Центральный институт авиационного
моторостроения имени П.И. Баранова
Rus

Турбины

турбина 1.jpg

Турбина ГТД – это узел, работающий в наиболее сложных условиях нагружения. Разработка турбины всегда была ключевой инженерной задачей при создании ГТД. Это узел, в котором теснее всего завязаны проблемы прочности, газовой динамики, материаловедения. Работы по созданию ГТД в СССР начались еще в предвоенный период по инициативе В.В. Уварова, основателя отечественной школы газотурбостроения. В 1940 г. группа В.В. Уварова была переведена в ЦИАМ. Однако интенсивные исследования в этой области развернулись в стране лишь в послевоенные годы. В части исследования турбин они шли в различных подразделениях института по двум направлениям – газодинамическому и тепловому. В 1970 г. эти подразделения были объединены в самостоятельный отдел газовых турбин. При участии ЦИАМ в 1970-х гг. была освоена технология производства рабочих лопаток конвективно-пленочного охлаждения – ключевой технологии двигателей 4-го поколения. Основными тенденциями развития турбин авиационных ГТД являются: дальнейшее повышение газа на входе в турбину, упрощение конструкции и уменьшение числа деталей (ступеней, лопаток), обеспечение максимальной эффективности на основных режимах, а также высокого ресурса и надежности. В ЦИАМ ведутся работы по актуальным направлениям в области газовой динамики турбин, специализированные подразделения института занимаются решением первоочередных тепловых и конструктивно-технологических проблем, возникающих при разработке высокоэффективных конструкций и технологических процессов турбин авиационных ГТД. В настоящее время отделом газовых турбин создан задел, позволяющий проектировать турбины АД 5-го поколения с предельно высокими температурами. Ведутся работы и на более далекую перспективу.   

Направления работ

Исследования по газовой динамике турбин 

Аэродинамическое проектирование турбин высокого и низкого давления на основе расчетов стационарных и нестационарных трехмерных течений газа в проточной части турбин (для авиационных двигателей и стационарных установок). Расчетно-экспериментальное исследование центростремительных турбин.
Анализ тонального шума турбин на основе численного решения нестационарных уравнений Рейнольдса.
Сопровождение экспериментальных исследований модельных и натурных турбин (охлаждаемых и неохлаждаемых), верификация результатов расчетов с экспериментальными данными.
Расчетно-экспериментальные исследования аэродинамики решеток турбин.
     

Исследование теплообмена, систем охлаждения, систем подвода воздуха

Проектирование и расчет гидравлических характеристик и теплового состояния охлаждаемых элементов ТРД, ТРДД, ГТУ, ГТД.
Проектирование и расчет компрессора высокого давления (КВД), турбины высокого и низкого давления (ТВД, ТНД).
Проектирование и расчет гидравлических характеристик и теплового состояния в системах наддува полостей роторов ТРД, ТРДД, ГТУ, ГТД.
Проектирование и расчет системы управления радиальными зазорами над рабочими лопатками КВД, ТВД, ТНД для ТРД, ТРДД, ГТУ, ГТД.
Расчетно-экспериментальные исследования эффективности пленочного охлаждения экспериментальных лопаток ТВД.
Расчетно-экспериментальные исследования интенсивности теплообмена в каналах охлаждаемых лопаток ТВД.
Расчетно-экспериментальные исследования внешнего теплообмена на профилях лопаток современных и перспективных ГТД.
Расчетно-экспериментальные исследования контактного теплообмена в соединениях лопаток турбин.
Расчетно-экспериментальные исследования систем подвода воздуха к охлаждаемым лопаткам турбин.

Другие направления

Математические модели рабочего процесса ГТД высокого уровня.
Расчетные исследования течения пара в цилиндрах высокого, среднего, низкого давления паровых турбин. Проектирование проточной части паровых турбин.
Разработка методов утилизация твердых бытовых отходов путем термической обработки с последующим энергопреобразованием получаемого продукт-газа.