Космическите експерименти на Китай доведоха до създаването на революционна сплав за хиперзвукови полети

Тази сплав може да издържа на екстремни температури, което я прави идеална за високопроизводителни двигатели на самолетите.

Тригодишните експерименти, проведени на китайската космическа станция Тянгун (Tiangong), доведоха до революционни резултати, които могат да повишат ефективността на хиперзвуковите ракети и самолетите.

Китайските учени са използвали тези данни, за да създадат нов материал – сплав от ниобий и силиций. Ниобият е рядък метал, който се използва предимно във високоефективните стомани.

Тази сплав може да издържа на екстремни температури, което я прави идеална за високоефективни авиационни двигатели.

Според изданието South China Morning Post (SCMP) лопатките на турбовентилаторните двигатели, изработени от ниобиево-силициевата сплав, могат да издържат на изключително високи температури от над 3 092 градуса по Фаренхайт (1 700 градуса по Целзий).

По-голяма здравина и бързина на процеса

Производството на ниобиево-силициевата сплав е изключително трудно. Досега тази сплав се сблъскваше с две основни предизвикателства при масовото производство: бавен растеж на кристалите и чипливост и крехкост.

Формирането на здрави кристали често изисква дълго време – около 100 часа при почти 2 912 градуса по Фаренхайт (1 600 градуса по Целзий). Освен това полученият материал е много крехък при стайна температура, което го прави неподходящ за използване в производството на двигатели.

Екипът, ръководен от Уей Бинбо, академик от Китайската академия на науките и професор в Северозападния политехнически университет, успешно е преодолял предизвикателствата, свързани с производството на ниобиево-силициевата сплав.

Те са разработили метод за бързо охлаждане, който позволява производството на висококачествени ниобиево-силициеви кристали със скорост от почти 3,5 инча (9 см) в секунда. Това драстично намалява времето за производство в сравнение с традиционните методи.

Екипът е включил и малки количества хафний в сплавта, за да подобри здравината на кристалите. Това увеличава нейната издръжливост при стайна температура с над три пъти. Това подобрение решава проблема с крехкостта и прави сплавта подходяща за използване в сложните производствени процеси на двигателите.

Изследванията в космическата станция

Това постижение има важни последици за китайската аерокосмическа индустрия. По данни на SCMP САЩ са наложили санкции на китайските университети като Северозападния политехнически университет, което възпрепятства техните изследвания.

Този университет ускорява изследванията на модерни технологии като хиперзвуковите самолети.

Това доведе до увеличаване на подкрепата от страна на китайското правителство и армията, което позволява на екипа на Вей да провежда експерименти на китайската космическа станция, при това още от 2021 г.

Микрогравитационната среда в космоса променя поведението на материалите в сравнение със Земята, където гравитацията играе доминираща роля. При липса на гравитация процесите като растежа на кристалите и втвърдяването протичат по различен начин.

Експериментите в условията на микрогравитация доведоха до регистрирането на няколко уникални явления.

По време на бързото втвърдяване на ниобиево-силициевата сплав в микрогравитационна среда се образува характерна структура от свиващи се пори – за разлика от това, което обикновено се наблюдава на Земята.

Наблюдаваните в космоса модели на растеж на кристалите дилно се различават от тези, които се наблюдават при наземните експерименти. Тези обширни изследвания и познания доведоха до разработването на ниобиево-силициевата сплав.

Изследователите я нарекоха „дар от небето“.

Според експерти от бранша масовото производство на ниобиево-силициева сплав може да даде силен тласък на китайската военна и високотехнологична промишленост.