Новости ЦИАМ
Размер:
A A A
Цвет: C C C
Изображения Вкл. Выкл.
Обычная версия сайта
Центральный институт авиационного
моторостроения имени П.И. Баранова
Rus
Array
(
    [0] => Array
        (
            [TEXT] => Новости
            [LINK] => /press-center/news/
            [SELECTED] => 1
            [PERMISSION] => R
            [ADDITIONAL_LINKS] => Array
                (
                )

            [ITEM_TYPE] => D
            [ITEM_INDEX] => 0
            [PARAMS] => Array
                (
                )

            [DEPTH_LEVEL] => 1
            [IS_PARENT] => 
        )

    [1] => Array
        (
            [TEXT] => СМИ о ЦИАМ
            [LINK] => /press-center/news-partners-and-cm/
            [SELECTED] => 
            [PERMISSION] => R
            [ADDITIONAL_LINKS] => Array
                (
                )

            [ITEM_TYPE] => D
            [ITEM_INDEX] => 1
            [PARAMS] => Array
                (
                )

            [DEPTH_LEVEL] => 1
            [IS_PARENT] => 
        )

    [2] => Array
        (
            [TEXT] => Интервью
            [LINK] => /press-center/interview/
            [SELECTED] => 
            [PERMISSION] => R
            [ADDITIONAL_LINKS] => Array
                (
                )

            [ITEM_TYPE] => D
            [ITEM_INDEX] => 2
            [PARAMS] => Array
                (
                )

            [DEPTH_LEVEL] => 1
            [IS_PARENT] => 
        )

    [3] => Array
        (
            [TEXT] => Фото-видеогалерея
            [LINK] => /press-center/photo-video-gallery/
            [SELECTED] => 
            [PERMISSION] => R
            [ADDITIONAL_LINKS] => Array
                (
                )

            [ITEM_TYPE] => D
            [ITEM_INDEX] => 3
            [PARAMS] => Array
                (
                )

            [DEPTH_LEVEL] => 1
            [IS_PARENT] => 1
        )

    [4] => Array
        (
            [TEXT] => Фотогалерея
            [LINK] => /press-center/photo-video-gallery/photo/
            [SELECTED] => 
            [PERMISSION] => R
            [ADDITIONAL_LINKS] => Array
                (
                )

            [ITEM_TYPE] => D
            [ITEM_INDEX] => 0
            [PARAMS] => Array
                (
                )

            [DEPTH_LEVEL] => 2
            [IS_PARENT] => 
        )

    [5] => Array
        (
            [TEXT] => Видеогалерея
            [LINK] => /press-center/photo-video-gallery/video/
            [SELECTED] => 
            [PERMISSION] => R
            [ADDITIONAL_LINKS] => Array
                (
                )

            [ITEM_TYPE] => D
            [ITEM_INDEX] => 1
            [PARAMS] => Array
                (
                )

            [DEPTH_LEVEL] => 2
            [IS_PARENT] => 
        )

    [6] => Array
        (
            [TEXT] => Журналистам
            [LINK] => /press-center/journalists/
            [SELECTED] => 
            [PERMISSION] => R
            [ADDITIONAL_LINKS] => Array
                (
                )

            [ITEM_TYPE] => D
            [ITEM_INDEX] => 4
            [PARAMS] => Array
                (
                )

            [DEPTH_LEVEL] => 1
            [IS_PARENT] => 
        )

)

Авиадвигатель безопасный и надежный: специалисты ЦИАМ решают задачи прочности лопаток турбин

11 Сентября 2019
Одна из тенденций развития авиационных двигателей, способствующая повышению их экономичности и удельных показателей, – рост параметров рабочего процесса: степени повышения давления и температуры газа перед турбиной. Достичь этого можно путем внедрения новых технологий, технических решений в системе охлаждения, новых конструкционных материалов и теплозащитных покрытий.

Работы в этой области активно ведут и специалисты Центрального института авиационного моторостроения имени П.И. Баранова (ЦИАМ, входит в НИЦ «Институт имени Н.Е. Жуковского»), исследующие «поведение» новых конструкционных материалов и их структур, например, столбчатой керамики, в полетных условиях. В отличие от металла, она выдерживает температуры выше 1100°С и признана авиационными специалистами оптимальным материалом для защитных покрытий лопаток турбин – горячей части двигателя.

Керамические материалы позволили сделать шаг вперед в обеспечении повышения ресурса авиадвигателя. Наиболее эффективная защита материала детали от теплового потока происходит в случае использования керамических покрытий на основе диоксида циркония. Об этом свидетельствуют проведенные сотрудниками ЦИАМ расчетные исследования напряженного состояния теплозащитных керамических покрытий лопатки турбины авиадвигателя в поле действия центробежных сил.

При эксплуатации авиационного двигателя на теплозащитных покрытиях лопаток могут появляться трещины из-за воздействия переменных температур. Благодаря выдерживанию экстремальных тепловых нагрузок и низкой теплопроводности керамические покрытия способны снизить температуру поверхности металла на 70-100°С и тем самым увеличить срок службы рабочих лопаток. Достичь этого удается и за счет особой структуры покрытий – столбчатой.

При длительном воздействии переменных температур возникает деление структуры покрытия на блоки. Под действием центробежных сил находящиеся в блоках столбики-«сталагмиты», имеющие форму конуса, начинают изгибаться, и в их основаниях возникает напряжение. В ходе расчетного исследования определялись напряжения как в «блочных», так и в одиночных столбиках, происходящие под действием изгиба в поле центробежных сил.

Установлено, что одиночные столбики разрушаются при превышении предела прочности. «Блочные» же столбики, благодаря скреплению верхней и нижней частей, в основании имеют напряжения меньше этого предела и продолжают «работать» в условиях эксплуатации. Однако прочность столбиков в блоках напрямую зависит от их высоты (толщины керамического покрытия), делают вывод ученые, опираясь на данные эксперимента, подтверждающего расчетную часть.

О главных результатах исследования рассказывает сотрудник ЦИАМ, д.т.н., один из авторов доклада Александр Лепёшкин:
– В работе представлен новый механизм разрушения теплозащитного керамического покрытия рабочей лопатки турбины газотурбинного двигателя. Разработана методика численного расчета напряженного состояния столбиков, «работающих» в блоках. Исследовано влияние конусной формы на напряжения в их основании. Это позволяет сделать оценку допустимой толщины керамического покрытия лопаток турбины, чтобы обеспечить необходимую долговечность и, соответственно, надежную работу двигателя в условиях эксплуатации и безопасность полета.

Доклад на эту тему был заслушан на XII Всероссийском съезде по фундаментальным проблемам теоретической и прикладной механики, организованном Российской академией наук (РАН), Российским национальным комитетом по теоретической и прикладной механике, Институтом проблем сверхпластичности металлов РАН, и вызвал живое обсуждение.