Ракетные сопла станут дешевле? Новый метод сокращает производство углерод-углеродных композитов с месяцев до дней
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.
Это тот же композит, что защищает зонд Parker Solar Probe от жара Солнца
Изображение сгенерировано Grok // Источник изображения: Grok
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.