تطوير سبيكة DD6 الصينية يتفوق على مواد شفرات محركات الطائرات الأمريكية

تدور شفرات التوربين داخل محرك الطائرة في درجات حرارة عالية جدًا وتحت ضغوط هائلة، مع تعرض مستمر للتآكل بفعل الغازات الساخنة والملوثة. ويُعد تصنيع شفرة تتحمل هذه الظروف الصعبة بشكل موثوق وتحافظ على كفاءة المحرك في أعلى مستوياتها من أصعب التحديات الهندسية في صناعة الطيران.

الحل المتبع لعقود هو استخدام السبائك فائقة الأداء ذات البلورة الأحادية، وهي مكونات معدنية تُصنع على شكل بلورة واحدة مستمرة، مما يلغي حدود الحبوب التي تتسبب عادة في تشقق وفشل السبائك التقليدية. ووفقًا لتقرير صادر عن مجموعة الإعلام الصينية، فإن خمس دول فقط — الولايات المتحدة، المملكة المتحدة، روسيا، فرنسا، والصين — تمكنت من إتقان سلسلة التكنولوجيا الكاملة لتصنيع هذه الشفرات، بدءًا من تطوير المواد والصب الدقيق وحتى التشغيل الفعلي.

تتمحور قدرة الصين في هذا المجال حول معهد بكين لمواد الطيران التابع للمجموعة الصينية AECC، وسبيكة فائقة الأداء تسمى DD6.

تعريف سبيكة DD6 وأهميتها

تُعد DD6 سبيكة فائقة الأداء من الجيل الثاني تعتمد على النيكل وذات بلورة أحادية، طورها المعهد بملكية فكرية مستقلة بالكامل. وأكد المهندس الرئيسي لي جيا رونغ أن أداء هذه السبيكة يعادل أو يتفوق على مثيلاتها من السبائك فائقة الأداء من الجيل الثاني المستخدمة في أوروبا والولايات المتحدة، مع تكلفة إنتاج أقل.

قال لي: "لقد حققنا تطويرًا مستقلاً لمواد شفرات التوربين ذات البلورة الأحادية في الصين. سبيكة DD6 من الجيل الثاني تقدم أداءً يفوق أو يعادل السبائك المماثلة المستخدمة على نطاق واسع في أوروبا والولايات المتحدة."

وقد أدى انخفاض تكلفة إنتاج DD6 إلى انتشارها الواسع في الصين وتقليل اعتماد البلاد على المواد الاستراتيجية المستوردة.

تم دمج الشفرات المطورة في المعهد ضمن عدة محركات طيران متقدمة تدعم الطائرات العسكرية والمدنية بالإضافة إلى المروحيات.

التحدي الهندسي في تصنيع الشفرات

تعمل شفرات التوربين ذات البلورة الأحادية عند درجات حرارة تتجاوز بكثير تلك الخاصة بالصلب العادي، وتقترب من نقطة انصهار السبيكة نفسها. ويتطلب الحفاظ على ثباتها في هذه الظروف تحكمًا دقيقًا في سبيكة النيكل الأساسية التي تُخلط مع عدة عناصر أخرى ذات خصائص فيزيائية وكيميائية مختلفة، بحيث تذوب وتتحد بشكل متجانس وخالٍ من الشوائب.

وصف الباحث في المعهد، يو شياوداي، أن السبائك فائقة الأداء ذات البلورة الأحادية المعتمدة على النيكل تستخدم النيكل المعدني كأساس، مع إضافة عناصر سبائكية تلبي متطلبات متعددة في آن واحد، منها مقاومة الشد عند درجات الحرارة العالية، ومقاومة الزحف، وكذلك مقاومة التآكل في ظروف التشغيل.

وتشمل عملية تصنيع شفرة كاملة من هذه المادة أكثر من عشرة عمليات رئيسية، بدءًا من صهر السبيكة وتحضيرها وصولاً إلى التسليم النهائي، مع تقسيم كل عملية إلى عشرات الخطوات الدقيقة.

جهود استمرت لعقود

يعمل المعهد على تطوير السبائك فائقة الأداء ذات الملكية الفكرية المستقلة منذ ثمانينيات القرن الماضي، حيث أنتج أول شفرة توربين ذات بلورة أحادية وأول شفرة توربين مجوفة من نفس النوع في الصين. وتعد DD6 أحدث نتاجات هذا البرنامج وأكثرها استخدامًا في الوقت الحالي.