Ученые крупных научно‑производственных организаций — предприятия интегрированной структуры ракетного двигателестроения во главе с АО «НПО Энергомаш» (входит в Роскосмос), АО «Композит», ИЛИСТ СПбГМТУ, Институт ВИАМ Курчатовского центра — создали мощный ракетный двигатель РД‑191МР с применением аддитивных технологий: прямое лазерное выращивание, селективное лазерное спекание. Тяга нового двигателя достигает 200 тонн.
Компоненты изделия выращивались не единым модулем, а по частям. Такой подход позволил учесть различия в свойствах отдельных элементов. Аддитивные технологии дали возможность использовать новые материалы: например, жаропрочные никелевые сплавы отечественной разработки.
Экспериментальный двигатель успешно прошел серию огневых испытаний. Проверка подтвердила надежность и работоспособность ключевых узлов и агрегатов: систем подачи топлива, автоматики, регулирования, газогенераторов и силовых элементов.
«Осваивать аддитивные технологии начинали с простых задач — печати форсунок. Специалисты «НПО Энергомаш» внимательно изучали тонкости процесса проектирования и синтеза деталей. Постепенно увеличилась номенклатура и сложность деталей, осваивались различные материалы: жаропрочные и титановые сплавы, высоколегированные стали и композитные материалы. Именно огневые испытания подтвердили состоятельность применения аддитивных технологий в производстве ракетных двигателей», – прокомментировал ход работ генеральный директор АО «НПО Энергомаш» Иван Краснов.
Применение новых технологий и материалов не только улучшает функциональные характеристики двигателя, но и открывает перспективы для оптимизации производства. В перспективе внедрение аддитивных методов позволит сократить время изготовления и финансовые затраты в 2,5 раза по сравнению с традиционными подходами: заготовки, поковки, литья и механической обработки. Уже сейчас сокращение трудозатрат по отдельным агрегатам достигает 25%, а в перспективе снижение себестоимости жидкостного ракетного двигателя (ЖРД) может составить до 40%.
Ректор СПбГМТУ, директор Института лазерных и сварочных технологий Глеб Туричин отметил:
«Совместная работа нескольких крупных организаций в единой кооперации стала важным шагом в развитии отечественного двигателестроения. Мы не просто создали двигатель — мы отработали комплексный подход к проектированию и производству с использованием аддитивных технологий. Это дает возможность не только оптимизировать текущие процессы, но и закладывать основы для принципиально новых решений в будущем: повышать рабочую температуру компонентов, снижать вес конструкции и расширять границы применения современных материалов».
В ближайших планах инженеров — дальнейшее развитие технологии: в частности, создание титановой юбки сопла методом аддитивного выращивания.
Разработки в области аддитивного производства имеют потенциал для применения и в других отраслях двигателестроения: например, при создании газотурбинных двигателей и двигателей внутреннего сгорания. Так, ИЛИСТ СПбГМТУ в сотрудничестве с индустриальным партнером уже получил первые положительные результаты по выращиванию компонентов крупных дизельных двигателей — достигнуты аналогичные показатели ускорения производства и снижения стоимости.