Ngành chế tạo máy bay Nga vừa bước sang một bước tiến công nghệ mới đầy tự hào khi các kỹ sư đã làm chủ thành công hợp kim liên kim loại titanium-aluminum pha gamma - loại vật liệu siêu bền vốn được đánh giá là "phức tạp hơn kim loại dùng cho tên lửa vũ trụ" - để trang bị cho siêu động cơ hàng không thế hệ mới PD-35.
Nguồn ảnh: ODK
Đích thân ông Igor Bogachev, Trưởng bộ phận Công nghệ Bồi đắp thuộc Trung tâm Nghiên cứu Quốc gia "Viện Kurchatov" (VIAM), đã xác nhận thành tựu quan trọng này.
Trích xuất dữ liệu từ Cục Sở hữu Trí tuệ Nga (Rospatent) cho thấy, công thức hợp kim bí mật này là thành quả sau trọn một thập kỷ nghiên cứu và thử nghiệm bền bỉ.
Hóa giải nút thắt của động cơ PD-35
Nút thắt lớn nhất trong dự án phát triển động cơ siêu công suất PD-35 chính là việc tìm kiếm một loại vật liệu đột phá có khả năng chịu đựng được tải trọng cực lớn cùng môi trường nhiệt độ khắc nghiệt lên tới 800°C.
Các nhà khoa học tại VIAM đã giải quyết thành công bài toán này bằng cách tạo ra một sự cân bằng hóa học đạt đến độ hoàn hảo:
Trên nền nguyên tố titan chủ đạo, họ đã pha trộn chính xác từ 29,0-33,0% nhôm, 5,0-9,0% niobi, 2,0-4,0% molypden, 1,0-2,0% vonfram, 1,0-3,0% vanadi và 0,003-0,1% boron.
Đặc biệt, tỷ lệ khối lượng lý tưởng giữa molypden và vonfram được xác định chuẩn xác ở mức 2:1.
Tuy nhiên, có được công thức hóa học lý thuyết mới chỉ là một nửa chặng đường, bởi loại hợp kim mới này cực kỳ "khó tính" và phức tạp trong khâu gia công cơ khí.
Bằng sáng chế gốc vốn định hướng sản xuất các phôi biến dạng thông qua phương pháp rèn và ép lực truyền thống - những công đoạn đòi hỏi kỹ thuật vô cùng phức tạp, chi phí đắt đỏ và tốn rất nhiều thời gian.
Bước đột phá thực sự chỉ xuất hiện khi các nhà khoa học Nga thích ứng thành công hợp kim này vào công nghệ bồi đắp (in 3D).
Giờ đây, các phôi cánh quạt cho tua-bin áp suất thấp của động cơ PD-35 đã có thể được "nuôi trồng" một cách chính xác tuyệt đối ngay trên các máy in 3D công nghiệp.
Hình ảnh động cơ siêu mạnh PD-35 của Nga sản xuất. Nguồn ảnh: Bộ phận báo chí của UEC Rostec
Cuộc cách mạng chuyển sang phương pháp sản xuất bồi đắp đã mang lại ba chiến thắng chiến lược cho nền công nghệ chế tạo hàng không Nga.
Thứ nhất, công nghệ in 3D đã loại bỏ hoàn toàn các khuyết tật vi mô ẩn sâu bên trong cấu trúc tinh thể kim loại, giúp nâng cao độ bền cơ học.
Thứ hai, khối lượng của các chi tiết giảm đi đáng kể - một yếu tố mang tính sống còn đối với khí động học và tổng trọng lượng vận hành của tàu bay.
Cuối cùng, tốc độ sản xuất được đẩy nhanh lên gấp nhiều lần, minh chứng là đã có hơn 2.300 chi tiết phức tạp của siêu động cơ PD-35 được in 3D thành công và sẵn sàng cho các công đoạn lắp ráp tiếp theo.
PD-35 - "Con cưng" của ngành hàng không Nga
PD-35 là động cơ phản lực cánh quạt cỡ lớn do ODK-Aviadvigatel (thuộc Tập đoàn Động cơ Thống nhất UEC, Rostec) phát triển.
Đây là phiên bản mở rộng từ PD-14 của máy bay MC-21, dành cho máy bay đường dài thân rộng, với lực đẩy danh định 35 tấn (khoảng 343 kN).
Quạt có đường kính 3.100 mm, hơn 2.300 chi tiết được chế tạo bằng công nghệ in 3D, cụm lõi khí được thống nhất với họ PD-14, và việc dùng vật liệu composite đã giảm khối lượng hơn 600 kg.
Về tiến độ, bản chạy thử công nghệ đã hoàn thành giai đoạn thử nghiệm mặt đất đầu tiên với hơn 50 lần khởi động. Một số nguồn tin Nga còn cho rằng động cơ thử nghiệm đã vượt mức 35 tấn, đạt khoảng 40 tấn ở một số chế độ. Tuy nhiên, động cơ chưa được sản xuất hàng loạt.
Chủ tịch Rostec Sergey Chemezov kỳ vọng nhận chứng chỉ loại trong 2-3 năm tới, và một tổ hợp thử nghiệm mới ở Perm trị giá 3,77 tỷ rúp dự kiến hoàn thành năm 2027.
Ngoài ra, UEC cho biết việc tạo ra một máy bay thân rộng mới dùng PD-35 có thể mất tới 10 năm, và đến nay chưa có chương trình máy bay nào được xác nhận chính thức.
Tham khảo: FT
