Добавить в корзинуПозвонить
Найти в Дзене
Юрий Савинский
23 подписчика

ЛОПАТКА ДЛЯ ДВИГАТЕЛЯ

1
Назначение лопаток газотурбинных двигателей такое же, как назначение лопастей винтов самолетов и вертолетов: сжимать и гнать газообразную среду для создания тяги. Только условия существования двигательных лопаток близки к экстремальным: сумасшедшие скорости вращения, измеряемые сотнями тысяч оборотов в минуту, повышенная температура, при которой плавится металл, скученность, как в индийских
Назначение лопаток газотурбинных двигателей такое же, как назначение лопастей винтов самолетов и вертолетов: сжимать и гнать газообразную среду для создания тяги. Только условия существования двигательных лопаток близки к экстремальным: сумасшедшие скорости вращения, измеряемые сотнями тысяч оборотов в минуту, повышенная температура, при которой плавится металл, скученность, как в индийских ночлежках. Лопатки первых ГТД изготавливали из жаропрочных сплавов методами штамповки или литья с последующим доведением размеров и чистоты поверхности механической обработкой. Развитие двигателестроения, и, особенно, изобретение турбореактивных двухконтурных двигателей, потребовало разработки новых технологий проектирования и производства лопаток вентиляторов и турбин. Британская компания Rolls-Royce начала создавать полые лопатки с сотовым заполнителем в 1980-х годах. Силовые элементы лопаток штамповались из титанового листа. Затем штампованные листы и заполнитель в виде титановой фольги соединялись в единую деталь диффузионной сваркой. В 2011 году подобная широкохордная лопатка изготовлена Институтом проблем сверхпластичности РАН в сотрудничестве с конструкторами ОАО «Авиадвигатель». Пустотелые титановые лопатки саблевидно-стреловидной формы применены на трехметровом вентиляторе британского двигателя Trent 900, а также на отечественном перспективном двигателе ПД-14 (предназначен для самолета МС-21, который находится на третьем этапе летных испытаний). Технология изготовления лопаток ПД-14 из сплава алюминида титана запущена в производство на Уфимском моторостроительном производственном объединении (ПАО «УМПО»). Лопатки турбины двигателя АЛ-31Ф фирмы «Сатурн» (для самолета Су-27) охлаждаются воздухом через внутренние полости. Температура газов, вытекающих из камер сгорания современного реактивного двигателя, может достигнуть 1927°С. При такой температуре плавятся стали и сплавы. Лопатка высокооборотной турбины реактивного двигателя не только не должна расплавиться при такой температуре, но и должна противостоять огромным, растягивающим ее центробежным силам, не должна заметно изгибаться под действием набегающих газовых потоков. Казалось бы очевидно – такая лопатка невероятна. Но невероятность стала очевидностью. Благодаря ученым, создавшим технологию монокристаллического литья и сплавы с небывалыми прочностными, жаростойкими свойствами. Выращенные из единого кристалла лопатки с внутренней полостью для поступления охлаждающего воздуха используются в турбине отечественного двигателя ПД-14. Конфигурация полости обеспечивает высокую эффективность охлаждения, а созданные высокожаропрочные сплавы содержат до 15 элементов таблицы Менделеева, в том числе рений и рутений. Британская компания Rolls-Royce начала летные испытания двигателей Trent 1000, с роторными лопатками нового поколения из композитно-титанового материала. Утверждается, что использование нового материала для лопаток и капота двигателей снизит массу самолета на 680 кг и уменьшит и без того низкий расход топлива. Планируется использовать обновленные лопатки на двигателе UltraFan со степенью двухконтурности, равной 15.
Назначение лопаток газотурбинных двигателей такое же, как назначение лопастей винтов самолетов и вертолетов: сжимать и гнать газообразную среду для создания тяги. Только условия существования двигательных лопаток близки к экстремальным: сумасшедшие скорости вращения, измеряемые сотнями тысяч оборотов в минуту, повышенная температура, при которой плавится металл, скученность, как в индийских ночлежках. Лопатки первых ГТД изготавливали из жаропрочных сплавов методами штамповки или литья с последующим доведением размеров и чистоты поверхности механической обработкой. Развитие двигателестроения, и, особенно, изобретение турбореактивных двухконтурных двигателей, потребовало разработки новых технологий проектирования и производства лопаток вентиляторов и турбин. Британская компания Rolls-Royce начала создавать полые лопатки с сотовым заполнителем в 1980-х годах. Силовые элементы лопаток штамповались из титанового листа. Затем штампованные листы и заполнитель в виде титановой фольги соединялись в единую деталь диффузионной сваркой. В 2011 году подобная широкохордная лопатка изготовлена Институтом проблем сверхпластичности РАН в сотрудничестве с конструкторами ОАО «Авиадвигатель». Пустотелые титановые лопатки саблевидно-стреловидной формы применены на трехметровом вентиляторе британского двигателя Trent 900, а также на отечественном перспективном двигателе ПД-14 (предназначен для самолета МС-21, который находится на третьем этапе летных испытаний). Технология изготовления лопаток ПД-14 из сплава алюминида титана запущена в производство на Уфимском моторостроительном производственном объединении (ПАО «УМПО»). Лопатки турбины двигателя АЛ-31Ф фирмы «Сатурн» (для самолета Су-27) охлаждаются воздухом через внутренние полости. Температура газов, вытекающих из камер сгорания современного реактивного двигателя, может достигнуть 1927°С. При такой температуре плавятся стали и сплавы. Лопатка высокооборотной турбины реактивного двигателя не только не должна расплавиться при такой температуре, но и должна противостоять огромным, растягивающим ее центробежным силам, не должна заметно изгибаться под действием набегающих газовых потоков. Казалось бы очевидно – такая лопатка невероятна. Но невероятность стала очевидностью. Благодаря ученым, создавшим технологию монокристаллического литья и сплавы с небывалыми прочностными, жаростойкими свойствами. Выращенные из единого кристалла лопатки с внутренней полостью для поступления охлаждающего воздуха используются в турбине отечественного двигателя ПД-14. Конфигурация полости обеспечивает высокую эффективность охлаждения, а созданные высокожаропрочные сплавы содержат до 15 элементов таблицы Менделеева, в том числе рений и рутений. Британская компания Rolls-Royce начала летные испытания двигателей Trent 1000, с роторными лопатками нового поколения из композитно-титанового материала. Утверждается, что использование нового материала для лопаток и капота двигателей снизит массу самолета на 680 кг и уменьшит и без того низкий расход топлива. Планируется использовать обновленные лопатки на двигателе UltraFan со степенью двухконтурности, равной 15.