Проектирование рабочего колеса газовой турбины с использованием керамических лопаток

Д. В. Сапронов, С. В. Резник

Аннотация


Использование керамических деталей в горячей части газотурбинного двигателя позволит повысить КПД благодаря увеличению рабочей температуры газа на выходе из камеры сгорания и уменьшению потерь при охлаждении лопаток, а также снизить массу деталей из-за низкой плотности керамического материала. В зарубежных и отечественных работах было показано, что в настоящее время механические свойства керамики недостаточны для изготовления целого рабочего колеса, однако они достаточны для изготовления лопаток. При создании подобной конструкции основной проблемой является обеспечение прочности замкового соединения металлического диска и керамических лопаток. В предыдущих работах авторов проводилось исследование различных типов замкового соединения керамических лопаток и металлического диска. Данная работа посвящена проектированию рабочего колеса (РК) газовой турбины авиационного газотурбинного двигателя с использованием высокопрочного нитридокремниевого керамического материала. Cоздан программный код в среде APDL Ansys, позволяющий трёхмерно проводить эскизное проектирование. Проведено исследование на РК турбины высокого давления современного авиационного двигателя. В качестве материала лопаток рассматривался горячепрессован-
ный нитрид кремния, в качестве материала диска - серийный жаропрочный никелевый сплав. Свойства материалов были предоставлены ОНПП «Технология» и ФГУП «ЦИАМ им. П.И. Баранова».


Ключ. слова


Газотурбинный двигатель; турбина; керамическая лопатка; нитрид кремния

Полный текст:

PDF

Список литературы

1. Резник С.В., Сапронов Д.В. Исследование статической прочности замкового соединения керамической лопатки и металлического диска газовой турбины // Известия вузов. Машиностроение. 2014.
№ 4. C. 3-10.

2. Резник С.В., Сапронов Д.В. Проектирование замкового соединения керамической лопатки и металлического диска
газовой турбины // Известия вузов. Машиностроение. 2014. № 9. C.29-38.

3. Nozhnitsky Y.A., Fedina Y.A., Rekin A.D. and Petrov N.I. Development and Investigation of Ceramic Parts for Gas Turbine
Engines // Proceedings of ASME Turbo Expo. 1997. 97-GT-157.

4. Ferber M., Richerson D., Roode M. Ceramic Gas Turbine Component Development and Characterization. New York: ASME PRESS, 2003. 425 p.

5. Басов К.А. Ansys в примерах и задачах. М.: Компьютерпресс, 2002. 224 с.

6. Серветник А.Н. Моделирование несущей способности диска турбины АГТД // Справочник. Инженерный журнал c приложением. 2012. № 10. С. 44-49.

7. Биргер И.А., Шорр Б.Ф., Иосилевич Г.Б. Расчёт на прочность деталей машин. М.: Машиностроение, 1993. 640 c.

8. Бауер В.О., Биргер И.А., Шорр Б.Ф. Динамика авиационных газотурбинных двигателей. М.: Машиностроение, 1981. 232 с.


DOI: http://dx.doi.org/10.18287/1998-6629-2014-0-5-1(47)-199-206

Ссылки

  • Ссылки не определены.


 

Creative Commons License
Контент доступен под лицензией Creative Commons Attribution 4.0 International License.

 

ISSN: 2541-7533