Исследование и оптимизации теплового состояния и уровня допустимых напряжений в бандажных полках рабочих лопаток турбин газогенераторов высокотемпературных авиационных ГТД

Авторы

Ле Т. З.^*, Нестеренко В. Г.^**

Московский авиационный институт (национальный исследовательский университет), Волоколамское шоссе, 4, Москва, A-80, ГСП-3, 125993, Россия

*e-mail: tienduong86stvn@gmail.com
**e-mail: valerynesterenk@yandex.ru

Аннотация

Представлены результаты численного исследования теплового и напряженного состояния бандажных полок рабочих лопаток турбин, устанавливаемых в газогенераторах высокотемпературных газотурбинных двигателей (ГТД) авиационного и наземного применения. Разработана и оптимизирована схема их конвективно-плёночного охлаждения, обеспечивающая возможность установки бандажных полок в этих турбинах с целью повышения экономичности и ресурса горячей части современных и перспективных ГТД.

Ключевые слова:

турбина, бандажная полка, рабочие лопатки, система охлаждения турбин, конвективно-плёночное охлаждение

Библиографический список

1. Иноземцев А.А. Основы конструирования авиационных двигателей и энергетических установок. – М.: Машиностроение, 2008. Т. 2. – 368 с.

2. Mattingly J.D. Elements of Propulsion Gas Turbines and Rockets, AIAA, 2006, 867 p. ISBN1563477793.

3. Mattingly J.D., Heiser W.H., Pratt D.T. Aircraft Engine Design. Second Edition, American Institute of Aeronautics and Astronautics, 2002, 684 p.

4. Манушин Э.А., Суровцев И.Г. Конструирование и расчет на прочности турбомашин газотурбинных и комбинированных установок. – М.: Машиностроение, 1990. – 400 с.

5. Riznyk S. and Artushenko A. Aeroengine High Pressure Turbine Blade Cooling System Concept. Turbo Expo 2013 // Turbine Technical Conference and Exposition, 2013, vol. 3, pp. 9, doi:10.1115/GT2013-95789.

6. Жирицкий Г.С. Конструкция и расчет на прочность деталей паровых и газовых турбин. – М.: Машиностроение, 1968. – 523 с.

7. Биргер И.А. и др. Расчет на прочность деталей машин. – М.: Машиностроение, 1993. – 640 с.

8. Матвеев В. Н., Батурин О. В., Попов Г. М., Горячкин Е. С. Оптимизация рабочего процесса многоступенчатых осевых турбин с бандажными полками // Вестник Самарского университета. Аэрокосмическая техника, технологии и машиностроение. 2015. Т. 14. № 3-2. С. 271 – 283.

9. Bunker R.P. Axial turbine blade tips: Function, design, durability // Journal of propulsion and power, 2006, vol. 22, no 2, pp. 271 – 285.

10. Локай В.И., Максутова М.К., Стрункин В.А. Газовые турбины двигателей летательных аппаратов. Теория конструкция и расчёт. – М.: Машиностроение, 1991. – 512 с.

11. Ардатов К.В., Нестеренко В.Г., Равикович Ю.А. Классификация высокоэффективных рекуператоров газотурбинных двигателей // Труды МАИ. 2013. № 71. ULR: http://trudymai.ru/published.php?ID=46706

12. Frank Wagner, Arnold Kühhorn, Timm Janetzke and Ulf Gerstberger. Multi-Objective Optimization of the Cooling Configuration of a High Pressure Turbine Blade. Turbo Expo 2018 // Turbine Technical Conference and Exposition, 2018. vol. 5, pp. 10, doi:10.1115/GT2018-75616.

13. Denton J.D. Loss Mechanisms in Turbomachines // Journal of Turbomachinery, 1993, vol. 115, no. 4, pp. 621 – 656.

14. Li Xu, Sun Bo, You Hongde, Wang Lei. Evolution of Rolls-Royce air-cooled turbine blades and feature analysis // Procedia Engineering, 2015, vol. 99, pp. 1482 – 1491.

15. Матушкин A.A, Нестеренко В.Г. Конструктивные методы совершенствования системы пленочного охлаждения рабочих лопаток турбин ВРД // Труды МАИ. 2010. № 39. ULR: http://trudymai.ru/published.php?ID=14813

16. Гусаров С.А. Оценка канальных потерь в решетках осевых малоразмерных турбин // Труды МАИ. 2012. № 53. URL: http://trudymai.ru/published.php?ID=29397

17. Ле Т.З. Нестеренко В.Г. Методы обеспечения конструкционной прочности бандажных полок и оптимизации числа охлаждаемых лопаток высокотемпературных турбин газогенераторов современных авиационных двигателей // II Международный технологический форум «Инновации. Технологии. Производство». Сборник статей. (Рыбинск, 23-25 марта 2015). – Рыбинск: РГАТУ имени П.А. Соловьева, 2015. Т. 2. С. 77 – 80.

18. Ле Т.З. Нестеренко В.Г. Методика проектирования профильной части бандажированных лопаток ротора турбины высокого давления ГТД // Научно–технический вестник Поволжья. 2017. № 4. С. 54 – 57.

19. Ле Т.З. Нестеренко В.Г. Оптимизация системы конвективно-плёночного охлаждения бандажных полок рабочих лопаток высокотемпературных ТВД // 15 Международная конференция «Авиация и космонавтика». Тезисы докладов. (Москва, 14-18 ноября 2016). – М.: МАИ, 2016. С. 302 – 303.

20. Ле Т.З. Нестеренко В. Г. Ревант Р.А. Конструктивное совершенствование критичных узлов и деталей современных и перспективных авиационных двигателей летательных аппаратов // XLII Международная молодежная научная конференция «Гагаринские чтения-2016». Сборник тезисов докладов. (Москва, 12-15 апреля 2016).– М.: МАИ, 2016. Т. 3. С. 50 – 51.

21. Горелов Ю.Г., Казуров В.Ф., Михайлов Н.И. Способы охлаждения «газодинамической» бандажной полки рабочей лопатки турбины ВД высокотемпературного ТВВД // Вестник Самарского университета. Аэрокосмическая техника, технологии и машиностроение. 2006. № 2–2(10). ULR: http://journals.ssau.ru/index.php/vestnik/article/view/439

22. Петрушин H.B., Оспенникова О.Г., Висик Е.М., Рассохина Л.И., Тимофеева О.Б. Жаропрочные никелевые сплавы низкой плотности // Литейное производство. 2012. № 6. С. 5 – 11.

23. Петрушин Н.В. Светлов И.Л. Оспенникова О.Г. Литейные жаропрочные никелевые сплавы // Все материалы. Энциклопедический справочник. 2012. № 6. С. 16 – 21.

24. Каблов Е.Н., Петрушин Н.В., Светлов И.Л., Демонис И.М. Никелевые литейные жаропрочные сплавы нового поколения // Авиационные материалы и технологии. 2012. № S. С. 36 – 52.

25. Каблов E.H., Оспенникова О.Г., Петрушин Н.В., Висик Е.М. Монокристаллический жаропрочный никелевый сплав нового поколения с низкой плотностью // Авиационные материалы и технологии. 2015. № 2 (35). С. 14 – 25.

Скачать статью