Ingenieure der Aero Engine Corporation of China (AECC), dem führenden chinesischen Hersteller von Flugzeugtriebwerken, arbeiten an noch fortschrittlicheren Technologien für Einkristall-Superlegierungen – einem der wichtigsten Materialien für Flugzeugtriebwerke. Dabei bauen sie auf den bemerkenswerten Fortschritten auf, die sie in den letzten Jahren erzielt haben.
Laut Li Jiarong, einem leitenden Forscher am Beijing Institute of Aeronautical Materials, das zu AECC gehört und ein wichtiger Akteur bei der Herstellung von Superlegierungen für Triebwerke ist, konzentrieren sich die Ingenieure auf die Anforderungen von Triebwerken der nächsten Generation und arbeiten an der Entwicklung fortschrittlicherer Technologien für Einkristall-Superlegierungen.
„Wir arbeiten an Einkristall-Superlegierungen mit besserer Temperaturbeständigkeit, um den Anforderungen zukünftiger Flugzeugtriebwerke gerecht zu werden. Wir entwickeln auch Varianten mit hoher Korrosionsbeständigkeit und geringer Dichte für den Einsatz in Meeresumgebungen und Miniaturdrohnen.“
„Darüber hinaus werden wir an Präzisionsformtechnologien für einkristalline Turbinenschaufeln mit komplexeren Strukturen arbeiten, um die Beständigkeit der Schaufeln gegen hohe Temperaturen kontinuierlich zu verbessern“, sagte er kürzlich Reportern während einer Medientour durch das Institut in Beijing.
Einkristalline Superlegierungen sind ein unersetzlicher Basiswerkstoff für moderne Flugzeugtriebwerke. Sie werden hauptsächlich für Hochdruckturbinenschaufeln eingesetzt und halten extremen Betriebsbedingungen wie ultrahohen Temperaturen, starken Zentrifugalkräften und Gaskorrosion stand.
Solche Materialien übertreffen herkömmliche Legierungen in puncto Hitzebeständigkeit sowie Anti-Kriech- und Anti-Ermüdungseigenschaften und steigern direkt den Triebwerksschub, die Kraftstoffeffizienz und die Gesamtlebensdauer.
Li sagte, das Institut strebe die Schaffung von Superlegierungen mit besserer Temperaturbeständigkeit an, teilweise weil die Steigerung der Triebwerkseffizienz und des Schub-Gewichts-Verhältnisses bei gleichzeitiger Senkung des Treibstoffverbrauchs unweigerlich die Turbineneinlasstemperatur in die Höhe treibe und Schaufeln ohne ausreichende Hitzebeständigkeit die Gesamtleistung beeinträchtigen würden.
„Bei der Entwicklung solcher Legierungen müssen Ingenieure eine Vielzahl widersprüchlicher Anforderungen berücksichtigen, darunter Hochtemperaturfestigkeit, Dichte, Kosten, Gießbarkeit und Beschichtungskompatibilität“, so der Forscher.
Laut Li benötigen Legierungen für den Einsatz in Meeresumgebungen eine starke Hochtemperaturkorrosionsbeständigkeit, um äußerer Korrosion durch Salznebel, Schwefel und Chlor standzuhalten. Aus diesem Grund müssen sie in Verbindung mit Antioxidations- und Korrosionsschutzbeschichtungen konzipiert werden.
Im Gegensatz dazu stünden bei Legierungen für Miniaturdrohnen geringes Gewicht und niedrige Kosten im Vordergrund. Sie müssten sich auch an schnelle Temperaturwechsel anpassen und die Konsistenzanforderungen für kleine, dünnwandige Komponenten erfüllen.
China hat im Laufe der Jahre unabhängig Einkristall-Superlegierungen entwickelt und diese in großem Umfang in neuen Flugzeugtriebwerken eingesetzt und damit langfristige Technologiemonopole ausländischer Unternehmen gebrochen.
„China hat solide Fortschritte bei der unabhängigen Entwicklung und der Nutzung von Einkristall-Superlegierungen im großen Umfang gemacht“, sagte Li. „Insgesamt holen wir in diesem Bereich kontinuierlich zu den weltweit führenden Ländern auf und haben in einigen Bereichen bereits nahezu das internationale Spitzenniveau erreicht.“
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