Определение показателей надёжности рабочих лопаток авиационного двигателя с помощью структурно-энергетической теории отказов

Целью представленной работы являлась разработка расчётной методики оценки надёжности, основанной на физических характеристиках исследуемого элемента. Для этого была использована структурно-энергетическая теория отказов, которая позволяет определить вероятность безотказной работы изделия при заданной нагрузке, а также оценить количество часов его наработки до разрушения, основываясь на информации о внутренних повреждениях в материале. Объектами исследования были приняты рабочие лопатки газотурбинного двигателя 1, 2 и 3 ступеней турбины, а также новые и ремонтные рабочие лопатки пятой ступени компрессора высокого давления. Для проведения неразрушающих испытаний был использован промышленный компьютерный томограф XTH 450 LC. Разрушающие испытания были выполнены на электродинамических стендах типа ВЭДС-400 и ВЭДС-1500. По результатам проведённых разрушающих испытаний была рассчитана вероятность отказа для каждой отдельной исследуемой лопатки. Так же вероятность отказа была рассчитана с использованием результатов неразрушающего контроля и спрогнозирована долговечность лопаток при заданной нагрузке и вероятности безотказной работы 99,99%. Рассчитанные вероятности отказа на основе содержания внутренних дефектов в материале соответствуют значениям показателей надёжности, которые были получены в ходе разрушающих экспериментов. В свою очередь, сравнение полученных значений с уже существующими показателями надёжности, которые основаны на сборе статистической информации, показало значительное увеличение расчётной вероятности отказа. Более того, показатели надёжности, определённые с помощью статистических методик, задаются на отказ всех лопаток турбины или компрессора, а не на отдельные, как в случае с рассчитанными с помощью структурно-энергетической теории отказов. В результате проведённых исследований была создана компьютерная программа, основанная на статистической методике оценки показателя надёжности авиационного двигателя, учитывающая рассчитанные с помощью структурно-энергетической теории отказов показатели надёжности рабочих лопаток.