©
P-Reliz.ru - агрегатор пресс-релизов

ТГУ создаёт материалы для беспилотников

В Тольяттинском госуниверситете (ТГУ) разрабатывают магниевый поршень для беспилотных летательных аппаратов (БПЛА). Он существенно повысит мощность и надежность авиационного поршневого двигателя и сможет заместить продукцию иностранных производителей. Учёным ТГУ предстоит разрешить ряд противоречий, прежде сдерживавших использование магния в авиации.

Магниевые сплавы широко применяются в промышленно развитых странах в таких областях, как автомобиле-, вагоностроение, электроника и космическая техника. Благодаря своим высоким прочностным характеристикам при малой плотности магний успешно используется за рубежом в изготовлении поршня двигателя внутреннего сгорания (ДВС) бензопилы, а также поршней и колес для автомобилей «Формулы 1».

Однако в авиации использование магния было не распространено из-за устойчивого представления о низкой температуре воспламенения магниевых сплавов, их слабой стойкости к коррозии и низкой сопротивляемости распространению усталостных трещин в изделиях. Четвёртая и последняя причина – опережающее развитие алюминиевых сплавов и технологий и, как следствие, увеличивающийся разрыв в стоимости.

Как рассказал старший научный сотрудник института машиностроения ТГУ Павел Ивашин, проблема пластичности деформируемых магниевых сплавов уже успешно решена. Литейные сплавы также получили значительное развитие в направлении улучшения технологичности, хотя они до сих пор существенно уступают деформируемым сплавам по всей совокупности своих физико-химических свойств. Однако литейные сплавы чаще всего выигрывают в цене по сравнению с деформируемыми.

Коррозионную проблему магниевых сплавов учёные ТГУ намерены решить с помощью модификации поверхности методом плазменно-электролитического оксидирования, которое позволяет создавать керамические защитные слои на поверхности.

– Коррозионные свойства современных магниевых сплавов не хуже, а то и лучше соответствующих конструкционных алюминиевых сплавов серий 2000 и 7000, применяемых в авиации, – говорит Павел Ивашин. – А представление о горючести магниевых сплавов уже можно отнести к решенным вопросам. За последнее десятилетие появилась целая серия магниевых сплавов с повышенной температурой воспламенения – так называемые негорючие сплавы с высоким сопротивлением ползучести, то есть вполне пригодные для эксплуатации при повышенных температурах до 300 °C.

Вопрос стоимости остается актуальным в основном для зарубежных стран. Россия – один из производителей магниевых сплавов, поэтому имеют место реальные перспективы конкурентоспособного их получения и производства по соотношению цена – качество.

– Поршневые двигатели являются основной силовой установкой для БПЛА и воздушных судов малой авиации с потребной мощностью силовой установки до 300 л.с. Газотурбинные двигатели в этом диапазоне мощности не имеют достаточной топливной экономичности, а электропривод проигрывает из-за высокой массы и стоимости аккумуляторных батарей, – поясняет Павел Ивашин. – В России отсутствует серийное производство не только авиационных поршневых двигателей –  рынок занят иностранными двигателями (Rotax, Lycoming, Continental и др.), но и лодочных моторов, а также двигателей для малой садовой мототехники. Компетенции ТГУ в области магниевых сплавов могут помочь в решении этих проблем.

По мнению ректора ТГУ профессора Михаила Криштала, именно материалы определяют конструкцию и эксплуатационные свойства готовых изделий. Магниевый поршень, изготавливаемый в ТГУ, будет иметь гораздо меньшую массу по сравнению с алюминиевым прототипом. Для высокоскоростных ДВС снижение веса поршня даёт значительный выигрыш в массе всего силового агрегата, так как требуется меньшая металлоёмкость кривошипно-шатунного механизма и корпусных деталей. Это позволит двигателю с таким поршнем выйти на новый уровень мощности и надёжности.

ТГУ обладает современным исследовательским оборудованием, аккредитованным испытательным центром, коллективом учёных, регулярно публикующим по профильной магниевой и смежным тематикам свои работы в топовых отечественных и зарубежных журналах, сотрудничает с рядом НИИ Российской академии наук и производственными предприятиями, в том числе с ООО «Соликамский опытно-металлургический завод» и с производителем двигателей для БПЛА АО Гаврилов-Ямский машиностроительный завод «АГАТ».

Магниевой тематикой в Тольяттинском госуниверситете занимаются четыре группы учёных под руководством профессоров Дмитрия Мерсона, Михаила Криштала, Александра Ковтунова и Валерия Ельцова.  Пользуясь единой исследовательской базой, они разрабатывают технологии создания новых сплавов на основе магния, их сварки, получения вспененных композитов, формирования защитных и износостойких слоёв на поверхности изделий из магниевых сплавов.

