Российский фонд перспективных исследований (ФПИ) и Федеральное государственное унитарное предприятие (ВИАМ) впервые провели летные испытания своего напечатанного на 3D-принтере газотурбинного двигателя МГТД-20.
Двигатель был оценен на борту легкого беспилотного летательного аппарата (БПЛА), который был запущен над авиационным центром Казанбаш в Татарстане, примерно в 500 милях к востоку от Москвы. Использование 3D-печати для создания транспортного средства, которое, как сообщается, достигало скорости 154 км/ч, вдвое снизило его стоимость и позволило построить его в 20 раз быстрее, чем при использовании традиционных методов. После успешного испытательного полета организаторы проекта разрабатывают линейку небольших газотурбинных двигателей, напечатанных на 3D-принтере, производство которых должно начаться в период с 2021 по 2022 год.
Взлет российского 3D-печатного двигателя
Запущенное в ноябре 2015 года совместное предприятие ФПИ и ВИАМ нацелено на разработку «материалов нового поколения» для 3D-печати авиационных и ракетных двигателей. В рамках проекта группы, поддерживаемые правительством, внедрили производственную технологию селективного лазерного спекания (SLS) для изготовления прототипа газотурбинного двигателя МГТД-20.
Используя специально разработанные ударопрочные металлические порошки, ВИАМ 3D напечатал турбину, которая, как сообщается, была на 20 процентов прочнее, чем турбины, изготовленные из существующих материалов. ВИАМ также предоставил ряд технологий синтеза, термической обработки и постобработки для оптимизации процесса и сокращения времени его строительства.
Полученный двигатель был испытан на борту БПЛА с размахом крыла 3 метра, разработанного российской охранной фирмой АО «НПО ОКБ им. член парламента Симонов. При весе 40 кг (включая двигатель весом 10 кг) аппарат успешно взлетел и использовал тягу 20 кгс, чтобы достичь максимальной высоты 170 метров. Сама турбина работала с рабочей скоростью 58 000 об/мин, а максимальная скорость двигателя достигала 101 600 об/мин.
После завершения испытательного полета, в котором использовался автопилот для следования по заданным точкам маршрута, БПЛА приземлился и восстановился без повреждений. Оценив работу МГТД-20, ФПИ и ВИАМ сейчас проводят испытания малогабаритных газотурбинных двигателей в классах тяги 10, 20, 125 и 150 кгс для промышленного применения. Их турбины МГТД-10, 20 и 125 уже прошли ресурсные испытания с целью запуска в серийное производство к 2022 году.
Двигатели, напечатанные на 3D-принтере в аэрокосмической промышленности
В аэрокосмической отрасли США двигатели, полностью напечатанные на 3D-принтере, как правило, используются космическими компаниями для запуска спутников на орбиту. При этом GE Aviation, многонациональный производитель реактивных двигателей, недавно заключил партнерские отношения с рядом авиационных фирм, чтобы интегрировать печатные компоненты в двигатели своих самолетов.
GE Additive и GE Aviation совместно с ВВС США напечатали на 3D-принтере крышку картера для реактивного двигателя F110, который используется на самолетах F-15 и F-16. Более широкий проект направлен на повышение боевой готовности и снижение рисков в цепочках поставок запасных частей.
Производитель самолетов Boeing также работал с GE Aviation над первым полетом своего реактивного самолета 777X, оснащенного двумя двигателями GE9X. Построенный с использованием более 300 деталей, напечатанных на 3D-принтере, Boeing провел летные испытания GE9X 72 раза и намерен ввести их в эксплуатацию к 2021 году.
Британский многонациональный производитель GKN Aerospace также внедряет 3D-печать в партнерстве с американским производителем аэрокосмической техники Pratt & Whitney. Кольцо крепления корпуса вентилятора и прокладка вентилятора, используемые в двигателях Pratt & Whitney PW1500G и PW1900G, были напечатаны для снижения выбросов CO2, образующихся во время производства.