Предложен общий подход к определению относительной температурной эффективности теплозащитных покрытий (ТЗП), которые наносятся на стенки высоконагретых, охлаждаемых различными способами деталей. Для конвективной схемы охлаждения плоских стенок с одно- и многослойными ТЗП получены замкнутые решения в критериальной форме для приближенного определения показателей температурной эффективности ТЗП на стенках произвольной формы, а также для выполнения оптимизационных расчетов и выводов при проектировании ТЗП в составе конкретных теплоэнергетических машин и устройств.

Предложен метод повышения точности оценок показателей прочностной надежности рабочих лопаток вентиляторов авиационных ГТД путем учета контактного взаимодействия в соединениях в трехмерных конечноэлементных моделях их НДС. Исследовано влияние условий контактного взаимодействия в соединениях, а также возможных технологических отклонений в последних на показатели прочностной надежности лопаток. Усовершенствован метод установления ресурсов рабочих лопаток вентиляторов на основе опыта проектирования, испытаний и эксплуатации двигателей-прототипов.

В порядке обсуждения проанализированы содержание и особенности использования введенных И. А. Биргером основных понятий и терминов по проблеме прочностной надежности элементов конструкции авиационных ГТД.

Індекс рубрикатора НБУВ: О551.41-043-01

Рубрики:

Авіаційні газотурбінні двигуни

Шифр НБУВ: Ж24839 Пошук видання у каталогах НБУВ 

Описаны методы параметрической идентификации сложных технических объектов, которые широко применяются при экспериментальных исследованиях последних. Являясь методами косвенных измерений параметров объекта, они должны завершаться определением нормативных показателей точности результатов, что в силу сложности проблемы обычно трудно выполнимо. Изложена и проиллюстрирована разработанная в ХАИ универсальная методология определения совместных доверительных областей и интервалов определяемых параметров технического объекта на основе его функций чувствительности измеряемых параметров к искомым.

Предложен упрощенный метод мониторинга выработки ресурсов основных деталей авиационных двигателей, предназначенный для учета выработки ресурса, в случае временной неработоспособности автоматизированного программного комплекса. Метод основан на использовании известного простейшего счетчика наработки и позволяет частично учесть влияние условий эксплуатации двигателя, в частности температуры на входе в двигатель, на количество выработанных типовых эксплуатационных циклов. На примере ряда основных деталей двигателя АИ-450-МС показано, что предложенный упрощенный метод мониторинга позволяет снизить уровень погрешностей известного простейшего счетчика наработки до двух раз.

Приведены условия, при которых проводятся исследования вибронапряженного состояния лопаток турбин ГТД с применением тензорезисторов. Рассмотрены технологические особенности изготовления высокотемпературных пленочных тензорезисторов при нанесении их на исследуемую деталь - лопатку турбины. Использованы тензорезисторы с пленочным чувствительным элементом на основе металлокерамики и изолятором-подложкой из высокотемпературного цемента фосфатного твердения. Представлены такие характеристики пленочного тезорезистора как тензочувствительность и температурная чувствительность, а также проведены исследования его на термоциклическую прочность, на термоудар. Приведены результаты исследования вибронапряженного состояния лопаток турбокомпрессора малоразмерного газотурбинного двигателя. Отмечено положительные особенности применения высокотемпературных пленочных тензорезисторов не смотря на сложность технологии их нанесения на лопатку.

Приведены результаты модельных исследований актуальной проблемы влияния выдержек при максимальных режимах малоциклического нагружения (МЦН) на малоцикловую усталость (МЦУ) жаропрочных материалов для турбин ГТД. Использованы закономерности повторно-статического нагружения (ПСН) материала и удобный в практической реализации метод линейного суммирования повреждений от МЦН и ПСН с выдержками различной продолжительности. Получено нелинейное уравнение суммирования, решение которого позволяет определить долговечность (ресурс) материала в зависимости от продолжительности выдержки. В результате исследований, проведенных для жаропрочных сплавов ЖС-6К и ЭИ-437Б, получены, по крайней мере, на качественном уровне, важные выводы и рекомендации, которые в одном из случаев нашли экспериментальное количественное подтверждение.

В штатных системах автоматического управления используют индексный метод определения комбинаторной зависимости, разработанный для механической системы автоматического управления с кулачковым механизмом разворота лопастей рабочего колеса турбины. В процессе натурных энергетических испытаний гидроагрегатов Волжской ГЭС с помощью ручного управления был реализован алгоритм адаптивного управления активной мощностью. Он обеспечивает максимальную мощность турбины и был получен варьированием угла разворота лопастей рабочего колеса при фиксированных значениях величины открытия направляющего аппарата. При изменении нагрузки в диапазоне 30 000 - 120 000 кВт алгоритм адаптивного управления обеспечил увеличение активной мощности на 5000 - 14 000 кВт при одновременном уменьшении вибрации на 10 - 30 %.

Приведены результаты исследований закономерностей повторно-статической усталости (ПСУ) сплава ЖС-6КП при повышенной температуре. Построены модели ПСУ в соответствии с традиционным подходом к ПСУ и на основании опытных данных, что позволило выявить некоторые несоответствия. Проанализированы традиционный и вновь предлагаемые коэффициенты влияния прерываний, в результате чего для устранения вышеуказанных несоответствий рекомендуется использовать коэффициент влияния прерываний по времени до разрушения при условии уточнения влияния на него максимального напряжения, так как он использует непосредственно измеряемую при экспериментах информацию.

Рассмотрен и экспериментально для примера сплава ЖС-6КП при рабочей температуре 1000 C подход к повышению эффективности разрабатываемого метода учета влияния выдержек на максимальных режимах циклического нагружения образцов сплава при их испытаниях на сопротивление малоцикловой усталости (МЦУ). Подход основан на уточнении известных закономерностей повторно-статической усталости материала по вопросу использования альтернативных общепринятых коэффициентов чувствительности материала к количеству прерываний нагружения. Эффективность подхода подтверждается путем сравнения расчетных и экспериментально полученных моделей МЦУ указанного материала в условиях выдержек на максимальных режимах его циклического нагружения.

Получено экспериментальное подтверждение работоспособности предложенного метода учета влияния выдержек на максимальных режимах цикла на сопротивление материала малоцикловой усталости. При этом использованы результаты испытания образцов из сплава ЖС6КП при совместном действии малоциклового и повторно-статического нагружения.

Проанализированы известные методы расчета циклической долговечности деталей авиационных газотурбинных двигателей (ГТД) в условиях двухчастотного (малоциклового и вибрационного) нагружения, с учетом наличия их экспериментальных подтверждений и возможностей практической реализации. С использованием наиболее эффективных на качественном уровне проведены расчеты долговечности рабочей лопатки турбины турбовалинных двигателей. По результатам расчетов предложены рекомендации по использованию и практическому применению выделенных методов, которые, по нашему мнению, наиболее полно отвечают поставленным задачам в части долговечности деталей авиационных ГТД.