Создание перспективных композиционных материалов, армированных керамическими структурами для аддитивного производства элементов конструкции ракетных двигателей малой тяги

Название НИОКТР	Создание перспективных композиционных материалов, армированных керамическими структурами для аддитивного производства элементов конструкции ракетных двигателей малой тяги
Аннотация	В рамках продолжения Проекта предлагается принципиально новое решение фундаментальной задачи создания универсальной технологии изготовления ответственных диэлектрических деталей ракетных двигателей малой тяги, стойких к старению в результате фотохимической деструкции под воздействием ультрафиолетового излучения плазмы при нагревах до 400°С с использованием высокоэффективных конструкционных композиционных материалов и аддитивных процессов формообразования деталей. Разрабатываемый подход обеспечит возможность гарантированной масштабируемости изготовляемых изделий таких, как например, реакционная камера высокочастотного ионного двигателя с диаметром от десятков сантиметров до одного метра и более, что является актуальной и важной задачей для развития космонавтики и соответствует приоритетным направлениям НТР России. Имеющийся в результате выполнения работ по Проекту 2022 г. технологический задел позволяет в ходе реализации продолжения проекта комбинировать уже отработанные аддитивные процессы, например 3D печать по оптимизированной для печати керамики технологии FDM (метод наплавляемого слоя) с 3D печатью полимеров по модифицированной для печати силиконов Material Jetting технологии (струйное нанесение материалов), с целью получения таких сложных объектов техники как слоистые полимер-керамические композиты. Такие материалы представляет собой систему из керамического армирующего компонента (керамического слоя) и матрицы из полимерных композиций, обеспечивающей сплошность конструкции во всем диапазоне температур эксплуатации двигателя в космосе (-70…400°С). Значительный задел коллектива в области прикладных аспектов 3D-печати показывает, что максимально пригодные к эксплуатации изделия из многофазных материалов получаются только путем многостадийного сочетания аддитивных процессов либо с технологическими переходами традиционных методов формообразования, либо со следующим методом 3D-печати. Многостадийность сборки изделий с последовательным внесением компонентов композита (если это физически возможно) позволяет минимизировать различие теплофизических свойств матрицы и армирующего наполнителя, которое, при попытке получить композит за «один переход», негативным образом влияет на качественную организацию межфазной зоны – зоны адгезивного контакта между матрицей и армирующим компонентом. Как известно, именно межфазная зона наиболее серьезно влияет на получение синергизма свойств будущего композита. Именно поэтому для создания, например РК ВЧИД, сначала предполагается аддитивная формовка и синтез керамического, стойкого к температурам и ультрафиолету слоя и только затем его выкладка и «стягивание» полимерной матрицей. Такой усложнённый материаловедческими проблемами, а также множеством технологических переходов процесс сборки ответственного изделия обязательно нуждается в разработке методов математического моделирования физико-химических процессов, протекающих как при синтезе заготовок, так и эксплуатации готовой детали. Использование математического моделирования термоупругих задач, в том числе численные расчеты механических и температурных напряжений элементов сложных пространственных конструкций таких как РК ВЧИД позволит также четче обосновать программу испытаний как образцов полимер-керамического композита, так и прототипов изделий из этого материала в составе двигателя, снижая количество посторонних факторов, таким образом повышая скорость получения результатов в экспериментальной части Проекта. В результате выполнения Проекта будет создана принципиально новая комбинированная технология изготовления ответственных диэлектрических деталей двигателей малой тяги с использованием аддитивных процессов формообразования из высокоэффективных конструкционных композиционных материалов, стойких к условиям эксплуатации в составе космической техники: воздействию высокого перепада температур, вибрации и ультрафиолетового излучения, характерного для плазмы в РК ВЧИД.
Доступ к ОКОГУ исполнителя	False
Количество связанных РИД	0
Количество завершенных ИКРБС	0
Сумма бюджета	14000.0
Дата начала	2025-06-10
Дата окончания	2026-12-31
Номер контракта	№ 22-19-00419-П
Дата контракта	2025-06-10
Количество отчетов	2
УДК	539.4:620.22
Количество просмотров	8
Руководитель работы	Колесник Сергей Александрович
Руководитель организации	Равикович Юрий Александрович
Исполнитель	ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ОБРАЗОВАНИЯ "МОСКОВСКИЙ АВИАЦИОННЫЙ ИНСТИТУТ (НАЦИОНАЛЬНЫЙ ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ)"
Заказчик	Российский научный фонд
Федеральная программа	Отсутствует
Госпрограмма	—
Основание НИОКТР	Грант
Последний статус	2025-07-15 11:38:39 UTC, 2025-07-15 11:38:39 UTC
ОКПД	Нет
Отраслевой сегмент	—
Минздрав	—
Межгосударственная целевая программа	—
Ключевые слова	композиционные материалы; математическое моделирование; аддитивные технологии; керамика; плазма; полимеры; ультразвук; дисперсные системы; Конструкционные материалы
Соисполнители	—
Типы НИОКТР	Фундаментальное исследование
Приоритетные направления	—
Критические технологии	—
Рубрикатор	30.19.57 - Прочность материалов
OECD	—
OESR	Композитные материалы (включая ламинаты, армированные пластмассы, металлокерамику, комбинированные ткани из натуральных и синтетических волокон; наполненные композиты)
Приоритеты научно-технического развития	е) повышение уровня связанности территории Российской Федерации путем создания интеллектуальных транспортных, энергетических и телекоммуникационных систем, а также занятия и удержания лидерских позиций в создании международных транспортно-логистических систем, освоении и использовании космического и воздушного пространства, Мирового океана, Арктики и Антарктики;
Регистрационные номера	—