Згідно з останніми новинами, каліфорнійська компанія MATECH підписала контракт із відомим оборонним підрядником на розробку корпусів гіперзвукових ракет для льотних випробувань із використанням керамічно-матричних композитів ZrOC (C/ZrOC), армованих вуглецевим волокном. У 2023 р. , МАТЕХ успішно виготовив 50 кілограмів керамічно-матричного композитного матеріалу (CMC) для цьогорічної програми.
Розробка MATECH надвисокотемпературних (UHT) структурних ізоляторів із високою стабільністю розмірів допомагає подолати проблеми з високими температурами, пов’язані з корпусами гіперзвукових ракет на високих швидкостях; ці корпуси ракет стають дуже гарячими під час польоту в умовах гіперзвуку, тому чим швидше вони літають, тим сильніше вони нагріваються.
Композит з керамічною матрицею C/ZrOC від MATECH — це гіперзвуковий матеріал із низькою абляцією, який має низьку вартість, масштабується та простий у виготовленні. Він був випробуваний при температурах вище 2760 градусів при екстремальному тиску в спокої в багатьох державних лабораторіях. Крім того, компанія каже, що вартість виробництва цього композиту на основі кераміки дорівнює або менше, ніж його важчі, менш ефективні металеві аналоги.
На додаток до корпусів гіперзвукових ракет для захисту, система теплового захисту (TPS) від MATECH C/ZrOC ідеально підходить для багаторазових теплових екранів на комерційних космічних кораблях. Крім того, C/ZrOC від MATECH може витримувати екстремальні теплові потоки повернення Місяця та Марса.
Довгострокова прихильність MATECH до надвисокотемпературних композитів
З моменту заснування в 1989 році компанія MATECH прагне комерціалізувати високо- та надвисокотемпературні (UHT) керамічні волокна та композитні технології з керамічною матрицею. MATECH розробила низку прекерамічних полімерів для виготовлення карбіду кремнію (SiC) , нітрид кремнію/карбід кремнію (SiNC), оксид кремнію вуглецю (SOC), нітрид кремнію (Si3N4) і карбід хафноцену (HfC). Усе це використовується у високотемпературних конструкціях.
Гіперзвукові носові наконечники, мабуть, є найбільш вимогливим до застосування надвисокотемпературних (UHT) матеріалів для ракет. Підтримання форми є критичним для роботи ракети. Термопресована кераміка високої щільності, така як карбід кремнію, забезпечує найнижчу швидкість окислення та абляції. Однак кераміка має низьку стійкість до термічного удару та низьку міцність. Навпаки, композити з керамічною матрицею (CMC) пропонують високу міцність.
Наразі звичайний метод підготовки композитів з керамічною матрицею полягає в тому, щоб почати з 40-50% щільності КМЦ, а потім застосувати технологію спікання в полі (FAST), яка закінчується щільністю, яка далека від 100% і дуже погано працює як волокна знищуються. Тому компанія визнала потребу бути більш щільною з самого початку преформи, з пористістю до 7-10%, що згодом компанія успішно продемонструвала, що можна досягти менш ніж за 10 хвилин із щільністю до 99,9% SiC/ SiC з міцністю та міцністю, очікуваними від CMC.
Вуглець-вуглецеві (C/C) композити були вперше розроблені в 1958 році як балістичний матеріал для наконечників носа, і хоча вуглець-вуглецеві композити високої щільності (HDCC) мають чудові властивості, вони мають дуже високі швидкості абляції за високих температур і застою тиск потоку. На основі цього компанія MATECH розробила гіперзвуковий матеріал із дуже низькою швидкістю абляції, відомий як композити C/ZrOC, які мають низьку вартість, масове виробництво та прості у виготовленні. Завдяки сильній підтримці Агентства протиракетної оборони США компанія MATECH отримала статус попередньої кваліфікації для застосувань у сфері гіперзвукової та протиракетної оборони для своїх надвисокотемпературних (UHT) C/ZrOC TPS і варіантів двигунів. Вони були спеціально розроблені для забезпечення високої продуктивності та простоти виготовлення для задоволення критичних потреб оборони та цивільного космосу.
А в січні компанія MATECH оголосила, що розробила композити з вуглецевою матрицею (C/C), армовані вуглецевим волокном надвисокої щільності. Ця революційна нова технологія зробить композити C/C у 20 разів більш стійкими до абляції та окислення, ніж наявні на даний момент матеріали C/C, і очікується, що їх використовуватимуть у складних носових і передніх компонентах, таких як гіперзвукові ракети та балістичні ракети.