Пермские ученые придумали, как повысить надежность газотурбинных двигателей

Более точное прогнозирование теплового состояния лопаток двигателей позволит избежать в ходе эксплуатации многих дефектов

Замена охлаждаемых лопаток — основной детали турбины, которая принимает на себя весь тепловой удар, может составлять половину от общей стоимости ремонта всего двигателя. Ученые Пермского национального исследовательского политехнического университета разработали методику, которая позволяет получать достоверные прогнозы теплового состояния лопаток расчетным путем. Это позволит заранее прогнозировать появление различных дефектов (прогаров и трещин) и принимать меры по их устранению, сообщили в пресс-службе вуза.

«Ростех» обеспечит «Газпром» газотурбинными установками на базе авиадвигателя ПД-14

«Одной из ключевых технологий, которая обеспечивает надежность современных газовых турбин, является охлаждение ее лопаток. Для этого лопатки делают полыми, со сложной системой каналов, по которым циркулирует сравнительно холодный — 500-700 °C — воздух. Таким образом, осуществляется конвективное охлаждение. Далее через ряды отверстий воздух выпускается на поверхность и формирует тонкую пленку, препятствуя контакту лопатки с горячим газом. Такой вид охлаждения называется пленочным», — пояснил аспирант кафедры авиадвигателей ПНИПУ, инженер-конструктор-расчетчик отделения турбин АО «ОДК-Авиадвигатель» Станислав Пискунов.

Он уточнил, что для описания турбулентных течений жидкости или газа в двигателе принято использовать математические модели турбулентности, однако они не всегда бывают точны. Ученые Пермского Политеха задались целью определить, насколько корректно модель турбулентности прогнозирует эффективность основных видов охлаждения лопаток турбин. Они провели ряд расчетов воздушной пленки, которая выпускалась на поверхность пластины, омываемой горячим газом, и сравнили полученные результаты с описанными в научной литературе. Таким образом им удалось определить, какие значения констант модели подходят для задач пленочного и конвективного охлаждения.

Более точное прогнозирование теплового состояния лопаток двигателей позволит еще на этапе проектирования предусмотреть и исключить проявление в эксплуатации многих дефектов турбин, сократив таким образом затраты на ремонт, уверены ученые.