В высокотехнологичной области технология материалов является одним из ключевых факторов для реализации других технологий. Среди новых материалов особое внимание привлекают передовые керамика благодаря своей исключительной прочности, пластичности, износостойкости, ударопрочности, стабильности при высоких температурах и выдающимся электромагнитным, оптическим и химическим функциональным характеристикам.

Аэрокосмический сектор накладывает чрезвычайно строгие требования на характеристики материалов. Продвинутые керамика, с их высокой температурной прочностью, отличной ударной прочностью, высокой твердостью, высокой диэлектрической прочностью, выдающимися термическими ударостойкостью и превосходными трибологическими свойствами, являются отличным выбором для аэрокосмических применений. Эти материалы обеспечивают исключительную механическую надежность, теплостойкость и износостойкость.

Броня вертолета

Керамические подшипники

Инфракрасная маскировка и невидимость

Радом Прозрачные материалы

Батареи для спутников

Антиоксидантные покрытия

Керамические подложки

Корпусы космических аппаратов

Защитные окна для инфракрасных систем

Авиационные двигатели

Генерация кислорода на больших высотах

При ударном вертолете акцент делается на выживаемость на поле боя, поэтому в конструкции используются легкие композитные бронированные материалы на основе керамики для сидений и критических частей вертолета. Специализированные керамические материалы, применяемые в этих приложениях, включают в основном алюминиевую керамику и карбид бора.

Алюминиевая керамика обладает отличными изоляционными свойствами, не поддается горению, устойчива к коррозии и обладает высокой прочностью, что делает ее менее подверженной повреждениям. Она обладает выдающимися свойствами, сходными с другими органическими и металлическими материалами, при этом обладает превосходной химической стойкостью к коррозии и терпимостью к расплавленным металлам. С твердостью, сравнимой с корундом, ее стойкость к износу не уступает ультра-твердым сплавам.

Борид бора, известный как синтетический алмаз, обладает чрезвычайно высокой твердостью. Его можно использовать в качестве керамического покрытия для военных кораблей и вертолетов благодаря его легкости и способности сопротивляться проникновению бронебойных снарядов, образуя интегрированный защитный слой при термическом напылении.

Бывший советский вертолет Ми-28 смело использовал передовые керамические материалы в качестве защитных материалов на своем фюзеляже и наружной обшивке кабины. Дизайн включает в себя два слоя бронирования, между которыми находятся титановые сплавы значительной толщины. Внешне было использовано большое количество специализированных керамических материалов. Керамические бронированные пластины имеют только треть плотности титановых сплавов, но более чем вдвое повышают защитные характеристики. Кроме того, кабина оборудована бронестеклом, способным выдерживать прямые попадания пуль калибра 12,7 мм и осколков от автопушек калибра 20 мм.

Керамические подшипники широко используются в авиационной промышленности благодаря их исключительным свойствам, включая высокую температурную стойкость, низкую толерантность к низким температурам, износостойкость, коррозионную стойкость, магнитную и электрическую изоляцию, а также способность к высоким скоростям вращения. Эти подшипники специально разработаны для сложных условий авиационной промышленности, таких как суровые окружающие условия, тяжелые нагрузки, низкие температуры и работа без смазки. Они представляют собой идеальное сочетание новых материалов, инновационных процессов и передовых конструктивных решений.

Керамическая инфракрасная камуфляжная и стелс-технология включает использование инфракрасно-функциональных керамических материалов для снижения или изменения инфракрасных характеристик цели, тем самым достигая низкой инфракрасной обнаружимости. Эти материалы обладают способностью модифицировать инфракрасные характеристики, проявляя низкую инфракрасную излучаемость в пределах атмосферных окон. В инфракрасных областях они помогают смешать инфракрасную сигнатуру цели с окружающей средой, достигая инфракрасного соответствия местности и минимизируя инфракрасные сигналы сигнатуры цели в максимальной степени.

