных композитов. Если раньше изготовление таких материалов занимало недели или даже месяцы, теперь полный цикл удается сократить до нескольких дней, а ключевой этап формирования плотной структуры длится всего несколько минут.
Углерод-углеродные композиты сочетают небольшую массу, высокую прочность и способность выдерживать экстремальные температуры. Именно поэтому их используют в теплозащите гиперзвуковых аппаратов и возвращаемых космических кораблей, соплах ракетных двигателей, носовых частях ракет и авиационных тормозах. Такие материалы применялись и в тепловом щите солнечного зонда NASA Parker Solar Probe.
Главная сложность всегда заключалась в производстве. После создания пористой заготовки из углеродных волокон пустоты необходимо постепенно заполнить углеродной матрицей. Для этого материал многократно обрабатывают углеродсодержащим газом или пропитывают смолами с последующим высокотемпературным пиролизом. Поскольку одного цикла недостаточно, процесс приходится повторять снова и снова, растягивая производство на недели и месяцы.
FAST CAR2 полностью меняет этот подход. Углеродсодержащий материал помещают прямо в волокнистую заготовку, после чего одновременно воздействуют высоким давлением и быстрым электрическим нагревом. Метод основан на технологии полевого спекания, при которой электрический ток мгновенно разогревает материал, а пресс одновременно формирует плотную структуру.
Само уплотнение занимает считаные минуты. Хотя подготовка и остальные технологические операции по-прежнему требуют времени, весь производственный цикл сокращается до нескольких дней, что в разы быстрее традиционных методов.
Разработчики считают, что технология позволит не только значительно увеличить выпуск термостойких композитов, но и снизить их стоимость. Наибольший интерес FAST CAR2 представляет для ракетной и космической техники, а также перспективных гиперзвуковых летательных аппаратов.
Следующим этапом станет масштабирование технологии. Команда уже сотрудничает с организациями, располагающими более крупными прессами, чтобы перейти от лабораторных образцов к производству полноразмерных деталей.
