Компания SKF вносит вклад в разработку аэрокосмических технологий нового поколения благодаря своему Центру аэрокосмических разработок с обновленным испытательным стендом в городе Валанс, Франция.

Многие проекты, над которыми  работают сегодня, будут реализованы в самолетах, построенных не ранее 2030-х годов

Впервые мы располагаем стендом, оборудованным для проведения испытаний любых используемых в летательных аппаратах компонентов, — говорит Паоло Андольфи, руководитель аэрокосмического подразделения компании SKF, — будь то качение или скольжение, компоненты, вращающиеся с частотой несколько тысяч оборотов в минуту, или компоненты, которые вообще не двигаются».

Тесные рабочие отношения  с заказчиком помогают SKF глубже понять потребности заказчиков в реализуемых проектах. Один из примеров — Textilub, новый самосмазывающийся текстильный композит, используемый в приводах летательных аппаратов,  У самолетов долгий срок службы, их детали неизбежно изнашиваются и требуют замены. Мы прилагаем множество усилий для того, чтобы такие компоненты функционировали как можно дольше. Общаясь с клиентами, мы выяснили, что детали с долгим сроком службы — это хорошо, но гораздо важнее равномерный и предсказуемый износ запчастей, позволяющий упростить управление ремонтом и заменой.

Данные сведения мы использовали при разработке нового материала.

Высокотехнологичные гибридные композитные материалы

Другой областью повышенного исследовательского интереса в настоящее время является разработка подшипников для реактивных двигателей будущих поколений. Такие компоненты располагаются в центре современных самолетов и поддерживают быстро вращающийся ведущий вал в больших турбореактивных двигателях авиалайнеров.

В современных двигателях ведущий вал установлен на более, чем 10 подшипниках. А двигатели, конструкция которых включает коробку передач между вентилятором в передней части двигателя и компонентами компрессора за ним, требуют использовать дополнительные сильно нагруженные подшипники.

Возможности подшипников, устанавливаемых в двигатель, значительно влияют на эффективность его работы. Подшипники должны выдерживать высокие нагрузки, большую частоту вращения и надежно работать на протяжении всего срока службы в жестких условиях эксплуатации в среде с высокой температурой. Кроме того, при определении архитектуры конструкции нового двигателя инженеры должны найти пространство для подшипников.

В каждой новой конструкции нагрузки на подшипники возрастают, а конструкторы ищут способы более эффективного использования доступного пространства. Такое развитие приближает существующие конструкции и материалы подшипников к их физическому пределу.

«В настоящее время в авиационных двигателях применяются высокопроизводительные подшипники гибридной конструкции, — говорит Александр Монделен, инженер по разработке продукции в SKF. — Такие подшипники включают керамические элементы качения и стальные кольца». В подобных конструкциях предельные значения характеристик подшипника определяются возможностью стального кольца справляться с высокими контактными напряжениями от жестких керамических шариков.

Задача проектов ARCTIC — создать новый стальной сплав, совместимый с керамическими поверхностями качения, который был бы способен выдерживать на 15 % большее контактное напряжение и на 25 % большую частоту вращения по сравнению с традиционными аэрокосмическими подшипниковыми сталями.

Разработка такого материала с чистого листа — крайне сложная задача.

Новый сплав

В ходе разработки новой стали группа центра исследований и разработки SKF в Нидерландах использовала накопленные в течение десятилетий экспертные знания в сфере материаловедения и провела десятки испытаний прототипов с помощью собственного программного обеспечения для моделирования материалов Thermo-Calc.

Специалисты разработали новый цикл термической обработки и представили экономичный промышленный способ производства материала и термической обработки.

Затем Иву Маэо и его группе в Валансе потребовалось разработать новый высокоскоростной стенд высокой мощности для полномасштабных испытаний произведенных подшипников ведущего вала.

Результат — запатентованный сплав, который назвали ARCTIC15, соответствующий всем задачам проекта.

Гибридные подшипники, произведенные из новой стали, выдерживают нагрузку на 50 % больше по сравнению с подшипниками традиционной конструкции. Это позволяет использовать в двигателях подшипники меньшего размера и ведущий вал меньшего диаметра.

Применение данной технологии к текущей конструкции позволяет сократить потери мощности на 25 %, уменьшить объем систем смазки и охлаждения и непосредственно снизить вес. Дальнейшая оптимизация конструкции позволяет увеличить удельную мощность, что ведет к повышению топливной эффективности и уменьшению на 25–30 % выбросов углекислого газа и оксидов азота (цели, поставленные заказчиком).

В настоящее время SKF сотрудничает с компанией Rolls-Royce в отношении промышленной реализации, следующей за испытаниями гибридных подшипников ARCTIC15 на прототипах производителя двигателей UltraFan^® H2, в которых используется турбореактивный двухконтурный двигатель с приводом от редуктора следующего поколения, предназначенный для гражданских авиалайнеров.

Источник информации-Evolution-деловой и технический журнал фирмы SKF.