Прозрачные материалы для аэрокосмических волн (радомы) предназначены для защиты систем связи, телеметрии, взрыва и навигации космических аппаратов, обеспечивая их правильное функционирование в условиях суровой окружающей среды и климата. Пористые керамические материалы на основе нитрида кремния обладают низкой диэлектрической постоянной и диэлектрическими потерями, низкой плотностью, хорошей теплоизоляцией, подходящей прочностью, длительным сроком службы и относительно низким поглощением радиоволн по сравнению с другими керамическими материалами, что делает их очень подходящими для аэрокосмических применений прозрачных для волн.

Для максимизации срока службы батарей спутников требуются керамические сепараторы. Керамические сепараторы изготавливаются из композитных материалов, таких как редкоземельные элементы, формируются путем вакуумного тонкого смешивания и высокотемпературного спекания. Эти сепараторы устойчивы к сильным кислотам и щелочам и не растворяются в растворах хромовой кислоты.

Углеродные/углеродные композитные материалы широко используются в аэрокосмической отрасли для компонентов, таких как сопла ракетных двигателей и тормозные диски самолетов из-за их уникальных свойств. Однако они подвержены окислению в кислородосодержащих средах выше 400°C, что значительно снижает их производительность. Для решения этой проблемы наносят антиокислительные керамические покрытия, обеспечивающие отличную физическую и химическую стабильность для защиты от окисления.

Во время подъема ракеты через атмосферу происходит значительное внешнее трение, которое влияет на внутренние датчики, такие как температурные и давлению. Внешние силы генерируют значительное тепло, и точность датчиков давления критична. Если внутренние платы цепей повреждаются из-за внешних сил, датчик становится бесполезным. Циркониевые керамические подложки, благодаря своей высокой стойкости к износу и сжимающей прочности, идеально подходят для предотвращения таких повреждений.

Высокотемпературные керамические покрытия, такие как HfB2, ZrB2 и ZrC, необходимы для улучшения аблятивной стойкости поверхности и устойчивости к атмосферной эрозии, особенно для гиперзвуковых транспортных средств. Эти ультравысокотемпературные керамики играют ключевую роль в улучшении стойкости к эрозии поверхности транспортного средства, делая их незаменимыми для защиты поверхности космических аппаратов.

Этот керамический материал, состоящий из оксида иттрия и оксида магния, был совместно разработан молодыми учеными из Дальневосточного федерального университета, Института химии Дальневосточного отделения Российской академии наук, Института одиночных кристаллов Национальной академии наук Украины и Шанхайского института кремния Китайской академии наук. Он используется для защитных окон инфракрасных систем в аэрокосмическом оборудовании, обеспечивая более 70% пропускания инфракрасного света ниже 6000 нм.

Все двигатели работают на основе принципа цикла Карно, где более высокие температуры газа приводят к более высокой эффективности. Для улучшения отношения тяги к весу и снижения потребления топлива в авиационных двигателях ключевым является увеличение температуры на входе в турбину. Поэтому исследования в области высокотемпературных структурных керамических материалов и керамических композитов стали критически важными для разработки авиационных двигателей с высоким отношением тяги к весу. Европейские компании, такие как Европейская двигательная компания, занимают лидирующие позиции в производстве композитных материалов для ракетных двигателей, причем волоконно-керамические материалы теперь составляют значительную часть ракетных и двигательных конструкций.

Современные полеты часто длится много часов, и боевые самолеты не могут создать для пилотов такую же адаптивную среду, как это делают коммерческие авиалинии. В случае чрезвычайных ситуаций, таких как разрыв кабины, пилотам приходится продолжать борьбу на больших высотах. Это требует непрерывного обеспечения кислородом на протяжении всего полета, как в обычных условиях полета, так и в чрезвычайных ситуациях. Поэтому специализированное оборудование для подачи кислорода обеспечивает пилотам чистый или обогащенный кислород во время длительных миссий и в чрезвычайных ситуациях.