– По всем этим направлениям получены патенты, написаны статьи, защищаются диссертации. Университет является известным за рубежом и признанным отечественным лидером по созданию современных магниевых технологий. По сути, мы стали формировать «Магниевую долину», а это уже не центр компетенций, а центр превосходства. Отмечу, что эта тематика включена и в Программу развития ТГУ в рамках «Приоритет-2030», и в Программу развития НОЦ «Инженерия будущего», то есть поддержана на самом высоком уровне руководства региона в лице губернатора Дмитрия Игоревича Азарова, – отмечает ректор ТГУ Михаил Криштал. – Сейчас, в условиях санкционного режима, эта тематика начала «выстреливать». Например, ушёл импорт биорезорбируемых магниевых имплантатов, и в настоящее время мы создаём совместно с ООО «МТК» (Санкт-Петербург) производство таких изделий для медицинского применения, причем с заведомо лучшими свойствами по сравнению с импортными аналогами.

По словам Михаила Криштала, тема облегчённого поршня из магниевого сплава велась в ТГУ в течение нескольких лет:

Нами был проведён ряд НИР – разработан сам жаропрочный сплав, отработана технология его объёмной обработки, а также технология защиты поверхности, которую можно применить для поверхностей, подверженных действию высоких температур, агрессивных продуктов сгорания и механических нагрузок. Результаты этих работ именно сейчас позволили перейти к созданию опытного образца поршня, чем мы сейчас и занимаемся. По сути, магниевый поршень – это высокотехнологичное изделие, объединяющее комплекс технологий. Если его получится внедрить (а с точки зрения технологий и технических возможностей у нас нет сомнений, да и экономическая ситуация сейчас работает на этот проект), то это станет новым словом в отечественном двигателестроении, поскольку именно материалы определяют конструктивные возможности и характеристики готового изделия.

Как сообщала ранее пресс-служба правительства Самарской области, в 2023 году в губернии планируется запустить производство беспилотных летательных аппаратов.  Для развития такого производства регион обладает высоким технологическим потенциалом. В том числе это компетенции в области разработки и производства композитных материалов, разработки перспективных высокопрочных и негорючих магниевых сплавов и технологий их обработки, технологии обработки высокопрочных алюминиевых сплавов, разработки газотурбинных и поршневых двигателей и др. Основные научные площадки для разработки новых конструкций и технологий – Самарский национальный исследовательский университет им. Королева, Самарский государственный технический университет, Тольяттинский государственный университет (ТГУ). Все три вуза – участники Научно-образовательного центра «Инженерия будущего».

P-Reliz.ru - аггрегатор пресс-релизов

Другие пресс-релизы Федеральное государственное бюджетное учреждение высшего образования "Тольяттинский государственный университет"


Разработка студента ТГУ снизит процент брака при создании металлических изделий

Четверокурсник института машиностроения Тольяттинского госуниверситета (ТГУ) Роман Воронов предложил техническое решение, которое поможет работе металлообрабатывающих предприятий. Новаторство идеи обеспечило студенту победу во Всероссийском инженерном конкурсе. Юбилейный сезон соревнования проводился по 13 отраслям науки, обучающиеся 243 вузов подали более 10 тысяч заявок. Победителями стали 54 студента со всей России.


ТГУ будет готовить инженеров нового поколения

В сентябре Тольяттинский государственный университет (ТГУ) начнёт подготовку высококвалифицированных инженерных кадров в рамках федерального проекта Передовые инженерные школы (ПИШ).


Книги ТГУ – в хранилище ценностей отечественной культуры

Печатная продукция издательства Тольяттинского государственного университета (ТГУ) появится в Российской государственной библиотеке искусств (Москва). В ТГУ подвели итоги участия университета в X книжном фестивале «Красная площадь».


Студенты ТГУ разработали новые автомобили

Два новых болида спроектировала и собрала студенческая инженерно-спортивная команда Тольяттинского госуниверситета Togliatti Racing Team (TRT ТГУ). Их готовятся выставить на международных соревнованиях «Формула Студент» 27-28 июля на автодроме «Игора Драйв» в Санкт-Петербурге.


В России появилась платформа для управления студпроектами

В Тольяттинском госуниверситете (ТГУ) разработали платформу «Проектива» для управления студенческими проектами. Она позволила ТГУ снизить нагрузку на преподавателей, повысить качество и количество проектов и привлечь к проектной работе около 5 тысяч обучающихся, в том числе онлайн.


ТГУ на Красной площади

Тольяттинский государственный университет (ТГУ) – участником X книжного фестиваля «Красная площадь». Жителям и гостям столицы ТГУ предлагает выпущенные собственным издательством книги, а также сувенирную продукцию.


ТГУ изучает студенческий опыт с помощью Big Data

Обратную связь от студентов Тольяттинский госуниверситет (ТГУ) теперь получает с помощью больших данных. В ТГУ разработали и опробовали методологию автоматического анализа активности студенческих чатов в Telegram, а к январю 2025 года намерены завершить разработку программного продукта, который позволит отслеживать и анализировать данные в режиме реального времени.