#лопатки

Для защиты металла турбинных лопаток авиационных двигателей от воздействия температур свыше 1100 градусов применяют металлокерамические теплозащитные покрытия. Основная технология их нанесения — атмосферное плазменное напыление, которое обеспечивает высокую производительность и относительную дешевизну процесса. Однако эта технология имеет и свои недостатки: наличие пористости и других дефектов, а также взаимодействие напыляемого материала с внешней средой. Все это снижает ресурс работы лопаток. Ученые Пермского Политеха и студенты Передовой инженерной школы изучили, как технологические факторы плазменного напыления влияют на итоговую структуру жаростойкого слоя и определили наиболее оптимальный режим нанесения этого типа покрытия.

В России насчитывается около 1500 пассажирских самолетов, а в мире их более 47 тысяч. За их подъем в небо и полет отвечают газотурбинные двигатели. Одни из основных элементов их конструкции — рабочие лопатки, за счет которых осуществляется функционирование силового агрегата. Они постоянно подвергаются эрозионному износу и высокотемпературной коррозии в процессе эксплуатации и нуждаются в восстановительном ремонте. Однако зачастую после него меняется качество защитного покрытия, что влияет на быстрый выход деталей из строя. Ученые Пермского Политеха совместно с «ОДК-Пермские моторы» разработали рекомендации по обработке лопаток, которые повысят их надежность и долговечность.

Лопатки газотурбинного двигателя в процессе эксплуатации подвергаются постоянному агрессивному воздействию, из-за чего на их поверхности образуются нагар, оксидная пленка и микротрещины. Для восстановления характеристик лопаток необходимо их качественно очищать. Существующие моющие средства справляются с поверхностными отложениями, но не убирают такие химически стойкие оксиды металлов, как оксиды алюминия, титана, вольфрама, хрома и никеля. Их очистка требует более тщательного изучения и подбора параметров. Ученые Пермского Политеха изучили процесс удаления таких устойчивых оксидов галогенидсодержащими составами и доказали их перспективность для восстановления поверхности лопаток газотурбинного двигателя.

Лопатка — ключевая деталь современных авиадвигателей. Ее создание требует сложных расчетов при проектировании, высокой точности в производстве, а также дорогостоящего оборудования и редких металлов. При изготовлении лопаток газотурбинных двигателей инженеры сталкиваются с проблемой несоответствия размеров получаемых изделий с заложенными размерами по техническому процессу — толщина превосходит номинальную на 20 процентов. Это влечет за собой использование дополнительных ресурсов: обработка на большинстве машиностроительных предприятий производится вручную, временные затраты значительно увеличиваются, ручной труд не дает стабильных размеров. Ученые ПНИПУ разработали модель для определения причин возникновения отклонений размеров лопатки после штамповки и предложили способ предотвращения этой проблемы. Исследование поможет повысить точность геометрии изделий, уменьшить стоимость производства и затрачиваемые ресурсы.

Для качественной и бесперебойной работы электростанций, авиации и нефтегазовой промышленности научное сообщество стремится модернизировать источники энергии, в том числе газотурбинные установки. Новое поколение турбин отличается улучшенными характеристиками двигателя, например, высокой температурой газа на выходе из камеры сгорания, что делает установки более мощными. Но это негативно отражается на деталях турбины, например, на рабочих лопатках, которые участвуют в преобразовании кинетической энергии газового потока в механическую работу на валу двигателя. В среде горячего газа рабочие лопатки подвергаются огромным нагрузкам, из-за чего снижается их прочность и долговечность. Ученые Пермского Политеха повысили эффективность охлаждения рабочей лопатки турбины за счет модификации системы подвода воздуха.

Долговечность современных газотурбинных двигателей в значительной степени зависит от надежности работы лопаток турбины, поскольку эти детали получают самую большую нагрузку. Лопатки изготавливаются из жаропрочного никелевого сплава. Под воздействием динамических нагрузок и работе в агрессивной среде на поверхности лопаток образуются микротрещины, содержащие оксидные пленки разных металлов. Для ремонта отработанных лопаток необходимо очистить микротрещины и труднодоступные участки поверхности сопловых лопаток от оксидов металлов. Ученые Пермского Политеха провели анализ всех имеющихся способов очистки деталей от трудноудаляемых компонентов — оксидов алюминия, титана и хрома, и нашли более эффективные способы очистки. Технология будет полезна для разрабатываемой технологии ремонта лопаток газотурбинных двигателей.

В процессе создания деталей для самолетов обрабатывают сложнопрофильные поверхности. В частности, к ним относятся профили компрессорных лопаток газотурбинных двигателей. Управление параметрами режимов обработки таких изделий – достаточно трудоемкий процесс, так как нормативной базы данных для него пока нет. Ученые Пермского Политеха нашли способ обеспечить необходимую точность изготовления лопаток двигателей. Они описали процессы их деформации, на которые влияет большое количество конструктивно-технологических и геометрических факторов. Полученные данные можно использовать для создания управляющих программ автоматизированного изготовления деталей на станках с числовым программным управлением. Это позволит эффективно выбирать сочетания управляемых параметров режима их обработки и повысить качество отечественных двигателей.