Испытания деталей, изготавливаемых на основе новых материалов и технологий, - задача науки и неотъемлемая часть процесса создания авиационной техники будущего. Центральный институт авиационного моторостроения имени П.И. Баранова (ЦИАМ, входит в НИЦ "Институт имени Н.Е. Жуковского") получил сразу два патента на инновации в области методов испытаний композиционных и керамических материалов.

Индукционный нагреватель с промежуточным телом для нагрева объектов исследования (патент на полезную модель № 217425) может быть применен для кратковременных статических, циклических и длительных испытаний образцов из композиционных и керамических материалов. Модель, разработанная специалистами Исследовательского центра ЦИАМ "Динамика, прочность, надежность", значительно расширяет возможности для проведения эксперимента и получения достоверных данных о прочности деталей авиационных двигателей, создаваемых из новейших материалов.

Простое и эффективное решение уже показало себя в испытаниях на статическую прочность при растяжении образцов из композиционных и керамических материалов. Оно представляет собой систему нагрева с использованием между нагревательным элементом и испытуемым образцом промежуточного (косвенного) тела, своего рода "прослойки" специальной конфигурации. Это дает испытателям возможность регулировать скорость и температуру нагрева, а использование промежуточного тела позволяет измерять деформации в рабочей зоне образца и получать необходимые сведения о его нагружении.

Кроме того, благодаря особой конструкции промежуточного тела, ученые получают открытый обзор и прямой доступ к испытуемой детали, прямо в процессе эксперимента могут проводить необходимые замеры. В результате существенно повышается точность расчетов, ведь проводить исследования и снимать параметры "поведения" материала теперь можно при нагреве исследуемой зоны до 1500°С в окислительной среде!

Достоверность измеряемых данных при испытаниях обеспечивается специальным поверенным оборудованием, внесенным в государственный реестр средств измерений.

- Композит - материал многослойный, пока недостаточно изученный и поэтому сложный. Чтобы определить все его характеристики, проводится широкий спектр испытаний, - поясняет начальник сектора ЦИАМ, разработавшего данную модель. - Для разных материалов и в зависимости от поставленной задачи будут выбираться наиболее подходящие методы испытаний и нагрева.

В России и в мире существуют альтернативные методы механических испытаний с использованием нагрева, некоторые из них запатентованы. Однако в применяемых технических решениях есть существенные недостатки, которые могут усложнять эксперимент или ограничивают возможности определения упругих характеристик материала во время испытаний.

Например, у второй разработки ЦИАМ, получившей патент на изобретение № 2794108 "Способ определения предела прочности при растяжении керамических и композиционных материалов", позволяющей исследовать характеристики слоистого композиционного материала по толщине образца в условиях высокой температуры, тоже есть прототип - уже существующий стандартный метод испытаний, регулируемый ГОСТом 57802-2017 "Композиты керамические. Метод определения предела прочности при растяжении в направлении толщины образца при нормальной температуре". Однако, по сравнению с разработанным в ЦИАМ способом, он имеет ряд ограничений, в том числе при исследованиях при высоких температурах.

Обе запатентованные инновационные разработки ЦИАМ приближают условия испытаний к эксплуатационным и позволяют ученым производить измерения деформаций и предельной нагрузки именно в исследуемой зоне и именно во время эксперимента. Это важно, в первую очередь, потому, что таким образом увеличиваются возможности исследователей при определении параметров процесса, получении прочностных и упругих характеристик новых материалов. Несмотря на то, что свойства "композитов" и "керамики" еще недостаточно изучены, это - материалы настоящего и будущего, которые смогут обеспечить работоспособность элементов горячей части двигателя при более высокой температуре, чем применяемые в настоящее время материалы, при улучшении массогабаритных характеристик.

ФАУ "ЦИАМ им. П.И. Баранова" (входит в НИЦ "Институт имени Н.Е. Жуковского") - единственная в стране научно-исследовательская организация, осуществляющая комплексные научные исследования и научное сопровождение разработок в области авиадвигателестроения - от фундаментальных исследований физических процессов до совместной работы с ОКБ по созданию, доводке и сертификации новых двигателей и наземных газотурбинных установок. Все отечественные авиационные двигатели создавались при непосредственном участии института и проходили доводку на его стендах.

Национальный исследовательский центр "Институт им. Н.Е. Жуковского" (далее - Центр) создан в соответствии с Федеральным законом от 4 ноября 2014 года № 326-ФЗ, принятым во исполнение поручения Председателя Правительства Российской Федерации В.В. Путина от 15 сентября 2011 г. № ВП-П7-6543, для организации и выполнения научно-исследовательских работ, разработки новых технологий по приоритетным направлениям развития авиационной техники, ускоренного внедрения в производство научных разработок и использования научных достижений в интересах отечественной экономики.

Центр осуществляет от имени Российской Федерации полномочия учредителя и собственника имущества организаций в соответствии с перечнем, утвержденным Распоряжением Правительства Российской Федерации от 4 декабря 2015 года № 2489-р, в порядке и объеме полномочий, которые устанавливаются Правительством Российской Федерации.

В состав ФГБУ "НИЦ "Институт имени Н.Е. Жуковского" входят следующие предприятия: ФАУ "ЦАГИ" (г. Жуковский, Московская область); ФАУ "ЦИАМ им. П.И. Баранова" (г. Москва); ФАУ "ГосНИИАС" (г. Москва); ФАУ "СибНИА им. С. А. Чаплыгина" (г. Новосибирск); ФКП "ГкНИПАС" (пос. Белозерский, Московская область)....