Авиационная промышленность столкнулась с серьезной проблемой: изготовление деталей для горячей зоны двигателей — например, лопаток и дисков из жаропрочных сплавов. Эти детали работают при температурах до 2000 °C и огромных нагрузках, поэтому их нужно шлифовать с высочайшей точностью.

Но есть загвоздка: у таких материалов низкая теплопроводность, и при шлифовке выделяется столько тепла, что заготовки перегреваются, а энергии тратится в 5–10 раз больше, чем при обычной обработке. К тому же, традиционные системы охлаждения с мощными потоками жидкости съедают больше 60% энергии и отвечают за половину выбросов CO₂.

Недавно команда ученых под руководством Цзюхуа Сюй из Нанкинского университета аэронавтики и астронавтики предложила новый способ шлифовки, который решает эти проблемы.

Их метод снижает энергопотребление, выбросы и зависимость от охлаждающих жидкостей, но при этом сохраняет качество поверхности.

Результаты опубликованы в издании Chinese Journal of Aeronautics.

Мы объединили три технологии: ультразвуковую шлифовку, круги с тепловыми трубками и минимальное количество смазки, — объясняет Вэньфэн Дин, профессор того же университета. — Ультразвук сокращает трение и перегрев, тепловые трубки отводят до 65% тепла, а микродозы смазки уменьшают расход жидкости на 90%.

Как это работает:

• Ультразвуковая вибрация делает процесс шлифовки эффективнее, переводя энергию в удаление металла, а не в нагрев.
• Круги с тепловыми трубками охлаждаются изнутри, почти не требуя внешнего охлаждения.
• Минимальная смазка создает тонкую пленку, снижая трение без лишних затрат.

Тепловая трубка — это устройство, которое быстро отводит тепло за счет испарения и конденсации жидкости внутри sealed медной или алюминиевой трубки. В шлифовальных кругах они работают как «встроенный кондиционер».

Пока метод требует доработки: нужно точнее изучить, как распределяется тепло, и оптимизировать процесс для разных сплавов.

Этот метод может перевернуть производство авиадвигателей. Снижение энергопотребления на 40–50% и выбросов CO₂ вдвое — это не просто экономия, а шаг к «зеленой» авиации. Если технологию внедрят массово, себестоимость деталей упадет, а надежность вырастет — перегрев ведь главный враг долговечности. Особенно важно это для новых сверхпрочных сплавов, которые обычные методы почти не берут.

Метод выглядит прорывным, но пока нет данных о его работе в промышленных масштабах. Лабораторные испытания — это одно, а бесперебойная работа на заводском конвейере — другое. Например, тепловые трубки могут засоряться металлической пылью, а ультразвуковые системы — усложнять конструкцию станков.

Ранее российские ученые выяснили, почему повреждаются винты малоразмерных самолетов.